基于概念發展的視角構建探究活動主線索

朱徐杰

【摘 要】清晰的探究活動主線索有利于處理科學概念和科學探究之間的關系，讓探究活動沿著學生概念構建的進程逐步展開。通過對教科版五年級下冊“馬鈴薯的沉浮”相關內容的研究，掃描教材設計中的結構問題，分析教材和學情的內在關系，可以梳理出基于概念發展的視角重構探究活動主線索，并以此設計一系列探究活動，引導學生逐步構建相關的核心概念。

【關鍵詞】探究活動 主線索 概念 構建

科學教育的目標不是引導學生獲得一堆由事實和理論堆砌的知識，而應是實現一個趨向于核心概念構建的進展過程，這個過程有助于學生把原有經驗整合起來，理解與他們生活相關的事件和現象。承載科學概念的主要載體是探究活動，這也是科學課核心的學習方式。要使“探究活動”成為有意義的學習，就要順著學生概念構建的發展方向來組織活動，厘清活動的主線索。

探究活動主線索，是教師在遵循學生概念發展規律的基礎上，依照教學的目標要求，為達到教與學雙向目標而設置的貫穿學生探究活動過程的脈絡。清晰的探究活動主線索會使探究的內容更有意義、更有內涵，也會使探究的過程更有價值，吸引學生樂于參與課堂的各項活動，讓探究活動成為一個有結構、有聯系的整體。

那么，如何構建探究活動的主線索？筆者認為，應該分析教材活動設計的結構問題，把握教材與學情的特點，基于概念構建的視角尋找活動主線索，并依據主線索設計一系列有價值、有層次的探究活動，切實提升探究性學習的實效性。下面以“馬鈴薯的沉浮”的內容為例，闡述尋找探究活動主線索的實踐過程。

一、問題掃描——教材活動設計中繁而亂的主線索

“馬鈴薯的沉浮”的教學內容來自于教科版五年級下冊第一單元7、8兩課，分別是《馬鈴薯在液體中的沉浮》和《探索馬鈴薯沉浮的原因》，這兩課的主要內容是探究物體沉浮與液體的關系，引導學生構建關于“沉浮規律與密度的關系”的核心概念。鑒于五年級學生的知識儲備和認知水平，始終沒有出現“密度”一詞，用同體積比輕重的方法來指向密度的概念。

兩節課的教材中一共安排了8個主要探究活動，每個活動承載的具體概念都指向沉浮的核心概念：“物體的密度大于液體的密度時，物體在液體中下沉；反之，上浮。” 綜觀這兩節課的活動安排，筆者認為在教學實踐中存在以下兩個問題。

問題一：概念主線模糊不清

第7課《馬鈴薯在液體中的沉浮》是學生比較喜歡的內容，本課的教學流程一般如下：

環節一，聚焦現象。觀察兩個馬鈴薯在兩種液體中的沉浮，發現馬鈴薯的沉浮與馬鈴薯本身無關，而是與液體有關。

環節二，提出問題。如何驗證兩種液體的不同。

環節三，研討交流。通過學生的交流和教師的引導，想到利用加熱滴液的方式驗證兩種液體的區別。

環節四，學生活動。用蠟燭和鋼勺分別加熱兩種液體的滴液，觀察兩者的不同。

環節五，逆向驗證。調制一杯能使馬鈴薯浮起來的鹽水。發現水中溶解了足夠量的食鹽馬鈴薯才能浮起來。

環節六，延伸活動。了解有關死海的資料，知道人在死海中會浮起來。

在課堂中學生開展了一系列有意思的探究活動，課堂氣氛活躍，開放度較高。然而我們仔細分析這些探究活動，會發現有意思的活動并不一定有意義。本課主要探究的問題是如何驗證兩種液體的不同，主要的活動是加熱滴液。這個活動承載的科學概念其實包含于“調制鹽水”這個活動的概念之中，因此完全可以被后者替代。當然，“加熱滴液”這個活動也能發展學生相應的實驗操作、觀察等方面的能力，但這在認識方面不存在明確的目標指向，與密度這條主線聯系不緊密，對于構建核心概念的價值并不大。

