论文部分内容阅读
在教材编写组的指导下，我们团队在浙江省瑞安市安阳实验小学（城区学校）、瑞安市塘下实验小学（乡城学校）对《呼吸与消化》单元进行了三轮试教。试教中，我们力图基于儿童立场进行学习设计，引导学生有效地开展科学实践活动。
测查前概念，找准学习起点
我们根据单元核心概念“人体具有进行各种生命活动所需的器官，和外界进行着物质和能量的交换”设置了19个问题，分别对城区、乡镇小学的60余名学生做面对面访谈，根据访谈结果设计问卷，对试教班级学生进行前概念调查。访谈与问卷调查结果如下。
1.关于呼吸的调查
（1）对呼吸器官的认识
为了解学生对于呼吸器官的原有认识，我们设计了“哪些器官会参与呼吸活动”的调查问题，大多数学生会说出“口、鼻、肺”等，少数学生会提到心脏、胃等其他器官。学生对于进一步的问题“呼吸器官如何参与呼吸活动”则不能清晰表述，特别是对于“肺”的认识，多数学生不能说出肺是如何参与呼吸的。
（2）对呼吸与生命活动关系的认识
调查显示，四年级学生对于自己的呼吸已有一定的认识，能明确知道自己呼吸时吸入气体与呼出气体存在差异。35%的学生认为“吸入氧气呼出二氧化碳”，30%的学生认为“吸入氧气和二氧化碳，呼出二氧化碳”。学生的这些认识主要来自课外阅读或科普节目。
学生认为影响呼吸速度的因素主要有“运动”（95%）、“情绪波动大”（55%）以及“憋气”（27.5%）。对运动影响呼吸的原因，大部分学生认为“运动带动呼吸”（65%），少数学生认为体内气体代谢加快（35%），他们认为我们身体需要空气，空气会被身体“吃”掉、“消耗”掉。这些说明学生对运动与呼吸的关系还存在模糊的认识。
关于肺活量的探查，绝大多数学生（85%）在日常生活学习中已经听说过肺活量，却无法准确描述什么是肺活量。这部分听说过肺活量的学生中，50%的学生明确说明在体测过程中测量过肺活量，35%的学生测量过肺活量，但并不清楚自己测的是肺活量。
2.关于食物与消化的调查
食物是我们人类生存的基础，是学生非常熟悉的。为了解学生的原有认识，我们分别从食物、消化两个方面进行探查。
（1）食物方面的探查
探查学生的相关数据见表1，可以看出。
学生对于食物的作用已有一定认识，并聚焦于能量、营养、抵抗力。通过访谈追问，了解到学生的这些认识主要来自与父母的日常交流。
学生对于食物的分类主要是按主食、副食，此外还有按营养和食用方法分类的，这可能与他们的日常生活经历有关。
对于食物中的营养，很多学生知道食物中含有维生素、蛋白质、矿物质等，但对具体食物中富含的营养及其作用的认识是不完善的。
（2）消化方面的探查
因为学生在日常生活中有非常多的机会对牙齿进行直接观察，所以学生都能发现我们的牙齿存在明显的差异。许多学生对于身体内看不见的消化道只能说出（或画出）胃、肠等经常听到的器官名称，部分学生还会将心脏、肺等器官归为消化器官。
经历科学实践，建构核心概念
1.设计适宜的学习活动
呼吸方式可分为胸式呼吸（吸气时腹凹陷）和腹式呼吸（吸气时腹鼓起）。无论哪种方式，胸腔都是在变化的。在《感受我们的呼吸》一课教学前的访谈中，我们发现几乎没有学生关注到呼吸时胸腔的变化，他们认为肚子（腹部）的变化是最明显的。基于学生的认识起点，我们设计了如下学习活动。
活动一：双手分别放在肋骨和腹部，体验深呼吸时胸部和腹部的变化。
活动二：借助胸腔模拟装置来观察呼吸过程。
活动三：回归到人体，描述参与呼吸的部位（器官）。
在关于食物的探查中，从学生对“选择以下食物作为你的中餐”问题的回答中，发现学生对于食物的选择多基于个人的喜好。基于此，我们设计“菜谱初设计—一天的食物记录—食物营养辨析—基于营养的菜品搭配”学习活动（教材4～6课内容），引导学生在实践中学习科学概念，边学习边实践，转变学生已有的食品搭配思维方式。
