在推测与验证的思维过程中建构科学概念

师：为什么这么估计？你们的根据是什么？第2小组。

生1：我们推测积聚10毫升水需要10秒时间。因为流完100毫升大约在100秒左右，所以10毫升应该在10秒左右。

生2：我们有不同的意见。因为水起先会流得快一些，所以积聚10毫升水的时间应该是少一些的，所以我们推测7秒就够了。

师：第9小组，你们又什么推测是15秒呢？

生3：我们是乱猜的。

师：你们认为哪一种更有根据呢？

生讨论。

师：让我们一起用实验来验证吧！

因为学生有了第一次推测时的反思，这一次的推测显然有了事实的依据。但是，部分学生的思维还是受到前概念的影响，并没有依据第一次测量的数据来进行推测。当然，这是意料之中的事，在课堂上允许学生有不同程度的含糊性。学生在推测的过程中，会出现三种情况：一是等于流完100毫升水的十分之一时间；二是小于流完100毫升水的十分之一时间；三是大于流完100毫升水的十分之一的时间。在此，引导学生来梳理推测的思维过程是十分有必要的。此时，让三种不同深度的思维方式在全班中交流，让学生自己去判断思维的合理性。随着交流的深入，学生的思维清晰了：因为水流的速度是先快后慢的，所以流完10毫升水的时间应该是小于流完100毫升水时间的十分之一的。随着学生亲自实验的验证，在脑海中形成了科学概念：“水在滴漏的过程中，水位高的时候，水流的速度会快得多，并不相等。”

同样，在前两次测量的基础上，“推测量筒里的水积聚50毫升时，又需要多少时间呢？”这是思维的又一次跨越，这时学生的前概念已并不仅仅限于课始。通过前两次的推测与验证，学生在思维中已形成“先快后慢”这一概念，再根据二次所测得的数据进行推测，引发学生不断地修正自己的推测数据，并通过了实验的验证。至此，学生经历了一次系统的推测与验证的思维过程，提高了根据实验数据进行科学推测的能力，并且在这一过程中建构了“流水具有等时性”的反例概念：“像这样的一个滴漏装置，水流的速度并不相等，时间并不相同。”

三、分辨正反例现象，形成科学新概念

概念形成是指学生在对大量同类事物的不同事例进行观察的基础上，通过分析、比较等思维活动，抽象概括出同类事物的共同本质特征，构建概念的过程。概念的构建需要多层次地进行，要经过一个反复的过程，经过多层次的比较、分析与综合，才能真正发展学生的思维结构，让学生真正理解概念。反过来，如果学生只是知道了概念的名称和定义（字面上的），那他头脑中关于概念的印象便会很模糊、不准确或者根本就没有任何印象。这就需要学生对科学概念的正反例现象都能有清晰的认知，使学生能一接触科学概念，头脑中便会出现这一科学概念的具化现象，甚至能够产生一幅会动的画面。所以，在推测与验证的思维过程中形成科学概念，也必须通过清晰的正例和反例现象的分辨，让学生对科学概念的属性有了一个很清晰的认知地图，从而形成概念化，并创造出新的范例。

当学生形成“流水具有等时性”的反例概念后，如何引导学生完整地形成“流水具有等时性”这一新概念呢？“像我们今天这样的水钟能准确地计算时间吗？”对于这一问题，在前面的思维推测与验证的过程中，学生已然明白，这样的水钟并不能准确地计时。水钟要准确地计时，水流的速度必须要一样。而此时，要想让学生对“流水具有等时性”概念有一个清晰的认知理解，必须通过问题引导，使学生对其正例现象也要清晰化，通过正例现象与反例现象的区分，加深对新概念的理解。

课例：

师：要想使水流的速度一样，你们认为用什么办法可以解决？

生讨论交流

生：往里面不停地加水，水流下来的速度就一样了。

师：真是一个好办法。只要让水位都保持在同样的高度，水流就以固定的速度往下流了。同学们请看。（出示水钟图）

师：古人制作的水钟是不是以这样的方法让水以固定的速度往下流的呢？

生观察水钟图后，交流。

这是建立在前三次有结构有层次的思维之上的又一次理性的推测。这一次的推测是严密、细致的逻辑思维过程，这就犹如解一道几何证明题，经过一步步系统的逻辑推理后，就要达到证明的结果了。此时，也是引导学生在其头脑中形成“流水具有等时性”的正例现象，从而达到形成“流水具有等时性”这一完整概念的目的。学生在前面推测与验证的探究活动中，已然明白，造成水流速度不一样的原因是水位的高低不同，而要想使水流速度相同，只要保持水位的高低就可以了。学生的理性推测在古人制作的水钟图上得到了证实，正因为是保持了水位的同样高度，使水钟的水流速度相等，从而可以进行计时。当学生思维进行到此时，看着水钟图，学生脑海中就会出现这样的一幅会动的画面：水钟上的水位永远都保持着同样的高度，而滴下来的水流速度永远都是相同的。至此，在正例现象与反例现象的相互作用下，“流水具有等时性”概念在又一次的推测与验证思维过程中得以形成。

推测与验证的过程，也是一种“学习”过程，它不仅取决于观察结果，也取决于学生已有的经验与知识，在课堂教学中，教师有意识地引导学生将“老”的经验与知识与“新”的经验有机地结合起来，在严密细致的推测与验证思维过程中形成新概念，获得新知识，使他们的知识层次有一个更大的飞跃。

参考文献：

[1]张红霞.科学究竟是什么[M].教育科学出版社，2003,12.

[2]郝京化，陈华彬，梁玲.小学科学教育概论[M].高等教育出版社，2003，10.

[3]郁波，走进课堂-小学科学新课程案例与评析[M].高等教育出版社，2003，9.

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