化抽象内容为具象感知
——《地球内部运动引起的变化》教学例谈
南湖国际 蔡贝
【摘要】：抽象的内容，是五年级学生学习科学的难点。化抽象为具象，科学探究活动从何做起？以非生活化的《宇宙》单元为例，它的探究引力点在何处？每个环节探究的引入点又在何处？本文结合具体的案例，从探究过程的实验材料、视频、概念图三个阶段把握科学探究科学化、具体化的具体对策。
【关键词】：抽象内容 具象感知 例谈
对于“生命宇宙”单元，这是一个神秘遥远未知的又另人好奇的知识，虽然我们生活在地球上，生活在苍茫的宇宙中，但是孩子们对于这个我们人类的家园只能从科学家的探究
发现中获取知识，而这些知识往往会缺乏严密的科学性，加上个人的感情色彩。如果仅仅从课本、课堂上获取宇宙知识，已是远远不能够满足学生的欲望和需求，而知识的抽象、很多都不能够用实验来探究，更没有实验现象的展示，而模拟实验也不能够具体的表现出真实的宇宙本性，这些造成学生系统学习宇宙知识的困难。所以作为教师，如何把抽象知识具体化，既能够科学的把握宇宙知识的严谨，又能够充分展现宇宙知识的具体，满足学生的求知欲望，激发学生的科学探究兴趣，这是课堂教学的重点。
把这样的一节五年级的课《地球内部运动引起的变化》放在四年级的课堂中教学，如何充分激发学生的好奇心和探究欲，引导、纠正并连贯学生的科学知识，这是科学探究的重点，而难点是如何把握科学探究的引入点，既能“恰倒好处”，又能“花落无声甚有声”。学生有所知，科学探究的引入点在哪里？本文试对科学课堂中常见的教学现象进行剖析。
一、精选实验材料，再现科学本质。
精心选择实验材料，使实验材料必须具有与概念相关的结构，更能够引发学生提出问题，引导学生有目的的去探究科学，最终达到探究的目标。宇宙对于人类而言，永远都是抽象、神秘，它拥有很多人类暂时无法探究的东西，而对于已知的东西又是如何形成的？能把比较真实的画面在小学科学课堂中展现出来，利用实验材料来模拟引导，呈现更完整的实验过程。这是精选实验材料的最终目标。
案例：是选择用两张“纸”还是两块“泡沫板”。
这是一节五年级上册的科学课《地球内部运动引起的变化》。当课的环节上到地球的内部是运动的，地球表面也会大灾难——地震、火山、海啸。如何模拟地球表面的地壳时，出现了两种材料模拟：
材料一：两张纸，并分别在纸上写上“板块一”和“板块二”。使其漂浮在水面上（模拟地球内部的物质），在用吸管伸入两张纸的中间，并不断的吹气。观察“板块”的运动变化。学生们兴致高涨的吹气，“板块”出现了分离，可是马上就沉入水底了，实验过程非常的短暂，有很多小组的同学都没有亲眼看见就已实验结束了。所以到交流的环节，同学不能够汇报自己的见闻，失去了模拟实验的效果。
材料二：四张泡沫板块，并分别在纸上写上“1、2、3、4”（方法同上）。发现每个小组的同学都能够很清楚的观察到“板块”的运动，如分离、重叠、沉降、向上拱起等等。而且小组的每个成员都能够轮流来吹气，男生吹的用力，女生吹的轻点，板块的运动变化都不一样。所以到了交流环节时候，几乎每个小组的成员都积极的发言，说出自己的见闻，达到了模拟实验的效果。
反思： 材料的选择需要满足实验效果。
材料一中的两张纸是我在最初想到的材料，简单方便轻巧。但是我却忽略的纸这个材料的特性——吸水，吸水后会很快的下沉，实验时间很短暂，从课堂的效果来看，也证明了无法满足学生的求知欲。而且两张纸代表两个板块，也有局限性，分裂的时候也许分成4块，甚至更多。材料二中利用了四张泡沫板，由于吸取了上节课的失败教训，特地选择了防水的并有浮力的泡沫板，而且选择了4块，增加数量。由于泡沫的浮力和防水，延长了实验的时间，小组成员都能够亲自体验由于“地球内部运动引起地球表面的各种运动变化”，而且从理论提升到实际生活中的见闻，连贯了学生平时生活所见所闻的现象。达到了激发学生的探究欲望。
对策：组织有结构的材料，激发学生的探究欲望
