以學習進階統整科學概念教學
——以“導體和絕緣體”一課的教學為例

文∣王繼偉

學習進階又叫“學習進程”，是指在教師指導下，學生對概念的理解一步步發展、完善的過程。目前，已引起普遍關注的概念進階包含兩種類型：同一階段不同概念之間的進階；不同階段相同概念的進階。這兩種類型都是從課程論的角度研究學習進階對概念教學的意義。此外，還可以從教學論的角度研究學習進階，也就是用學習進階理論指導課堂教學，使學生概念學習呈現一個由淺入深、層次遞進的過程。下面，以“導體和絕緣體”一課為例，分析學習進階對科學概念教學的意義，并探討以學習進階指導科學概念教學的路徑。

一、基于問題分析，探討以學習進階統整概念教學的意義

(一)問題：學生的概念表達“走樣”了

“導體和絕緣體”是蘇教版小學科學五年級上冊“電和磁”單元的第2課。本課教學的重點是認識常見物體的導電性能，建立關于導體和絕緣體的概念。教材給導體和絕緣體的定義是“容易導電的物體是導體，不容易導電的物體是絕緣體”。我們發現，許多學生學了本課后，會這樣來表達他們對導體和絕緣體的認識：“會導電的物體是導體，不會導電的物體是絕緣體。”看起來只是換了一個詞語，但含義卻有了明顯的不同。“會”和“不會”表達的是導體和絕緣體在導電性能上的不可變性，而“容易”和“不容易”則包含了變數的存在。毫無疑問，教材的定義相對科學，這是因為在導體和絕緣體之間，的確沒有絕對的界線，在一定條件下，絕緣體是可以變成導體的。例如，玻璃在通常情況下是絕緣體，但如果將玻璃加熱到紅熾狀態，它就變成了導體。學生“走樣”的概念表達，需要我們反思。

(二)分析：概念教學存在什么問題

張紅霞在《科學究竟是什么》一書中指出：“科學學習與其他學科的學習不一樣，它以直接經驗為基礎。”要使學生更好地掌握科學概念，必須創造一個適應概念學習要求，能啟發學生探索事物共同特征和本質屬性的學習環境，使學生獲得必要的、充分的感性認識。為什么學生的概念表達會“走樣”？通過課例研究發現，這是因為學生在課堂學習中沒有獲得必要的、充分的感性認識。

教師通常會采用三個實驗組織本課教學：實驗1是利用小燈泡、電線和電池，組合成一個檢驗器，檢驗連接在兩條導線中的物品是否能使電流通過，由此引出導體和絕緣體的概念——像鋼尺、鐵釘這些容易導電的物體，叫作導體；像木頭、塑料、橡皮這些不容易導電的物體，叫作絕緣體。實驗2是用同一裝置檢驗不同液體(自來水、純凈水、鹽水)的導電性能；實驗3是用驗電球做人體的導電實驗。通過這三個實驗，學生能獲得的感性經驗是：鋼尺、鐵釘、自來水、鹽水、人體等接入檢驗器后小燈泡或驗電球亮了；木頭、塑料、橡皮、純凈水接入檢驗器后小燈泡或驗電球沒亮。這些經驗能夠幫助他們理解“導體會導電，絕緣體不會導電”，但不能幫助他們理解“導體容易導電，絕緣體不容易導電”。這樣的概念教學，因為沒有幫助學生獲得理解概念所必需的感性認識，不能夠支持學生深刻理解概念，所以導致學生概念表達“走樣”。

(三)選擇：以學習進階統整概念教學

有效的概念教學，需要從學生的認知需求出發，選擇對學生理解概念內涵有幫助的學習活動。而學習進階強調概念教學要呈現一個連續且有層級的發展路徑，幫助學生逐步形成對概念的完整認識。它不但強調了學習活動要能幫助學生理解概念，而且強調了概念學習是一個漸進的過程，學生對概念的理解是隨著學習活動的推進逐步發展的。因此，以學習進階統整概念教學，是一個比較好的選擇。

