一个例子通向分子的概念公开课.docx

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1、一个例子:通向分子的概念（美）兰本达小学科学教育“探究一研讨”教学法虽然孩子可能对原子一词更熟悉，从实验的角度来看，分子一词更容易讲清楚。 开始的时候可以这样来解释原子：“分子是由原子构成的。”有许多玩比赛谁的嗅觉灵的游戏。例如可以让孩子们寻找藏好的香皂。可以在 几个篮子里分别装上香蕉、苹果、肥皂、可可、柠檬，上面盖上两层干酪包布，不 让孩子们看见篮子里的东西。不打开包布，让孩子们判断篮子里是什么东西。也可 以在折成方块的干酪包布上洒上不同的液体，让孩子们判断。可以在教室里放一片洋葱。有人会说有什么气味；过一会儿就会有人注意到是 什么气味，接着别的人也会闻出来。孩子们通常经过什么样的方向性的步

2、骤嗅出洋 葱味来呢？（各个孩子的嗅觉可能有不同，但全班的感觉的顺序一般是可以看出来 的。）或者可以提出一个思考性的问题：“你从哪个方向去找洋葱？”三四年级的孩 子讨论到这一点时常会提出说，肯定有什么东西从洋葱跑到他们鼻子里了，可以把 这种东西称作极小的“微粒”，虽然有些孩子可能会用原子这个词。然后可以告诉 他们，原子是一种极小的微粒，但是科学家们把从洋葱里出来的东西叫做分子。教 师用了这个词，孩子们也就会用。在有了上述几种游戏性的经验之后，可以问孩子 们，他们为什么能闻到看上去没有接触他们鼻子的东西。这时，孩子们也会提出， 有些很小的东西某种东西的非常小的小颗粒通过空气运动，给孩子们又一 个机

3、会把极小的微粒和分子这个词联系起来。再有了一些经验之后，孩子们就会自 由地使用分子这个词。这时可以叫他们用自己的话解释这个词是什么意思。孩子们 会有各种各样的办法解释他们赋予这个词的不同的意义。仔细听他们的各种表达方 式，教师就可以了解到各个孩子的思维水平层次。今天在小学的最低的年级，孩子们也会发现水的蒸发（变成气体）和结冰（变成固 体）。他们也会对盐和糖在水中消失进行探索。（“哦！糖看上去不见了，可是仍然 在水里面。”）可以提供微粒或分子的说法对水里面能尝得出来却看不见的某种东 西作出解释。而看不见（成了水蒸气），只有在空气中凝聚后才重新出现的水，也是 由小到看不见的微粒或分子组成的。通过许

4、许多多广泛的经验，和对这些经验进行集体的讨论，孩子们会学会用“分 子”这个词来代表他们的经验中那个小得看不见、但却能认出作为一种特定的存在 体的东西。至此，分子这个词代表了某种会运动的东西。但没有集中谈到其内在的功能。 对四年级学生或较为成熟的三年级学生，另一个经验可以使他们集中到分子的热能上来，给四个人一组的孩子们准备好下列材料：四只口上用橡皮筋固定有气球的汽 水瓶，一盆冰，一盆很烫的热水。孩子们把瓶子从一个盆里换到另一个盆里。当一 只瓶在热水里放上一会儿之后，瓶口上面的气球就会鼓起来。当瓶子放在冰里时， 瘪了的气球甚至会被吸到瓶口中去。在研讨时，孩子们在不同的水平层次上思考。不太成熟的孩子

5、会进行混合思维 （“房间里的空气通过瓶子进人气球。” ）o在复合思维的层次上，孩子也许会说：“热空气的分子进入气球。”当教师或另一个学生问“为什么”时；通常会出现僵 局。这时候教师可以建议说：“如果你知道分子一直在很快地运动，当它们有更大 的能量或受热时会运动得更快，会对你有帮助吗？ ”有时候，一个类比会使孩子的 思维纳入新的渠道：“比较一下，你们都一动也不动地站在教室中间和起劲地在教 室里跳舞，哪种情况下占据的地方大？”因为对这个探索中看到的现象进行解释依 靠对看不见甚至比内在的相似之处更不易看到的活动的理解，开始也许只 有几个孩子看到了模型的意义，孩子们需要进一步的经验来增加这种意义。这种

6、经 验可以是另一种类比，这种类比接触到学习的另一个方面动觉的方面，这样就 帮助了孩子沿概念箭头前进。下面是一个证明成功的这样的经验，教师摇动一些响 葫芦（或装有豆子的咖啡罐），问孩子们能不能说出豆子的运动能量什么时候小，什 么时候大。教师先慢慢地摇，然后很快地摇；孩子们很容易答上来。如果有几个小 思想家说它们“象分子”，不要感到惊奇，可以问：“如果这些豆子是分子，你们 能说出什么时候运动的热能大，什么时候运动的热能小吗？”这时，教师让几个孩 子假装成空气分子，站在中间，而其余的孩子则手拉手绕着“分子”围成一圈作为“气球”。“气球”开始向里面的“空气分子”收缩。要求“空气分子”随着响葫 芦里豆子

7、（的运动快或慢）的热能作出反应，而担任“气球”的孩子则要象“气球” 那样作出反应。孩子们常常说他们是真正的气球分子。他们也真的是：气球膨胀会 给空气分子们以足够的地方起劲地跳舞；而空气分子慢下来、安静下来时，气球则 收缩。教室里的孩子们好象在表演一个优美的舞蹈。过一段时间之后，“气球”和“空气分子”可以对换位置。这是一个关于气球里和汽水瓶里热空气和冷空气的动态的经验。但是舞蹈和气 球之间的联系有点牵强。在孩子们能有机会得出人扮的分子舞蹈和空气分子的内在 的相似之处以前，它不能成为孩子思维的一个组成部分。这里有一份记录一不是一 次真正的研讨记录而是老师想要弄清楚孩子们在经过了跳分子舞的经验之后是

