基于思維發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略探究

吳景嬋

【摘要】近年來(lái)隨著新課標(biāo)新教材的落地，科學(xué)素養(yǎng)問(wèn)題逐漸聚焦于真實(shí)的課堂，科學(xué)思維作為科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，受到很大的關(guān)注。科學(xué)實(shí)驗(yàn)是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的有力手段，為此，以《物質(zhì)的溶解》一課為例，通過(guò)概念分解、問(wèn)題分層、記錄分步等方面的教學(xué)實(shí)踐與思考，進(jìn)而提出發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)教學(xué);思維;策略

思維是人類(lèi)所具有的高級(jí)認(rèn)識(shí)活動(dòng)，它的基本過(guò)程包括分析、綜合、比較、分類(lèi)、抽象、概括等系列復(fù)雜的循序漸進(jìn)的過(guò)程。科學(xué)實(shí)驗(yàn)是提升學(xué)生思維的重要載體，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，如不進(jìn)行思維的深度參與，那么概念的獲得會(huì)大打折扣，能力的發(fā)展也隨之而衰弱。本文以培養(yǎng)和提高學(xué)生思維為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)例，從三個(gè)角度闡述如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷思維的基本發(fā)展過(guò)程。

一、概念分解，明晰思維發(fā)展路徑

圍繞概念分解的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是幫助學(xué)生經(jīng)歷思維發(fā)展過(guò)程的有效途徑。所謂概念分解，即對(duì)概念內(nèi)涵進(jìn)行剖分解析，充分挖掘。可以理解為把復(fù)雜的概念內(nèi)涵化為一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的特征，并借助與之對(duì)應(yīng)的活動(dòng)釋義特征。概念分解的目的是化抽象為具體，深入淺出地幫助學(xué)生建構(gòu)概念，而建構(gòu)概念往往經(jīng)歷觀察、分析、綜合、抽象、概括、系統(tǒng)化等系列由淺入深的思維活動(dòng)過(guò)程，故在分解式概念的建構(gòu)過(guò)程中漸進(jìn)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯，遵循兒童心理發(fā)展特點(diǎn)。執(zhí)教前，教師可將教材概念層層剝開(kāi)，看到概念內(nèi)涵的各個(gè)層面，明確哪個(gè)環(huán)節(jié)或活動(dòng)能幫助學(xué)生建構(gòu)概念，合理安排概念習(xí)得的學(xué)習(xí)路徑，促進(jìn)學(xué)生思維的縱向深入。

如《物質(zhì)的溶解》一課，改版后的教材活動(dòng)中均選用固體作為實(shí)驗(yàn)材料，出于對(duì)三年級(jí)學(xué)生已有“溶解”認(rèn)知和探究技能的考慮，筆者認(rèn)為：認(rèn)識(shí)固體在水中的溶解需要認(rèn)識(shí)幾個(gè)基本特征：變成微小顆粒、均勻分布、靜置不沉淀，這幾個(gè)基本特征構(gòu)成了適宜三年級(jí)學(xué)生認(rèn)知的溶解概念的內(nèi)涵。根據(jù)概念的分解，設(shè)計(jì)一條與之匹配的探究路徑：

首先，創(chuàng)設(shè)沖糖水的情境，在情境中提取指向概念特征的問(wèn)題：“方糖放入水中是怎樣變化的”，作為思維發(fā)展的起點(diǎn);活動(dòng)1觀察方糖在水中的變化現(xiàn)象，學(xué)生觀察方糖在水中的變化中直觀形象地理解“變成微小顆粒”的特征;活動(dòng)2探究高錳酸鉀在水中的變化，學(xué)生在觀察中分析與比較，抽象出高錳酸鉀在水中“均與分布”的特征，進(jìn)而推理“化”了的方糖在水中的分布;活動(dòng)3探究小蘇打、滑石粉、面粉在水中的變化現(xiàn)象，在這組實(shí)驗(yàn)中觀察、比較與辨析，歸納出“靜置不沉淀”的特征;完成各個(gè)觀察實(shí)驗(yàn)后，集中所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行系統(tǒng)的比較與分析，進(jìn)一步豐富感知物質(zhì)溶解的特征，繼而抽象概括，建構(gòu)符合學(xué)生認(rèn)知能力的固體“溶解”的概念。