第8課《探索馬鈴薯沉浮的原因》同樣存在概念主線不清的問題。本課有3個主要探究活動，分別是：“鉤碼在不同液體中的浮力”“比較同體積馬鈴薯、清水、鹽水的輕重”“判斷塑料塊在不同液體中的沉浮”。我們可以看出這兩節課的主要線索是 “密度”概念的發展，而本課的第一個探究活動“測量浮力”承載的概念指向了鉤碼在不同液體中受到的浮力大小不同，與主線索產生了一定的偏離。而且研究的對象從“馬鈴薯”換成了“鉤碼”，這些變化都會容易讓學生失去研究的方向，難以把握探究的重點，對學生概念的構建帶來不利影響。

問題二：探究活動難易不均

從探究活動操作難度來說，第7課“加熱滴液”的操作比較復雜，需要花費大量的時間和準備必要的器材。第8課“測量浮力”和“同體積比輕重”兩個探究活動的操作難度非常大，對器材的精密性和數據的精確性要求很高，學生在課堂中操作失敗的可能性比較大。綜合來說，第7課的探究活動難度相對較小，且其中難度較大的活動對于核心概念的構建并無太大意義；第8課的活動難度非常大，思維層次較高，一節課的探究時間明顯不足。

綜合以上兩個因素，筆者以為這兩課的教學內容有必要進行有機整合，尋找一條基于概念發展的探究活動主線索，并以此設計相應的探究活動。

二、理性分析——基于教材、學情的特點尋找主線索

基于科學概念的探究活動主線索，是教師根據教材和學生情況的分析，設計一條明確目標下的有探究活動內容、過程與策略的主線索。尋找主線索應重點從以下兩個方面著手。

（一）從局部到整體的教材分析

“用教材教”是新課程倡導的重要理念。它立足于學生的認知與發展，鼓勵對教材進行“二度開發”“深加工”，從而構建一條有利于概念發展的主線索。

1.尋找核心概念引領主線。

小學科學教材以單元的形式來編排。根據教材安排的需要，有時在一個單元中蘊含了一個核心概念，有時在幾節課中蘊含了一個核心概念。在分析教材的過程中首先要找準這個核心概念，才能找到探究活動的主要目標，起到引領主線的作用。在關于馬鈴薯沉浮的教學內容中，我們可以清晰地找到這個核心概念——密度。

2.解析具體概念串聯主線。

有了核心概念的目標引領，具體概念的選擇與呈現要依據核心概念的發展主線，并選擇和優化相應的探究活動，做出適當的調整與分析，形成主線索。在馬鈴薯沉浮的教學內容中，主要有8個探究活動，每個活動所承載的科學概念如下表所示。

通過對上表的分析可知，這8個活動中的2和5 在構建“密度”這個核心概念的過程中，與主線索不一致，需要在教學實踐中進行調整，使科學概念之間的邏輯關系結構化，有利于教師設計教學時準確把握主線。

（二）從抽象到具體的學情分析

科學概念構建過程是學生主觀能動的認知和思維過程。在提煉探究活動主線索時有必要了解學生學習的特點，才能真正讓主線索引領學生的探究活動。

【案例分析1】

《馬鈴薯在液體中的沉浮》一課中學生通過小組活動分別調制了一杯能使馬鈴薯上浮的鹽水，并且獲得了“一定濃度的鹽水能使馬鈴薯浮起來”的具體概念。此時依照學生思維發展的一般順序，學生非常容易產生疑問：“為什么濃鹽水能使馬鈴薯上浮，清水使馬鈴薯下沉呢？”前幾節課中學生已經測量過物體在水中受到的浮力大小。因此他們自然會提出“馬鈴薯在清水中受到的浮力小，在鹽水中受到的浮力大”的假設。

因此筆者以為在“馬鈴薯的沉浮‘活動與概念明細表”中的活動3 和活動5可以整合。讓“密度”和“浮力”這兩條線索通過學生自身概念構建的特點有機地融合起來。學情的具體分析可以從以下兩個方面切入。

1.找準概念學習的起點。

奧蘇伯爾曾經指出，影響學習最重要的因素是學生已經知道了什么。“已經知道了什么”就是學生的學習起點。上述案例中學生之前對于浮力的學習就成為了本次探究活動的學習起點，學生嘗試使用先前的經驗來解決問題，整合了前后概念，促使概念構建的主動發展。

2.把握學生認知規律的特點。

學生在概念構建的過程中會整合原有經驗，不斷產生新的想法和問題，這就為尋找探究活動主線索指明了一個方向。上述案例中學生對“浮力大小”的想法是正常需求，迎合這樣的需求會讓探究主線索沿著學生思維發展的方向延伸。

