□ 鄔久杰

在小學(xué)科學(xué)課中有很多概念對小學(xué)生來說都是比較抽象且難以掌握和建立的，特別是“地球與宇宙”這一模塊。由于學(xué)生空間觀念不足、有效教學(xué)材料不足，再加上很多時候教師對教材的掌握也不足，學(xué)生很難融入教學(xué)環(huán)境，容易失去學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。因此，教師對于這一類型的課需要在課前精心設(shè)計，并借助多種教學(xué)方法來架起具象、抽象之間的橋梁，幫助學(xué)生參與課堂教學(xué)、掌握科學(xué)知識。

一、借助模擬實驗，為解決問題啟迪拓展思路

在日常教學(xué)中，模擬實驗是教師普遍采用的一種有效且直觀的教學(xué)方法，其特點就是結(jié)合教學(xué)實踐、現(xiàn)象明顯、操作時具有較強的示范性。因為小學(xué)生的空間能力相對較弱，通過直觀的模擬實驗，能使其更為有效地接受新知識。特別是對于一些抽象的模擬實驗，真實的探究過程能讓學(xué)生了解該實驗器材的操作方法和實驗過程，為培養(yǎng)獨立探究的能力打下基礎(chǔ)。教師在宇宙單元教學(xué)活動中應(yīng)當注意模擬實驗的規(guī)范性，不規(guī)范的操作很有可能導(dǎo)致學(xué)生學(xué)會錯誤的方法，并形成錯誤的習(xí)慣。

如六年級下冊“宇宙”單元運用模擬實驗方法研究日、地、月三個天體運動中發(fā)生的天文現(xiàn)象：月相變化、日食和月食等（見下表）。

模擬實驗課題《月相變化》模擬月相變化《我們來造環(huán)形山》模擬環(huán)形山的形成《日食和月食》《太陽系》《在星空中》模擬實驗?zāi)康尿炞C月相的成因，建立日、地、月的空間模型，發(fā)現(xiàn)月相的變化規(guī)律采用多種材料造環(huán)形山，收集證據(jù)來證實或否定“撞擊說”建立日、地、月的空間模型，知道日食和月食的成因建立太陽系模型，感悟太陽系的浩瀚建立星座的概念（不相關(guān)的星體）模擬日食和月食的形成建一個太陽系的模型建一個星座模型

其中在教學(xué)《在星空中》一課“北極星不動的秘密”時，讓學(xué)生借助日常生活中經(jīng)常在玩的陀螺進行模擬實驗。教師發(fā)現(xiàn)，盡管探究活動已經(jīng)結(jié)束，學(xué)生依然不能很好地理解北極星為什么是“不動”的。經(jīng)過不斷交流，教師明白了，學(xué)生之所以不能理解，是因為他們“只緣身在此山中”：在做模擬實驗時，一般把陀螺的頂點當作北極星，作為觀察者的學(xué)生應(yīng)該是處于陀螺（地球）的某處，但現(xiàn)在學(xué)生卻身處“地球”之外，需要把自己想象成在地球（陀螺）某處，才能理解北極星的“不動”。這樣的空間角度互換超越了學(xué)生已有空間觀念的水平，由此陷入思考困境。所以，筆者根據(jù)實際情況對教學(xué)進行了改進，特意找來一把轉(zhuǎn)椅，讓學(xué)生坐在轉(zhuǎn)椅上觀察天花板上的圓形燈，并借助從不同角度拍攝看似同一角度的照片，運用具象圖片結(jié)合實際體驗的方式，來幫助學(xué)生理解“北極星不動的秘密”，建立起正確的空間觀念。

二、借助現(xiàn)象觀察，為發(fā)現(xiàn)規(guī)律提供翔實數(shù)據(jù)

學(xué)生的日常生活中有很多關(guān)于空間認識的表象，這是學(xué)生建立空間思維能力的基礎(chǔ)，也是幫助學(xué)生從感性認識到理性認識的誘因。“地球與宇宙”模塊內(nèi)容涵蓋很廣，而學(xué)生正處在皮亞杰的“具體轉(zhuǎn)化時期”，他們急需大量的表象來豐富自己的感性認識。所以，直觀觀察到的現(xiàn)象是學(xué)生獲得表象最直接方式。同時，有計劃持續(xù)性地記錄翔實數(shù)據(jù)，是幫助學(xué)生認識空間觀念的起始。

