精心搭建學(xué)習(xí)支架助力科學(xué)概念建構(gòu)

孫明國

摘要基于兒童的認(rèn)知水平和年齡特征，將學(xué)習(xí)內(nèi)容分解成具有邏輯性、結(jié)構(gòu)性、進(jìn)階性、趣味性的實(shí)踐活動，精心搭建學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生在有限的課堂時空里，積累起豐富的直接經(jīng)驗(yàn)，動態(tài)生成新的認(rèn)知，助力學(xué)生高效建構(gòu)科學(xué)概念。

關(guān)鍵詞學(xué)習(xí)支架;概念建構(gòu);科學(xué)實(shí)踐活動

中圖分類號：G459文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.36.048

Carefully Build a Learning Support to Help the Construction of Scientific Concepts

——Reflection on the teaching of Karst Cave （Class 1）

SUN Mingguo

（Hubei Xuanen Ethnic Experimental Primary School，Enshi，Hubei 445500）

Abstract：Based on children，s cognitive level and age characteristics，the learning content is decomposed into logical，structural，advanced and interesting practical activities，and the learning support is carefully built to help students accumulate rich direct experience in limited classroom time and space，dynamically generate new cognition，and help students construct scientific concepts efficiently.

Keywords：learning support;concept construction;scientific practice

《溶洞》是“地面形態(tài)變化”單元的第二課。本單元教材選取了卵石、溶洞、升高的河床、沙塵暴、火山爆發(fā)、地震等內(nèi)容，通過對這些內(nèi)容的探究來認(rèn)識地球表面的一些變化，認(rèn)識各種自然力量對地球改變的作用，了解地球表面是在不斷變化的。《溶洞》一課，圍繞“溶洞是怎樣形成的”“溶洞里的鐘乳石、石筍、石柱是怎樣形成的”兩個問題，引導(dǎo)學(xué)生探究溶洞里的自然景觀，從而認(rèn)識地球表面是不斷變化的。

我校地處喀斯特地貌地區(qū)，學(xué)生對溶洞、鐘乳石、石筍、石柱或多或少有一些了解，但大都局限于名稱、形狀等表征，受其變化過程緩慢性、隱蔽性、復(fù)雜性的影響，學(xué)生對其成因了解甚少。溶洞的形成，實(shí)質(zhì)就是石灰?guī)r在酸性溶劑中的化學(xué)溶解變化，而鐘乳石、石筍、石柱的形成，又是這種化學(xué)溶解變化的逆變過程。初中階段的學(xué)生，將在化學(xué)課程中認(rèn)知這種變化，而要讓小學(xué)生來認(rèn)知這種看不見、摸不著的化學(xué)溶解變化，則比較困難。所以，“溶洞是怎樣形成的”“溶洞里的鐘乳石、石筍、石柱是怎樣形成的”一直是小學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知的難點(diǎn)，也是小學(xué)科學(xué)教師“難啃的硬骨頭”。而且，前一個問題是后一個問題的基礎(chǔ)。因此，我圍繞“溶洞是怎樣形成的”這一教學(xué)內(nèi)容（第一課時）反復(fù)研究嘗試，基于小學(xué)生的認(rèn)知水平和年齡特征，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、推理、制造、拓展等一系列有結(jié)構(gòu)的科學(xué)實(shí)踐活動，精心搭建學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)溶解、想象溶解、看見溶解、悟透溶解，助力學(xué)生高效建構(gòu)科學(xué)概念。

1發(fā)現(xiàn)溶解

教學(xué)片段一

師：（手拿一塊方糖、一杯水）我把這塊方糖放進(jìn)水里去，方糖會有什么變化？

生：方糖會溶解，會變得越來越小，最后就看不見了，而水就變甜了。

師：（放下方糖，拿起一塊小石頭）那如果我把這塊小石頭放進(jìn)水里去，它會溶解嗎？

生：（異口同聲）不會！

師：溶洞究竟是怎么形成的，其實(shí)老師也不知道，因?yàn)槲乙矎膩頉]有親眼看見過。面臨這樣的問題時，我們往往可以借助一些資料。（出示文字資料一：人們經(jīng)過考察發(fā)現(xiàn)，溶洞大多位于石灰?guī)r構(gòu)成的山中）這個資料給我們研究溶洞的形成提供了怎樣的思路？

