运用“可见”教学，促进概念理解走向深刻
——以教科版《科学》五年级上册《光的反射》一课为例

2021-09-29 06:34章荣华

教学月刊(小学版) 2021年27期

□章荣华

早在两千多年前，我国的荀子就提出“不闻不若闻之，闻之不若见之”“闻之而不见，虽博必谬”的学习观点。17世纪，捷克教育家夸美纽斯提出了“直观教育”的原则。如今虚拟技术的发展和具身认知理念的落地，更是强化了“可见”对学生认识发生、发展的重要作用。事实上，在科学探究中，“可见策略”的运用是对学生认知规律的尊重。像声、光、电等概念，学生无法直接体验，概念建构困难重重。此时，如果教师能让学生运用感官捕捉到与概念相关的现象或事实，进而基于这些元素落实进一步的判断、推理、分析、综合，那就能促进他们在概念理解上走向深刻。

以教科版《科学》五年级上册《光的反射》一课为例，教师进行了可见教学，助力学生的概念理解。本课设计了“照亮目标”和“运用光的反射”两大教学板块，基本思路是由学生熟悉的生活情境引出“照亮目标”的趣味活动，引领学生在“假设—探究—应用”的过程中观察反射现象，认识光的反射规律，继而通过举例和制作，强化对“光的反射”的理解，辩证认识光反射的作用和危害。

一、学单导航，暴露先有概念

清楚学生的先有概念是开展科学教学的基础，也是可见教学的先决条件。学生在进校之前就对客观世界建立了自己的认识。这些认识以“习惯、图景、观念”等形式存在，表现出顽固性。判断教学成功与否的标准就是看通过教学能否改变学生的先有概念。要做到这一点，教师首先要让学生将先有认识暴露出来。设计能指引学程的学习单是暴露先有概念的重要载体。

教学伊始，教师引导学生用手电筒从上到下，直接照亮纸上的小动物，激活“光是沿直线传播”的认识。在此基础上，教师出示学习单，提出有趣且具挑战性的新任务——照亮在手电筒光照区域外的小动物（如图1）和躲在阴影里的小动物（如图2）。在清晰标记了探究进程的学习单的引导下，学生跃跃欲试，积极设计照亮方案。

图1

图2

学生一致认为用镜子能够改变光的传播路线，照亮小动物。但他们对于镜子的摆放位置存在一些分歧，对于反射光的传播路线也是意见众多。有的学生认为反射光在传播速度上更慢，所以是沿曲线传播的，但大致方向是向前的；有的学生认为方镜子反射的光是一个方框，圆镜子反射的光是圆形，因此反射光是按块状传播的；还有的学生认为镜子反射的光应该和原来的光一样，是沿直线传播的。可见，学生建构的方案存在差异。不同意见的交流使学生形成了强烈的实验确证需求。

实验中，学生亲自验证了“设想”，初步感知到镜子的摆放角度与光的反射线路存在一定关系。但对于“反射光是怎样传播的”这一问题，学生未能在实验中得到确切答案，心中产生了许多悬念。

二、可视反馈，修正概念偏差

耳听为虚，眼见为实。对于学生来说，他们更愿意相信自己亲眼所见的事实。在“照亮小动物”的实验中，学生没能看到“光传播的行走线路”，只是看到了最终结果——光照射在小动物身上。“反馈应具备具体性和可执行性，学生才能通过反馈来修正自己的学习。”[1]此时，引入“光的反射”的演示器非常必要，学生能由此看清反射光的传播路线以及反射光与照射光之间的关系。

演示时，为了全班学生都能体验到科学规律之美，教师采用同屏技术把光的反射现象进行投屏。当学生看到一束光照向镜子后仍以一束光反射回去的现象时，教师提问：“如果改变照射光的位置，反射光的位置会发生改变吗？”学生猜想后给出两种不同的答案。教师进行多角度演示，并用不同颜色的吸管标记每一次实验结果，建构出一个“光反射传播路线模型”（如图3）。与稍纵即逝的现象相比，这种清晰的痕迹更能引发学生的深度思考。在对比中，学生会不自觉地选择“对称”一词来描述照射光和反射光之间的关系。可见，此时学生已经加深了对反射光特征的理解。

图3

“学习痕迹”的改造是学生思维发展的核心，学生的第一次学习一般只是起到暴露粗浅认识的作用，只有基于原有痕迹进行二次纠错才能触发学习真正发生。因此，教师引导学生再次修正“照亮小动物”实验中初次画的光传播路线图。学生对原先的光线线路图做了进一步修改，他们补充了丢失的光箭头，把按曲线传播改成了按直线传播，并调整镜子的摆放角度，检验光的对称性……学生在可见的环境中提升了认识。

三、应用辨析，巩固习得概念

习得概念和掌握概念是概念认识的两个不同层级，习得表示的是知道与理解，而掌握表示的是迁移与运用。为了让学生掌握概念学习的难点，教师在学生习得概念后，引入了“弯道行车、照镜子、医生检查耳道、汽车行驶、潜水艇作战”等情境，让学生判断哪些地方需要运用镜子来反光，哪些地方需要规避光的反射，并在具体的事项中标记光的传播路线。

