思维型科学课堂教学实例

立足学生思维 追寻探究本真

——三教《物质发生了什么变化》一课有感

摘要:在小学科学的教学中,经常遇到这样的情况:实验做完了,交流汇报也已经完毕,照理来说科学概念在此时应顺理成章的建构起来,可是有时偏偏达不到预想的效果,需要教师“连拉带拽”牵着学生才能引出。从根本上来说,造成这一现象的原因往往是教师所设计的探究活动并不能立足于学生的思维,抓不住学生的想法。本文以《物质发了什么变化》一课为例,讲述笔者在磨课过程中的一些发现,希望能给一线教师带来些许启示。

关键词:一教  二教  三教  分析  反思

在小学科学的教学中,经常遇到这样的情况:实验做完了,交流汇报也已经完毕,照理来说科学概念在此时应顺理成章的建构起来,可是有时偏偏达不到预想的效果,需要教师“连拉带拽”牵着学生才能引出。从表面上来说,学生似乎能接受这一点,但在他们的头脑中,这个新来的概念是格格不入的,也无法改变原有的意识,就像断了电的电路,串联不到一起。从根本上来说,造成这一现象的原因往往是教师所设计的探究活动并不能立足于学生的思维,抓不住学生的想法。

那么如何才能有效搭建科学探究和科学概念建构之间的桥梁?如何从实验设计的角度,运用操作材料驱动认知结构的重组发展,最终将学习指向学科概念?以下,笔者结合自己三次试教《物质发生了什么变化》一课的经历来发表一些粗浅的想法。

案例背景:今年五月份,我参加了萧山区小学科学教师教学能力评比,并有幸进入到最后的上课阶段,抽到的是六下《物质发生了什么变化》一课。由于此次评比的时段在五月份,六年级的学生已上过这一课,所以只能选择五年级的学生来执教。


第一教:照本宣科,发现问题

本课教材设计了两个活动:第一个活动是沙和豆子的混合及分离,通过活动来了解物理变化;第二个活动是白糖加热,以此来了解化学变化的本质,并进一步比较两种变化的区别。第一次试教,我设计了和教材上课同样的内容来进行探究,在第二个活动开始10分钟后,每个小组都比较顺利的完成了白糖的加热,汇报过程中,通过几位学生的补充也达成了对实验现象比较统一和详细的意见。教师问:“你们认为加热前的白糖和加热后的白糖是同一种物质吗?”学生的回答令我感到意外,请了两位学生来回答都说这是两种相同的物质,还是白糖。其中有一位学生还有比较“可靠”的理由:“因为白糖变化就像水一样,冰变成水还是同一种物质,白糖也是由于受热变成了糖的液体,后来又被蒸发了,剩下的糖颜色变了,但还是糖。”其他学生都表示默认。由于此时课堂行进尾声,于是我只能硬生生地把学生拉回到这是个化学变化的结论上。

反思:为何无法指向化学变化?

一次试教让我陡然对这堂课充满了疑惑和焦虑,因为在平常执教六年级学生上这一课时,学生对这个问题基本上持一致的意见——这是一个化学变化。一个年级之差为何对问题的思考结果反差如此之大?是因为五年级学生的思维还达不到六年级的水平吗?带着这个疑问,我“采访”了五年级和六年级各几个比较优异的学生,五年级学生的想法基本和上课时回答的一致,认为这个变化和水的变化类似,而水的三态变化只是状态的改变,没有产生出新的物质。六年级的学生则认为:白糖在加热过程中颜色变了,颜色变了一般是化学变化,而且它发生了燃烧,所以是化学变化。颜色变化是化学变化伴随的现象,六年级的学生在本单元第六课已学过这个内容,但是利用“颜色变化”的现象来进行反推,显然是不合理的。至于燃烧,让我想到了这个单元在《物质发生了什么变化》之前还有一课单元起始课,起始课当中有如下内容:

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通过分析比较这两组图片可以发现:在第一课中虽然没有出示物理变化和化学变化的概念,但对两种变化的区别已有所提及,而且在本课最后已然点出两种变化的本质区别:

