孫明國

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

關(guān)鍵詞學習支架;概念建構(gòu);科學實踐活動

中圖分類號：G459文獻標識碼：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)容的探究來認識地球表面的一些變化，認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?！度芏础芬徽n，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，引導學生探究溶洞里的自然景觀，從而認識地球表面是不斷變化的。

我校地處喀斯特地貌地區(qū)，學生對溶洞、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、復雜性的影響，學生對其成因了解甚少。溶洞的形成，實質(zhì)就是石灰?guī)r在酸性溶劑中的化學溶解變化，而鐘乳石、石筍、石柱的形成，又是這種化學溶解變化的逆變過程。初中階段的學生，將在化學課程中認知這種變化，而要讓小學生來認知這種看不見、摸不著的化學溶解變化，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”一直是小學生學習認知的難點，也是小學科學教師“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”這一教學內(nèi)容（第一課時）反復研究嘗試，基于小學生的認知水平和年齡特征，設(shè)計實驗、推理、制造、拓展等一系列有結(jié)構(gòu)的科學實踐活動，精心搭建學習支架，幫助學生發(fā)現(xiàn)溶解、想象溶解、看見溶解、悟透溶解，助力學生高效建構(gòu)科學概念。

1發(fā)現(xiàn)溶解

教學片段一

師：（手拿一塊方糖、一杯水）我把這塊方糖放進水里去，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，其實老師也不知道，因為我也從來沒有親眼看見過。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有什么特點呢？我們先來做一個實驗：把一顆小石灰?guī)r慢慢地、小心翼翼地放進稀鹽酸里，看看有什么現(xiàn)象發(fā)生。

（學生分組實驗，教師巡回指導。）

生：石灰?guī)r進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)剛才我們的實驗發(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資料導向，走出迷茫

學生對神秘的溶洞、奇特的鐘乳石有著強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，學生就其成因進行自主探究，其難度很大，因為溶洞的形成過程非常緩慢，又遠離學生的日常生活，類似于解暗箱。這顯然需要教師對探究活動進行適當?shù)慕?gòu)，給學生提供必要的幫助和支持。在學生不知所措之際，我巧妙出示文字小資料，并告訴學生“面臨這樣的問題時，我們往往可以借助一些資料，，，既給學生提供了學習幫助，也教給了他們合理利用已有科研成果的學習方法。文字小資料恰到好處的呈現(xiàn)，可以幫助學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，讓學生對石灰?guī)r產(chǎn)生了強烈的好奇心，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，幫助學生走出迷茫，提升信心，指明方向。

1.2改進實驗，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，可見這是一個非常經(jīng)典的科學實驗。這個實驗一般用于認識石灰?guī)r的特點，辨別巖石的種類，以及探究溶洞的形成。結(jié)合自己的教學經(jīng)驗和數(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生發(fā)現(xiàn)“石灰?guī)r可以溶解于稀鹽酸”這個事實的，更別說建構(gòu)溶洞如何形成的科學概念了。在這個實驗中，石灰?guī)r冒泡和變濕不是學生后期用于推理概括、形成結(jié)論的重要證據(jù)，而讓學生親眼發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r在稀鹽酸中溶解才是關(guān)鍵。為了達成這個目標，我經(jīng)過反復實驗，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輕輕放進稀鹽酸中，認真觀察石灰?guī)r的變化。在大約7分鐘后，學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，幫助學生牢固建立起石灰?guī)r溶解于稀鹽酸的科學認知，為下一步推理、想象酸雨對巖石的侵蝕作用打下堅實的基礎(chǔ)。

