探究式教學策略對小學生構建科學概念的影響研究

探究式教學策略對小學生構建科學概念的影響研究

——《導體與絕緣體》課堂教學策略分析

作者：姚春玲

我們在以探究的方式來學習科學的科學教學中，不僅要培養學生學習的能力，還要培養其解決問題的能力；不僅要培養分析和推理的能力，還需培養綜合運用信息的能力。在教師指導下的探究不同於兒童自發的探究，教師指導下的探究是一種迅速提高學生探究能力的省時學習與發展模式。因此，教師就有必要在科學教育過程中進行有效策略的精心設計，以提高學生的探究能力。

探究策略主導的科學教育中，探究既是教學目的，也是教學策略，在作為教學策略運用的過程中，常以問題促使學習者捲入學習，教師給學習者提供適時恰當的幫助以引導學生探究，使之逐漸構建科學概念。筆者執教的《導體與絕緣體》，在學生的探究過程中，以探究為主導策略，成功地引導和幫助學生探究了導體與絕緣體，強化了學生對科學探究方式方法的了解，並使學生建構和理解了導體與絕緣體概念的科學內涵。下面，筆者將具體分析這一課是如何從整體上有效地使用以探究為主導策略，局部上輔以其他輔助教學策略，幫助小學生掌握科學探究的方式方法、構建科學概念方面的值得借鑑之處。

一、教學背景分析

導體與絕緣體的知識在2014年2月版的小學科學課程標準中屬於物質科學領域，聲、光、熱、電、磁是能量的主要形式這個主要概念下的電可以在特定物質中流動，電是日常生活中不可缺少的一種能源裡的學習內容之一，課標要求中年級的小學生能夠達到「知道有些材料是導體，可以導電；有些材料是絕緣體，極不易導電；知道雷電、高壓電、交流電會對人體產生傷害；能列舉安全用電的常識」的學習目標。

《導體與絕緣體》一課則是教育科學出版社《科學》四年級下冊第一單元《電》的第五課，本單元前四課的學習中，學生連接了簡單電路，學會使用了簡單的電路檢測器找出電路故障，這些都為本課中學生認識導體與絕緣體做出了有效的鋪墊，本課通過實驗探究導體與絕緣體則為後面認識和製作小開關一課做出了鋪墊。本課意在引導學生探究物體的導電性能，其具體的教學內容主要分兩個部分。第一部分：檢測區分物體是導體還是絕緣體。第二部分：教室電器設備的絕緣材料和安全用電事項。教材設計旨在通過這些活動，讓孩子建立充分的感性經驗，學會初步判斷生活中的導體和絕緣體，同時也是對學生的一次安全用電教育。

《導體和絕緣體》一課是一節典型的以探究為主導策略的科學課，筆者的教學環節設計邏輯性強，思路順暢，結構緊湊，在每個環節的教學中有效地引導學生發現問題——幫助學生有效探究物體的導電性——觀察、分析物體的構成材料與其導電性之間的關係。下面，筆者就本課所採用的有效教學策略進行具體分析。

二、教學過程與策略分析

（一）創設情境開啟學生思維

問題的提出對於課堂教學來說至關重要，立題是否準確，常常直接影響探究式科學教育能否順利有效地進行。在本節課的導入階段，筆者另闢蹊徑，首先引導學生觀察簡單檢測電路實物圖（見圖1），要求各小組的同學利用教師提供的一個電池盒、兩節電池和三根導線，儘快地連接一個這樣的電線一旦搭上元件燈泡就能被點亮的電路。在各組完成連接簡單檢測電路的任務之後，筆者又立刻在實物投影下為學生製造了一個「認知衝突」——演示一個電線沒有去皮的「檢測電路」。

圖1 簡單檢測電路實物圖

在這個環節中，筆者採用了教學實施策略中的「在情境式導入中適當運用『先行組織者策略』」，這是由美國教育心理學家奧蘇伯爾提出的教學策略，提倡教師通過設計「組織者」（即先於學習任務本身呈現的一種引導性材料），來改變學習者的認知結構變量，為新學習提供觀念固著點，增加新舊知識之間的可辨別性，以促進類屬性的學習。本節課中這個教學策略使用得合理有效，利用連接「檢測電路」聚焦話題，既複習了閉合迴路的概念，又有效地解決了「認識材料的導電性能」問題和「檢測工具」的問題。為後面將要實施的「探究為主導的教學策略」做足了準備。

