基于概念教学的课堂设计

——《毛细现象》案例分析

韦钰语，科学课堂强调要从儿童原有的科学概念（或者想法）出发提出问题，探究的内容是围绕有组织的知识进行的，围绕儿童科学概念的建立和改善进行的，概念教学成为当前科学教育的一个重要内容。小学生学习科学的过程其实是一个概念转化的过程。基于概念教学的设计，就要让探究活动所呈现的现象或事实，能抽象出具有一定覆盖程度、可迁移的观念和思想，这种观念和思想就是我们所说的科学概念。

《毛细现象》一课的教学设计，从生活中的问题入手，选择典型有结构的材料，通过五个层次的实验探究，教学活动既源于教材又高于教材，使概念层层递进，去伪存真，逐渐抽象出概念的本质特点。并应用毛细现象的本质特征即概念解决生活中的问题，完成对概念的迁移，促进和发展学生的深层理解力，提升了学生运用和推理概念的能力。

本课的教学将从情境的引入——问题的产生——实验探究，形成初步概念——再次引发问题——再探究，形成科学概念——解决生活中的问题，学生在这样一条线索的探究活动中，形成毛细现象这一科学概念。

活动一：情境引入，激发探究兴趣

师：（出示图），我们经常见到水从山上往山下流。水往低处走，见过水往高处爬升的现象吗？

生：讨论交流。（喷泉、水枪喷水、自来水管里的水等往高处流）

师：这些水是通过外界力量往上升，生活中有没见过水自己往高处爬的现象？（出示图片：水沿毛巾爬升）你看到了什么？你是怎么想的？

师：水为什么能沿着毛巾向上爬呢？今天就来研究这个问题。

[点评]：以儿童的生活经验作为教学活动的起点，了解学生的前概念。毛巾的边不小心接触到水，水就会沿着毛巾的边往上爬，这种现象在学生的生活经验中时常发生，但从来没想过这里面所含有的科学奥秘。水往低处流和水往高处爬是一对矛盾现象，用矛盾激发学生探究的兴趣）

活动二：问题的产生——水会沿着哪些物体往上爬

师：水沿着毛巾向上爬升，生活中还见过类似现象吗？你是怎么想的。

生：海绵、餐巾纸、布料……可能表面粗糙、软的物体水会往上爬。

[点评]：用谈话交流的形式了解学生的生活经验，由毛巾引出生活中的其他物体是否也会有类似现象，由“此”物体到“彼”物体，从个别到一般，由毛巾想到布料、纸巾、海绵等材料，在学生的前概念中，软的、表面粗糙的物体水就有可能上升。

活动三：实验探究，初步形成概念。

师：提供一组实验材料：玻璃片 宣纸 木片 塑料片、棉布、牛皮纸、玻璃棒、粉笔、砂纸等，假如把这些材料的一端浸入水中，过一会儿，你觉得可能会爬升的材料有哪些，在记录表里打“√”，不会爬升的打“×”，如果拿不定主意的打“？”。

生：讨论交流，汇报预测结果，认为会爬升的材料有棉布，餐巾纸，不会爬升的材料有玻璃片、塑料片、一根玻璃棒；有疑惑的，或全班预测结果不一样的材料有粉笔、木片、砂纸、粉笔等。

师：水究竟会沿着哪些物体上升呢，用实验验证我们的想法。

生：学生分组实验，记录实验现象。把这些材料的一端浸入水中，观察物体放入水中一端，水是否爬升及爬升高度，记录实验现象。

生：汇报交流，分析现象，得出初步结论。

会爬升的物品有：木片、棉布、宣纸、粉笔（爬升效果明显）

没有爬升的物品有：玻璃片、塑料片、一根玻璃棒、砂纸

师：爬升的和不爬升的材料具有什么共同之处？水会沿着什么样的材料上升？

可以借助放大镜观察，比较两类材料的结构有不同。

生：汇报交流，棉布、餐巾纸、宣纸在放大镜上能看到孔隙，粉笔放入水中会冒泡，说明粉笔中有孔，玻璃片、塑料纸、玻璃棒等平滑没孔隙，水不会爬升。

师：水会沿着有孔隙的材料往上升，这种现象叫毛细现象。

[点评]：学生在学习新的科学概念之前，已经有了对一些概念的朴素的理解 ，它包含原有的经验和假设，但这些经验往往与概念的科学含义不一致。从本课学生的预测中就能发现，预测和实际并不完全相符，这就是学生的前概念水平。