三、路徑重構——基于概念的發展過程構建主線索

基于對教材和學生的深入解析，遵循學生的認知規律，厘清核心概念與具體概念、具體概念與具體概念的內在關系，提煉出一條適合學生的既定目標下的有內容、有形式、有邏輯的探究活動主線索。這是科學探究教學的關鍵。

筆者通過課堂的實踐和思考，把“馬鈴薯的沉浮”的六個具體概念（1、2、3、5、6、7）進行了重新編排，形成了有別于教材的、基于概念發展的探究活動主線索（如下圖）。

[在]

根據這條線索筆者設計了7個環節更緊湊、目標更明確的探究活動，使學生在核心概念構建的過程中保持一定的連貫性和持續性，并逐步達到形成核心概念的目標。以下是筆者開展教學活動的課堂案例。

【案例分析2】承載概念A—B的教學過程。

上課伊始，講臺上擺放標著1號、2號的兩盆無色透明的液體。教師出示一大一小兩個馬鈴薯，向學生質疑馬鈴薯的沉浮。學生作出了假設并給出了理由，有的認為大馬鈴薯沉，因為它比較重；有的認為小馬鈴薯沉，因為它體積小……于是，教師現場演示，把2個馬鈴薯分別放到2盆液體中，多次輪換，發現不管馬鈴薯的大小，在1號盆中始終是浮的，在2號盆中始終是沉的。看到這樣的現象，大部分學生都會提出相同的看法：1號盆里的是鹽水，2號盆里的是清水。

此時教師改變教材的設計思路，從另一個方向引導學生研究。提出“你們認為馬鈴薯在清水中是沉的，在鹽水中是浮的？”再讓學生動手操作，把馬鈴薯放到清水中試一試，調制一杯鹽水試一試，發現在清水中確實是沉的，而鹽水需要達到一定濃度后才能浮起來……

這樣的活動安排，雖然舍去了“加熱滴液”的環節而直接引導學生調制鹽水，但在科學概念方面并沒有有所刪略，因為前者只是得出了“使馬鈴薯沉浮的兩種液體不一樣，馬鈴薯浮起來的液體中溶解了其他物質”。而后者所承載的概念更為具體：“一杯是鹽水，一杯是清水（或者淡鹽水）。”已經蘊含了前者所傳達的信息。這樣省出了時間開展其他探究活動，為核心概念的構建而服務。

【案例分析3】承載概念C—D的教學過程。

通過上一個活動學生發現，馬鈴薯在清水中受到的浮力小，在濃鹽水中受到的浮力大。于是啟發學生繼續思考“為什么濃鹽水產生的浮力大？清水產生的浮力小呢？這兩杯液體現在有哪些方面不一樣呢？”此時學生關注的一般都是濃度、顏色、含鹽量等，教師通過引導讓學生關注兩者液體的輕重，并通過小組討論制定比較兩杯液體輕重的方案，引導學生利用天平比較同體積150mL濃鹽水和清水的輕重。課堂中這個實驗操作并不復雜，比較容易獲得實驗結果。通過這個活動學生發現了在同體積的情況下，濃鹽水比清水重。

為什么“濃鹽水產生的浮力大，淡鹽水產生的浮力小”，對學生來說難以想到與液體的輕重有關。因此，這兩個活動的過渡從“浮力與密度”的概念發展來說是連續的，但是從學生學習的角度來說存在一定的斷層。筆者經過反復思考和嘗試，認為這里的牽強過渡是難以避免的。同體積比較液體輕重其實已經直接指向了概念“液體密度”，離核心概念已經非常接近了。

上文中介紹的三個案例是根據新的主線索而作出調整幅度較大的教學活動，這些探究活動引導學生逐步構建一個個具體概念，最終幫助學生形成了核心概念，在教學實踐中取得了更為優質的教學效果。

綜上所述，科學教育不應該教給學生支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而應當慎重選擇一些重要的科學概念，用恰當的、生動的教育方法，幫助學生建立對周圍事物相對完整的理解。因此，教師要合理把握教材，了解概念構建的過程，幫助學生從早期經驗開始獲得較淺的概念，再逐步進展到更深的概念，讓學生的探究活動用一條清晰的主線索有機地串聯起來，以有結構的活動推動科學概念的構建。

參考文獻：

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[3]張紅霞主編.小學科學課程與教學[M].北京：高等教育出版社，2004.

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