（二）預測猜想引導學生思維

儘管學生已經或多或少地有了一些關於「導體和絕緣體」的信息，在此基礎上，筆者要求學生對教師提供的實驗記錄單上的物體進行猜測，並全班交流：哪些物體接入電路能讓小燈泡亮，哪些接物體接入電路不能讓小燈泡亮。筆者在準備這些物體時，主要以身邊的材料為主，同時要求這些物體應該具備以下這些特點之一：容易導電、不容易導電、其一部分容易導電，另一部分不容易導電。筆者準備這樣的學具，既有利於激發疑問，引導學生思維， 又有利於在後面的環節中滲透安全用電教育。

為了方便學生對筆者提供的物體的導電性能進行比較和匯報，筆者將課本上提供的實驗記錄單格式作了適當地改進，分別設置了「預測」、「第一次檢測」、「第二次檢測」三大列，具體見表1。在這一環節中，筆者適時地採用了對話策略，引導著學生的思維逐步深入。詳見下列教學實錄。

師：現在，老師這裡有十幾種物體（指著PPT上的記錄表格），想檢驗一下它們會不會導電？

生：齊聲說「想」。

師：在檢測之前，我們需要先預測一下。預測將它接入電路後燈會亮的，請在空欄裡劃勾，預測將它接入電路後燈不會亮的，請在空欄裡劃叉。

師：根據你們已有的知識，你們認為哪些物體是導體，哪些物體是絕緣體呢？

生：橡皮、鉛筆、木片、螺絲刀、玻璃棒、塑料棒、紙板、蛋撻託、布、石頭不是導體，曲別針、銅、鐵、鋁、一角硬幣、電線是導體。

師：他們組是這麼想的，其他組呢，有不同意見嗎？

生： 不對，我們覺得螺絲刀也是導體。

師：你為什麼這樣說呢？

生：因為螺絲刀的前面是金屬。

師：看樣子我們對其中的一些物體還有些爭議，還需要觀察物體的組成材料。沒關係，實驗是檢驗真理的標準。一會兒，我們用檢測電路來檢測一下，看看到底是誰預測對了。

表1 「導體與絕緣體」實驗記錄單

（三）實驗過程中關注科學探究方式方法的滲透

課堂探究活動中，筆者將讓學生親自動手檢測十幾種物體，讓學生獲取足夠多的感性經驗，從而建立起來的對導體和絕緣體的認識才是一種具體形象、充滿生命力的認識。筆者希望孩子們能夠建立這樣一個適合他們認識的操作性概念——導體是能使放入電路檢測器中的燈泡亮的物體，絕緣體是能使放入電路檢測器中燈泡不亮的物體。這是一種源於兒童的操作而概括出來的富有生命力的「兒童概念」。

課堂進展到這個環節時，也正是教師讓孩子們了解採用探究的方式研究問題的具體步驟的好時機。為了有效地向孩子們滲透探究式研究的一般步驟，從讓學生動手進行實驗探究開始，筆者就將探究實驗的步驟（見圖3）在PPT中一直顯示，提醒和告知學生這種探究實驗的約定俗成的做法。

圖3 檢測步驟

為便於學生在完成實驗後進行整理和匯報，此處筆者要求學生們對每種物體檢測兩次，並將容易導電的物體放進標號為1的盒子裡，把不容易導電的物體放進標號為2的盒子裡，對分類有疑問的放在兩隻盒子中間。這樣處理也能培養和深化學生的分類意識。

（四）交流評價中深化學生思維

陶行知先生曾經精闢的論述過「手腦並用」的意義，他強調「教育要手腦並用」。在用腦的時候同時用手去實踐，用手的時候同時用腦去想，才有可能去創造，手和腦在一塊幹是創造教育的開始，手腦齊全是創造教育的目的。而探究式科學教育是在教師指導下的主動建構過程，強調在探究過程中既要「動手」，也要「動腦」，兩者有效結合才能明顯提高探究式科學教育的效率。

對於小學生來說，完成探究實驗後進行的信息處理就是「動腦」的時候。筆者注重引導學生在動手的同時也動腦思考、分析，而不是讓學生依靠直接的感知來形成表面的結論。請參看下面這段教學實錄。