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如果有了第一课的基础,学生会很自然地从火柴的变化进行迁移——发生燃烧、颜色变化、有烟产生等都是火柴燃烧和白糖加热的相似之处,所以六年级学生能很轻易的得出白糖加热是一个化学变化这个结论。可是又一个新的问题出现了:五年级学生由于没有起始课的经验,从三年级学习过的一个变化中进行迁移和比较,得出了“没有新物质产生”的结论;而六年级学生有了起始课的经验,从更为相似的火柴变化进行迁移和比较,得出了“产生新物质”的结论。那么,判断一种物质的变化仅仅通过迁移就能得出结论吗?显然不是。究竟如何才能让学生在本课真正建立起物理变化和化学变化的概念?

带着这个新的问题,我再一次仔细阅读了教材和教参的内容,并且搜罗各种有关于本课的教学设计和教学思考,在研究的过程中,我发现了一些可能导致无法建构科学概念的原因:

一教分析之一:活动一的设计有问题,无法和活动二形成联系和比较

第一个活动是混合沙和豆子,观察在混合的过程中沙和豆子是否发生了变化,并用筛子进行分离实验,进一步观察分离后的沙和豆子是否和原来不一样。

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沙和豆子的混合及分离实验

教材安排这个活动的目标有3个:

1、通过活动习得判断物质是否发生变化的方法,即在活动前首先观察物质的物理特征,观察后留下样本,以待和活动后的物质进行分析和比较,从而判断该种物质是否发生了变化。

2、让学生意识到“没有明显变化”的重要性。

3、通过沙子和豆子的不变来引出物理变化的物质不变性。

应该说,通过活动,这样目标都是能够达到的,可是细细分析,本活动仍具有一些不足之处:

1、对学生来说这样的活动是否缺乏一定的吸引力。

一教教学片断分析:

师:在我们桌上有一杯沙子和豆子,如果各倒出一半来混合在一起,再用木棒进行搅拌,你认为沙子和豆子会发生变化吗?

生:不会。

师:我们来试一试。

(学生活动)

师:有什么变化吗?

生:没有。

师:接下来我们用筛网分离它们,进一步来观察它们是否变化。

(学生用筛网进行分离)

师:比较混合前的样本和分离后的沙和豆子,它们发生变化了吗?

生:没有。

笔者发现,从实验前的预测,到混合后的观察,再到分离后的比较,实验的现象完全在学生的预测当中,多数的学生在活动前已能预设到活动的结果。显然,这样的探究不太符合学生已有的知识经验,也调动不了学生的学习兴趣。也许在比较混合后的沙子和豆子的过程中,会有一些学生纠缠于细微的变化,如沙子粘在豆子上,豆子好像变了一点颜色等,这是值得肯定的严密、细致的态度。但这是细节,从大方向来看,我们应该把握物质本身是否发生了变化,沙子还是原来的沙子,豆子还是原来的豆子,这是观察的核心。

2、活动的指向性不明确

从活动的结果来看,沙和豆子都没有发生变化,或者说没有发生明显的变化,显然,这个活动从指向性来说更指向于变化的明显程度。而本课的重点是了解物理变化和化学变化,进而比较它们之间的异同。教材中安排的第二个活动是加热白糖,而这个活动显然指向于认识化学变化,那么从体现重点和活动的层次性来说,第一个活动应该要更多的指向于认识物理变化。从这一点上来说,沙和豆子的混合及分离活动就显得指向性不足,无法让学生理解到物理变化“只改变状态、形状、大小等,但没有产生新物质”的本质。如果第一个活动无法直接指向物理变化,也会在一定程度上影响到学生对第二个活动的本质判断。


3、跟下一个活动的联系并不密切

教材安排的第二个活动是加热白糖,两个活动的材料之间并没有相互的联系,是独立的,两个活动也是分离的。这样的设计不太利于学生科学概念的建构,也不太符合学生的思维发展。