在《食物在身体里的旅行》一课的教学中，我们让学生根据自己的想法将食物在体内旅行的过程画下来，发现学生对体内消化器官的认识存在模糊不清甚至错误的问题，集中表现在消化的顺序及消化器官的功能上。因此，我们从学生的原有认识出发，引导学生经历“画一画自己的想法—根据自己的推测开展模拟实验—反思自己的想法—比较人体消化系统图—再次反思自己的想法”的科学实践活动，引导他们形成对消化器官的科学认识（如图1）。
2.用逻辑推进学习活动
科学学习期望学生像科学家那样通过一系列推理论证过程而获得科学知识，因此，教师要关注从逻辑角度统观和分析课堂上的认知活动。
（1）活动与活动之间的逻辑推进
试教过程中，我们尝试着用逻辑来推进学生的学习活动。比如《呼吸与健康生活》一课，我们将学习活动和科学实践、儿童认知推进之间的关系进行了梳理，同时对教材内容做了微調。
将阅读资料部分放在体验活动之后，让学生在充分体验的基础上对呼吸作用的本质有深入思考。
增加一个体验环节，在学生完成跳动活动（或原地深蹲）后，挑战“能否不增加呼吸的次数，保持安静状态下的呼吸频率”。
学生活动后发现，运动后保持运动前的呼吸频率让自己的身体很不舒服，从而认识到加快呼吸可以让我们的身体更加健康。这样，用逻辑推进活动的进展，建立起学习活动之间的联系，使学生的科学思维一步步深入，趋于完善与严密。
（2）课与课之间的逻辑推进
在课与课之间，我们也用概念逐渐清晰、深化的逻辑来建立联系。如《一天的食物》《食物中的营养》《营养要均衡》等课的学习，我们以学生“一天的食物记录”为研究对象，给学生提供塑封纸板和子母贴。学生记录自己一天的食物并根据一定的标准分类后，进入后两课的学习，可以根据学习的推进，不断调整自己的思考与记录。如学习“食物中的营养”后，让学生将自己一天的食物调整为根据食物营养来分类，从“吃得丰富”发展为“吃得营养丰富”。在学习“营养要均衡”时，将食物及营养卡与膳食宝塔一一对应，反思自己一天的食物是否吃得科学。与之配套的是设计可动态修正的记录表（如图2），记录学生的学习轨迹，展现学生概念的建构过程。这样，强化了单元内课与课之间的联系，将每一课的学习统整于单元核心概念的建构之中。 3.选择合适的科学实践活动
教学中，我们既要认识到儿童与科学家的共同之处，如都要经历一系列的实践类型，也要认识到儿童与科学家在科学学习中的本质区别，如学习背景、学习特点以及对科学的理解都是有差异的。在试教中，我们正视学生的特点，选择适合的科学实践活动。
（1）建立模型
学生科学实践的过程也是一个建立模型的过程，“实物模型”作为学习过程中的脚手架能帮助学生从“初始模型”向“科学模型”发展。
《感受我们的呼吸》一课，学生基于初始想法，在体验“呼吸时身体的变化”中对呼吸过程有了进一步的认识，但这种认识仍是模糊的，还属于基于体验的推理。于是，教师引导学生开展模拟实验，在验证推理的过程中认识呼吸过程。当他们清楚地“看”到各呼吸器官在呼吸过程中的变化与作用后，就能借助模拟实验，清晰地表述呼吸的过程及各呼吸器官的作用。
在试教《营养要均衡》一课时，我们发现学生根据膳食宝塔设计菜谱时，对营养需求量转化为具体的菜量存在思维盲点，且因为对食物营养均衡没有直观概念而兴趣索然。为此，我们设置了一个“选食材搭配快餐”活动：学生4人一小组，根据“膳食宝塔”中各种营养数据，对食物营养量进行计算转换，确定要选择的食材，到“食材商铺”选择食材（用仿真材料制成的食物模型）进行菜品搭配。各小组完成搭配制作后，将成品集中在展示台展出，围绕“营养是否均衡”进行研讨与反思。“食物模型”的呈现，使学生在建构营养均衡概念时有具象的思维支架来支撑，激发了他们浓厚的学习兴趣，较好地认识了营养量与食量的关系。
