利用任務驅動合作教學進行概念轉變
——以初中科學《大氣的壓強》教學為例

□葛元鐘

（杭州市康橋中學，浙江杭州 310015）

實踐創新

利用任務驅動合作教學進行概念轉變
——以初中科學《大氣的壓強》教學為例

□葛元鐘

（杭州市康橋中學，浙江杭州 310015）

學生常常用已有的知識經驗為基礎建構自身知識和概念，這樣形成的概念有時會給教學帶來阻礙。教師在設計概念教學時，可以恰當地引入任務驅動教學，解決真實世界里發生的問題；利用合作教學，讓同伴之間相互探討問題，共同完成任務。教師和學生在教學過程中也要關注概念轉變過程的幾個步驟：分析學生已有概念，解構已有迷思概念，重建科學概念。

任務驅動；合作教學；概念轉變

在日常教學中，概念的掌握和理解是學生獲得知識、積累知識的重要手段和過程，是科學教學中的重要環節。學生在學習科學課程之前頭腦里并不是一片空白，學生在接受正式的科學教學前就已經存在許多能解釋自然世界的概念，也就是所謂前概念，或稱迷思概念。

學生在建構自身知識和概念的過程中，是以已有的知識經驗為基礎的。由于每個人掌握的知識、積累的經驗、認知能力和生活環境的差異,對同一概念的理解會有所不同。因此，科學教學必須以學生原有的認知為基礎，幫助學生逐步建構科學概念。

為了讓學生更好地建構科學概念，教師就要盡量針對學生的迷思概念設計安排教學，實現學生的概念轉變。本文以初中科學《大氣的壓強》教學為例，探討如何利用任務驅動教學，利用合作教學，使概念轉變更有效地進行。

一、通過訪談 弄清學生已有概念

通過訪談及問卷等多種形式，得知學生對初中科學《大氣的壓強》的概念已有一定了解，但都屬于一知半解，學生對大氣壓強的應用，對用大氣壓強解釋生產生活中的現象還存在比較多的疑惑。

如：在一個玻璃杯里盛滿水，杯口覆蓋一張硬紙片。用手托住紙片，把杯子倒轉過來，即“覆杯實驗”，學生會認為是杯中的水吸住了硬紙片。

如：我們經常可以看到蒼蠅在玻璃上爬行不會掉下來。學生會認為是蒼蠅的彎曲的爪很尖，抓住了光滑的玻璃表面。

如：離心式水泵（如圖1）在動力機的帶動下，葉輪高速旋轉時，泵殼里的水會隨葉輪一起旋轉。水被甩出時，轉軸附近就形成了一個低壓區，外面的水就在大氣壓的作用下，推開底閥通過進水管進入泵殼。學生對“底閥”“濾網”的功能不清晰，有部分學生認為水是靠水泵吸上來的。

圖1

有一些錯誤的概念是在新課上完后才形成的。

如：學生在學習了液體壓強之后可能會在學習大氣壓強時，認為大氣壓強與液體壓強是相同的，而用液體壓強計算式計算大氣壓強。

如圖2所示，部分學生認為用打氣筒向封閉燒瓶里充氣是為了研究大氣壓與沸點之間的關系。其實這種理解是錯誤的，圖2實驗研究的是氣壓與沸點之間的關系。之間相差一個“大”字，但是反應出對概念的理解存在問題。大氣壓是指大氣對浸在其中的物體產生的壓強，而氣壓是指任意氣體對物體產生的壓強。

圖2

有學者認為，學生在學習科學概念時發生的迷思概念是由于日常生活對概念理解的要求和對科學概念理解的要求不一致引起的。日常生活概念對現象的解釋要求以滿意為主，允許概念的模糊、不準確或不一致，而科學概念追求的是對現象的完美解釋和預測。

要轉變學生的迷思概念，先要了解他們形成了哪些迷思概念，以及這些迷思概念是怎么形成的。通過對學情的充分了解和分析，教師可以對這些迷思概念進行有的放矢地解構，最終幫助學生形成科學概念。