（學(xué)生分組討論。）

生：透過這個小資料，我們發(fā)現(xiàn)，溶洞的形成與石灰?guī)r有著很大的關(guān)系。這樣，我們就可以去重點(diǎn)研究石灰?guī)r了。

師：為什么由石灰?guī)r構(gòu)成的山體中就容易形成溶洞呢？石灰?guī)r有什么特點(diǎn)呢？我們先來做一個實(shí)驗(yàn)：把一顆小石灰?guī)r慢慢地、小心翼翼地放進(jìn)稀鹽酸里，看看有什么現(xiàn)象發(fā)生。

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)。）

生：石灰?guī)r進(jìn)入稀鹽酸后劇烈地冒泡，被分解成小顆粒了，顆粒越來越小，最后都不見了。

生：稀鹽酸由清澈變得有些渾濁了。

生：石灰?guī)r顆粒在稀鹽酸里一邊劇烈冒泡，一邊快速跳躍，后來冒的泡泡就越來越少了。我們在燒杯上部還聞到了一股異味。

生：我們發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r遇到稀鹽酸后，會像方糖進(jìn)入水中一樣，變得無影無蹤，它會溶解到稀鹽酸里去。

師：不是說石頭不會溶解嗎？

生：但是石灰?guī)r是可以溶解于稀鹽酸的。

師：根據(jù)剛才我們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，誰能猜猜石灰?guī)r山體中的溶洞可能是怎么形成的？

生：稀鹽酸進(jìn)入由石灰?guī)r構(gòu)成的山體中，就會把石灰?guī)r溶解掉，這樣就形成了溶洞。

1.1資料導(dǎo)向，走出迷茫

學(xué)生對神秘的溶洞、奇特的鐘乳石有著強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，最后將探究的問題聚焦到它們的成因上，這是很自然的事情。但是，學(xué)生就其成因進(jìn)行自主探究，其難度很大，因?yàn)槿芏吹男纬蛇^程非常緩慢，又遠(yuǎn)離學(xué)生的日常生活，類似于解暗箱。這顯然需要教師對探究活動進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕?gòu)，給學(xué)生提供必要的幫助和支持。在學(xué)生不知所措之際，我巧妙出示文字小資料，并告訴學(xué)生“面臨這樣的問題時，我們往往可以借助一些資料，，，既給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)幫助，也教給了他們合理利用已有科研成果的學(xué)習(xí)方法。文字小資料恰到好處的呈現(xiàn)，可以幫助學(xué)生將探究的對象由溶洞轉(zhuǎn)移到石灰?guī)r，這樣縮小了探究領(lǐng)域，明確了探究方向，讓學(xué)生對石灰?guī)r產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心，自然將注意力轉(zhuǎn)移到對石灰?guī)r的研究中，為探究溶洞的形成找到突破口，幫助學(xué)生走出迷茫，提升信心，指明方向。

1.2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溶解

往石灰?guī)r上滴鹽酸，是多個版本教材都有的設(shè)計(jì)，可見這是一個非常經(jīng)典的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這個實(shí)驗(yàn)一般用于認(rèn)識石灰?guī)r的特點(diǎn)，辨別巖石的種類，以及探究溶洞的形成。結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)次觀摩公開課，我發(fā)現(xiàn)在探究溶洞的形成時，用滴管往石灰?guī)r上滴幾滴稀鹽酸，石灰?guī)r上冒一些氣泡，冒的氣泡越來越少，一會兒就不冒泡了，滴過稀鹽酸的地方是濕漉漉的。僅憑搜集的這些證據(jù)，是難以甚至沒有辦法讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)“石灰?guī)r可以溶解于稀鹽酸”這個事實(shí)的，更別說建構(gòu)溶洞如何形成的科學(xué)概念了。在這個實(shí)驗(yàn)中，石灰?guī)r冒泡和變濕不是學(xué)生后期用于推理概括、形成結(jié)論的重要證據(jù)，而讓學(xué)生親眼發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r在稀鹽酸中溶解才是關(guān)鍵。為了達(dá)成這個目標(biāo)，我經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后選擇長約5毫米的長條形或薄片狀的石灰?guī)r，給每組一杯20毫升的稀鹽酸，將石灰?guī)r輕輕放進(jìn)稀鹽酸中，認(rèn)真觀察石灰?guī)r的變化。在大約7分鐘后，學(xué)生清楚無誤地觀察到石灰?guī)r在稀鹽酸中劇烈冒泡、慢慢分解、幾近消失的變化過程，幫助學(xué)生牢固建立起石灰?guī)r溶解于稀鹽酸的科學(xué)認(rèn)知，為下一步推理、想象酸雨對巖石的侵蝕作用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3前置情境，埋下沖突