（2）数据的获取、分析与解读
收集、分析和解读数据的科学实践能帮助学生提取有用信息，获得规律性结论。本单元《呼吸与健康生活》《测量肺活量》及《营养要均衡》等课涉及数据的收集与分析。试教发现，学生的数据收集需要教师精心设计与引导。如《呼吸与健康生活》一课，在测量安静状态下每分钟的呼吸次数的过程中容易出现误差，需要引导学生多次测量，然后取中间值。如果学生三次测量的数值间差距太大，则建议再次测量。改变运动形式后呼吸次数的测量只用进行一次，可将多个运动形式改变后的数据作为一个整体数据与安静状态做对比分析（见表2）。
（3）集体论证，建构解释
学习的过程是个体认知的过程，也是社会建构的过程。学生在集体论证中既是经历社会性学习的过程，也是自我建构的过程。在试教过程中，我们强调科学论证要贯穿教学全过程，引导学生在“论”中推理，在“证”中建构。如《呼吸与健康生活》一课，我们在教学中设计了贯穿课堂始终的科学论证链（见表3）。其他课亦是如此。
依托后测评价，检验学习成效
为检验学生单元学习的效果，在单元学习结束后我们进行了学习后测。检测发现，对于“参与呼吸的器官”，与前测相比，教学后学生的认识准确率有了较大提升，尤其是对“膈肌”作用的认识。部分学生往往会将参与呼吸的“膈肌”归为“呼吸器官”，这是四年级儿童对人体器官与组织的模糊认识。在吸气和呼气时胸腔变化的问题中，学生则从前测的正确率18%上升到92.5%。
在比较吸进去的气体和呼出去的气体有什么不一样时，97.5%的学生认为吸进来的气体氧气多二氧化碳少，呼出去的气体氧气减少，二氧化碳增多。学生体验运动前后呼吸次数的变化后，25%的学生充分感知运动后身体需要更多的氧气。70%的学生认为运动后呼吸加快，能给人提供更多的能量，这也是呼吸的本质，即呼吸的作用是为分解体内有机物提供能量，说明这部分学生能用学习成果解释身体感受。5%的学生认为运动后呼吸加快则肺活量增加，这部分学生已经能将运动与肺活量建立联系。所有学生都认为肺活量大，体内含氧量大，呼吸时释放的能量多，运动的持久性也更长。
在探讨肺活量大小与什么有关时，超过50%的学生认为肺活量的大小与身高、体重有关，35%的学生认为与运动、性别有关，还有15%的学生认为与年龄、健康程度及呼吸器官的大小有关，丰富多样的答案说明学生的思考在逐渐深入。在调查“有什么办法增大肺活量”时，80%的学生认为应该增大运动量来提高肺活量，原因是性別和呼吸器官无法改变，健康的改善和年龄增长需要更长时间。20%的学生认为多吃饭变重和长时间深呼吸也能提高肺活量。因此，在教学中我们可以组织学生研讨健康的呼吸训练方法，进一步帮助他们认识呼吸训练与健康的关系。
在探查中我们也发现，在设计食谱的活动中，多数学生能做到荤素搭配和主副食搭配。但在营养与食物的准确对应及营养均衡设计方面，还有许多学生仍存在认识模糊的问题。由此我们反思了《食物中的营养》一课的教学，我们认为，虽然在教学中引导学生用实验的方法对食物营养成分进行了辨析，但对六大营养成分在各类食物中的分布的梳理不够。于是，我们在后续试教中，特别留足时间，让学生针对自己一天的食物记录做营养标记并根据营养分类，而且将这个活动延续到《营养要均衡》一课，将营养与膳食宝塔中的食物对应起来，再转化为具体的食物量。