如四年級的探究活動“天氣日歷的觀察記錄”，旨在通過學(xué)生親自參與長時間的持續(xù)性觀察，掌握科學(xué)知識和技術(shù)，體驗完整的科學(xué)學(xué)習(xí)過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升觀察、動手和實踐能力。但在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，往往很少有學(xué)生能堅持完成。其主要原因是學(xué)生容易對新鮮事物產(chǎn)生好奇心，但對于日復(fù)一日的機械性觀察，好奇心就會逐漸消失，如果教師關(guān)注度也不足，最終就會導(dǎo)致這樣的觀察活動以失敗告終。

為了幫助學(xué)生能更好地進行長時間的持續(xù)性觀察，教師應(yīng)該提早擬訂包括觀察周期、準備工具、評價機制等內(nèi)容的觀察計劃，參與到學(xué)生的觀察活動中，隨時指導(dǎo)（制作天氣日歷），并及時給予學(xué)生合適的評價（指正錯誤、獎勵優(yōu)秀的小組、鼓勵記錄不及時的小組），幫助學(xué)生提高探究興趣，從而更好地完成探究任務(wù)（見圖1）。

圖1 學(xué)生制作的天氣日歷

三、借助畫圖示意，為再現(xiàn)現(xiàn)象提供具象素材

在“地球與宇宙”模塊教學(xué)中，合理的記錄方式可以幫助學(xué)生更直觀地掌握科學(xué)知識。由于受客觀條件的限制，很多教學(xué)中的探究實驗是不能直接對研究對象進行實驗的，只能通過模擬實驗的方法，借助替代物來演示。同理，學(xué)生也不能采用常規(guī)的數(shù)據(jù)記錄法，而要借助畫圖記錄法，更好地發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律或現(xiàn)象。

如在教學(xué)“晝夜交替現(xiàn)象”時，應(yīng)該相對簡化“晝夜交替的假說”。因為僅憑對一個假說的交流，很難讓學(xué)生建立起“地球可能會自轉(zhuǎn)”“地球懸在空中”“地球可能會繞著太陽轉(zhuǎn)動”等空間觀念。教學(xué)重點應(yīng)落在“晝夜交替現(xiàn)象”的模擬實驗上。學(xué)生借助手電筒、乒乓球等模擬材料，從多角度進行模擬實驗，建立起最直觀的表象，再通過與教師及同學(xué)交流自己的畫圖記錄單，不斷完善自己的觀點，以得出正確的實驗猜想（見圖2）。學(xué)生只有在大量直觀觀察的不斷刺激下，才能學(xué)會根據(jù)語言的描繪或圖像的示意形成相對應(yīng)的具體形象，逐漸形成再造想象能力，最終建立起抽象的空間方位、范圍和結(jié)構(gòu)。

圖2 學(xué)生的實驗猜想圖

四、借助媒體技術(shù)，為形成概念提供生動影像

隨著科學(xué)教育的不斷進步與發(fā)展，很多教師開始關(guān)注實驗結(jié)果的記錄，并對此進行分析交流，以培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣。但是對于小學(xué)生來說，主要還是以具象思維為主，逐漸朝抽象思維過渡，抽象的展開離不開具象的基礎(chǔ)。

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準（2017年版）》“地球與宇宙”模塊的主題內(nèi)容中，不乏一些不易見到的事物，許多天體運動無法通過常規(guī)方式來展示和描述（見圖3）。這些障礙導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中陷入抽象不足的困境，因此教師必須借助現(xiàn)代多媒體技術(shù)加強直觀、可操作的教學(xué)，有效解決教學(xué)重點和難點，幫助學(xué)生建立宇宙空間的概念。

圖3

如在教學(xué)“在星空中（一）和（二）”時，由于現(xiàn)在少有學(xué)生對星座進行觀察，更不用說了解星辰的運行特點，類似“星辰的位置是如何變化的”問題，對學(xué)生來說無疑是紙上談兵。這時，教師借助一段有關(guān)星辰的視頻，讓學(xué)生初步了解星辰的運行特點，以喚醒學(xué)生原有的前概念，再借助專業(yè)的虛擬天文軟件，如活動星圖、虛擬天文館（stellarium）等工具，把抽象的事物具象化，給學(xué)生帶來深刻印象的同時，幫助學(xué)生建立直觀的空間科學(xué)概念。

總之，“地球與宇宙”模塊的教學(xué)對于學(xué)生來說是一個漫長的積淀過程，在由具象到抽象的路途中，離不開教師有意識的教學(xué)活動。當然除了形成空間概念，教師更應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生求真探索的科學(xué)精神，因為正是這種精神激發(fā)出學(xué)生對于未知領(lǐng)域探索的堅定欲望。只有求知精神和探究能力的同步發(fā)展，才能讓學(xué)生樹立起正確的科學(xué)價值觀和人生觀。