一教分析之二:学习单的设计无法体现“比较先后”的思想

在第一次试教中,我设计学习单要求学生从颜色、状态、气味和其他等方面详细记录实验现象,如下:

白糖加热实验学习单

实验物质

加热后的变化

白糖

颜色


状态


气味


其他



之所以这样设计,是为让学生能抓住观察的要点,在实验中动用各种感官进行更为细致的观察,从而更全面的发现实验过程的的各种现象。但是,从实验目的来说,我们观察现象是为了能发现变化的本质,而在学习单中,缺少“比较先后”的记录,既没有白糖加热前的特点,也没有加热后的特点,现象只是作为现象被记录了下来,指向不了化学变化的本质。


第二教:重设活动,仍存问题

基于以上的思考,笔者认为本课必须要达到几个要求:第一,活动一必须明确指向物理变化的本质,变化是要学生能直接看得到的;第二,活动一的材料最好和活动二的材料有关联性,这样就能比较顺利的让学生建构物理变化和化学变化的概念;第三,活动二学习单的设计要指向变化前后的区别。所以在第二次试教过程中,我在实验设计上采取了一些改变:

二教变化一:弃用沙和豆子,以冰糖作为变化的起点

二教教学片断分析:

师:在我们桌上,用塑料袋装了一小块冰糖,谁来说说这块冰糖有哪些特点?

生:白色,有点透明,是块状的。

师:如果要让这块冰糖发生变化,你会想到用哪些方法?

生:放在水里溶解、敲碎、加热、吃……

师:现在我们就来用敲碎的办法让它发生变化。

(学生用锤子敲碎塑料袋里的冰糖)

师:谁再来说说,现在的冰糖有哪些特点?

生1:还是白色,变成了颗粒状,有些是粉末状的。

生2:变成了大小不同的颗粒,透明度也降低了。

师:你认为敲碎后的糖和原来的冰糖是同一种物质吗?

生:是的

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为了让整个教学活动结构性和连贯性更强,对比性更明显,我采用了“观察冰糖和敲碎后的糖”这一实验,来揭示什么是物理变化。因为从冰糖到敲碎后的糖,它们在形状、大小上发生了变化,但“糖还是糖”,更容易使学生直观的接受和理解。而且,虽然让冰糖发生变化的方法最终是教师给出的,但学生通过思考和回答,发现了更多能让冰糖发生变化的方法,而这些方法,也能够引发学生的思考,促进思维的发展。

二教变化二:同一物质的二次变化,重设学习单

在完成第一个活动之后,我让学生取一半敲碎后的糖加入到勺子中来进行加热实验。设计原因有二:一是用活动一的材料来继续实验,通过一种物质的两次变化来比较变化的区别,从材料上来说更具有可比性;二是留一半的碎糖作为比较的样本,以此来和加热后的物质进行观察和对比,而从发现两种物质之间的差别,能更多的指向于化学变化。

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对于学习单的设计,我也做了改进:

碎糖加热学习单

实验物质

加热前的碎糖特点

加热时的变化

加热后的碎糖特点

碎糖


颜色



状态


气味


其他



在学习单中,增加了对加热前和加热后的物质特点描述,让学生能通过前后的对比发现两种物质的区别,从而认识到这是一个化学变化。

二教分析:

第二次试教下来,课堂的连贯性较第一次有明显的改观,对于两次变化的区别,学生通过活动也得到了直观的感受,学生能建构起物理变化的概念,因为“糖还是糖”。可是,虽然两次变化在现象上具有明显的不同,最终产生的黑色物质也较原先的糖有明显的区别,但依然有部分学生不认同糖加热是化学变化:

二教教学片断分析:

(在交流完实验现象和学习单之后)

师:你认为留下的黑色物质和加热前的碎糖是同一种物质吗?

生1:不是。

生2:还是同一种物质。

师:你的理由是什么?