那怎样使“材料”在学生的探究活动中充分发挥它的作用呢？这是我们经常探讨的问题，笔者以为：组织好有结构的材料是最关键的一点。“材料引起学生思考，材料引领学生活动。”学生看到电池、电珠、电线，就想到要让电珠亮起来；看到磁铁与铁钉就想去吸一吸；拿到放大镜，就知道要细致观察。而一看到泡沫在水面上，就能够联想到地球的表面和地球内部的岩浆。准备有结构的材料，有助于学生开展研究、建构概念、发展思维。
材料的结构意义之一，是材料的典型性。地壳是地球的外壳，选择用泡沫来模拟，更具有典型性，泡沫的浮力更能够代表模拟板块的漂移，而这样的实验效果更有事实说服力。而选择纸来模拟板块，使材料失去了典型意义，影响了学生对“地壳”变化这一概念的建构，以致没有实现预设的目标。
材料的结构意义之二，是有利于学生思维的发展。泡沫漂浮在水面上，老师为什么要这样出示材料呢？有同学就会想到，火山喷发出来的岩浆也是从地球内部出来的，冲破地球表面的土地。而泡沫漂浮在水面正是有这样的道理。这样的安排材料更容易使学生联系实际，结合科学。
二、慎用视频，发挥应有科学作用
图文结合是最能够吸引学生的眼球和听力的，不管你多么仔细的用语言来讲解知识，都不及用视频来的直截了当。当然用视频不是光看看就可以了，要体现出使用它的价值来，必须要教师能够很好的把握使用的时机。如什么时候放视频最能够体现知识的完整性，放多久时间的视频才最科学，这都是要注意的地方。而在宇宙这个抽象的单元，利用讲解和视频结合，这是很必须的。
案例：《板块运动》的视频选择模拟实验前播放，还是模拟实验后播放？通过对比教学，课堂上呈现了两种学习状态。
方法一：
师：同学都说地球内部是不断运动的，那我们就来看看由于地球内部运动引起了什么样的变化？
播放《板块运动》视频：板块漂移、碰撞、拱起形成喜马拉雅山。
师：你们发现了什么？我们能不能够用实验来模拟？
生：（还是沉浸在视频的震撼中，没有几个学生发言）。
实验后的交流学生没有能够从模拟实验中说出更多变化。前概念已经被视频冲击了，没有更多自己探究后的发现。
方法二：
师：地球内部是不断运动的，会引起地球表面的变化吗？我们能不能够用实验来模拟一下呢？怎么模拟？
模拟实验开始，实验交流。
师：通过实验你发现了什么？
生：板块会分离、下沉、重叠、拱起……
师：这样的变化会发生什么样的地形呢？你见过这样的地形吗？
生：高山、峡谷、高原……
师：哦，那我们的发现是不是就是科学的呢？我们来看视频。
播放《板块运动》视频：板块漂移、碰撞、拱起形成喜马拉雅山。
师：看完后你有其他更多的发现吗？
生：（交流很激烈）
反思：播放时机很重要。
地球内部运动引起地壳板块的运动，板块的运动引起了地球表面地形的变化，在模拟实验后，学生的概念还仅仅留在模拟实验中，还不能够联系到地球本身的运动，还不能够真正理解“峡谷、高山”的形成，所视觉上的冲突是很有必要的，那选择什么时机播放视频，发挥应有的科学作用。
方法一在实践中被很多老师采用，在访谈中认为这样的导入比较简单，不绕太多的弯，直奔主题，接下来的验证线索清楚，也容易得出结论。对于第二种方法有一定的争议，反对者认为简单问题复杂化了，因为《宇宙》单元本身就是离生活遥远，我们的认识也是从科学的发现中获取，而对于这个未知的充满新奇的单元，没有永远的绝对。赞成者认为这样容易暴露学生已有认识。
从中可以看出，方法一导入是在较少部分学生的起点上进行的，是用科学事实来强化已有认识的过程，然后再来一个实验验证的过程，给学生的感觉是地球内部运动如此简单，探究的思路并未打开。方法二从学生的现实出发，用课前调查的方法收集学生的想法，让学生先去思考地球表面为什么会有这么多的“地形”，地球内部运动会引起什么变化，改变了传统的课上出示问题后“逼”着学生思考几分钟，便匆匆汇报的虚假探究活动，较好地兼顾了大部分学生的已有认识，较好地处理了个体和全体的关系。