以學習進階統整概念教學，突出了概念理解在教學中的中心地位。這有利于解決“活動有余，思維不足”的問題，促使學生科學思維的發展，并構筑有效的知識結構。

以學習進階統整概念教學，加強了教學過程與教學目標的一致性。這有利于解決“目標缺失，過程無魂”的問題，促使了教學過程實效的提升，更好地達成教學目標。

以學習進階統整概念教學，強調了概念學習的連續性、層次性。這有利于解決“設計隨意，流程無序”的問題，促使課堂不同環節間相互聯系，由淺入深，縱向發展，始終圍繞概念目標展開。

二、基于教學實踐，探討以學習進階統整概念教學的路徑

以學習進階統整概念教學，也就是使教學呈現一個漸進的過程，學生能通過連續且有層級的學習活動逐步形成對概念的完整認識。它要求教師在認真分析概念內涵和學情的基礎上，設置合適的概念教學目標，然后把目標劃分為若干個理解層次，接著尋找支撐每個層次學習的相關事實、概念等信息，最后依托課程資源選擇恰當的教學方式。一般來說，教師可分四個階段完成教學設計。

(一)分析教材，理解概念，確定概念學習的目標

這一階段，教師的主要任務是深入鉆研教材，切實理解相關概念的內涵與教學要求，把握好課程標準與教材預設的概念教學目標。分析“導體和絕緣體”一課教材，可從三個層面引導學生認識導體和絕緣體。

1.哪些物體是導體和絕緣體

教材列舉的導體有鋼尺、鐵釘、自來水、鹽水、人體，絕緣體有木頭、塑料、橡皮、純凈水。這些材料的選擇具有很強的結構性：有金屬，也有非金屬；有固體，也有液體；有非生物，也有生物——人；有能夠導電的水，也有不能導電的水。這些有結構的材料有利于學生認識導體和絕緣體的多樣性。

2.怎樣的物體是導體和絕緣體

教材給出的定義是“容易導電的物體是導體，不容易導電的物體是絕緣體”。這個定義不僅指出了導體和絕緣體在導電性能上的不同，還用“容易”一詞表達了另一層意思——導體和絕緣體沒有絕對界線，當條件改變時，絕緣體也可能變成導體。

3.導體的導電能力也有差異

教材建議用小燈泡、電線和電池組合成一個檢驗器，檢驗鋼尺、鐵釘、自來水、鹽水的導電性能，用驗電球檢驗人體的導電性能，兩種不同的檢驗方法，暗示了導體的導電性能也是不一樣的。

基于以上分析，我們為本課制定了如下概念學習目標：(1)理解導體和絕緣體的概念；(2)了解導體在材料上的多樣性；(3)了解不同的導體導電性能有差異；(4)了解物體導電性能的可變性。

(二)評估學情，分解目標，規劃概念發展的路徑

這一階段，教師的主要任務是評估學生前概念現狀和理解水平，并根據評估結果將概念目標分解成若干個子目標，然后根據這些子目標的難易程度和內在關聯性將其分階，從而規劃出概念教學的路徑。

在學習“導體和絕緣體”一課之前，學生對導體和絕緣體的認識大多停留在“金屬能導電”這個水平，也有部分學生從“人會觸電”這個現象意識到人體也導電，但他們并不能確定。基于學生前概念現狀和理解水平，我們將概念目標分解成五個子目標，并根據這些子目標的難易程度和內在關聯性，規劃了概念教學的路徑，如下表所示。

序列目標環節1創設問題情境,喚醒學生前概念,同時激發學生學習的動機。環節2實驗檢驗常見物體,發現有些物體(包括部分非金屬)能導電,有些物體不能導電,引出導體和絕緣體的概念,并認識導體的多樣性。環節3實驗比較一些導體的導電性能,發現導體的導電能力不同。環節4提供絕緣體變成導體的事實信息,認識物體導電性能的可變性,引導學生建立關于導體和絕緣體的概念。環節5應用概念解釋生活,并形成安全用電的意識。