生2:虽然这种黑色物质它的颜色和之前不一样了,但也许它只是脱去了本来有白色的部分,留下的成分和原来还是相同的。

生3:我也觉得可能还是同一种物质,因为它只是颜色和样子变了,但不一定它的成分发生了变化。

对于这样的回答,作为教师是没有办法进行否认的,因为我们甚至连黑色物质的名称都无法准确给出,在没有做精确的成分分析之前,确实没有什么证据能证明这种黑色物质的成分和原来不一样,单凭现象和对黑色物质特点的描述是无法证明这一点的。

反思:在学生的意识中,究竟怎样才算“产生了新物质”?

从学生的回答来看,在他们的意识中,黑色物质并不等于新物质,那么究竟怎样才算“产生了新物质”?很显然,要做精确的成分测定实验,在课堂上是没有办法来完成的。那么对于黑色物质我们是不是能做一些可行的分析,从而来搭建从黑色物质到新物质之间的桥梁呢?带着这样的问题,笔者对黑色物质进行了“下水研究”,并发现了以下几点:

1、勺子和黑色物质的冷却时间非常快,约1分钟之后即可用手来直接触摸勺子,2分钟后能几乎冷却至常温。

2、使用镊子夹取黑色物质,成片状且很容易夹碎。

3、黑色物质在水中是浮的。

4、黑色物质在水中很难溶解。

三教变化一:增加活动三,寻找更多指向化学变化的证据

在第二个活动结束之后,我尝试着让学生来解释加热前后的糖是否是同一种物质,果不其然,依然有学生认为可能是同一种物质,于是我设计了下一个活动:提供2只盛水烧杯、玻璃棒、镊子等材料,完成“碎糖和黑色物质的比较学习单”。

碎糖和黑色物质的比较学习单


物质

颜色

硬度

黏性

沉浮

溶解性

碎糖






黑色物质







操作步骤:

1、用镊子分别夹取碎糖和黑色物质,比较它们的硬度。

2、用手分别捏取碎糖和黑色物质,比较它们的黏性。

3、取少量的碎糖和黑色物质分别放入水中,观察在水中的沉浮。

4、用玻璃棒搅拌,比较两者的溶解能力。

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通过这样的比较,学生发现了更多两种物质之间的区别,也就找到了更多指向“黑色物质就是新物质”的证据。回到刚才的问题上,就比较顺理成章的建构起了“碎糖加热是化学变化”的概念。

三教变化之二:删去了原本对蜡烛变化的讨论

这是基于时间上的考虑,由于加入了新的活动,所以不得已删掉这部分的内容,这里就不再赘述。

反思:我们的探究是否真正立足于学生的思维?

通过对本课的三次试教和活动的再设计,笔者幸运的获得了本次评比的一等奖。比起得奖更为有意义的是能经历一次艰辛的磨课过程,一堂好课需要深入揣摩,反复琢磨教案,一次次试教磨炼,需要一种在不断反思中精益求精的“磨课精神”。磨课应该是一个永无止尽的过程。

在磨课过程中,教师要善于进行换位思考,能站在学生的角度去思考和分析我们设计的活动。苏霍姆林斯基曾说过:“真正能驾驭教学过程的高手,是用学生的眼光来读教科书的。”小学科学倡导探究性教学,当教师在设计探究活动的时候,无论是采用教材上的设计,亦或是自己设计的活动,都要思考这样的设计是否真正立足于学生的思维,是否是从学生的角度来思考问题。真正的探究活动,是能够引起学生积极思维参与的探究活动,而要引发学生积极的思维参与,就必须立足于学生的思维,只有这样,我们才能够寻求到探究的真正意义。


参考文献:

