皮亞杰認為兒童認知發展和科學認識的規律可以按年齡劃分為不同的階段,其中6-8歲的兒童處于具體運算階段,他們對概念的掌握主要表現在直觀情景概括和具體特征概括水平上。一年級學生對概念的掌握往往以樣例為基礎的表征,以列舉或例證來說明對象,二年級學生對概念的掌握可以做到依據事物間可能的(不一定是確定和正確的)關系來說明對象。
畫圖法就是學生在科學探究過程中,運用圖形、符號或簡單文字描述現象、結果,呈現自己的思維過程。畫圖法運用在低年級時,并不要求學生有一定的規范的繪圖技術,也不要求他們把所有細節都畫出來,重點是讓他們依據事實繪圖,能真實反映自己觀察到的事物特征。在小學科學探究中,合理運用畫圖法,能幫助學生直觀、具體地認識事物,運用好畫圖法對幫助他們構建科學概念有著事半功倍的作用。
粵教科技版小學《科學》低年段的教科書和活動手冊中,有很多活動都建議學生采用畫圖的方式來記錄自己的發現,例如一年級上冊《學會運用工具》《常見的水果和蔬菜》《各種各樣的文具》,一年級下冊《空氣還藏在哪兒》《做個小竹筏》《草地里有什么》等。在科學課上引入畫圖法,這不僅僅是因為低年級學生掌握的漢字不多,更重要的是畫圖法符合低年級學生的年齡心理特點和認知水平,能更有效地幫助他們建構科學概念。
一、暴露前概念
在學習新的科學概念之前,教師往往會采用各種前測手段來了解學生的前概念,以制訂更具體、合理的目標。畫圖法不僅可以暴露學生的前概念,而且可以引起學生的探究興趣。例如,一年級上冊《常見的水果和蔬菜》一課,要求學生介紹自己熟悉的水果和蔬菜,然后再把自己新認識的水果和蔬菜畫出來(或用文字寫下來)。如果教師在教學中僅僅是讓學生口頭表述自己知道的水果和蔬菜名稱,那么學生對它們的認識就不會有更深的體會,無非是通過交流討論多知道了幾種水果和蔬菜的名稱,教師也很難了解學生學習的過程。如果教師準備很多的水果和蔬菜圖片讓學生去認識,則更像是識字課,學生會對活動缺乏興趣。
要讓學生的前概念暴露出來,并激發他們的探究興趣,使用畫圖法就比較合適。教師可以先示范畫圖(如畫一個水果的簡圖),然后布置任務:分別畫出自己熟悉的一種或幾種水果和蔬菜,并拿著自己的圖畫向大家介紹。這樣,原本只是抽象的水果和蔬菜的名稱,在學生的手里就變成了具體的、直觀的特征。學生在畫的過程中就會思考,自己畫的水果和蔬菜有什么特征?它是水果還是蔬菜呢?
由于平時沒有科學全面地觀察,也沒有專門去了解,所以很多學生在畫圖的過程中會發現自己不清楚和不了解的地方有很多。在接下來的介紹、交流中,由于每個人對水果和蔬菜的認識不同,他們畫的圖也會不同,學生通過互相交流和評價,會更多地暴露他們的前概念。學生因為發現自己不了解的概念有很多,于是萌生了強烈的探究興趣,這不僅便于教師更全面地了解學生的前概念,也為后面的教學營造了積極的氛圍,為接下來兩課的教學目標設定提供了更明確的指向。
二、建構科學概念
1.物質科學、生命科學、地球與宇宙科學領域
科學探究是科學學習的主要方式,學生對科學概念的學習也是以探究學習為主要方式,如觀察、實驗、制作等。需要注意的是,同樣是實驗,對中高年級學生來講也許比較容易建構出正確的科學概念,但對低年級學生就未必了。例如,一年級下冊《空氣還藏在哪兒》活動一“海綿里的氣泡”,本活動的兩個實驗都容易做成功,學生在動手的過程中也很有興趣,那么,是不是經過實驗、討論和分析,在教師的引導下學生就能在頭腦中建構出空氣藏在物體的孔隙中的科學概念呢?其實很難,因為空氣看不見,一年級的學生很難想象出其占據海綿內孔隙空間的情形。
怎樣才能把看不見變成看得見,把抽象變成具象呢?在教學中教師可以采用畫圖法,讓學生在做實驗的過程中,仔細觀察實驗現象,然后畫出實驗現象圖(教師甚至可以指導學生學畫空氣的卡通圖)。圖畫的主要內容是:把干海綿剛放進水中時空氣藏在哪里?在水中用力捏海綿產生很多氣泡,氣泡是從哪里鉆出來的?等等。學生畫圖的過程也是思考的過程,他們想象并畫出空氣原先藏在海綿孔隙中,然后被擠壓后逃出海綿的孔隙跑到水里變成氣泡的情形。這樣,原本藏在海綿里看不見的空氣變成了具象的圖畫,學生對空氣占據海綿孔隙空間這一科學概念的建構就更加有效了。
2.技術與工程領域
新頒布的《義務教育小學科學課程標準》一個重要的變化是新增了技術與工程領域。技術的核心是發明,工程的核心是建造,技術與工程都是人們對科學進行巧妙運用以適應環境、改善生活,都是對已有的物質材料和生活環境系統地開發、生產、加工或建造等。
技術與工程領域的學習不同于科學知識的探究,它的相關學習目標定位于解決實際問題。粵教科技版小學《科學》一年級《做個小木筏》就是比較典型的技術與工程領域的內容。
解決技術與工程問題時很重要的一環是設計,因此畫圖法能在這里發揮很大的作用。《做個小木筏》一課中,教科書要求學生把自己準備怎樣做小木筏畫出來并和同學交流,這里畫的就是簡單的設計圖。教師在指導學生畫的過程中,要讓他們考慮材料、結構、制作方法等諸多問題,要提示他們考慮好這些因素后再進行繪制。只有這樣,學生的設計圖才不會是天馬行空的亂畫,或者是小竹筏在水中游的美術畫。學生畫完設計圖后,要組織交流、制作、評價等,要通過讓學生完成一項簡單的技術與工程的任務,培養他們解決問題和動手制作的能力。
三、歸納與評價
歸納分析能夠讓學生建立正確的科學概念,評價可以檢測和鞏固學生的科學概念,用圖畫法歸納分析和評價,能起到變抽象為具象、變呆板為生動的效果。
例如,一年級《溫暖的春天》一課,活動一要求學生畫出冬去春來自然景物發生的變化,學生畫出的結果是各不相同的。接下來,教師讓學生展示圖畫,并引導學生互相評價,不僅可以幫助學生發現錯誤的地方,還可以讓學生互相學習,了解更多的景物變化情況。在此基礎上,教師再指導學生歸納和總結就水到渠成了,學生對有關春天自然景物特征的科學概念的建構也會更加深刻。
需要特別注意的是,學生在繪圖時,教師要通過評價引導學生畫科學之圖,而不是美術之圖,也不是想象之圖,更不是夸張之圖,要訓練他們實事求是,把觀察到的以寫實的方式記錄下來。
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