以结构化的材料辅助建构科学概念

芮春花

摘要探究活动是学生学习科学的重要方式，这样的探究活动不是“纸上谈兵”式的学习，而是要让学生借助亲身经历的探究来直接获取经验，学习和建构具体的科学概念。这就要求教师在教学中深度挖掘材料的“结构”来辅助学生建构科学概念，结合教学目标，运用有特定关系和规律的典型材料，将这些材料进行结构化组合，使其与学生的思维活动和所学概念相关联。本文结合苏教版《科学》二年级下册“玩磁铁”单元的教学，聚焦磁铁的相关核心概念，阐述如何结合结构化的材料逐步帮助学生建构科学概念。

关键词 探究活动 科学学习 科学概念

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.014

Constructing Scientific Concepts with Structured Materials

——Taking the unit teaching of "playing with magnets" as an example

RUI Chunhua

（Nanjing East Beijing Road Primary School， Sunshin Branch， Nanjing， Jiangsu 210042）

Abstract： Inquiry activity is an important way for students to learn science. This kind of inquiry activity is not a "paperwork" learning， but to let students directly obtain experience， learn and construct specific scientific concepts with the help of personal experience. This requires teachers to dig deep into the "structure" of materi？ als in teaching to help students construct scientific concepts. Combined with teaching objectives， typical materi？ als with specific relations and laws are used to structurally combine these materials， so as to make them associ？ ated with students’ thinking activities and concepts learned. Based on the teaching of "playing with magnets" unit in Volume 2 of Science published by Jiangsu Education Press， this paper focuses on the core concepts of magnets， and expounds how to help students gradually construct scientific concepts by combining structured ma？ terials.

Keywords： inquiry activity； science learning； scientific concept

探究活動是学生学习科学的重要方式，这样的探究活动不是“纸上谈兵”式的学习，而是要让学生借助亲身经历的探究来直接获取经验，学习和建构具体的科学概念。这就要求教师在教学中深度挖掘材料的“结构”来辅助学生建构科学概念。笔者结合苏教版《科学》二年级下册“玩磁铁”单元的教学，聚焦磁铁的相关核心概念，阐述如何结合结构化的材料逐步帮助学生建构科学概念。

优化材料，暴露认知，延伸思维

教学材料本身应该是有结构的因为材料与材料之间，材料与科学知识之间，材料与教学目标之间都有着紧密且复杂的关系，所以教师的不同选择和理解会导致学生学习效果的不同。这就要求教师要结合教学目标，运用有特定关系和规律的典型材料，将这些材料进行结构化组合，使其与学生的思维活动和所学概念相关联。

《磁铁的磁力》教学片段：

师：这个玩具你们玩过吗？这个鱼竿为什么能把鱼钓起来呢？

生：因为鱼钩上面有磁铁，鱼上面也有磁铁，磁铁与磁铁之间吸起来，这样就可以钓了。

师：那么磁铁只能吸磁铁吗？还能不能吸其他的物品呢？老师今天准备了一些物品（回形针、铜铃铛、铁剪刀、易拉罐、燕尾夹、铜钥匙），你认识它们吗？你知道它们都是用什么材料做的吗？

生：铜钥匙、铜铃铛是用铜做的。

生：其他物品都是用铁做的

生：不是的，易拉罐是用铝做的。

师：同学们日常经验真丰富，我们一起来看看大家说的对不对。（PPT展示各种物品的材质。）

这些金属都可以被磁铁吸起来吗？请你们小组讨论一下，说说你的想法。

生：我觉得回形针、燕尾夹、铜钥匙可以；铜铃铛、铁剪刀不可以。

生：铜铃铛可以，铜钥匙不可以。

师：大家的预测发生了分歧。下面我们需要实验来验证。在实验之前，老师有几点提醒：（1）用磁铁慢慢靠近物品，不要猛地触碰；（2）检测一个物品的时候，其他物品要放在旁边，一个一个地试。