整個過程分五個環節，每個環節都有獨立的教學目標，這些目標相互關聯，由易到難。這樣的學習過程就像爬樓梯，始于學生前概念的喚醒，隨著學習活動的推進，學生對概念的認識逐漸深入。

(三)圍繞目標，收集信息，尋找支撐教學的資源

這一階段，教師的主要任務是圍繞教學目標，收集信息，并通過對這些信息進行價值分析，尋找到支撐每個層次教學的課程資源。圍繞“導體和絕緣體”一課的概念教學目標，我們選定了三類資源支撐教學。

一是故事資源。采用上甘嶺戰役中志愿軍戰士牛保才用自己的身體接通電話線這個故事創設問題情境，增加教學過程的生動性，同時滲透革命精神的傳承教育。

二是實驗器材。用絕緣體導體檢測器模型和微型溶液導電實驗器替代教材中的實驗器材，幫助學生在實驗中有更多發現。

三是視頻資源。用“玻璃加熱后從絕緣體轉變為導體”實驗的微視頻中幫助學生了解絕緣體在某些條件下可以變成導體，認識物體導電性能的可變性，助力學生建立科學概念。

(四)依托資源，選擇方法，形成概念教學的方案

這一階段，教師的主要任務是圍繞規劃好的教學路徑，依托選定的教學資源，為學生的進階式學習提供多樣化的學習機會，如探究的機會、綜合運用知識解決真實情境問題的機會等，讓學生在實踐中體驗和積累科學經驗，構建科學概念，發展科學能力，培養科學態度。圍繞規劃好概念教學路徑，依托找到的教學資源，我們選擇在“導體和絕緣體”一課的教學中應用故事情境、矛盾事件、分組實驗、蘇格拉底式詰問等教學方法。具體教學如下。

教師講述志愿軍戰士牛保才用自己的身體接通電話線這個故事的前半段，提問：“牛班長帶的電線全部用完了，在這樣的危急關頭，他還可以用什么材料接通電話線呢？”圍繞可用什么材料接通電話線，學生展開討論，陳述自己的觀點，大多數學生選擇銅、鐵、鋁等金屬，但也有部分學生認為人體也能導電。因為觀念不同，引發了認知上的矛盾，激發了學生探究的動機。

在實驗中，讓學生用絕緣體導體檢測器模型檢測教師提供的材料，親眼看見了鐵釘、鋁片、銅絲、鉛芯、自來水、人體都可導電，從而認識導體的多樣性，即導體不局限于金屬。再用微型溶液導電實驗器檢測導體的導電能力，讓學生發現不同的導體導電能力有差異。最后播放“玻璃加熱后從絕緣體轉變為導體”這一微視頻，讓學生發現玻璃在加熱影響下會轉化為導體。

教師可以采用蘇格拉底式詰問，引導學生完善概念。在第一次實驗后，學生建立的概念是能夠導電的物體是導體，不能夠導電的物體是絕緣體。在播放“玻璃加熱后從絕緣體轉變為導體”這一微視頻后，教師采用蘇格拉底式詰問：“現在，我們能說絕緣體就是不能導電的物體嗎？誰能對導體和絕緣體下一個更科學的定義？”引導學生建立科學概念。

教師繼續講述導入環節未完的故事，讓學生了解牛班長的英勇事跡——以身體為導體接通電話線，然后引發討論：“在生活中，我們能不能也嘗試用自己的身體做導體連通電路？”引導學生一方面向英雄致敬，另一方面培養安全用電的意識。

實踐證明，以學習進階統整概念教學，能促使教師更深入地分析教材和學情，更科學細致地制定教學目標，更有針對性地設計一系列由淺入深、層層推進的教學活動。因此，學生在學習過程中獲得了更好的發展。