在课堂中，我们还用食物的实物模型，帮助学生将认识的营养成分及其数量转化为具体的菜谱。我们鼓励学生课后将自己设计的菜谱付诸行动，将菜谱物化为营养餐，在亲子设计、制作营养餐的实践活动中深化、应用科学概念。
测查前概念，找准学习起点
我们根据单元核心概念“人体具有进行各种生命活动所需的器官，和外界进行着物质和能量的交换”设置了19个问题，分别对城区、乡镇小学的60余名学生做面对面访谈，根据访谈结果设计问卷，对试教班级学生进行前概念调查。访谈与问卷调查结果如下。
1.关于呼吸的调查
（1）对呼吸器官的认识
为了解学生对于呼吸器官的原有认识，我们设计了“哪些器官会参与呼吸活动”的调查问题，大多数学生会说出“口、鼻、肺”等，少数学生会提到心脏、胃等其他器官。学生对于进一步的问题“呼吸器官如何参与呼吸活动”则不能清晰表述，特别是对于“肺”的认识，多数学生不能说出肺是如何参与呼吸的。
（2）对呼吸与生命活动关系的认识
调查显示，四年级学生对于自己的呼吸已有一定的认识，能明确知道自己呼吸时吸入气体与呼出气体存在差异。35%的学生认为“吸入氧气呼出二氧化碳”，30%的学生认为“吸入氧气和二氧化碳，呼出二氧化碳”。学生的这些认识主要来自课外阅读或科普节目。
学生认为影响呼吸速度的因素主要有“运动”（95%）、“情绪波动大”（55%）以及“憋气”（27.5%）。对运动影响呼吸的原因，大部分学生认为“运动带动呼吸”（65%），少数学生认为体内气体代谢加快（35%），他们认为我们身体需要空气，空气会被身体“吃”掉、“消耗”掉。这些说明学生对运动与呼吸的关系还存在模糊的认识。
关于肺活量的探查，绝大多数学生（85%）在日常生活学习中已经听说过肺活量，却无法准确描述什么是肺活量。这部分听说过肺活量的学生中，50%的学生明确说明在体测过程中测量过肺活量，35%的学生测量过肺活量，但并不清楚自己测的是肺活量。
2.关于食物与消化的调查
食物是我们人类生存的基础，是学生非常熟悉的。为了解学生的原有认识，我们分别从食物、消化两个方面进行探查。
（1）食物方面的探查
探查学生的相关数据见表1，可以看出。
学生对于食物的作用已有一定认识，并聚焦于能量、营养、抵抗力。通过访谈追问，了解到学生的这些认识主要来自与父母的日常交流。
学生对于食物的分类主要是按主食、副食，此外还有按营养和食用方法分类的，这可能与他们的日常生活经历有关。
对于食物中的营养，很多学生知道食物中含有维生素、蛋白质、矿物质等，但对具体食物中富含的营养及其作用的认识是不完善的。
（2）消化方面的探查
因为学生在日常生活中有非常多的机会对牙齿进行直接观察，所以学生都能发现我们的牙齿存在明显的差异。许多学生对于身体内看不见的消化道只能说出（或画出）胃、肠等经常听到的器官名称，部分学生还会将心脏、肺等器官归为消化器官。
经历科学实践，建构核心概念
1.设计适宜的学习活动
呼吸方式可分为胸式呼吸（吸气时腹凹陷）和腹式呼吸（吸气时腹鼓起）。无论哪种方式，胸腔都是在变化的。在《感受我们的呼吸》一课教学前的访谈中，我们发现几乎没有学生关注到呼吸时胸腔的变化，他们认为肚子（腹部）的变化是最明显的。基于学生的认识起点，我们设计了如下学习活动。
活动一：双手分别放在肋骨和腹部，体验深呼吸时胸部和腹部的变化。
活动二：借助胸腔模拟装置来观察呼吸过程。
活动三：回归到人体，描述参与呼吸的部位（器官）。
在关于食物的探查中，从学生对“选择以下食物作为你的中餐”问题的回答中，发现学生对于食物的选择多基于个人的喜好。基于此，我们设计“菜谱初设计—一天的食物记录—食物营养辨析—基于营养的菜品搭配”学习活动（教材4～6课内容），引导学生在实践中学习科学概念，边学习边实践，转变学生已有的食品搭配思维方式。
