圖示模型表達(dá)幫助學(xué)生建構(gòu)核心概念

〔摘

要〕

圖示模型是用繪圖的形式再現(xiàn)原形物體的本質(zhì)屬性，比如它的功能、結(jié)構(gòu)、關(guān)系、變化過程等?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求，教師應(yīng)立足學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，聚焦核心概念，以了解四大科學(xué)領(lǐng)域的一些常見基礎(chǔ)知識(shí)，并初步形成基本的科學(xué)觀念。筆者發(fā)現(xiàn)在日常教學(xué)中嘗試運(yùn)用圖示模型，可以幫助教師找準(zhǔn)學(xué)生前概念，糾正錯(cuò)誤的概念，辨析模糊的概念，從而建構(gòu)科學(xué)的核心概念。模型是對(duì)事物現(xiàn)象過程的一種簡(jiǎn)化，是對(duì)事物現(xiàn)象過程、結(jié)構(gòu)、機(jī)理整體的描述與呈現(xiàn)?？茖W(xué)模型是人們按照特定的科學(xué)研究目的，根據(jù)一定的假設(shè)條件，用物質(zhì)和思維的形式再現(xiàn)原形物體的本質(zhì)屬性，比如它的功能、結(jié)構(gòu)、關(guān)系、過程等。模型是認(rèn)知世界的一種方式，模型無處不在，只要是有規(guī)律的事物，都可以用模型來表達(dá)。圖示模型表達(dá)指的是學(xué)生在科學(xué)課堂學(xué)習(xí)過程中，用一些非常簡(jiǎn)潔生動(dòng)形象的符號(hào)、繪畫、圖示的方式記錄表達(dá)物體的功能、結(jié)構(gòu)、關(guān)系、過程，這種記錄與尋常用文字、表格、語言描述等方式，是有區(qū)別的?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求，教師應(yīng)立足學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，聚焦核心概念，以了解四大科學(xué)領(lǐng)域的一些常見基礎(chǔ)知識(shí)，并初步形成基本的科學(xué)觀念。科學(xué)教師應(yīng)當(dāng)精心設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)，初步認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，掌握與認(rèn)知水平相適應(yīng)的科學(xué)知識(shí)。小學(xué)生在正式開展科學(xué)學(xué)習(xí)之前，可能已經(jīng)通過多種途徑獲得了對(duì)有關(guān)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)并形成了概念。由于年齡小，學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解能力受到局限，他們頭腦中形成的概念可能是正確的，也可能是錯(cuò)誤的、不清晰的。因此，“活動(dòng)有余，概念不足”成為當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課堂普遍存在的問題之一。筆者嘗試在課堂教學(xué)中采用圖示模型表達(dá)的方式幫助學(xué)生建構(gòu)核心概念。一、圖示模型表達(dá)，了解學(xué)生前概念學(xué)生在新知識(shí)學(xué)習(xí)前，有著自己對(duì)科學(xué)概念、科學(xué)規(guī)律、科學(xué)現(xiàn)象的理解和認(rèn)識(shí)。我們把學(xué)生這樣的理解和認(rèn)識(shí)稱作前概念。正確的前概念對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有正面作用；學(xué)生頭腦中那些原始的、不清晰的，甚至錯(cuò)誤的前概念則對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有消極作用。那么，學(xué)生那些錯(cuò)誤的前概念怎樣才能被教師發(fā)現(xiàn)呢？筆者認(rèn)為，有時(shí)候利用圖示模型表達(dá)就可以幫助教師了解學(xué)生的前概念，尤其是針對(duì)表達(dá)能力有限的1～2年級(jí)的學(xué)生。