在學(xué)生甚至我們一些成人的認(rèn)知中，巖石都是頑固不化的象征，要改變學(xué)生的這種既有認(rèn)知，是有一定難度的。但是，如前文所述，要讓學(xué)生建構(gòu)起“地下水長期侵蝕石灰?guī)r形成溶洞”的認(rèn)知，就必須要用事實(shí)說話。我在課前花不到一分鐘的時間，設(shè)置了“把小石頭放進(jìn)水里會溶解嗎”這個活動情境，一是引起學(xué)生對溶解概念的回憶，二是埋下巖石會被侵蝕的伏筆。當(dāng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)稀鹽酸中的石灰?guī)r慢慢分解、幾近消失的事實(shí)后，形成了強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，學(xué)生在自己的認(rèn)知體系中，自覺調(diào)整、修正科學(xué)前概念，同化認(rèn)知，既解疑也生疑，石灰?guī)r為什么可以溶解于稀鹽酸？石灰?guī)r還可以溶解于什么？這些新生的疑問，恰恰助推了學(xué)生科學(xué)探究活動的深入開展，也培養(yǎng)了學(xué)生類比、推理、演繹、想象等高階思維的發(fā)展。

2想象溶解

教學(xué)片段二

師：（出示中國喀斯特地貌分布圖）在我國廣西、云南、貴州、四川等省區(qū)，有著100多萬平方千米的溶洞分布，難道都是稀鹽酸所致？

生：應(yīng)該不是。

師：那是什么呢？

（學(xué)生犯難。）

師：我只見天上時常下雨，從來沒見下過稀鹽酸。

生：我知道了，天上下的雨是酸雨。

師：哦？真是這樣嗎？酸雨是個什么東西呀？小組里討論一下。

（小組討論。）

生：空氣和土壤中含有不少的二氧化碳、二氧化硫氣體，雨水落下來的時候，就會吸收它們，形成酸雨。

師：當(dāng)酸雨滲到地下石灰?guī)r裂縫里時，會對石灰?guī)r產(chǎn)生什么影響？天長日久，由石灰?guī)r構(gòu)成的巖層會有什么變化？

（學(xué)生討論。）

生：酸雨滲透到石灰?guī)r縫隙里后，會像稀鹽酸那樣，把縫隙里的石灰?guī)r溶解，溶解后的石灰?guī)r就跟著雨水一起流走了，石灰?guī)r的縫隙就變大了。年復(fù)一年，石灰?guī)r不斷被侵蝕，石灰?guī)r里的縫隙就會越來越大，這樣經(jīng)過成千上萬年，在由石灰?guī)r構(gòu)成的山體中就形成了巨大的溶洞。

在課堂上僅僅發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r可以溶解是不夠的，需要將學(xué)生的目光從實(shí)驗(yàn)引向真實(shí)的大自然“在我國廣西、云南、貴州、四川等省區(qū)，有著100多萬平方千米的溶洞分布，難道都是稀鹽酸所致”這個問題又將學(xué)生困住，憑借他們的生活經(jīng)驗(yàn)和已有認(rèn)知，是難以解答的，而且我們也沒有辦法讓學(xué)生在課堂上親眼見到石灰?guī)r溶解于酸雨。因此，只能就酸雨長期對石灰?guī)r的侵蝕作用進(jìn)行推理和想象，而這種推理的有效性在很大程度上取決于學(xué)生對酸雨的了解和認(rèn)識。于是，我強(qiáng)化對學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的引導(dǎo)，通過小組討論深化對酸雨的認(rèn)識，在確定這些地區(qū)地下水呈酸性這個事實(shí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生大膽想象、理性分析、謹(jǐn)慎推理、勇于表達(dá)。

3看見溶解

教學(xué)片段三

師：溶洞究竟是不是這樣形成的呢？我們來制造一個“小溶洞”吧！（手拿一個礦泉水瓶）將一個剪掉瓶底、蓋子打孔的礦泉水瓶倒過來，在里面依次裝進(jìn)幾顆石子、5厘米高的細(xì)沙、兩層方糖塊、5厘米高的細(xì)沙，然后往瓶里倒水，觀察瓶子里發(fā)生的變化。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)。）