8、 怎么想的而作的问答记录。这是一组家庭经济条件较差的三年级的孩子。在这次跳 舞之前，他们认为碳粒是一种“气体”，空气是通过瓶子进入气球把气球吹大的。（这 份记录的大部分并没有具体说明是哪个孩子说的话。但是有许多不同的孩子参加了 讨论。）安思：以前人们说到空气时，我以为空气是分子、氧、和氮组成的。教师：空气是由两种气体组成的。它们叫什么呢?安思：氧和氮。教师：它们做些什么？安思：运动。安思：我以为你放进瓶里去的是加热了的空气，可是后来你告诉了有不同的气 体。（教师说了， “空气中的主要成分是一种叫做氮气的气体，剩下的是氧气。气体 是由叫做分子的极小的微粒组成的。）我知道是瓶子里的热量使它们把气球

9、吹鼓起 来的。教师:空气是由什么组成的？问这样一个类似的问题是为了检查一下关于空气 由两种气体组成的这一解释对学生是否有意义，也许他们仍然认为空气“是由分子、 氧和氮组成的”。安思：氧和氮。教师：液体、固体、还是气体？安思：气体。教师：那些极小的微粒是什么？安思：原子和分子。教师：分子做些什么？注意，教师把不太合适的原子” 一词略去了。安思：它们或快或慢地运动。教师：什么时候它们运动得快？安思：热的时候。教师：大家都同意吗？安思：冷的时候它们运动慢。冷的摸上去比热的舒服；我摸过了。教师：瓶子热的时候为什么气球会变大？安思：是热量使它变大的。教师：这时分子发生什么情况？安思：它们热极了，所以想要

10、跑开。安思：它们运动得快极了。教师：它们为什么不跑出瓶子去呢？安思：它们出不去。安思：它们进入气球中去了。安思：气球变大了。安思：气球被吹大了，我们那个气球变得胖极了，差一点就爆裂了。上面这一段问答为什么不能算作一次“研讨”？这位教师试验了几套新的教 材，仍然没有想出一个上课的单元来。孩子们有了大约为时六星期的各种经验，要 他们写下他们记得的科学课的内容。尽管刚才记录的是这一系列中的第一个，班上 的大部分孩子还是记住了一些关于“分子”的内容或者记住了分子是极小的微 粒，或者象更多的人那样，记得分子根据不同的温度在作快慢不同的运动。我们还不能说孩子们在这个时候已经有了类似于分子的概念的想法，但是

11、他们 能正确地、虽然有限地使用“分子”这个词在彼此之间或同成人交流思想和语言。 当然他们的思想仍然是具体的他们可能会把分子想象成豆子或人，尽管他们叫 它们“极小的微粒” 他们的经验和语言却都得到了丰富。在后面几个年级的学 习中，他们需要其它的经验，用分子运动来解释许多观察到的现象。例如，当孩子 们在学习水相对于天气的循环时，就可以提供这样一个机会。这里，他们可以用水 分子得到和失去热能来解释蒸发和凝聚。又如，当孩子们在探索温度计时，可以让他们解释酒精或水银的膨胀。他们还 可以运用热能使分子运动加快，使它们在运动时占据更多的空间这一思想。六年级一个聪明的女孩解释说：象夏天一样，门把手不太好拧，因

12、为热使它 膨胀了。另一个孩子说：“而且街上的水泥都裂开了，因为热使它膨胀了。”当要求他们进一步解释时，有一个孩子补充说：“分子变得更活跃了。材料密度小了，所以占的地方很多。”最后可以鼓励核子们在不同的形式中应用“能量”这个词：热能、光能、和电 能。在某个阶段，（一开始随便讲起的）关于分子是由更小的微粒原子组成 的这一说法，需要进一步发展。这一点可以在化学课上很自然地做到。糖燃烧后最 终得到的却是碳。“碳原子是由糖分子里来的。碳燃烧后产生可测出来的“二氧 化碳”气体。它的名称揭示了这种气体分子由原子组成的特点。“原子是作为单独 的元素而活动的最小的微粒。原子结合在一起组成分子。在学习光合作用时，

13、可 以提供关于原子和分子的关系的进一步说明：绿色的植物通过根部吸收水分，从空 气中吸收二氧化碳，然后在太阳的能量作用下合成碳水化合物。对“角”的感知来自这种探究：参照系统的大大扩大，然后一起思考和说话。 教师又帮助在合适的时候提供了合适的词。感知的变化很重要，可以通过这样的问 题得到说明：“一个只知道一种平行四边形的人，对于平行四边形知道些什么呢？ ” 一个平行四边形可以画成带有和这一页书的底边平行的很长的边；其它的可以是很 细长的，或几乎是正方形的，另一个有两条很短的和这一页书的底平行的边，另一 个可以尖朝下站着。这些图画是否扩大了你原来关于平行四边形的概念？现在试试 用语言来描述包括不同形状、不同比例和不同大小、具有不同位置的各种各样平行 四边形。最终，“平行四边形”这个词所代表的不仅是已有的经验，而是一种知觉 和关于它们的动态思维之间的一种相互作用简言之，是一种概念。