在《食物在身体里的旅行》一课的教学中，我们让学生根据自己的想法将食物在体内旅行的过程画下来，发现学生对体内消化器官的认识存在模糊不清甚至错误的问题，集中表现在消化的顺序及消化器官的功能上。因此，我们从学生的原有认识出发，引导学生经历“画一画自己的想法—根据自己的推测开展模拟实验—反思自己的想法—比较人体消化系统图—再次反思自己的想法”的科学实践活动，引导他们形成对消化器官的科学认识（如图1）。
2.用逻辑推进学习活动
科学学习期望学生像科学家那样通过一系列推理论证过程而获得科学知识，因此，教师要关注从逻辑角度统观和分析课堂上的认知活动。
（1）活动与活动之间的逻辑推进
试教过程中，我们尝试着用逻辑来推进学生的学习活动。比如《呼吸与健康生活》一课，我们将学习活动和科学实践、儿童认知推进之间的关系进行了梳理，同时对教材内容做了微調。
将阅读资料部分放在体验活动之后，让学生在充分体验的基础上对呼吸作用的本质有深入思考。
增加一个体验环节，在学生完成跳动活动（或原地深蹲）后，挑战“能否不增加呼吸的次数，保持安静状态下的呼吸频率”。
学生活动后发现，运动后保持运动前的呼吸频率让自己的身体很不舒服，从而认识到加快呼吸可以让我们的身体更加健康。这样，用逻辑推进活动的进展，建立起学习活动之间的联系，使学生的科学思维一步步深入，趋于完善与严密。
（2）课与课之间的逻辑推进
在课与课之间，我们也用概念逐渐清晰、深化的逻辑来建立联系。如《一天的食物》《食物中的营养》《营养要均衡》等课的学习，我们以学生“一天的食物记录”为研究对象，给学生提供塑封纸板和子母贴。学生记录自己一天的食物并根据一定的标准分类后，进入后两课的学习，可以根据学习的推进，不断调整自己的思考与记录。如学习“食物中的营养”后，让学生将自己一天的食物调整为根据食物营养来分类，从“吃得丰富”发展为“吃得营养丰富”。在学习“营养要均衡”时，将食物及营养卡与膳食宝塔一一对应，反思自己一天的食物是否吃得科学。与之配套的是设计可动态修正的记录表（如图2），记录学生的学习轨迹，展现学生概念的建构过程。这样，强化了单元内课与课之间的联系，将每一课的学习统整于单元核心概念的建构之中。 3.选择合适的科学实践活动
教学中，我们既要认识到儿童与科学家的共同之处，如都要经历一系列的实践类型，也要认识到儿童与科学家在科学学习中的本质区别，如学习背景、学习特点以及对科学的理解都是有差异的。在试教中，我们正视学生的特点，选择适合的科学实践活动。
（1）建立模型
学生科学实践的过程也是一个建立模型的过程，“实物模型”作为学习过程中的脚手架能帮助学生从“初始模型”向“科学模型”发展。
《感受我们的呼吸》一课，学生基于初始想法，在体验“呼吸时身体的变化”中对呼吸过程有了进一步的认识，但这种认识仍是模糊的，还属于基于体验的推理。于是，教师引导学生开展模拟实验，在验证推理的过程中认识呼吸过程。当他们清楚地“看”到各呼吸器官在呼吸过程中的变化与作用后，就能借助模拟实验，清晰地表述呼吸的过程及各呼吸器官的作用。
在试教《营养要均衡》一课时，我们发现学生根据膳食宝塔设计菜谱时，对营养需求量转化为具体的菜量存在思维盲点，且因为对食物营养均衡没有直观概念而兴趣索然。为此，我们设置了一个“选食材搭配快餐”活动：学生4人一小组，根据“膳食宝塔”中各种营养数据，对食物营养量进行计算转换，确定要选择的食材，到“食材商铺”选择食材（用仿真材料制成的食物模型）进行菜品搭配。各小组完成搭配制作后，将成品集中在展示台展出，围绕“营养是否均衡”进行研讨与反思。“食物模型”的呈现，使学生在建构营养均衡概念时有具象的思维支架来支撑，激发了他们浓厚的学习兴趣，较好地认识了营养量与食量的关系。