師：現在各組都完成檢測了，你們的預測與實驗結果一樣嗎？你們發現哪些材料容易導電？

生：我們發現金屬做的都導電，別的物體都不行。

生：我們組的鉛筆也能導電。

師：嗯。我剛才發現，有個別小組用電路檢測器檢測了我們腳邊的地磚、筆袋等物體，還有同學檢測了地面上的銅條，現在請每個組的同學都試一試。

師：我這裡還有一個問題要問大家，剛才檢測鉛筆的時候，有的組燈亮了，有的組燈沒亮。現在，請你們在鉛筆芯兩端按緊電線，再試一試。

生：分組動手實驗後發現，燈泡亮了。

師：亮了，好。鉛筆裡的「鉛」叫「鉛」卻不是「鉛」呢，它是什麼呢？原來它是石墨和黏土按照一定的比例混合而成的。石墨是什麼呢？實質上它就是碳，不同類型的鉛筆筆芯的含碳量是不同的，含碳越高越容易亮。6H鉛筆導電性最差，6B鉛筆導電性最好。

師：我這兒有根石墨棒，想拿它做實驗嗎？

生：齊答想。然後組長前往講臺領材料做實驗。

師：石墨可以導電吧。我這裡還有一個物體，它是用陶瓷做的（手指坩堝），會不會導電呀？

生：不會導電。

師：剛才，同學們都說石頭不容易導電，我這裡也有一塊石頭，我們看看它在電路中能不能點亮小燈泡。在實物投影下演示將磁鐵礦連接入電路，小燈泡被點亮的實驗。

師：巖石與礦物的成分不同時，導電能力也不同，有一些礦石的導電性能好。看樣子，我們需要重新修正一下我們對物體導電性能的認識了。

師：今天我們通過實驗，檢測了不同材料的導電性能，實際上生活中常見的屬於導體的有：金屬、石墨，還有人體和大地也是導體。屬於絕緣體的有：玻璃、陶瓷、塑料、橡膠、木頭布等，還有純淨的水（比如蒸餾水）都是絕緣體。但是生活中的水已經含有各種各樣的雜質，具有導電性。還有一些物質的導電性能跟溫度、溼度、含量的多少都有關係。比如：液態的玻璃就能導電。再比如：空氣在高壓下電離後就變成了導體。

從以上實錄中，我們不難發現：筆者為學生提供了大量的「有結構性的材料」和充足的時間，靈活地運用對話策略引導學生思考、實驗、收集和獲取信息。這些有結構性的材料，按照一定的順序呈現，既解決了探究過程中的重難點，又幫助學生理解所學知識、構建科學概念。在這整個探究過程中，我們不僅僅是「有結構性的材料」的提供者、還是探究活動的促進者，我們精心設計的每一句話，每一個有效的提問都能夠引導學生更進一步，更深入地思考和探究。

同時，在探究進行過程中，也極易產生一些課堂生成問題，這也是對我們教師的個人經驗、知識積累以及靈活性的一大考驗。此處，筆者就比較靈活機智地處理了一些課堂生成問題。比如，學生在檢驗鉛筆芯的導電性能時候，有的組燈亮了，有的組燈沒有亮，筆者就抓住了時機，及時分析其原因是因為筆芯的含碳量不同造成的，含碳越高越容易亮，6H鉛筆導電性最差，6B鉛筆導電性最好。

三、結論與建議

在《導體與絕緣體》一課中，筆者時刻關注學生的活動和思維，關注學生的已知與未知，關注學生的發現問題和生成問題，有的放矢，全局上以探究為主導策略，在每個探究環節中則又選擇了恰當、有效的其他輔助教學策略，使學生在探究材料的導電性能的過程中，既深刻體驗了科學探究的方式方法，又充分地動手動腦，最終澄清了對身邊常見材料的導電性能的認識，在有效地構建「導體和絕緣體」的科學概念的同時，也加深了自身對安全用電的意識。筆者堅信，「授人以魚供一飯之需，授人以漁則終生受用無窮」！

參考文獻：

1.姚春玲.《種子與新植株》教學設計.2012.

2.韋鈺，[加]P.Rowell.探究式科學教育教學指導[M]. 北京：教育科學出版社.

3.《小學科學課程標準》修訂項目工作組.小學科學（1～6 年級）課程標準修訂稿（2014年2月）[S].

來源：中國教研網

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