小學(xué)生的思維和語言還在一個(gè)持續(xù)發(fā)展的階段，他們頭腦中的想法、解釋在有些時(shí)候，是難以用準(zhǔn)確的詞語、清晰的表達(dá)來傳遞的。而圖示模型可以讓他們的想法和理解較為直白、清晰地表達(dá)出來，尤其是能讓每一個(gè)孩子展現(xiàn)并互相交流自己的真實(shí)想法。由于小學(xué)生的學(xué)習(xí)以直接體驗(yàn)、感性經(jīng)驗(yàn)為主，圖示模型表達(dá)中繪圖、符號(hào)等直白、形象，符合孩子的思維特點(diǎn)，也切合兒童認(rèn)識(shí)科學(xué)世界的規(guī)律，因此，圖示模型表達(dá)使孩子頭腦中的思維可視化了起來。如“月相變化”教學(xué)片段：課件出示古詩《古朗月行》：小時(shí)不識(shí)月，呼作白玉盤。又疑瑤臺(tái)鏡，飛在青云端。問學(xué)生圓盤一樣的月亮?xí)谑裁磿r(shí)候出現(xiàn)呢？學(xué)生大多第一個(gè)想到的是中秋節(jié)那一天。老師接著追問：但是一年中它只圓一次嗎？學(xué)生會(huì)意識(shí)到這與現(xiàn)實(shí)不符。部分學(xué)生就能說出每個(gè)月的十五都會(huì)圓。這里需要強(qiáng)調(diào)一下，是農(nóng)歷的每月十五。（板書：農(nóng)歷十五）進(jìn)一步追問：月亮除了有像白玉盤那樣圓圓的，還有過其他形狀嗎？引出學(xué)生對(duì)月亮的其他形狀的記憶，像眉毛，還有的時(shí)候是半圓形、大半個(gè)圓。借此機(jī)會(huì)教師提出，在圓缺變化過程中月亮的各種形狀，叫月相。引導(dǎo)學(xué)生尋找月亮的形狀變化的規(guī)律：請(qǐng)同學(xué)們分小組根據(jù)農(nóng)歷的日期，在老師準(zhǔn)備好的紙板上把月亮發(fā)光的部分涂上顏色。從學(xué)生畫的模型表達(dá)中可以了解到學(xué)生對(duì)月相變化的前概念中有正確的認(rèn)識(shí)，如知道十五的月亮是圓的，知道月亮是逐漸從滿月變?yōu)闅堅(jiān)碌牡?但也反映出學(xué)生對(duì)月相變化前概念的一些模糊和錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，如各小組繪制的月相圖中殘?jiān)碌拇笮?、亮面的朝向等都有一些錯(cuò)誤之處。這樣，在圖形表達(dá)中讓學(xué)生充分暴露其前概念，便于教師在學(xué)生已有認(rèn)知水平基礎(chǔ)上有的放矢地組織教學(xué)。教師在課堂教學(xué)中利用富有兒童情趣的圖示模型了解學(xué)生的前概念，幫助教師了解了學(xué)生在新授課之前的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和認(rèn)知狀況，可以促使教師有效地尋找到教學(xué)的起點(diǎn)和突破教學(xué)重難點(diǎn)的方法，并幫助學(xué)生建立準(zhǔn)確的概念，為后續(xù)的科學(xué)探究學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二、圖示模型表達(dá)，糾正錯(cuò)誤的核心概念改變學(xué)生錯(cuò)誤的核心概念有時(shí)候沒有大家想的那么簡(jiǎn)單。不是背一背書、教師講一講就能糾正的。有的錯(cuò)誤核心概念非常頑固，只有學(xué)生深刻理解和掌握了相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)，才能扭轉(zhuǎn)他們的認(rèn)知。要使學(xué)生拋棄錯(cuò)誤的核心概念，死記硬背是不可行的，教師課堂上重復(fù)講解也不一定有效。科學(xué)的事實(shí)用什么樣的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，才能誘發(fā)學(xué)生認(rèn)知的沖突呢？制造認(rèn)知沖突，可以使學(xué)生原有的前概念產(chǎn)生崩塌，并對(duì)建立新的認(rèn)知產(chǎn)生強(qiáng)烈的需要。