（2）数据的获取、分析与解读
收集、分析和解读数据的科学实践能帮助学生提取有用信息，获得规律性结论。本单元《呼吸与健康生活》《测量肺活量》及《营养要均衡》等课涉及数据的收集与分析。试教发现，学生的数据收集需要教师精心设计与引导。如《呼吸与健康生活》一课，在测量安静状态下每分钟的呼吸次数的过程中容易出现误差，需要引导学生多次测量，然后取中间值。如果学生三次测量的数值间差距太大，则建议再次测量。改变运动形式后呼吸次数的测量只用进行一次，可将多个运动形式改变后的数据作为一个整体数据与安静状态做对比分析（见表2）。
（3）集体论证，建构解释
学习的过程是个体认知的过程，也是社会建构的过程。学生在集体论证中既是经历社会性学习的过程，也是自我建构的过程。在试教过程中，我们强调科学论证要贯穿教学全过程，引导学生在“论”中推理，在“证”中建构。如《呼吸与健康生活》一课，我们在教学中设计了贯穿课堂始终的科学论证链（见表3）。其他课亦是如此。
依托后测评价，检验学习成效
为检验学生单元学习的效果，在单元学习结束后我们进行了学习后测。检测发现，对于“参与呼吸的器官”，与前测相比，教学后学生的认识准确率有了较大提升，尤其是对“膈肌”作用的认识。部分学生往往会将参与呼吸的“膈肌”归为“呼吸器官”，这是四年级儿童对人体器官与组织的模糊认识。在吸气和呼气时胸腔变化的问题中，学生则从前测的正确率18%上升到92.5%。
在比较吸进去的气体和呼出去的气体有什么不一样时，97.5%的学生认为吸进来的气体氧气多二氧化碳少，呼出去的气体氧气减少，二氧化碳增多。学生体验运动前后呼吸次数的变化后，25%的学生充分感知运动后身体需要更多的氧气。70%的学生认为运动后呼吸加快，能给人提供更多的能量，这也是呼吸的本质，即呼吸的作用是为分解体内有机物提供能量，说明这部分学生能用学习成果解释身体感受。5%的学生认为运动后呼吸加快则肺活量增加，这部分学生已经能将运动与肺活量建立联系。所有学生都认为肺活量大，体内含氧量大，呼吸时释放的能量多，运动的持久性也更长。
在探讨肺活量大小与什么有关时，超过50%的学生认为肺活量的大小与身高、体重有关，35%的学生认为与运动、性别有关，还有15%的学生认为与年龄、健康程度及呼吸器官的大小有关，丰富多样的答案说明学生的思考在逐渐深入。在调查“有什么办法增大肺活量”时，80%的学生认为应该增大运动量来提高肺活量，原因是性別和呼吸器官无法改变，健康的改善和年龄增长需要更长时间。20%的学生认为多吃饭变重和长时间深呼吸也能提高肺活量。因此，在教学中我们可以组织学生研讨健康的呼吸训练方法，进一步帮助他们认识呼吸训练与健康的关系。
在探查中我们也发现，在设计食谱的活动中，多数学生能做到荤素搭配和主副食搭配。但在营养与食物的准确对应及营养均衡设计方面，还有许多学生仍存在认识模糊的问题。由此我们反思了《食物中的营养》一课的教学，我们认为，虽然在教学中引导学生用实验的方法对食物营养成分进行了辨析，但对六大营养成分在各类食物中的分布的梳理不够。于是，我们在后续试教中，特别留足时间，让学生针对自己一天的食物记录做营养标记并根据营养分类，而且将这个活动延续到《营养要均衡》一课，将营养与膳食宝塔中的食物对应起来，再转化为具体的食物量。
在课堂中，我们还用食物的实物模型，帮助学生将认识的营养成分及其数量转化为具体的菜谱。我们鼓励学生课后将自己设计的菜谱付诸行动，将菜谱物化为营养餐，在亲子设计、制作营养餐的实践活动中深化、应用科学概念。