1.3前置情境，埋下沖突

在學生甚至我們一些成人的認知中，巖石都是頑固不化的象征，要改變學生的這種既有認知，是有一定難度的。但是，如前文所述，要讓學生建構(gòu)起“地下水長期侵蝕石灰?guī)r形成溶洞”的認知，就必須要用事實說話。我在課前花不到一分鐘的時間，設(shè)置了“把小石頭放進水里會溶解嗎”這個活動情境，一是引起學生對溶解概念的回憶，二是埋下巖石會被侵蝕的伏筆。當學生通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)稀鹽酸中的石灰?guī)r慢慢分解、幾近消失的事實后，形成了強烈的認知沖突，學生在自己的認知體系中，自覺調(diào)整、修正科學前概念，同化認知，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，恰恰助推了學生科學探究活動的深入開展，也培養(yǎng)了學生類比、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：應該不是。

師：那是什么呢？

（學生犯難。）

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，需要將學生的目光從實驗引向真實的大自然“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”這個問題又將學生困住，憑借他們的生活經(jīng)驗和已有認知，是難以解答的，而且我們也沒有辦法讓學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生對酸雨的了解和認識。于是，我強化對學生生活經(jīng)驗的引導，通過小組討論深化對酸雨的認識，在確定這些地區(qū)地下水呈酸性這個事實的基礎(chǔ)上，引導學生大膽想象、理性分析、謹慎推理、勇于表達。

3看見溶解

教學片段三

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?。ㄊ帜靡粋€礦泉水瓶）將一個剪掉瓶底、蓋子打孔的礦泉水瓶倒過來，在里面依次裝進幾顆石子、5厘米高的細沙、兩層方糖塊、5厘米高的細沙，然后往瓶里倒水，觀察瓶子里發(fā)生的變化。

（學生實驗。）

師：在瓶子里看見“小溶洞”了嗎？這說明了什么？生：這其實是個模擬實驗。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”。這個實驗說明我們之前關(guān)于溶洞形成的想象和推理是有科學道理的。

地下石灰?guī)r受地下水長期侵蝕，慢慢形成溶洞，幾乎每個學生都會這么表達，說明學生基本上都掌握了“溶洞是怎樣形成的”這個知識點。但我總覺得還差點什么——“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”的教學理念，還可以做點什么。于是，我給各組準備了成品實驗材料，學生在制造一個“小溶洞”的實踐活動中，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，鞏固了學生的概念建構(gòu)，也培養(yǎng)了學生實事求是的科學態(tài)度，提升了科學素養(yǎng)。

4悟透溶解

教學片段四

師：這節(jié)課，同學們積極開動腦筋，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放進這瓶食醋里，蓋上瓶蓋，每天觀察石灰?guī)r的變化，堅持一周時間，會有怎樣的驚奇發(fā)現(xiàn)呢？期待大家的好消息！

下課鈴聲不是學生科學探究的終點，課外有學生自主進行科學探究更為廣闊的空間。課堂內(nèi)，學生雖然通過實驗親自體驗并全程觀察了石灰?guī)r在稀鹽酸中的溶解事實和溶解過程，但是大自然中的溶洞與課堂中的實驗不一樣，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)是難以讓學生獲得最直接的感性經(jīng)驗和最有效的事實證據(jù)的。盡管學生基于石灰?guī)r溶解于稀鹽酸的科學事實，對石灰?guī)r溶解于酸雨的情況進行了大膽的推理和想象，但是紙上得來終覺淺，學生獲得的仍然是膚淺的認識。我執(zhí)意想讓學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生非常熟悉的食醋作為探究材料，引導學生課外進一步拓展探究，促進學生深度學習，讓學生基于石灰?guī)r在稀鹽酸中快速溶解、食醋中緩慢溶解的科學事實，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

學習支架猶如一條引導學生通往山頂?shù)摹氨P山公路”，需要教師在備課時，精心研讀課程標準與教材，認真分析具體學情，將條款式的教學目標轉(zhuǎn)化成符合兒童認知特點的科學實踐活動，既著眼于“到什么地方去”（教學目標），更著力于“路該怎么走”（學習活動），做到眼中有人、心中有路，為學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)切實扮演好組織者、引導者、促進者的角色。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[M].北京師范大學出版社，2017.