学生基于阅读、生活经验做出判断。他们指出，在蜿蜒的道路上行驶、照镜子、潜水艇作战、医生检查耳道等事项都需要用镜子来反光。而对于汽车是否需要观后镜，学生所持意见不同。有的学生认为使用观后镜能提高驾车的安全性，因为后方的行车情况将通过反射被司机看见；有的学生则认为它会影响驾车的安全性，因为夜间后方车辆照射的光会通过观后镜反射到司机的眼睛里，干扰司机。辩论中，学生认识到光的反射是一把双刃剑，它能方便人们的生活，也会给人们的生活带来一定的危害。

学习中，画光路图是一个难点。因为生活中涉及的情境复杂，光的对称性难以准确把握。另外，既然在汽车观后镜中能看到反射光，那么与之对应的照射光是从哪里来的？学生对此疑问重重。当抽象概念遇上具象情境，新的质疑自然产生，足见“可见”情境的价值。

四、图景对比，拓展概念认识

概念理解能否走向深刻，不仅要看个体对概念内涵及其特征的把握，还要看个体对概念的外延的认知。在前期探究中，学生掌握了镜子反光所具有的特征。教师提问：“除了镜子，其他不同颜色的物体能否反光？”对此，九成以上的学生认为白色的其他物体会反光，黑色物体不会反光。为了更正学生的认识，教师强化对比教学，给学生呈现黑、白双瓶，引导学生借助瓶身上可见的“反光”进行思辨，了解“黑瓶子也会反光”。该部分的教学是在结构化的研讨中完成的。当学生认同白色瓶子会反光时，教师追问：“你们观察到什么现象能证明白色瓶子会反光？”学生指着瓶身上的光亮之处进行证明。教师再次追问：“现在我们看到的只是白色瓶子光亮的部分吗？”问题颠覆了学生的原有认知，他们认识到整个白色瓶子都会反光，只是有光亮的地方反光强些，其他地方反光弱些。按照这样的逻辑序列，学生围绕“黑色瓶子会反光吗？”展开了进一步的研讨，认识到黑色瓶子也能反光，只不过与白色瓶子相比，其反光能力弱一些。

正因为有图景的对比，学生的思考有了逻辑的铺垫。由此，学生的认识得到了启发、承接与发展。有些学生产生了新的问题：“黑色瓶子上那些没有被反射的光到哪里去了？”这是一个促进概念认识进阶的问题。

五、典型例证，实现概念进阶

小学科学教学中，“光”内容指向的主要概念是“机械能、声、光、热、磁是能量的不同表现形式，彼此能相互转化”。因此，本单元教学应能帮助学生初步感知“光与能量的关系”，《光的反射》是初步建构这一观念的重要载体。教学中，应抓住“黑色瓶子上没有被反射回去的光到哪里去了”这一问题展开深度研讨。由于问题较抽象，学生的回答是五花八门的。有的认为没有反射回去的光回到空气中去了，有的认为被瓶子吸收掉了，还有的认为通过“第六空间”飞到宇宙中去了……胡乱臆想难以获取正确答案，只有实证才能确证。由此，教师追问：“炎热夏天，电瓶车上被太阳晒着的银色坐垫和黑色皮坐垫，哪个更方便入座？”这个问题是具体的，也是贴近实际的。它唤醒了学生的生活体验，将学生的思维拉回到科学思辨的范畴内。学生认识到光照射到黑色坐垫上，一部分光被反射回去，还有一些光变成了热，储存在坐垫中。至此，学生初步懂得了光与热的转换。

“概念是对众多个别现象做出一般性原理概括得到的结果。”[2]个体对个例的熟悉程度会影响原理建构的顺畅度，例证越熟悉、越典型，学生脑海中建构的形象越丰满，概念进阶越容易。

概念是抽象的，它的理解是一场基于“例证”的分析、比较、抽象、概括、综合的过程。因此，强化“例证”及其过程的“可见”特性是帮助学生建构科学概念的关键所在。剖析《光的反射》一课，可以发现，教师在概念教学中必须关注一些问题。

一是概念理解需充分运用多种载体。让学生看见概念的形象是习得概念的基础。教学中，教师可将抽象的概念用“图画、模型、生活场景、典型实例”等形象的载体呈现出来，以生动、具体的科学美景激活学生探究的潜能，为后续有逻辑的、深层次的思维的发生奠定基础。

二是概念理解需要学程与认知逻辑的完美融合。充分的探究能为后续学习奠定基础。个体对概念的建构一般按照“前概念、简单的事实性概念、分解概念、核心概念、哲学概念”的序列推进。本课教学中，教师以这样的认知序列进行布局“例证”：首先用“照亮小动物”实验帮助学生认识到光的反射与镜子摆放角度有关，然后用光的反射演示器让学生看到反射光沿直线传播，并且和照射光是对称的，接着用黑白双瓶引出了不同颜色的物体也会反光的道理，最后用电瓶车坐垫促使学生理解光会转化成热。

三是概念理解需要强化学习痕迹的持续追踪。概念建构是一个反复的过程。学习者要将概念以图式的形式存储在大脑中，并对原有概念做出多次修正。教学中，为了让学生认清光反射的规律，教师让学生经历了“依据经验画光路图—实验后修正光路图—应用中描画光路图”的探究过程；为了让学生接受黑色瓶也能反光的事实，教师以问题链的形式帮助学生习得思辨的逻辑序列，继而鼓励学生用自己建立的逻辑路径去开展新情境下的思辨、论证。学习痕迹的完善是可见教学的重要表现。