二、任務驅動 解構已有迷思概念

任務驅動教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念。

戴維·梅瑞爾提出了“首要教學原理”,他認為，“學習只有在學習者從事解決真實世界里發生的問題時，只有當學習者能夠通過論證或應用而激活已知知識、并將其作為理解新知識的基礎時，新知識才會被整合到學習者的世界當中”[1]。

結合任務驅動教學法和梅瑞爾提出了“首要教學原理”，我們對《大氣的壓強》這節課設計了典型任務，在任務驅動中激活已知知識，獲得新知識，并解決真實世界里發生的問題。《大氣的壓強》中的“典型任務”包含以下幾個要素：任務中有學生掌握的核心知識點；任務中蘊含著科學學科的學習方法；任務是根據學生在生活情境中遇到的真實問題進行設計的。

【典型任務一】：用教師提供的在“拐彎”處扎過小孔的吸管吸飲料（如圖3），要求學生用此吸管吸飲料，并思考以下幾個問題：①為什么吸管吸不起飲料？②吸管如何改進可以吸起飲料？

圖3

這個實驗和兩個提問嘗試解構“水是靠水泵吸上來的”這個迷思概念。

實驗中學生用力對吸管吸氣，但不能將水吸上來，已經很好地證明這觀點的錯誤。

我們應該讓學生知道，水是從高壓區流向低壓區的，而不能簡單地說水是被吸上來的或者說是被壓上來的。

吸管開了孔和大氣相通，形成不了低壓區，吸管頂端的壓強等于大氣壓，水不能流動。如果要讓水流動，可以從兩個方面進行考慮：在嘴里制造了一個低壓區，大氣壓將水壓向嘴里；在飲料上方制造一個高于大氣壓的高壓區，水也可流動到嘴里。

這個實驗及講評可以很好地解構學生“水是靠水泵吸上來的”這一迷思概念，并建立相對正確的科學概念：水是從高壓區流向低壓區的。

核心知識是每個教學活動單元中必須讓學生掌握、理解、探明的主要知識，是一個單元教學、一節課教學的主體內容與知識主干，是整個教學活動鏈條中的關鍵鏈環。在這個實驗中，“水為什么會流動”是一個核心知識，抓住了核心知識就等于抓住了教學主線。

【典型任務二】：動手做覆杯實驗并判斷大氣壓的方向

用放在你面前的實驗材料（水、玻璃杯、塑料片），做一次覆杯實驗。學生產生了這樣兩個迷思問題：覆杯實驗中沒有讓杯子橫過來（如圖4），學生認為大氣壓只是向上的；紙片不掉下是因為水把硬紙片弄濕后沾在杯口了。

圖4

覆杯實驗是一個非常經典的力學實驗，在實驗中應要求學生將杯子橫過來并指向四面八方，指導學生觀察硬紙片都沒有掉下來，讓學生能體會到周圍存在大氣壓，且各個方向上都有。對于第二個問題，我們可以建立一個對照組實驗，將硬紙片弄濕后看看能否沾在空杯的杯口。將演示實驗改成學生實驗，并用任務驅動學生思考，讓學生在失敗中尋找原因，在成功中享受喜悅。

【典型任務三】：驗證大氣壓強存在的實驗設計

在課堂上提供以下實驗材料：小型真空收納袋、迷你抽氣裝置、吸盤、一杯水、膠頭滴管、吸管、瓶子、保鮮袋、橡皮筋等。利用實驗器材要求學生設計一個驗證大氣壓強存在的實驗，并解釋實驗的原理。

學生根據課前分好的小組設計實驗方案，主要有以下幾種方案：①用迷你抽氣裝置抽走小型真空收納袋中的空氣，發現真空收納袋變扁了；②用膠頭滴管吸取杯中的水；③兩個吸盤吸在一起、吸盤吸在玻璃上；④用吸管吸水；⑤瓶里放保鮮袋，瓶口用橡皮筋系緊，嘗試將保鮮袋取出。

