從“河流與湖泊”淺談科學概念形成的有效途徑

許淑俊

有這樣一個故事：一個三歲的孩子，在黑暗中瞪大了雙眼盯著媽媽，激動地問媽媽：垃圾搬運工到底把垃圾運到哪里去了？媽媽開始試著編出一個大概合理的解釋，內(nèi)容跟垃圾填埋場和垃圾回收有點關系，但他的兒子對這個問題窮追不舍。第二天，媽媽嘗試著更全面地解釋垃圾旅程，但兒子并不滿意。媽媽甚至試著在網(wǎng)站上找一些有關垃圾處理的視頻，都不行，兒子想要用自己的眼睛看到答案。孩子表現(xiàn)出來的熱情和深植于心的探究精神真的是非常難得。作為一名科學老師，為了滿足孩子的好奇心，不僅要記錄學生所提出的種種問題，還要設計一些能引導學生自己去尋找答案的教學體驗，這就是實驗。

一、科學概念是通過信息在思維的處理加工之下形成的

實驗是科學課的重要載體，是激發(fā)學生科學課學習興趣的重要方式，做實驗還可以培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，讓學生學會科學方法等。更為重要的是，實驗是兒童由先前的經(jīng)驗和認識走向科學概念形成與發(fā)展的重要過程，是促進學生概念發(fā)展的一種方法。在科學概念的形成過程中，要把看得見的實驗操作活動與看不見的思維處理加工緊密地結(jié)合在一起，才能使學生有充足的信息來加工形成概念。信息從哪里來？有的是通過觀察得來的，有的要通過實驗得來的。

二、實驗給學生充分的用于思維處理加工的信息以便形成科學概念

1.實驗材料能幫助學生獲得有效信息

在實驗教學中，我們要明確實驗是為了形成和發(fā)展什么樣的概念？要形成這個概念，學生需要獲得哪些信息？例如，“河流和湖泊”實驗目的是學生除了知道地球陸地表面有河流、湖泊等水體類型外，還要知道河流、湖泊的形成，其中的水是從哪里來的?，F(xiàn)實中河流里的水是降雨、雪山融化的水和地下水共同組成的。剛開始，河流可能只是融化的雪水所形成的小河流，也可能是地面上涌出來的一股泉水，或是雨水所匯集的小溪。當水越聚越多，便開始向地勢低的地方流動。此時，雪水融化的水不斷流入小河中;而雨水也有一部分降落在河流里，另一些則滲入土壤里，形成地下水。有時，地下水會穿過巖石和土壤，慢慢滲入河流里;有時，湖泊中的水也會溢出湖泊形成小溪匯入河流中。因為不斷有雨水、雪水、地下水及小溪流等匯入，逐漸形成大河，最后流入大海中。在空間上我們無法帶學生去大河、小溪邊，也無法去大湖、小池塘邊;在時間上，時光無法倒流，無法回到河流和湖泊的形成時期。因此，這就需要我們設計模擬實驗，模擬山上的水哪里來的。我們的模型，可能更多的只能直接模擬高處的水往下流，可能是雪水融化，可能是泉水涌出，也可能是雨水匯集……總之，從高處流下來了。學生觀察到水在流動時，有細有粗，就像小溪、小河和大河分叉、匯集著。當學生通過觀察和實驗，看到模擬出來的沖擊現(xiàn)象，再與現(xiàn)實中太湖水域的衛(wèi)星圖進行對比，思維加工后形成正確的概念，最終實現(xiàn)本課的實驗教學目的。

一節(jié)課，課堂上老師的設計、提問、實驗包括學生的思維碰撞都會給學生提供相當多的信息。而這些信息如何得到有效的獲??？注重觀察、記錄與預設就尤為重要了。例如，“河流和湖泊”一課，前期，我們替換了教材上的橡皮泥改用太空沙，以便更好地模擬自然界的河流和湖泊。但在學生的實驗活動中，卻發(fā)現(xiàn)學生塑造的河流和湖泊都是筑壩型的，水也是不流動的，這樣的建模不符合河流和湖泊的真實情況。學生在觀察和記錄中獲得的信息經(jīng)思維加工后不能形成正確的科學概念。由此可見，學生獲得的信息是無效的。

通過學生的課后反饋，我們發(fā)現(xiàn)太空沙這個材料不利于學生獲得有效的信息，于是我們嘗試了用粘土來代替太空沙，模擬中國西高東低的地形走勢，學生用泥土和石頭塑造凹凸不平的地形，再將沙子鋪撒在上面，模擬地表的土壤層。除此之外，我們還模擬了源源不斷的高山流水和局部降雨，以此改進水不能流動的缺陷，讓整個模擬實驗更貼近現(xiàn)實和自然環(huán)境。在此基礎上，學生進行觀察和記錄，最終獲得更多更全面的有效信息，經(jīng)過思維加工，形成了正確概念。

2.實驗設計影響著學生對信息的有效獲取

“河流與湖泊”一課，在前期的實驗中，實驗設計是這樣的：用小灑水壺向沙盤中灑水觀察沙盤中河流和湖泊的形成。我們認識到這是一個簡化的實驗，學生會受到實驗設計的局限，獲得不全面的信息。因此，我們的實驗設計要簡明，但不能簡化。

借由描述、分析、比較、對比、歸納等方法，通過這些思維活動才能把作為思維材料的信息轉(zhuǎn)化為學習的結(jié)果，這就是概念的發(fā)展。顯性的活動就是讓學生把現(xiàn)象通過語言、交流、對話、研討描述出來。這部分內(nèi)容，對我們一線科學老師來說，是非常熟悉的。

上完一節(jié)實驗課后可以詢問學生，思維參與加工過的科學概念是否形成，沒有達成預期就要反思學生獲得的信息是否有效，實驗設計是否有待改進，思維參與促進了實驗能力的發(fā)展。