（学生领取材料，进行实验并汇报结果。）

生：回形针、铁剪刀、燕尾夹可以吸起来；铜铃铛、易拉罐、铜钥匙不可以。

师：所有人的结果都一样吗？

生：一样。

师：通过这个实验我们发现了什么？磁铁究竟可以吸什么呢？

生：我发现磁铁只能吸铁的物品，其他的都不能吸。

师：所以铜铃铛、铜钥匙、铝的易拉罐都不可以被磁铁吸起来。老师这里还有一样物品：银项链，它是什么材料做成的呢？

生：银。

师：银也是一种金属，它能不能被磁铁吸引呢？我们试一试。（教师演示。）

生：吸不起来。

师：看来磁铁不能吸银。其实除了铁之外，还有一种金属在生活中不常见，但是它也能被磁铁吸引，我们看看是什么金属。（播放镍的相关视频。）

生：是镍，磁铁还可以吸镍。

教师基于学生立场，从学生熟悉的“钓鱼”玩具入手，通过与学生的对话，大部分学生暴露知道磁铁可以吸引磁铁的前概念，教师顺势提出“那么磁铁只能吸磁铁吗？”这样的问题，引导学生进一步思考。此时教师并不急于让学生回答，而是精心选择了一些材料，并精心排布。其中，回形针、铁剪刀、燕尾夹是铁制品，铜钥匙、铜铃铛是铜制品，易拉罐是铝制品，这其实就是铁、铝、铜三种金属。教师没有直接选择不同材质的金属片，而是通过这些熟悉的日常用品介绍其金属质地。认识了材料之后，教师并没有立即下发材料，而是引导学生先预测，再实验。在材料的投放顺序上教师也进行了精心布局，先让所有学生探究熟悉的铁、铜、铝能否被磁铁吸引，再让学生探究不熟悉的银和镍。先整体再局部，先普遍再特殊，这样的引导和设计不仅是教学目标的延伸，更是学生思维的延展。这样结构化的材料引发了学生由表及里的思考，延伸了思考的深度和广度，让学生对科学概念与事物之间形成感性认识。

递进投放，分层探究，建构概念

低年段学生科学概念的建构，具有从易到难，从简单到复杂的特点。结构化材料的投放顺序，也应该遵循学生的这一认知规律。而所谓结构化的材料不仅包括材料的种类和组合，还包括呈现给学生的次序，即横向和纵向的结构化。

比如在围绕“磁铁有南北极”这一概念展开教学时，教师将这一科学概念分解为四层小概念，逐层推进。第一层：教师先投放回形针和条形磁铁，通过探究磁力大小的分布来认识磁铁的磁极。第二层：教师出示三套悬挂的磁铁，让其自由转动直至静止，逐步引导学生明白“停止转动的两个磁极总是指向南北方向的”。第三层：教师借助教室的南北方向，总结两个磁极分别为南极和北极。第四层：教师在学生认识条形磁铁的两极之后，给学生多种不同形状的磁铁，从一般到特殊，引导学生观察发现所有的磁铁都有南北极。

此段教学中教师选择了回形针、条形磁铁、悬挂的条形磁铁、形状多样的磁铁，并进行横向与纵向的结构化处理。从纵向看：教师先投放条形磁铁与回形针，再到悬挂的磁铁，最后再观察形状多样的磁铁。从横向看：条形磁铁与回形针帮助学生建立磁铁具有两极的概念，悬挂的磁铁帮学生建构磁铁两极可指南北方向的概念，而形状多样的磁铁帮助学生建构磁铁都有南北极的概念。通过这样的教学，学生由已有经验，逐步自主建構“磁铁都有南北极，而且可以指示南北”这一科学概念。

自主选择，内化运用，深度建构

教师在帮助学生完成感性认知、概念逐级初步形成之后，还要结合拓展应用才算完成概念的深度建构。在执教《磁铁的吸力》和《磁铁的两极》两课后，教师要站在学生的角度拓宽科学概念的深度与广度，找到概念与材料的联系，帮助他们深度理解并运用已有知识解决现有问题，从而内化并建构概念。

《自制指南针》教学片段：

（学生在教师指导下认识和使用指南针。）

师：大家可以用生活中的物品去自制一个指南针吗？说说你的方法。

生：需要一点水、一根针和一根线，还需要一些带浮力的东西。

师：你说到了“针”，这个“针”你想用它来代替指南针上的什么部分呢？

生：下面的磁针。

师：你还提到了“水”和“线”，这两样东西你想用来做什么呢？

生：水是它的方位盘，也就是底座，如果直接把针放入水中它会沉下去，所以需要用线把它绑在一个有浮力的东西上。

师：你的想法真是棒极了，还有其他同学帮他提提建议吗？

生：我觉得那个针需要用磁铁磁化一下，再放入水中才可以指出南北方向。

师：他觉得从家里随便拿出一根针不能做指南针，一定要进行磁化，让它具有磁铁的性质，下面我们看看如何进行磁化。（播放磁化视频，学生尝试磁化小钢针，并制作指南针。）

这一内容的学习是在学生形成磁铁相关概念架构之后的内化运用。教师没有将磁铁的学习停留在简单地制作指南针上，而是引导学生多维整合生活中的物品，深入探究材料与概念之间的联系。首先，教师引导学生认识并运用真实的指南针辨别方向，观察探究指南针各部分的特征及作用，找到指南针与磁铁的联系。其次，教师提问“你可以用生活中的物品去自制一个指南针吗”，激发学生深层思考，学生提出：“需要一点水、一根针和一根线，还需要一些带浮力的东西”。显然，学生已经充分认识了指南针的结构，但并未找到指南针与磁铁的联系，直到又有学生补充“我觉得那个针需要用磁铁磁化一下，再放入水中才可以指出南北方向”。教师再整体投放所有材料，让学生将概念的内化融入探究，此时的概念才深度建构完成。

如果将低年段学生的科学概念过程比作建一座建筑，学生的“学”是在积极地、不断地建构自身的过程，结构化材料的使用则是一个必要的“脚手架”，教师对结构化材料的使用其实是从搭建到拆除的过程，正确搭建和及时拆除这个“脚手架”可以有效支持学生不断地塑造自己，实现对知识的深刻理解和概念的深度构建。