基于理解的科學概念教學

張宏

科學探究是小學科學教學的主要方式之一?？茖W探究強調了對科學概念的理解，具體到教學活動中就是讓學生親歷探究的學習過程，通過親歷探究過程，學生充分感知科學事實，理解科學現象，建構有效的科學認知結構，從而為他們的繼續學習和終身發展打好基礎。

然而，在實際的科學概念教學中，有些探究活動形式多樣，十分熱鬧，卻忽略了學生對事實的感知和對概念的正確表述。科學概念的建構往往未能有效地融入認知體系，形成的概念以碎片化的機械式記憶為主，語言表述含糊不清，從而制約了學生的探究能力的進一步發展，影響了高效課堂的形成。那么，怎樣才能讓學生真正理解科學概念呢？筆者以《空氣占據空間嗎》一課為例，從規范語言、思維沖突、辯證理解、聯系實際等方面，來談談基于理解的科學概念教學。

規范語言，理解物體占據空間的概念

科學概念的形成，需要語言、文字的幫助。語言、文字是思維的工具，當概念以簡練、確切的語言表達時，就達成了較為縝密的思維工具，有利于促進學生深入的學習。由于小學生的語言文字基礎還處于較為稚嫩、薄弱的階段，概念表述往往不準確、不全面，需要教師的啟發、引導和幫助。仔細分析“物體占據空間”這個概念，就能發現學生對“空間”“物體占據空間”這些詞匯，缺乏科學、正確的理解。鑒于此，筆者采用從學生生活經驗入手，從身邊的物體感受做起，讓學生真正理解這些概念。

教學案例1

教師出示粉筆盒，問：“這是什么？有什么用？”學生說：“這是粉筆盒，能裝粉筆?！?/p>

教師接著追問：“為什么里面能放下粉筆？”學生根據自己的生活經驗，能夠回答里面是空的、有地方、有空的地方等。這就是學生對空間的表述，但是不夠規范。教師順勢轉化學生的表述：“里面有空間?！边@樣就把學生的表述規范化了。從模糊的“空的”“有地方”“有空的地方”到比較規范的“空間”，是在基于學生的認知基礎上，初步建立了一個學生能理解的空間概念。

然后，教師打開粉筆盒，問：“里面還能放橡皮嗎？”學生都搖頭說不能放了。

“為什么不能？”

學生：“都放滿了，沒有空間了?！苯處熥穯枺骸翱臻g到哪兒去了？”學生：“都被粉筆占了?！?/p>

此時，教師再次轉化學生的表述：“空間被粉筆占據了，也可以說粉筆占據了空間，沒有多余的空間被橡皮占用了?！?/p>

教師繼續追問：“如果要放橡皮進去，有什么辦法？”學生說：“拿一些粉筆出來。”

“為什么拿一些粉筆出來就能放入了呢？”學生回答：“因為拿出粉筆就有空間了，橡皮就能放進去了?！苯處熆偨Y：“也就是說當空間被一個物體占據了以后，別的物體就放不進去了。”

通過反復的討論，在可見實物的基礎上，學生進一步理解了空間的概念，并初步建立了物體占據空間的概念。

教師把粉筆盒放在講臺上問：“粉筆、橡皮這些東西都占據空間，那這個盒子呢，它占據空間嗎？為什么？”學生會說也占據空間。

教師問：“那這個空間還能放東西嗎？要放東西怎么辦？”“要把盒子拿掉才能放東西。”至此學生已基本構建了物體占據空間的概念。

《空氣占據空間嗎》一課教學，采用問題形式，聚焦“空間”概念。在教學的第一環節——從初步感知固體、液體占據空間入手，抓住學生對“空間”概念的模糊認識，通過教師的轉述，將學生對“空間”不規范、不清晰的認知，逐漸規范、清晰起來，為探究“空氣占據空間”做好充分的準備。

思維沖突，初步理解空氣占據空間的概念

科學概念的形成，需要有豐富的事實和表象做支撐，需要教師引導學生分析、綜合、抽象、概括。只有相關的事例越豐富，才有可能抽象、概括，形成理性的解釋和表述，建立初步的科學概念。學生理解了物體占據空間的概念，但是對于空氣是否占據空間，還是很模糊和持懷疑態度的。因為他們感覺空氣摸不著、看不見，不像粉筆、水是實體，可視、可觀。為了幫助學生構建自己能理解的空氣占據空間概念，筆者又采取了如下的教學方案。

教學案例2

首先，教師出示一個瓶口帶漏斗并被橡皮泥密封的瓶子（如圖1）。提問：“瓶子里有什么？”學生都知道里面有空氣。教師問：“往里面裝水能裝進去嗎？”

少數學生說不能，認為空氣也是物質，也要占據空間，而通過剛才的學習已經知道，空間被物體占據了，別的東西就放不進去了，當然水也不能放進去了。大部分學生則說能，覺得水沒有形狀，所以能放進去。這樣就產生了思維的碰撞，激發了學生探究的濃厚興趣。