師：在瓶子里看見“小溶洞”了嗎？這說明了什么？生：這其實(shí)是個模擬實(shí)驗(yàn)。方糖代表石灰?guī)r，往瓶子里倒的水代表酸性雨水，方糖遇水溶解后，糖水就流走了，這樣就形成了“小溶洞”。這個實(shí)驗(yàn)說明我們之前關(guān)于溶洞形成的想象和推理是有科學(xué)道理的。

地下石灰?guī)r受地下水長期侵蝕，慢慢形成溶洞，幾乎每個學(xué)生都會這么表達(dá)，說明學(xué)生基本上都掌握了“溶洞是怎樣形成的”這個知識點(diǎn)。但我總覺得還差點(diǎn)什么——“溶洞真的就是這么形成的嗎？溶洞形成的動態(tài)是個什么樣子？”我感覺為了體現(xiàn)“一英寸寬、一英里深”的教學(xué)理念，還可以做點(diǎn)什么。于是，我給各組準(zhǔn)備了成品實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生在制造一個“小溶洞”的實(shí)踐活動中，親手制造了一個“溶洞”，真切地經(jīng)歷“溶洞”的形成過程，印證了前期的猜想和推理，鞏固了學(xué)生的概念建構(gòu)，也培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提升了科學(xué)素養(yǎng)。

4悟透溶解

教學(xué)片段四

師：這節(jié)課，同學(xué)們積極開動腦筋，發(fā)現(xiàn)了溶洞的形成。老師有一份大禮要送給你們（出示一瓶食醋、一顆石灰?guī)r），把石灰?guī)r放進(jìn)這瓶食醋里，蓋上瓶蓋，每天觀察石灰?guī)r的變化，堅(jiān)持一周時間，會有怎樣的驚奇發(fā)現(xiàn)呢？期待大家的好消息！

下課鈴聲不是學(xué)生科學(xué)探究的終點(diǎn)，課外有學(xué)生自主進(jìn)行科學(xué)探究更為廣闊的空間。課堂內(nèi)，學(xué)生雖然通過實(shí)驗(yàn)親自體驗(yàn)并全程觀察了石灰?guī)r在稀鹽酸中的溶解事實(shí)和溶解過程，但是大自然中的溶洞與課堂中的實(shí)驗(yàn)不一樣，酸雨對石灰?guī)r的侵蝕作用非常緩慢，在時空極為有限的課堂內(nèi)是難以讓學(xué)生獲得最直接的感性經(jīng)驗(yàn)和最有效的事實(shí)證據(jù)的。盡管學(xué)生基于石灰?guī)r溶解于稀鹽酸的科學(xué)事實(shí)，對石灰?guī)r溶解于酸雨的情況進(jìn)行了大膽的推理和想象，但是紙上得來終覺淺，學(xué)生獲得的仍然是膚淺的認(rèn)識。我執(zhí)意想讓學(xué)生親眼看到或者親身感受到這種發(fā)生在地下的“慢動作”，經(jīng)過反復(fù)嘗試，最后我發(fā)現(xiàn)，把1厘米見方大小的石灰?guī)r塊關(guān)進(jìn)一瓶食醋里，石灰?guī)r塊一天比一天變小，一個星期后，石灰?guī)r塊幾乎不見了蹤影。我欣喜若狂，便將酸性適中而且學(xué)生非常熟悉的食醋作為探究材料，引導(dǎo)學(xué)生課外進(jìn)一步拓展探究，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，讓學(xué)生基于石灰?guī)r在稀鹽酸中快速溶解、食醋中緩慢溶解的科學(xué)事實(shí)，充分想象、感悟石灰?guī)r在酸雨長年累月侵蝕下的微妙變化過程，從而全面、深刻了解溶洞的形成原因，牢固建構(gòu)“地球表面是在不斷變化的”核心概念。

5結(jié)語

學(xué)習(xí)支架猶如一條引導(dǎo)學(xué)生通往山頂?shù)摹氨P山公路”，需要教師在備課時，精心研讀課程標(biāo)準(zhǔn)與教材，認(rèn)真分析具體學(xué)情，將條款式的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化成符合兒童認(rèn)知特點(diǎn)的科學(xué)實(shí)踐活動，既著眼于“到什么地方去”（教學(xué)目標(biāo)），更著力于“路該怎么走”（學(xué)習(xí)活動），做到眼中有人、心中有路，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)切實(shí)扮演好組織者、引導(dǎo)者、促進(jìn)者的角色。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京師范大學(xué)出版社，2017.