老师为学生提供的一组材料中，有爬升的和没有爬升的；爬升的材料中有爬得高的和爬得低的。通过借助放大镜观察发现，产生爬升现象的材料都有孔隙，不会爬升的材料没有孔隙。由毛巾这一个别现象扩展到一类物体——宣纸、棉布、粉笔、木片，不仅软的物体，硬的物体只要有孔隙都会产生毛细现象，纠正了学生错误的前概念——可能与物体表面粗糙、软硬有关。同时在学生分组实验时老师在个别组的材料多放了一份砂纸，发现表面粗糙的砂纸并没有产生毛细现象，进一步提示毛细现象的产生与表面粗糙无关。学生的科学学习过程在某种意义上说就是概念转变的过程。

活动四：在初步形成的结论中产生新的问题，揭示毛细现象的本质特征。

师：一根玻璃棒放入水中会爬升吗？为什么？一捆玻璃棒呢？

生：预测，一部分学生认为一棒玻璃棒不会，理由是一块玻璃片、一根玻璃棒都没有产生毛细现象；一部分学生认为会，理由是许多玻璃棒捆在一起，中间会有小缝隙，水会沿着有缝隙的材料上升。

生：分组实验，验证想法。水会沿着有孔隙的玻璃棒往上爬。

师：写毛笔字为什么选择宣纸？黑汁滴到白纸和宣纸上，会发生什么现象？

生：讨论交流，墨汁在宣纸上迅速扩散。

师：墨汁在宣纸中扩散，这种现象也是毛细现象。

师：通过实验，我们发现不同材料，水爬升的高度也不同。水爬升的高低可能与什么有关？

生：预测，有的认为孔隙大爬升得高，有的同学的意见则相反。

师：一根细牙签，夹在两块玻璃片的一侧，观察两片玻璃片中间的孔隙有什么不同？放入水中，可能出现什么情况？

生：分组实验，把两块玻璃片放入水中观察，没有牙签的一侧水爬升得高。

师：爬升的高度与孔隙大小有关系——孔隙越小，爬升得越高。

[点评]：设计这一过程，意在检验学生对毛细现象概念的理解水平。发现学生表面上对有孔隙材料能产生毛细现象理解了，实际仅停留在对物体现象的事实层面，并没有真正抽象出一类物质的本质特征。通过对一根和一捆玻璃棒的对比实验，进一步说明了毛细现象的产生与材质无关，与孔隙有关。毛细现象这一概念在学生的认知冲突中建构完成。

墨汁滴到宣纸上迅速扩散，这一现象也是毛细现象，丰富了毛细现象概念内涵——水沿着有孔隙的材料上升或扩散，这些现象都是毛细现象，并且孔隙越小爬升得越高。

活动五 ：毛细现象在生活中的应用，巩固、运用概念。

1.变色花为什么有两种颜色？、煤油灯、酒精灯、蜡烛为什么能不断地燃烧？

洒精、煤油、蜡是怎样源源不断达到灯芯的？

2.农民为什么要锄地翻松土壤？

3.小明和家长一起出去旅游，家里的花没人浇水，请你用今天学到的本领设计一个自动浇水器？

4.找一找身边还有哪些现象也是毛细现象。

[点评]：探究生活中的奥秘，是为了更好地解决生活中的问题。日常生活中常见现象背后隐含着的科学原理往往被学生忽视，让学生用学到的知识来解释生活中的现象，也是为了激发学生注意留心观察生活，生活中处处有科学。毛巾、餐巾纸等会发生毛细现象，植物体内的细管也会发生毛细现象；酒精、油等液体同样会产生毛细现象。毛细现象不一定要爬升，扩散也是一种毛细现象。

