“阶梯式”寻找证据，化抽象为形象
“阶梯式”寻找证据，化抽象为形象
——《粒子之间存在间隙 》课堂教学教研案例
金铱鈫（上海市世界外国语中学）
1．教研内容：
本课内容为《科学》（牛津上海版）六年级上册第四章《物质的粒子模型》中第二节“粒子模型”的第三课时。是在学生对“物质由粒子构成”和“粒子的运动”有一定认识的基础上，对粒子微观结构特点——“粒子之间存在间隙”的进一步研究。教材下一课时，涉及构建粒子的完整模型这一难度较大的环节，故要求教师在这一节课中通过构建粒子之间存在间隙的模型，为下一节课帮助学生逐渐构建粒子的完整模型做铺垫。
上到这部分内容的时候，我考虑到如下问题：1）粒子模型是科学家为解释宏观世界的一些现象而对微观世界建立的一个具有解释意义的模型，而对于六年级学生而言，直观可见的知识更容易接受，相反，利用抽象思维去理解一个微观世界的模型是非常难以掌握的，因此本节课属于一个知识难点。2）科学学科素养的体现在乎科学探究的习惯的养成，提出问题，形成假设，并收集实验或生活中证据来论证自己的观点的这种的基于“用证据支持假设”的方法引导，有助于提高学生的学习能力与对这个知识难点的理解力3）由该于部分内容较为抽象，不够接近生活，所以往往拉动不了学生的学生的学习兴趣。
基于以上几点原因，教研员
2．教研案例：
2．1案例一：“提出假设－寻找证据”依据教材，遵循探究一般规律的常规教学
2．1．1教学设想：制造矛盾：10＋10<20，让学生带着疑问提出各种假设，并通过实验验证其中一个假设：粒子之间存在间隙。使假设成立，成为可运用的理论，并通过观察和解释气球实验现象，寻找课本中及生活中其他依据，将抽象的知识点运用开来，感受科学就在身边的乐趣。
2．1．2教学设计： 10＋10＝20？—>假设的提出：粒子之间有间隙，水和酒精混合后，粒子互填入粒子间隙中—>寻找假设的立据：“米、豆混合”学生实验—>粒子理论的应用（气球实验、寻找上节课实验中是否有能说明粒子之间存在间隙的依据、寻找能说明粒子之间存在间隙的身边现象）。
2．1．3教学意见反馈：
1) 课程设计常规，缺乏创意。
2) 酒精与水混合后总体积减小的主要原因并非由于粒子之间存在间隙，仅仅证明粒子之间存在间隙是不全面的，对于其它假设缺乏解释途径。
3) 物理粒子间隙分析仪器实验，虽然现象明显，但耗时长，在装置液体时，与学生的互动较少，容易冷场。
2．1．4我的反思：课程设计的确不够新颖，虽符合学生的认知规律，但确实无法引起学生兴趣。另外粒子之间存在间隙能够推得在无其它因素影响下，理论上酒精与水这两种不同粒子混合后，总体积一定会减小。而酒精与水混合后，总体积减小并不一定是因为粒子之间存在间隙。是否将米豆混合实验作为“假想原型”先呈现给学生，让学生假设粒子之间存在间隙，不同种类的粒子混合后总体积会减小，再利用酒精与水混合实验验证粒子间存在间隙。这样“建模”过程由“假想模型－提出假设－寻找证据”作为梯度是否能帮助学生层层深入地理解该知识点。最后水和酒精的混合实验耗时太长，学生等待中注意力不集中，且耽误课堂时间。
针对以上这些问题，区教研员又组织了数次教研活动，各位老师们对我的指导帮助很大，最后我对课程又做了很大幅度的调整。
2．2案例二：“假想模型－提出假设－寻找证据”，新颖的设计，能激发学生学习兴趣的教学
2．2．1教学设计：复习引入—>实验：“烧杯满了吗？”—>酒精与水混合学生实验—>粒子理论的应用
2．2．2具体调整的地方：
1） 将米豆混合实验改为新颖有趣的实验“烧杯满了吗？”（即在烧杯中装满玻璃弹子，问：此时烧杯满了吗？加入沙子，问：此时烧杯满了吗？继而加入水，又问：烧杯满了吗？）新颖有趣的实验“烧杯满了吗？” 增强了互动性，引发学生学习兴趣，。后者是对前者的实验的模仿，能给予学生对于酒精与水混合实验结果的暗示。
2） “烧杯满了吗？”实验放置于酒精与水混合实验之前。先给的假想的原型，再以酒精与水混合实验引发假设，更符合学生认知规律。
3） 气球实验作为对理论掌握程度的考核。在考核的同时也能在课前一开始便引起学生兴趣。
4） 用量筒代替物理粒子间隙分析仪器。节约时间。
2．2．3教学意见反馈：
1） 实验：“烧杯满了吗？”虽新颖，但与酒精与水混合实验缺乏联系和对比性。不如原实验——米豆混合实验对比性强。
2） 将能看到的“物质之间存在空隙”的实验前置于“粒子之间存在间隙”的抽象实验之前，以体验引发学生对后者实验结果的猜测，帮助学生构建微观的、抽象的粒子之间存在间隙的概念，是有效的。
3） 利用量筒完成混合实验，虽节约时间，但效果不明显，学生参与度不够。
2．2．4我的反思：
1） 本校学生求知欲强，可联系科技前沿，拓宽学生视野。
2） 新颖创新要以落实课程为基础。
3） 从证据支持假设的角度上来说，教材上的气球实验等及相关知识点的生活现象即是对知识点的应用又是支持假设的证据。可设计让学生在整堂课中都围绕寻找支持其假设的证据而展开。