[1] 杨美娜.《遵循认知规律 深化探究过程》[J].《科学课》2015年9-10月

[2] 蒋云娟.《分析儿童特点,提升活动价值》[J].《科学课》2013年11-12月


附件:《物质发生了什么变化》第三教教学设计


《物质发生了什么变化》教学设计

【教学目标】

科学概念

1、物质的变化可以分为物理变化和化学变化,它们的区别在于是否产生了新的物质。

2、白糖在敲碎过程中发生了物理变化;白糖在加热过程中发生了化学变化。

过程与方法

1、学会正确的使用蜡烛加热白糖。

2、能正确观察和分析物质在变化过程中的现象以及变化前后的异同,从而对变化的本质进行判断。

情感态度价值观

体会到在实验过程中,细致并实事求是地记录观察到的现象,仔细地进行分析和思考对于得出正确结论是重要的。

【教学重难点】

教学重点

认识物理变化和化学变化,能判断一种变化属于哪类变化。

教学难点

能准确分析并解释白糖加热是一个化学变化。

【教学准备】

分组学生准备:蜡烛一支、勺子一个、火柴、冰糖、盘子、锤子一把、烧杯两只,玻璃棒一根、镊子一个、学习单等。

【教学过程】


教学

  内容

教学设计

设计意图

活动一:冰糖变碎糖

1.出示冰糖,提出问题

T:桌上放着一块冰糖,它有哪些特点,用关键词描述?

S预设:白色、固体、块状。

T:你有什么办法让它发生变化?

S预设:加热、溶解、弄碎等。

2.学生活动,敲碎冰糖

T:每个小组都有一把锤子,同学试着用锤子将塑料袋里的冰糖敲碎,要求:声音尽量轻,能把冰糖尽量敲的碎。

学生活动。

3.观察比较,分析小结

T:谁来说说敲碎后的冰糖有哪些特点?

S预设:白色、固体、颗粒状,只有形状和大小发生了改变。

T:你们认为它和原来的冰糖是同一种物质吗?

S预设:是的。

教师小结:敲碎后的糖跟敲碎前的冰糖相比只改变了大小和形状,还是原来的成分,我们可以把它叫碎糖。

 

 

通过观察了解冰糖变化前的特点。

交流让冰糖发生变化的方法,认识到让物质发生变化可以有很多种办法。

使用锤子敲碎来让冰糖发生第一次变化,简单快速而有效。

 

 

 

交流敲碎后冰糖的特点,比较冰糖变化前后的区别,指向物理变化——只改变形状或状态,不产生新的物质。

活动二:加热碎糖

1.谈论方法,二次变化

T:如果还想让碎糖继续发生变化,你还有哪些方法?

S预设:加热、溶解、吃掉等。

T:你们说的方法都可行,我们就从中选择加热的方法来让碎糖继续变化。

教师出示图片(蜡烛加热勺子中的碎糖),学生了解继续让碎糖发生变化的方法及操作要领。

2.预测现象,各抒己见

T:我们先来做个预测,你认为加热白糖过程中可能会看到哪些现象?小组讨论一分钟。

学生小组讨论猜测。

T:谁来说一说?

S预设:冒烟、熔化变成液体、颜色会变化、会燃烧起来……

3.讨论注意事项,指导实验操作

T:说的很好,那么你们认为做这个实验有哪些值得注意的地方?

S预设:注意用火安全;观察要细致;用蜡烛外烟部分加热;记录要及时完整,使用关键词……

教师适当补充。

T:那么加热到什么时候停止呢?

S预设:加热到糖不再发生变化为止。

4.学生实验,观察记录

T:取出塑料袋里一半的碎糖,加入到勺子中,开始实验。

学生活动并观察记录。

5.交流现象,思考变化本质

T:谁来把你的观察成果跟全班同学进行分享?

(通过多个学生回答补充,把现象交流完整。)

S预设:状态变化:颗粒→液体→糊状→固体(结块)

 颜色变化:白→黄→褐→黑(颜色变深)

 气味变化:无气味→香甜味→焦味

 其他变化:冒泡、冒烟、有滋滋声……

T:很棒,那么你们认为加热后的黑色物质和原来的糖是同一种物质吗?为什么?

