摘要：立足科学课堂，促进学生思维发展是科学教学的重要课题。“流动的空气”一课中的主要科学概念为“自然界风的成因”。在引导学生概念建构的过程中 运用科学思维的基本方法，促使学生思维能力和科学概念得到发展。

　　关键词：小学科学；思维发展；概念建构

　　小学科学课教学中众多的科学概念学习，需要教师有效地唤起学生相关的旧知识，^[1]并运用各种观察实践活动等创设新旧 知识的联系平台，通过引导学生思维加工，最终形成新的科学概念。

　　一、分析新概念特点，厘清学习思维类型

　　“流动的空气”一课中，学生需要建构的科学概念是“自然界风的成因：自然界的风是由于热空气上升，冷空气流过来补充而 形成的。”课文中有一段具体的描述：“自然界的风是空气有冷热差别的条件下形成的。当两地冷热不同时，热地方的热空气就会上升，这样，冷地方的冷空气会向热地方流 动，补充热空气上升后留下的空间，于是就形成了风。”^[2]通过分析可以感受到，此概念具有隐蔽性（空气流动不易见）、复杂性 （涉及温差、气压差、空气流动等多项观察指标）、抽象概括性（根据多种外在事物表现推理想象成因）等特点。学生学习此概念时，不仅需要使用形象思维的方法，同时也 需要使用抽象逻辑思维的方法。涉及的思维方法有分析与综合、抽象与概括、归纳与演绎等。

　　分析“自然界里的风是由于热空气上升，冷空气流过来补充而形成的”这一概念，根据学生实际，我们将概念分为了两个层次：首先学生需要明确“空气的流动形成 风”；其次，通过模拟实验明确“空气有冷热差别才会流动”。力求通过这样的阶梯式学习，帮助学生最终形成完整的概念。

　　二、基于学生思维的教学过程分析

　　基于以上对科学概念的分析以及考虑学生（9岁左右）的认知特点，我们在课堂教学中设计了一个个循序渐进的探究活动、清晰的分析讨论等环节，力求引导学生在生动 活泼而又不失积极的思维参与的学习活动基础上建构科学概念。

　　（一）创设问题情境，明确研究的问题我们知道，新知识对于学习者来说是外在的，而对新知识的理解要以一定的旧知识（经验）为基础。 ^[1]将新知识与已有经验相联系是思维的第一步。为此，不仅要明确新知识与学生已有经验是同化还是顺应，更应该明确新旧知识之间的差距。并依据“差异” 由教师循序渐进地铺路搭桥，为学生创设“最近发展区”。

　　1.唤起经验，丰富表象

　　为此，课堂起始，为了唤起学生的已有经验，教师安排学生交流：“同学们，刮风的时候，有什么现象？”同时根据学生汇报，利用多媒体出示相关图片。

　　同学们通过与同伴的交流以及观看图片，很快将思维聚焦到刮风时的现象上，例如，刮风时，感觉凉；有风的时候，顶风走不动；有风的时候，烟、红旗、树叶等会动 起来……

　　此时，学生的头脑中已经充满了关于风的各种自然现象的记忆，这些记忆将成为他们进一步学习的基础。教师适时出示的图片，不仅符合这个年龄阶段学生的直观思维 占主导的思维特点，同时更为那些缺少相关体验的学生弥补了认知。

　　2.新旧联系，思考问题“风是什么”

　　在学生头脑中有了丰富的自然界起风时的现象后，教师没有急于提出新问题，而是设计了一个“制造风”的活动。请学生利用身边的物体，制造风。学生有的用报告册 扇，有的用嘴吹，还有的学生想到电风扇……接着，我又引导学生观察：检验自己成功制造风的标志是什么？学生们想到：拿着报告册对着同学扇，同学的脸上不仅感觉 有凉意，同时，他的头发也动了；再如，用嘴吹，同学的红领巾被吹动了……

　　“同学们，我们不仅谈了自然界刮风时的现象，又亲自制造了风，那么，请你们想一想，风是什么？”