我們科學(xué)教師可以通過圖示模型表達(dá)，讓學(xué)生先用繪圖、符號(hào)、圖示來描述自己的前概念，再通過科學(xué)探究，讓學(xué)生把現(xiàn)象和圖示模型進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)看到的現(xiàn)象無法用自己的科學(xué)前概念來解釋時(shí)，正確的核心概念與學(xué)生的元認(rèn)知產(chǎn)生沖突，教師此時(shí)要做的就是讓學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤的核心概念進(jìn)行反思，提出新的解釋。如教學(xué)《把鹽和糖放進(jìn)水里》這一課，2022年版科學(xué)新課標(biāo)對(duì)于1～2年級(jí)的要求是：能操作簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，觀察和描述這些物質(zhì)在水中的溶解現(xiàn)象；對(duì)生活中的溶解現(xiàn)象產(chǎn)生探究興趣，能描述觀察到的現(xiàn)象。對(duì)于鹽的溶解的內(nèi)容學(xué)生已經(jīng)有了一些自己的觀點(diǎn)。比如，有學(xué)生認(rèn)為，物質(zhì)放入容器中過一段時(shí)間就會(huì)被水慢慢吸收，有學(xué)生認(rèn)為物質(zhì)溶解在水中后，容器底部濃度會(huì)更大點(diǎn)。顯然學(xué)生頭腦中關(guān)于溶解的核心概念是錯(cuò)誤的，但他們都堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)。為了幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤的核心概念，筆者設(shè)計(jì)了觀察赤砂糖溶于水的實(shí)驗(yàn)（由于赤砂糖溶于水后能使水變成棕色，所以更容易觀察溶解的過程）。實(shí)驗(yàn)的過程：第一步，把赤砂糖倒入水中，此時(shí)不攪拌，直接觀察水中赤砂糖的變化，教師請(qǐng)學(xué)生從溶液的上下左右等不同的角度觀察水和赤砂糖，記錄發(fā)現(xiàn)；第二步，學(xué)生進(jìn)行首次攪拌，但是只進(jìn)行五次攪拌，停止攪拌繼續(xù)觀察水中赤砂糖的變化，把發(fā)現(xiàn)記錄下來；第三步，學(xué)生進(jìn)行第二次攪拌，這次需要一直攪拌，直到看不到赤砂糖顆粒，觀察現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)的過程中，筆者指導(dǎo)學(xué)生一邊實(shí)驗(yàn)，一邊讓學(xué)生用圖示模型記錄下來，結(jié)合圖示模型，學(xué)生清楚地發(fā)現(xiàn)赤砂糖一放入水中就開始溶解，水的顏色開始變化，攪拌加速溶解后，整個(gè)容器里的水都變成了棕色，溶解后的溶液顏色均勻。這說明糖在水中的溶解過程是均勻的，且立即就進(jìn)行溶解。這時(shí)學(xué)生恍然大悟，原來認(rèn)為“鹽放入容器中要過一段時(shí)間才會(huì)被水慢慢吸收”是錯(cuò)誤的，而“鹽溶解在水中后，容器底部濃度會(huì)更大點(diǎn)”的認(rèn)識(shí)也是錯(cuò)誤的。通過圖示，學(xué)生了解了鹽在水中溶解的正確核心概念，這與學(xué)生原先的錯(cuò)誤概念產(chǎn)生沖突；由于圖示模型表達(dá)直觀、清晰，學(xué)生很快將原先錯(cuò)誤的概念糾正過來。在彈力、摩擦力、浮力的教學(xué)中，用箭頭符號(hào)來描述力的方向，要比教師、學(xué)生口述簡(jiǎn)明直白得多。在分析下沉的物體是否受到水的浮力這一難點(diǎn)時(shí)，教師先讓學(xué)生畫一畫水中物體的受力情況，四年級(jí)學(xué)生雖然沒有學(xué)過二力平衡，但是用箭頭方向表示浮力、重力方向，用長(zhǎng)短表示力的大小，學(xué)生是能理解下沉的物體也受到浮力，但由于浮力比重力要小，所以這些物體不能浮起來這一科學(xué)概念的。利用圖示模型表達(dá)幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤的核心概念，同時(shí)，還可以較好地幫助他們認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的原因，從而建立正確的核心概念。三、圖示模型表達(dá)，辨析模糊的核心概念科學(xué)課上的概念多是由文字表述的，而很多事物的特征由于相近或相似，用語言表達(dá)概念時(shí)，往往意思相近。