多媒体是很直观、很清晰、也很科学，但是，有必要让学生这么清楚的明白吗？没有经过自己的思考、探究、发现、疑惑，这样的获取知识的方法会让学生理解多久。甚至会让学生以为，原来就这么简单啊，失去了神秘感，等于失去了探究的兴趣。所以，选择合适的时机来播放多媒体，选择对的时机就可以有效的提升学生的科学素养，激发学生的科学探究欲望。
对策：先入为主，这对学生的科学探究有意义吗？
先入为主，在现实中我们不难发现，学生在进入科学学习前，已经从《十万个为什么》、《少儿百科丛书》和科普网站上获得了一定的科学知识，或在与人交往、社会实践中积累了一定的科学知识，形成了个性化的理解，这成为影响学生课堂学习起点的主要因素。如有时老师一本正经地设计“小猫钓鱼”游戏导入新课，学生笑道：磁铁！这些并不是意外的意外打乱了教师的预设，于是千方百计通过材料 “控制”学生，不断地发出指令让学生操作材料，把原本完整丰富的探究过程细化再细化，探究仍在进行当中，学生的兴趣却逐渐下降。
学生已有的学习准备是否会干扰科学探究活动的组织，我们不妨对学生已知的知识进行分析：学生课前的认识主要是陈述性知识，它是关于“是什么”的知识。科学探究不仅要获得陈述性的知识，也包含程序性知识，它是关于完成某项任务的行为或操作步骤的知识，即所谓的“过程与方法”知识，这是学生新课学习前所欠缺的。从另外一个角度讲，学生课前已知的知识，也未必是完整的、全面的，“知其然”，未必“知其所以然”。因此科学导入时，可以通过谈话、画图等方式暴露已有认识，可以达到诊断这些认识是否科学全面的目的，从认识的不足处激发矛盾，引出探究；或把已有知识放到具体的情景之中先尝试解释，当他们想解释又难以自圆其说，达到愤悱状态时，真正的科学探究同样可以开展起来。如《声音是怎样产生的》，有学生认为是敲打、碰撞等外力方式，也有人认为是物体在振动，由认识上的矛盾引发观察和实验，逐步归结，这样的科学探究同样是有价值的。“现实起点”与“逻辑起点”不一致并不可怕，这种探究起点上的差异、个体间的差异如能为教师所用，如能引导更多的学生把已知提升到科学认识水平层次上，这才是活知识，这才是真实的课堂。通过自己的探究发现了一小部分的知识，而这部分的知识会往往是学生自己最容易明白和理解的，也只有在这基础的知识上才能去理解更深的知识。所以在学生的探究路上，先入为主并不见得是一件好事情。
三、利用概念图，完善学生认知结构
小学数学课堂中非常善用图解来帮助学生学习，利用线段图、利用图形等，都能够帮助学生理清关系，完成解题的思路。而科学的知识也是要求很系统的掌握才能够最完整的理解，对于宇宙这个抽象而有着众多关系的单元知识，同样需要图来帮助学生理解和完善知识。宇宙的尽头在哪里，宇宙的知识点就在哪里，利用概念图来帮助学生更好的掌握知识，联系实际，并能够深刻记忆。这是选择使用概念图的真正目的。
案例：地球内部运动是不断运动的，地壳的由若干板块组成的，那内部的运动会造成板块如何运动呢？（五年级的知识教学于四年级，学生的认知水平有局限性）
方法一：问答式交流，不借助任何工具。
师：地球内部的运动会使板块如何运动？
生：（交流不多）
……
方法二：利用画图的方式小组交流汇总，并鼓励多画几种。
师：地球内部的运动会使板块如何运动？我们能不能把自己的想法画下来。
师：每个小组派代表上来画出自己的猜测。
生：学生上台画，每个组都不一样。
师生交流……
反思：根据学生的特性，选择不同的教学方法。
实验前的猜测很重要，猜测的越充分，越能够挖掘学生的前概念，越能够完善学生的认知结构。对于四年级的学生认知水平有限，但是四年级的学生有浓厚的求知欲，对科学充满了新奇、新鲜感，然而，就是这个年龄层的孩子却缺乏精心思考的能力，即使有，一个班级也是少数几个。所以结合这样的特性，方法一的教学可以用在五、六年级的学生，而且这样的问答式也往往是我们常规教学中最常见的，也是适合高段学生的。而方法二的教学更适合三、四年级的学生，发挥他们的爱动手、爱动脑的个性，活跃课堂氛围，更有助于教学的实施。
