• 姜向阳:用有结构的科学探究活动帮助学生建构科学概念
  • 作者:千课万人  发表时间:2017-01-05 10:35:08

  • 用有结构的科学探究活动帮助学生建构科学概念
     

    理想的科学探究活动设计安排:科学探究活动应是根据学生的探究需求的概念发展方向则是教师指引和把握的

    学生的科学探究活动教师期望学生获得的认知发展(概念发展协同并进

    学生的科学概念发展是通过持续较长时间的科学探究活动获得的

    下面,通过一个单元的科学探究活动帮助建构和发展(例如:《时间的测量》)通过两个单元的科学探究活动帮助建构和发展(例如:《温度与水的变化》《热》)

    时间的测量时间在流逝太阳钟用水测量时间我的水钟机械摆钟摆的研究做一个钟摆制作一个一分钟计时器

    时间的测量科学探究活动进程:时间在流逝(估测时间)→太阳钟(用光影计时)→水钟(用流水测量时间)→机械摆钟(用动摆计时)

    科学概念发展指向:人们对时间长短的主观感受是不准确的→一些有规律运动的装置可以帮助较准确地计量时间→事物运动是有规律的

    教学目标是多方面的通过这个单元的学习,也让学生简单了解了人类计时工具的发展史体验科学、技术与人们生活的密切关系欣赏前人在测量时间和解释自然现象方面所作的贡献……(包括科学探究诸方面能力的发展)

    以“摆的研究”为例,说说怎样通过科学探究活动帮助学生建构和发展科学概念以机械摆钟引入观察我们的摆

    对“摆”的第一阶段认识同一个摆每分钟摆动的次数是相同的——摆的等时性。(摆幅对摆每分钟摆动次数的影响不大)

    对“摆”的第二阶段认识影响摆每分钟摆动次数(频率)的主要因素是摆绳的长短。(摆锤重量……对摆每分钟摆动次数的影响不大)

    对“摆”的第三阶段认识影响摆每分钟摆动次数(频率)主要因素不仅与摆绳长短有关,还与摆锤长短有关。

    对“摆”的认识又向前发展了摆锤重心位置影响摆每分钟摆动的次数。(慢慢接近“摆长”的认识了)

    当然,教科书不要求学生达到这样的认识(只是指向这样的认识)教科书要求学生通过动手操作制作出一个每分钟摆动30次的“钟摆”(达到操作性的认识)“摆的研究”活动过程是学生不断发现问题,不断探究,不断获得新认识的过程,也是学生对摆运动规律的研究逐步深入,逐步获得新发现的过程。这是按照学生的探究需求前行的,也是朝着学生科学概念发展(完善)方向推进的。

    用两个单元的探究活动时间帮助学生建构和发展科学概念

    温度与水的变化》:温度和温度计测量水的温度水结冰了冰融化了水珠从哪里来水和水蒸气水的三态变化

    》:热起来了给冷水加热液体的热胀冷缩空气的热胀冷缩金属热胀冷缩吗热是怎样传递的传热比赛设计制作一个保温杯

    科学探究活动进程:测量水的温度→结冰和熔化的观察→蒸发和凝结的观察→水的三态变化

    化;给水加热→液体热胀冷缩观察→空气热胀冷缩观察→金属热胀冷缩观察→热传递

    科学概念发展指向:温度变化引起了物体状态的变化(突变)→温度变化使物体体积发生变化(渐变) 物质不断变化(可逆)→物质循环、不灭

    活动内容编排温度变化(测量)→物态变化的观察→体积变化的观察→热传递的观察

    按照学生科学探究发展水平设计安排的《测量水的温度》在这一课的学习中,我们还期望学生能将物体温度的变化与热量的传递建立起联系来,为后续学习(包括五年级的“热”单元)打下基础。对一个物体来说,温度下降,说明物体的内能减少,温度上升,说明物体的内能增加。热量是描述内能转移的物理量。但内能这一概念对三年级的小学生来说是难以理解的,因此教科书采用了小学生通常使用的热量的说法。我们相信,随着年龄的增大,在后续的学习中,他们将进一步分清概念之间的区别,提高对概念的准确把握程度。对一个物体来说,物体失去热量,温度下降,物体获得热量,温度上升。通过测量一个物体的温度变化可以知道这个物体是失去热量还是获得热量。

    模拟空气“微粒”运动的游戏这项活动,相信对学生建构“热能”、“热运动”、“热膨胀”等科学概念会很有帮助。模拟空气“微粒”运动的游戏,它是对热胀冷缩现象解释的直观模型,这是一种值得学生学习和运用的解释手段。这个“模型”为后续研究固体热胀冷缩现象提供了一个认知基础。即便是很小的活动,都尽量做到为发展学生科学概念服务。

    希望科学课上的探究活动是学生们所需求的。学生们在科学探究活动中能获得科学概念(认识)的发展。


    作者:姜向阳(浙江省杭州市上城区小学科学教研员,特级教师)

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