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，學(xué)生很難準(zhǔn)確把握概念從而出現(xiàn)差錯(cuò)。這些相近的概念如果不能讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握，學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)認(rèn)識(shí)上的模糊，從而導(dǎo)致對(duì)知識(shí)掌握得一知半解。筆者嘗試用圖畫的方式指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行辨析、比較，讓學(xué)生一目了然，從而有效地幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)的概念。《認(rèn)識(shí)巖石》這一課，2022年版科學(xué)新課標(biāo)這部分的要求是：學(xué)會(huì)通過觀察和使用簡(jiǎn)單工具，比較不同巖石的顏色、堅(jiān)硬程度、顆粒粗細(xì)等特征。在教學(xué)研究巖石特征時(shí)，筆者讓學(xué)生觀察了幾種巖石后，讓學(xué)生說說各種巖石的特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了以下表格讓學(xué)生分組填寫。以下是經(jīng)匯總后學(xué)生填寫的答案。在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生根據(jù)“結(jié)構(gòu)”一欄填寫的內(nèi)容，在對(duì)筆者拿出的有關(guān)實(shí)物進(jìn)行分辨時(shí)，出現(xiàn)了差錯(cuò)。有的學(xué)生把砂巖當(dāng)成了石灰?guī)r，有的學(xué)生把花崗巖當(dāng)成了砂巖。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？筆者經(jīng)過了解，發(fā)現(xiàn)是文字的表達(dá)使學(xué)生造成了困惑。因?yàn)閷W(xué)生經(jīng)過對(duì)巖石觀察后得出的巖石結(jié)構(gòu)的文字表述相似：它們都是由大小不一的顆粒組成。這就形成了學(xué)生對(duì)巖石結(jié)構(gòu)模糊的核心概念。雖然每塊石頭都是由石礫組成，但是組成巖石的石礫的大小和形狀等特點(diǎn)是各不相同的。顯然學(xué)生在建構(gòu)巖石“結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”的概念時(shí)不能全面認(rèn)識(shí)和表述。如果用圖示模型的方式來表達(dá)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)巖石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，效果可能更好。于是，在另一個(gè)班級(jí)教學(xué)時(shí)，筆者指導(dǎo)學(xué)生觀察巖石的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，讓每位學(xué)生根據(jù)寫出的文字概念，再對(duì)照實(shí)物，畫出巖石的簡(jiǎn)易圖示。通過畫圖學(xué)生就可以進(jìn)一步明確不同巖石的特征：組成花崗巖的石礫均勻而稍大；組成礫巖的石礫大且分布很不均勻；組成石灰?guī)r的石礫細(xì)小且分布密集。這樣一來，原來根據(jù)語言描述比較模糊的概念一下子變得清楚明白了。筆者再找出不同的石塊讓學(xué)生辨析時(shí)，學(xué)生的正確率和學(xué)習(xí)的積極性都大大提高了，真是一舉兩得。圖示模型表達(dá)對(duì)于幫助學(xué)生辨析模糊的概念確實(shí)有用，因?yàn)閳D示模型可以將抽象的文字符號(hào)具象為具體生動(dòng)的圖畫，而學(xué)生對(duì)通過符號(hào)認(rèn)識(shí)事物明顯更加適應(yīng)，這樣，教學(xué)中，老師和學(xué)生一邊認(rèn)識(shí)文字概念，一邊動(dòng)手繪畫，不僅對(duì)概念的認(rèn)識(shí)和理