　　这个问题的抛出，其实是引导学生对感性经验进行思维加工的过程，学生需要在头脑中将刚刚自己制造风的现象与自然界起风时的现象相比较，从自己制造风的方法中去 寻找答案，当然，如果学生无法进行抽象概括，教师可以借助以下提问“你们看，物体动了是受到力的作用才动的，那么这个力能够靠谁来承载呢？”“在你的报告册和同学的 头发之间有什么是可以承载这个力的？”由于学生之前学习过“空气”，再有感受到从嘴里吹出来的“气”，学生很容易想到：风就是流动的空气！这样，在充分感知基础 上，学生完成了新概念的第一个层次：“空气流动形成风”。

　　3.引发认知冲突，形成探究问题“大自然中的风是怎样形成的”

　　教学仅仅激活学生的已有知识是不够的，而是要让学生意识到已有知识与新知识之间的矛盾和冲突，即发生认知冲突，从而能使学习者有意识地进行自我调控学习，避 免已有知识对学习的干扰。^[3]

　　当学生根据已有经验与观察活动清楚地认识到“空气流动形成风”这一层次的概念后，教师引导学生思考：“同学们，我们刚刚用嘴吹能够制造风，那么，大自然中的风 是怎样形成的？”“是有人用嘴吹的吗？”“如果没有风婆婆在扇扇子，那么大自然里的空气是怎样流动起来的？”

　　（二）模拟实验，尝试解决问题

　　“大自然中的风是怎样产生的”这一问题的提出，促进了学生的认知冲突。在学生迷茫的时候，教师出示模拟箱。在介绍实验箱的各部分名称后，教师神秘地对学生说： “你们看，利用这个实验箱（图1），我不用嘴吹，不用扇子扇，就能制造出风来！”接下来，教师进行了演示：首先不点燃实验箱内的蜡烛，请学生观察实验箱外香冒出的烟 如何流动。此时，香冒出的烟朝向上方，教师小声地问学生：“有风来了吗？”学生异口同声地说“肯定没有！”接着，我将实验箱 内的蜡烛点燃，紧接着就问：“有风吗？”学生观察到香的烟依然是朝上，于是还是肯定地说：“没有风啊！”“同学们请仔细看哦！” 这时，香冒出的烟，已经慢慢地流进实验箱里了，又从实验箱上方的管道流出去了。“太奇妙了，这是怎么回事？”当学生的好奇心被大大调动起来后，教师请学生自己也来 试试这个实验，看看能不能找到其中的奥秘。

　　学生通过亲自试验，获得了大量感性经验。他们发现，将蜡烛熄灭，香冒出的烟就朝上直着飞，再点燃，过一段时间后，香冒出的烟又会顺着管道钻进实验箱内，反复几 次，都是如此；有的学生用手在实验箱上方的管道口试了试，发现是热的；还有的学生尝试将实验箱左侧的管道口堵住，发现本来燃烧的蜡烛，竟然要慢慢熄灭；有的学生发 现，点燃蜡烛后，上方管口处的小风扇会慢慢转起来……这些经验的取得，为接下来的分析讨论提供了丰富的思维材料。

　　（三）交流提炼，形成概念

　　1.分析实验现象

　　由于实验涉及的变量较多，在接下来的讨论交流中，教师主要引导学生将实验分成几组对照组，一一比较实验现象并进行思考。

　　分组一：蜡烛点燃，上方管口处的风扇转动；

　　蜡烛熄灭，上方管口处的风扇不转动。

　　学生根据之前学习的“热空气会上升”的经验可以得出，蜡烛点燃，热空气上升带动风车转动，否则不然。

　　分组二：蜡烛点燃，烟钻进实验箱；

　　蜡烛熄灭，烟向上飘。

　　通过比较发现，烟的流动方向发生变化，说明空气流动的方向发生变化，而让空气流动发生变化的主要原因是实验箱内的蜡烛是否燃烧。

　　分组三：左侧管口不堵，蜡烛燃烧；

　　左侧管口堵住，蜡烛慢慢熄灭。

　　通过分析可以知道，蜡烛燃烧促使实验箱内空气变热向上流动，如果左侧通道被堵，没有冷空气补充，蜡烛会灭。

　　进而再对上述经验进行抽象概括，学生最终认识到，蜡烛将箱内的空气加热，热空气上升腾出空间，箱外的冷空气就会过来补充，冷空气的流动就形成了风。而这样的解 释，能够反过来解释之前学生的种种发现，如热空气上升，导致上方管口处是热的……