S:是的,因为……

不是,因为……

6.寻找证据,明确变化本质

T:有些同学认为加热后的黑色物质和加热前的糖是同一种物质,我们接下来就来研究一下这两种物质。我准备了镊子、烧杯和玻璃棒等材料,请你完成以下四个步骤,并完成“碎糖和黑色物质的比较学习单”。

操作步骤:

1、用镊子分别夹取碎糖和黑色物质,比较它们的硬度。2、用手分别捏取碎糖和黑色物质,比较它们的黏性。3、取少量的碎糖和黑色物质分别放入水中,观察在水中的沉浮。

4、用玻璃棒搅拌,比较两者的溶解能力。

S预设结果:

碎糖:硬、有点黏、沉、易溶解

黑色物质:较软、不黏、浮、不易溶解

T:通过分析,再次做出你的推测?

S预设:这是两种不同成分的物质。

T:科学家做了比我们更加详细的研究,发现黑色物质和糖存在诸多方面的差异,他们得出了更加可靠的结论:这是两种不同的物质。

 

 

 

提问继续变化的方法,引导学生从其他方面思考让糖发生二次变化的方法。

 

通过图片了解加热碎糖的操作方法,简单有效。

 

了解学生的前概念,学生通过听取别人的想法再次思考白糖加热可能会产生的现象。通过交流使观察的指向性更加明确。

 

 

能自行思考实验的注意事项,培养学生的思维,使学生在实验过程中操作更加到位。

 

 

 

 

 

留一半作为样本,以便和加热后的物质进行比较。

 

 

能动用多个感官,从多个维度对实验现象进行观察,有条理的进行记录,认识到细致并实事求是地记录观察到的现象,仔细地进行分析和思考对于得出正确结论是重要的。

 

 

能对一个变化进行分析和解释,培养学生的逻辑思维能力。

 

加入一个新的活动,通过活动比较糖和黑色物质的区别,寻找更多指向化学变化的证据。

 

 

通过对硬度、黏性、沉浮和溶解能力的比较,发现糖和黑色物质存在多个方面的不同,尤其是沉浮和溶解能力的不同更是指向化学变化的直接证据。

 

 

 

 

 

认识到分析物质的成分是一项复杂的过程。

 

 

出示概念,梳理变化过程

1.比较区别,出示概念

T:今天我们用两种办法分别让冰糖发生了两次变化,比较这两次变化,你认为它们最大的区别是什么?

S预设:第一次变化成分不变;第二次变化成分变了。

T:是的,有些变化只改变了形状、大小或形态,没有产生别的物质,这样的变化叫物理变化,比如敲碎冰糖;而有些变化在变化过程中产生了新的不同于原来的物质,这样的变化叫化学变化,比如碎糖加热。

2.回顾变化过程,分析变化的阶段性

T:再来看看加热碎糖时的现象,你觉得碎糖是在什么时候开始发生化学变化的?

S预设:开始加热时,白糖慢慢变成液体,这时颜色还没变,所以这时还只是物理变化。当颜色开始变深、冒烟冒泡时就开始发生化学变化了。

T:我们可以发现,加热碎糖的变化过程中一开始首先发生物理变化,化学变化过程中有时就会伴随着物理变化的发生。

 

通过提问,让学生分析两种变化的主要区别,引出本课的两个主要概念。

 

 

 

 

通过对碎糖加热过程的再回顾来加深对“物理变化”和“化学变化”的认识,通过分析发现碎糖加热的过程具有阶段性,认识到“化学变化中往往伴随着物理变化”。

 

 

 

小结

1.课堂小结,经验交流。

T:通过今天的学习,我们对变化又有了什么新的认识?

S预设:变化可以分为物理变化和化学变化,物理变化没有产生新的物质,化学变化能产生新的物质。

T:能不能举几个物理变化和化学变化的例子?

S:……变化是物理变化,因为……

 ……变化是化学变化,因为……

T:今天的课就到这,下课。

 

梳理知识点。

 

 

 

通过举例来应用所学概念。



【板书设计】

 物质发生了什么变化

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【相关表单】

表格1:   

碎糖加热学习单

实验物质

加热前的碎糖特点

加热时的变化

加热后的碎糖特点

碎糖


颜色



状态


气味


其他




表格2:

碎糖和黑色物质的比较学习单

物质

颜色

硬度

黏性

沉浮

溶解性

碎糖






黑色物质