以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在教師構(gòu)建的概念分解教學(xué)框架里，在幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立又緊密聯(lián)系的“活動(dòng)串”中，逐步認(rèn)識(shí)溶解概念的核心要素。他們的思維循著提出問(wèn)題、搜尋事實(shí)、捕獲信息、綜合信息、立論解釋的路徑，經(jīng)歷一個(gè)深入的思維發(fā)展過(guò)程。

二、問(wèn)題分層，聚焦思維發(fā)展載體

基于學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，教學(xué)依托具有層級(jí)結(jié)構(gòu)的“問(wèn)題鏈”，是幫助學(xué)生經(jīng)歷思維發(fā)展過(guò)程的有效途徑。概念分解活動(dòng)設(shè)計(jì)好了，活動(dòng)與活動(dòng)之間如何銜接，問(wèn)題的設(shè)計(jì)尤為講究。分層設(shè)計(jì)的問(wèn)題，是著眼學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，從學(xué)生的實(shí)際水平出發(fā)，遵循學(xué)習(xí)發(fā)展特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的步步深入概念內(nèi)涵的問(wèn)題。精準(zhǔn)的分層問(wèn)題，可串成一個(gè)鏈條，以“問(wèn)題鏈”的形式來(lái)推進(jìn)課的進(jìn)程，我們希望這些問(wèn)題能成為孩子進(jìn)行假設(shè)、推理、論證的“踏腳石”，引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎迹玫卦谧C據(jù)和解釋間建立聯(lián)系。

因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)學(xué)生探究過(guò)程中產(chǎn)生的思維淤堵，繼續(xù)挖掘適合探究的問(wèn)題作為疏通淤堵的航道。如是，將知識(shí)轉(zhuǎn)換成為層次鮮明、系統(tǒng)連貫的一串教學(xué)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在問(wèn)題中探索與構(gòu)建新知，促進(jìn)學(xué)生思維向縱深發(fā)展。

本課設(shè)計(jì)的“問(wèn)題鏈”如下：

在以上“問(wèn)題鏈”中，學(xué)生先從聚焦問(wèn)題做出解釋開(kāi)始，思維經(jīng)歷被喚醒的回憶過(guò)程，接著在觀察與分析中被問(wèn)題激發(fā)辯論的欲望，提出基于證據(jù)的猜測(cè)。而“高錳酸鉀分布在水中哪個(gè)區(qū)域”的問(wèn)題，學(xué)生經(jīng)歷了觀察高錳酸鉀和水的變化，在分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合，舍棄非概念特征，進(jìn)而抽象出概念本質(zhì)特征的過(guò)程，此后，在問(wèn)題的推動(dòng)下，比較“方糖”與“高錳酸鉀”的共同點(diǎn)與差異點(diǎn)，經(jīng)過(guò)推理求證，歸類(lèi)出兩者的共同概念特征。在新問(wèn)題的引領(lǐng)中，他們?cè)俅斡^察、分析與綜合、比較與歸類(lèi)，繼續(xù)抽象出概念的另一特征。以上環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)信息的搜集仍處于事實(shí)堆積階段，未對(duì)干擾信息做去偽存真的干預(yù)，故提出對(duì)比所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象，歸納方糖、高錳酸鉀、小蘇打溶液的共同特征的問(wèn)題，以此讓學(xué)生思維經(jīng)歷對(duì)概念內(nèi)涵的系統(tǒng)性概括過(guò)程。最后，以問(wèn)題結(jié)束本課學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生帶著批判性思考進(jìn)行新一輪的探究與思維過(guò)程。

本課七個(gè)問(wèn)題由淺入深，層層推進(jìn)，前一個(gè)問(wèn)題為后一個(gè)問(wèn)題奠定基礎(chǔ)，后一問(wèn)題是前一問(wèn)題的豐富與拓展，學(xué)生在這種具有強(qiáng)邏輯性與跟進(jìn)性的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下，實(shí)驗(yàn)思路更明晰，實(shí)驗(yàn)操作更具方向性和針對(duì)性，發(fā)展了從目前的一步為起點(diǎn)，以更深的目標(biāo)為方向，一步一步深入達(dá)到的遞進(jìn)思維。