接著，教師出示套在瓶內的氣球（如圖2），引導學生討論：氣球能吹大嗎？

學生通過激烈的討論，思維充分碰撞后歸納出：如果空氣占據空間，水就進不去、氣球吹不大;如果空氣不占據空間，那么水就能進去、氣球能吹大。

事實究竟如何？為了驗證自己的猜想，學生都很認真地做實驗，仔細觀察思考。這兩個實驗的現象非常明顯：瓶口被橡皮泥密封后，漏斗里的水不能流下去;套進瓶內的氣球，無論學生使多大的勁，都無法將其吹大。

這些明顯的現象，促使學生深入地思考阻止漏斗里的水下流，氣球吹大的原因，他們恍然大悟：是空氣在“作怪”，瓶子、杯子里的空間都被空氣占據了。

通過思維碰撞、實驗探究，學生對空氣占據空間有了進一步的理解。學生親眼所見漏斗里的水流不下去、瓶子里的氣球吹不大，真正發現了“空氣”的確“占據空間”，從而建構起了“空氣占據空間”的科學概念。

利用反證，充分理解空氣占據空間概念

任何一個科學概念都不是孤立的，科學概念依據其相互關系組成了一定的網絡。在科學概念的教學中，教師要善于對學生在這一概念的已有認知上，做深化學習的引導，將學生的思維引向深入，使知識間形成有效的網絡聯結，從而強化對科學概念的理解。通過上面的實驗所展示的直觀現象，學生明白了空氣能夠占據空間。那么，能否再讓學生對“空氣占據空間”的概念理解得更加透徹呢？在教學中，教師利用反證的方法，再次讓學生進一步理解空氣“占據空間”。

教學案例3

在實驗探究和交流匯報后，教師提問：“既然是空氣占據了瓶子和杯子的空間，使得水漏不下去、氣球吹不大。那么，你們能不能想個辦法，使水漏下去、氣球吹大？”

在學生思考過程中，教師反復引導他們反思：為什么水進不去，要進去只能怎么辦？學生就能想到讓空氣跑出來，水就能進得去了。具體怎么做，學生能想出很多方法：把橡皮泥去掉、瓶子打洞、燒杯打洞等各種辦法。

教師用一根牙簽，在橡皮泥處戳一個眼，只見漏斗里的水就嘩嘩地流進了瓶子里。原來是空氣跑出來了，于是水就漏下去了。教師演示后，每組組長領取牙簽，再次實驗，果然漏斗里的水能夠漏下去了。

學生明白了：瓶子里的空間被空氣占據了，水漏不下去，現在用牙簽戳了一個洞，空氣跑出來了，水就能漏下去了。

在教學中，利用反證，讓學生不僅看到空氣“占據了”瓶子、杯子的空間，而且還看到讓空氣從瓶子、杯子里“跑出來”，讓出了一部分空間，就使得水能夠漏下去、氣球也能夠吹得更大了。這些實驗現象，生動地再現了空氣“占據空間”的過程，學生不僅親眼所見，而且還能夠感受到空氣占據空間的動態變化過程。因此，在教學中，利用反證，能夠有效地力證“空氣占據空間”這一探究主題。同時，也是向學生滲透辯證唯物主義思想，使得探究更加有理有據，培養了學生理性、科學的探究思維。

聯系實際，深刻理解空氣占據空間的概念

科學概念的真正掌握，應當體現在具體的應用中。教師應當在課堂上為學生創設更多的學習機會和條件，讓學生在新情境下運用已有概念去研究新的事例，解決相關的問題，讓學生能舉一反三，起到鞏固與加強概念的作用。

教學案例4

教師出示一個裝著水的瓶子，提問：“怎么才能不破壞、不傾斜瓶子，讓瓶子里的水流出來呢？”

“往瓶子里放東西啊，比如石頭，烏鴉喝水的故事里就有。”學生回答。

教師追問：“為什么放石頭就能讓水流出來呢？”

學生答道：“因為石頭占據了水的空間?！?/p>

教師又進一步追問：“那沒有石頭這些東西，你能不能利用空氣讓水流出來呢？”

這時學生的回答就會產生沖突：空氣也占據空間，當然能把水趕出來;但是把空氣放進瓶子，空氣會先跑出來，所以空氣無法把水趕出來。

教師進一步引導學生思考：“有什么辦法不讓空氣跑出來呢？怎么讓空氣進去的同時讓水出來呢？”通過教師的引導學生的討論，很快學生就設計出了簡單裝置，利用空氣占據空間把瓶子里的水給擠出來。

教師出示氣壓式噴壺，讓學生試用一下，解釋為什么壓入空氣水就能噴出來。

通過應用，學生進一步梳理了頭腦中空氣占據空間的概念，也說明學生真正理解了空氣占據空間的概念，所謂理解就是能靈活應用這個概念去解決實際應用中的一些具體問題。

總之，在小學科學的概念教學中，要尊重學生的思維方式和對概念理解的認知規律，有效利用好科學探究的學習方式，充分發揮實驗在教學中的作用。以科學事實為基礎，建立科學的核心概念，注重學生的思維訓練，有效促進學生對科學概念的理解，激發學生對科學學習的興趣，增強知識的遷移和應用。