几点思考：

1.概念源于生活，又高于生活。课的引入部分由毛巾吸水这一学生的生活经验入手，引发研究的问题——哪些材料水会爬升。经过对两类材料——有孔隙和没孔隙；有孔隙的材料中，有的孔隙大有的孔隙小，两次对比研究，层层深入，一步一步去伪存真，抽象概括出毛细现象的本质特征——水沿着有孔隙的材料上升或扩散，上升的高度与孔隙大小有关，孔隙小水爬升得高。生活中的毛细现象很多，抺布吸水、一楼墙面容易返潮、粉笔吸墨水、煤油灯、酒精灯等，这些不易引起学生注意的司空见惯的现象中，隐含着毛细现象原理。概念来源于生活，又高于学生的生活。

2.典型的材料有利于概念的形成。本课选择4组典型有结构的材料：（1）软的、表面粗糙的吸水，如布、纸类；硬的、表面粗糙的不吸水，如砂纸；（2）软的表面光滑的不吸水，如塑料纸，硬的表面光滑的吸水，如一捆玻璃棒；（3）布料、纸巾、木片等天然材料类的吸水；玻璃、塑料片等人造材料类的不吸水；（4）有孔隙的材料中，有的孔隙大有的孔隙小。学生通过对这样一组组材料的对比中，不断地实验、观察、分析总结，得出毛细现象的产生与材料本身无关，与孔隙的大小有关。

3.概念在矛盾中越辩越明。本课设制了两处矛盾。矛盾一：软的材料容易产生毛细现象，硬的材料不易产生。布料、餐巾纸是软的，水会爬升，玻璃片、玻璃棒硬的水不会爬升，但硬的材料中一捆玻璃棒却产生毛细现象；矛盾二：学生认为天然材料水会爬升，木片、棉布、宣纸等是天然材料，而玻璃片、塑料片等是人造材料不会爬升，可是粉笔是人造材料却也爬升了，在这样两组矛盾的材料中，逐渐抽象出孔隙是产生毛细现象的本质特征。

4.概念在运用中得到提升。要使新概念真正地成为知识体系中的一部分，就需要运用新概念，对生活中的一些现象做出解释、推论和预测，这样才算完成概念改变过程。本课通过一系列的探究活动，抽象出一类物质的本质特征——水会沿着有孔隙的材料向上爬。煤油、酒精、甚至蜡烛等物体也会沿着有孔隙的材料向上爬，不仅水会产生毛细现象，其他液体类物体也具有相同特征。酒精灯、煤油灯、蜡烛都是毛细现象在生活中的应用。自动浇水器，在花盆与水盆之间，用一块毛巾架在两个盆之间，水沿着毛巾给植物不断地输送水分，长期无人浇水植物也不会渴死。这些例子是毛细现象为生活带来方便的例子。农民翻土，表层土壤翻松，孔隙变大，地下水不易产生毛细现象到达地表而被蒸发，地下水保留在植物的根部，提供给植物根“喝“水，农民松土是破坏毛细现象的例子。有时毛细现象给人们带来好处，有时毛细现象给人带来不便需要破坏毛细现象。

基于“概念”的科学教学，通过对典型有结构材料的探究，由具体事实抽象出原理，总结出一般规律，形成概念，并能运用概念解释身边的科学现象，这也是当今科学教育所追求的目标。

参考文献：

1.张红霞 郁波.国际小学科学课程改革的历史与现状.比较教育研究.2003.8

2.[美]罗纳德G古德著《儿童如何学科学——概念的形成和对教学的建议》，人民教育出版社，2005.9

3.陈素平.基于概念的教学实践. 云南昆明教科版教材全国培训会议.2006.1