三、記錄分步，搭建思維發(fā)展支架

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在邏輯，設(shè)計(jì)與學(xué)生探究相宜的分步式實(shí)驗(yàn)記錄單，是幫助學(xué)生經(jīng)歷思維發(fā)展過(guò)程的有效途徑。分步記錄能幫助學(xué)生留下逐步接近概念內(nèi)涵的關(guān)聯(lián)證據(jù)，降低論證的難度。學(xué)生的認(rèn)知思維發(fā)展來(lái)自于獲得知識(shí)和答案的思維過(guò)程，分步式實(shí)驗(yàn)記錄單為學(xué)生的認(rèn)知思維發(fā)展提供“腳手架”，它讓學(xué)生在思維的不同階段，都有合理的載體進(jìn)行輸出與表達(dá)。通過(guò)一步步的思維聯(lián)結(jié)，把前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為證據(jù)，形成合理的解釋，思維在探究中走向理性。

以“高錳酸鉀的溶解”為例，該實(shí)驗(yàn)間接解決上一實(shí)驗(yàn)“糖在哪”的遺留問(wèn)題，因此什么現(xiàn)象證明溶解后的高錳酸鉀的分布位置，成了本實(shí)驗(yàn)觀察的重點(diǎn)。觀察重點(diǎn)可細(xì)化為攪拌前后高錳酸鉀及水的變化，高錳酸鉀的變化即顆粒大小、顏色的變化;水則重在觀察其顏色變化，此現(xiàn)象的描述準(zhǔn)確與否，關(guān)乎學(xué)生對(duì)溶解概念的理解。故實(shí)驗(yàn)記錄單的設(shè)計(jì)如下：

本記錄單分3步：①引導(dǎo)學(xué)生對(duì)高錳酸鉀的外形特征——主要是顆粒大小、顆粒顏色進(jìn)行記錄和描述;②基于對(duì)實(shí)驗(yàn)材料認(rèn)知的基礎(chǔ)上，記錄攪拌前高錳酸鉀及水的變化;③記錄攪拌后高錳酸鉀及水的變化。對(duì)高錳酸鉀外形特征的認(rèn)知影響攪拌前后高錳酸鉀在水中變化的判斷，第①②步的現(xiàn)象記錄分別為第③步結(jié)論的證據(jù)，隨著高錳酸鉀在水中的變化由宏觀轉(zhuǎn)入微觀，學(xué)生的思維由直觀轉(zhuǎn)入抽象，基于分步式指引，學(xué)生每記錄一次，便向溶解的特征靠近一步，他們輕易且清晰表達(dá)了攪拌前后的變化過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比中，領(lǐng)會(huì)現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)性，逐步建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

分步式記錄指引下，每一步記錄都使學(xué)生經(jīng)歷了觀察分析的內(nèi)部思維轉(zhuǎn)化為外顯的文字或圖示的過(guò)程;當(dāng)記錄成果在集體面前展示、交流分享時(shí)，他們綜合每一步記錄的文字或圖示，轉(zhuǎn)化為有理有據(jù)、邏輯清晰的口頭語(yǔ)言，思維在輸入與輸出中得到鍛煉。正是這份記錄，有效的幫助學(xué)生觀察、回顧、分析和總結(jié)，最終合理推斷高錳酸鉀在水中的分布，歸類(lèi)方糖在水中的分布。至此，分步式記錄成為學(xué)生尋找規(guī)律、得出結(jié)論的重要依據(jù)和證據(jù)，促進(jìn)并承載了學(xué)生分析與綜合、比較與歸類(lèi)、抽象與概括等思維過(guò)程。

以上3種有助于學(xué)生經(jīng)歷思維發(fā)展過(guò)程的途徑，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中并不是孤立存在的，它們相互融通，彼此促進(jìn)。概念的分解是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和記錄的起源;一層層問(wèn)題將各個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)緊密串起，幫助活動(dòng)記錄走向?qū)嵭?分步記錄步步接近概念內(nèi)涵，有助于實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的去偽存真。實(shí)驗(yàn)教學(xué)并非僅依賴于某一策略發(fā)展學(xué)生思維，而是多策略協(xié)同共進(jìn)，共同提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

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