对策：充分利用概念图，着力于学生科学素养的提高
所谓“概念图”，简单地讲，就是用图表形象地把单元中包括的所有概念，用连接词以及箭头把它们联结起来，使学生能够比较清楚地看到各概念之间的联系，促进学习正迁移和意义学习的发生，从而提高学生的学习效率。特别是对于抽象的科学单元知识，可以利用概念图来进行各种猜测，可以使概念图成为学生建构知识的脚手架。
1、充实概念图
借助概念图，学生可以将需要记忆的内容通过图示的形式表现出来，再根据概念图的流程复述、记忆，不仅是以语言的形式而且也包含了图象的因素同时引入脑海，有助于提高记忆的效率，即使有遗忘，通过对概念图的回忆也非常容易将遗忘的部分重现出来。
而概念图中的交叉连接，需要学习者是横向思维，是发现和形成概念间新的关系、产生新知识的重要一环。充实概念图，可以扩大学生的科学概念的容量，并且使学生更加明确概念之间的联系，加深理解程度，促进记忆。但是，由于任何概念之间都可以形成某种联系，我们应该选择最有意义并适合于当前知识背景的交叉连接，从而使新旧知识之间的关系清晰可见，促使制作者——学生将这些关系外化，了解知识的结构、了解知识构建的过程。如前面所说的基本概念图，经过充实，就成为如下比较完整的概念图：
一个板块分类成四块，发生了地震。
通过这样的方式，学生的思维得到了进一步的激发，学生自主而积极地整理了本章节所学习的概念，回忆了所学习过的重要概念以及概念之间的关系，深刻领会了科学概念之间的相互关系，了解了自己已经具备的知识以及认知结构。而这种认知结构，便于学生的长时间记忆，认知结构的存在便于概括理解，有助于问题的解决。
2、评估概念图
在此学习过程中，学生自行体验，从而看出自己认知上的改变，思维能力和反思能力得到提高；同时发现自己从来没有注意到的各个知识之间的关系，知识结构更加完整。让学生绘制概念图，他们可以主动参与到知识的回顾与提炼过程中来，从而整合新旧知识，建构知识网络，达到灵活迁移知识的目的。概念图代表了学生在学习过程中的理解程度。对他们的作品进行评估，可以比较准确地了解学生对科学概念的掌握程度。
集体交流：概念图制作完成并不是概念图教学的终结，我们还要以此作为学生进一步学习的工具。我们选取一些学生作品，由他们自己向全班同学进行汇报，向其他同学讲解自己概念图中的概念及其关系。如果讲解后，其他人可以比较清楚地了解其中的主要内容，那么这个概念图便是比较成功的，学生获得的认识和概念也是基本正确和完整的。再者，还可以展开小组讨论，在小组讨论中，由于小组成员对概念有不同的理解，常引发激烈的争论与友好的协商，辅助学生头脑风暴的活动，培养学生批判性思维的技能和合作交流的精神，获得更有效的方法与策略。
教师反馈：概念图不是简单的罗列知识点，而是学生思维火花的凝聚之作，它将原本存在于头脑中的概念知识摆在面前，我们可以通过彼此的位置、连线等观察到知识的联系。所以，概念图的绘制难度比较高，自然不可能一蹴而就，为此教师在反馈中，要让学生认识到，由于绘制难免会存在一些错误的、遗漏的或者不适当的地方，要制作一份比较完整的概念图，必须经过修改，有时甚至还需要反复修改。当然这个过程也有可能有意想不到的收获，或许通过修改，学生对各个概念及其关系产生更进一步的认识和理解。
综上所述，学生从“有所知”到“知所以”的过程，本身就是一个值得探究的过程，科学探究不是没事可干，而是大有文章可做。对于宇宙这个抽象单元，对于在中段学生开展更深刻的知识，教师要善于从学生真实起点出发，有效利用各种资源，在认知的不足处有目的有重点地开展探究活动，合理提升，灵活应用，引领学生从已有认识向科学概念方向发展，这样的探究才是真实的，这样的教学才是有效的。
参考文献：
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