　　2.归纳共同特征，认识风的成因

　　在学生的认识达到这个层次后，教师并没有急于揭示本课的科学概念。考虑到上述实验中的“风的形成模拟箱”只提供了一个事实，对于建构概念显得太单薄。于是，在 学生分析了上述模拟实验后，教师又增加了如下的演示实验。

　　在一个有盖的大型玻璃缸中，一边放盛有不冒气的热水的托盘（当然如果是大瓦数的灯泡就更好了），一边放盛有冰块的托盘， 这样制造冷热不同的环境。然后，为了让学生看清玻璃缸内是否有空气流动，教师点燃香，从盖子上的一个小孔伸进玻璃缸内（如图2）。结果很明显，可以清楚地看到烟从 热水上方流向冷水上方，下降后，从底部又流向热水一方，接着在实验箱内循环流动。

　　比较这个实验与上一个实验可以看出，两个实验既有相同处又有不同处。相同的是，环境中都有冷热差别，空气都在流动；不同的是，制造冷热差别的方法不同，第二个实验更接近于自然环境，没有了固定管道。正是这些相同与这一点点的不同，为学生概念的正向迁移奠定了基础。

　　学生通过分析玻璃缸的实验能够得出更为夯实的新概念：空气在有冷热差别的条件下能够流动。热地方的热空气上升，冷地方 的冷空气会补充过来。于是，就形成了风。

　　回顾学生经历的这三个实践活动：

　　（1）“制造风”活动，让学生明白了“风就是流动的空气”；

　　（2）“风的形成”模拟实验，让学生真正认识到空气在有冷热差别的条件下能够自行流动，在“制造风”活动基础上，区分了 人为让空气流动和空气自行流动的差别；

　　（3）“玻璃缸实验”，通过与“演示箱实验”互补，更让学生确信空气在冷热差别下能够流动，为认识自然界的风是怎样形成的奠定了基础。

　　层次清楚、循序渐进的三个实践活动，以及三次恰到好处的分析讨论活动，不仅丰富了学生头脑中的感性认识，帮助学生建立新旧知识的联系，同时，通过分析、比较、 概括等思维方法，将形象思维与抽象思维相互结合，有效地促进了学生的学习思维过程。

　　（四）运用迁移，形成新知，思维外化

　　迁移体现了已经获得的内容对新学习的内容所产生的一种影响。学习者基本上都是基于已知去理解和建构新知的，因此迁移是学习的本质。将应用迁移作为学生学习科学 概念的基本环节，可以提供机会让学生自我检测概念学习的质量，自我判断是否理解、如何修正完善所学的概念，从而充分发挥学生元认知的自我调控能力，促进学生提高学 习能力。^[3]

　　当学生清晰地建立了“空气在有冷热差别的条件下会流动”的新知识后，怎样让他们将视野扩展到自然界，进行正向迁移呢？

　　教师引导学生观察教室外或操场上，请他们根据日常经验分析：“在向阳处和背阴处，温度会有差别吗？”答案显而易见。在此基础上，引导学生再将视野拓展，出示同 一时间地球上不同地区的温度数值，在上述资料的基础上，让学生推想“自然界风的成因”。并在小组内交流，进而在全班交流。在学生对新概念已基本掌握后，教师向学生 介绍“海陆风”，请学生尝试进行解释，以此检验学生获得的概念。

　　在上述活动中，引导学生在不同范围、不同情境中寻找“冷热差别”，逐一利用掌握的“空气在冷热差别的条件下能够流动”的知识来进行解释。这样，新概念在一次次 的语言交流中得以运用，学生的思维也获得了外显与巩固的机会。

　　教师在本节课中分析了科学概念的特点以及学生的学习思维过程，利用一个个逐层递进的探究活动，使学生获取了丰富的思维材料，运用多种思维方法进行了概念建构。 通过将科学思维与科学概念的学习二者有机结合，在本节课上，学生科学概念的获得显得水到渠成。

　　参考文献：

　　[1]温寒江.陈爱絆.让青少年智力得到最佳发展.北京：北京科学技术出版社，2006：122.

　　[2]《科学》第2册.北京：首都师范大学出版社，2009：19.

　　[3]林静.CAT：基于学习科学的科学概念学习环境[J].全球教育展望，2009（10）：3135.

　　（作者系北京市朝阳区实验小学密云学校教师，北京市小学科学学科骨干教师。）

　　（责任编辑：钮　瑛）