上課時教師邀請小組代表上臺介紹自己組的實驗方案和實驗原理，并給予補充和評價。

新課標指出：“要注重學生在現實生活的情境中學習科學知識，倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解科學的核心概念并加以運用。”學生在設計驗證大氣壓強存在并解釋實驗的原理的過程中解構原有的迷思概念。對自己設計的裝置進行自圓其說，試圖說服同學和老師，這個過程很重要，可以提高學生對知識的理解能力、運用能力和駕馭能力。

三、合作學習 重新建構科學概念

在任務驅動過程開展合作學習可以更好地建構科學概念。捷克教育家夸·美紐斯認為，“學生不僅可以從教師的教中獲得知識，還可以通過別的學生的教學來獲取知識”[2]。兒童認知的發展，除了成人的指導作用外，兒童與同伴之間相互探討問題，共同完成任務，同樣可以提高學生的認知水平。教師與學生，學生和學生之間的合作比個體單獨的學習活動更具有優越性，它可以加速認知水平向更高的方向發展。本文通過課堂實踐，提出以下幾個合作策略。

（一）制定目標 明確任務

要讓合作學習有實效，教師要在分析教學內容的基礎上，確定合作學習的目標。在本課的典型任務三中，學生小組合作共同設計實驗方案。有了目標，小組合作學習就更容易發生：有的小組設計用迷你抽氣裝置抽走小型真空收納袋中的空氣，發現真空收納袋變扁了；有的小組設計用膠頭滴管吸取杯中的水，用吸管吸水；還有的小組設計出讓兩個吸盤吸在一起或者讓吸盤吸在玻璃上的實驗。組內有了共同需要完成的任務，大家的思維、注意力會更加集中，討論也會更有效率。

（二）組內分工 人人有責

在實驗的過程中，由于是小組合作完成，所以必須要進行組內分工，讓每個學生都有事情可做。課堂上每個小組6人，我們進行如下安排。

組長：負責分配任務；記錄員：根據要求記錄實驗數據，畫圖；匯報員：進行語言組織、負責得出結論，組間交流；實驗員：負責動手實驗；觀察員：負責實驗觀察、指導。合理的組內分工，將提高每一位同學的實驗積極性，使整個實驗過程有條不紊，有序展開。在課堂上，我們還會根據學生的表現評出最佳組長、最佳實驗員、最佳記錄員等，以提高學生對這些角色的認可。

（三）師生對話 啟發點撥

合作學習主要是圍繞一定的任務來展開的，合作學習的任務一般是討論或者探究的問題。教師根據不同的教學內容設計具有開放性和挑戰性的問題，如果學生之間的合作不能很好地解答，就要進行師生對話，依靠教師的啟發點撥，建立科學概念。

學生經常可以看到蒼蠅倒立在天花板上爬行，從而有了蒼蠅的彎曲的爪很尖，抓住了天花板這樣的迷思概念。用師生對話可以比學生合作更順利地解構這個迷思概念。

師：我們可以看到蒼蠅倒立在天花板上爬行，蒼蠅也不會從天花板上掉下來。為什么？

生：蒼蠅的彎曲的爪很尖，抓住了天花板。

師：為什么彎曲的爪很尖就能抓住了天花板？

生：天花板凹凸不平。

師：玻璃有凹凸么？

生：玻璃是平整、光滑的。

師：我們看到過蒼蠅停在豎直的玻璃上么？

師：再小組討論蒼蠅為什么不會從玻璃板上掉下來。

本文以初中科學《大氣的壓強》教學為例，探討科學概念的轉變策略。教師通過在教學設計前對學情的充分了解，弄清學生已有概念，針對學生的迷思概念進行教學設計，并使用了兩個策略：任務驅動，解構迷思概念；合作學習，重建科學概念。任務驅動的合作教學法在大氣壓強的課堂實踐中取得了較好的效果，為科學概念的轉變研究提供又一研究案例。

［1］盛群力，馬蘭 .“首要教學原理”新認識［J］.遠程教育雜志，2005（4）：16-20.

［2］王坦.合作學習導論［M］.北京：教育科學出版社，1994：36.