4） 酒精与水混合实验仪器仍需改进。
5） 学生实验操作不规范，教师指导不够。
6） 粒子模型依旧抽象，如何更形象化地呈现呢？
根据以上问题，又经过了区教研员与全区成员的数次教研活动，我们又就该部分内容进行了调整。
2．3案例三： “假想模型－提出假设－实验证据－现实证据－生活证据”梯度式的“建模”，使抽象概念可视化的形象生动的教学。
2．3．1教学设想：建立粒子之间存在间隙的模型是本堂课的关键，前几次的设计并没有将切重点放在建模上。将建模的过程做阶梯式设计，方能帮助学生对于粒子之间存在间隙的有更深刻的认识。从利用直观体验猜测分析宏观现象的微观变化，并通过绘图方式将内在的想法清晰直观地表达，再通过观察形象化的模型动画来肯定，通过利用所学解释实验现象，将认识内化为可运用的工具，再提供可视化的真实图象资料，揭开粒子微观结构的神秘面纱，肯定探究的过程的同时，让学生体验到高科技的发展对于开拓视野的重要性，从而体会到本学科的重要性。
2．3．2教学设计：复习引入—>粒子之间存在间隙（建立粒子之间存在间隙的模型）—>粒子之间存在间隙（粒子间间隙的概念的应用：气球－试纸实验；）—>粒子之间存在间隙（真实粒子照片的观察）—>小结
2．3．3具体调整的地方：
1） 复习引入，将这节课的知识与上一节课的知识作以联系。利用粒子的运动的必须条件引导学生提出粒子之间存在间隙的推断。
2） 将“建模”分三级阶梯式开展：
a. 利用“米豆混合实验”的体验引发学生对于酒精与水混合实验现象的猜测，帮助学生构建微观的、抽象的粒子之间存在间隙的概念。并通过学生对宏观现象中的粒子的变化关系分析，知道粒子之间是存在间隙的。实验中插入规范操作视频，纠正学生操作。
b．通过学生对于酒精与水混合后现象的分析的绘图表达，将粒子间间隙的概念形象化。
c. 通过给出科学家推断下的粒子模型动画，将学生假想的抽象概念可视化。
3） 粒子之间存在间隙的理论应用：
a. 通过学生对气球实验现象的观察，利用已习得的认识对现象加以分析与解释，进一步巩固知识。
b. 通过找出课前学习中的其它实验证据及分析，感受“物质由粒子构成”、“粒子的运动”及“粒子之间存在间隙”之间的关联性。感受粒子模型解释诸多现象的快乐。
c. 通过学生举例身边生活现象证据。将粒子之间存在间隙的认识内化。
4）关于粒子间存在间隙的前沿资讯：
a. 通过电子及扫描隧道显微镜下的影像资料，让学生看到真实的粒子之间的间隙，使抽象概念可视化，且体验技术革新拓展了人类认识世界的视野。并感受反复假设和验证是科学探究与收获成果的必经之路。
5) 引发思考：不同物质的粒子间隙是否一样大？作为下节课的铺垫。
6）采用化学粒子间存在间隙的分析仪器，利用针筒加入液体，提高课堂效率。
2．2．4教学意见反馈：用已做过的实验来巩固新知，感受已学过的实验并不是仅仅对“物质是由粒子构成的”、“粒子运动”的证据，也同样是“粒子之间存在间隙”的证据。从而感受粒子模型能够解释许多身边的现象，体会学习的成就感。
3．教研启示：
分析整节课，如何建立粒子之间存在间隙的模型是本堂课的关键。将建模的过程做阶梯式的设计，能将抽象形象化展现。
3． 1建模过程阶梯式：
1）利用假想模型模拟微观世界，通过宏观现象形成抽象的微观粒子之间存在间隙的假设。
2） 将脑海中的假设绘图，可视化。
3） 动态模型影像，更形象。
4） 利用实验证据支持假设，加深印象。
5） 公布前沿科技图片资料，以直接证据支持假设，牢固知识点。
一节好课离不一个好的团队，我的成长中离不开我的团队对我的提点和帮助，一次次的磨课与修改，促使了我——一个年轻的教师快速成长。
通过对于这堂课内容的深入挖掘和剖析，使我体会到了课程的本身是为学生设计的，所以课的任何设计和改动都应将学生放在第一位。因此，课程设计因先调查究竟什么是学生在这节课需要完成的，即合理的符合本校学生需求的教学目标。然后设立目标，找出学生学习过程中的重难点，并通过设计，帮助学生将重难点逐一突破。在同一个教学内容上，突破重难点的方法有很多，应选择适合大多数学生的方法，在教法的运用上也要精心筛选。此外，还要求教师本身直面教学重难点，深入挖掘可行的教法和素材，用开阔思维来设计适合学生攀爬的阶梯，助学生顺利到达所制定的最终教学目标。
在教学过程中，我们还要更多考虑课程本身的价值，科技的发展决定了我们认识世界的视野。因此，一定要注意在课堂中渗透最新的科技资讯，开阔学生视野，让学生将科学学科与社会与生活联系起来，体会学习本学科的快乐。并通过实践的体验，了解反复的否定与被否定的过程才是获得可喜的科学成果的必经之路，在课堂中不断肯定学生实践在过程中付出的努力，给予鼓励，使之获得终身学习的技能和动力。
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