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一、提出问题
当前，小学科学课堂主要采用探究性学习的方式，即学生在科学课中自己探索问题的学习方式。在长期的教学中，我发现学生在科学探究课堂上表现得十分活跃，参与度很高，但同时也存在问题——在学生主动探索、发现的过程中没有形成清晰的概念。
在教学“使用工具”这一内容时，有一个重点是通过在表格里列举“工具名称”和每种工具“可以做哪些事情”，引导学生建立“工具”的概念，然后使“简单工具”和“简单机械”这两个概念形成联系。
在请学生列举之前，我先出示一张剪纸，以引导学生说出剪刀这个工具。我预设学生在表格的“工具名称”一栏可能会写钳子、螺丝刀等工具，那么我就可顺水推舟引导学生认识这些工具都是简单机械。
但在实际教学中，学生填写的表格与我的预设相去甚远。有的学生在“工具名称”一栏写“电脑”，在对应的“可以做哪些事情”一栏写“玩游戏”；有的学生在“工具名称”一栏写“书桌”，在对应的“可以做哪些事情”一栏写“学习、写字”：还有的学生在“工具名称”一栏写“字典”，在对应的“可以做哪些事情”一栏写“查找生字”。从表面看，这些都符合广义的“工具”概念，但与本单元要求学生理解的“工具”概念不一致。
二、初步探索
怎样准确定义“工具”，怎样让学生明白电脑、书桌和字典不是工具，成为我必须解决的问题。我赶紧查询“工具”的准确定义——一般指劳动中的器具。例如，螺丝刀、羊角锤和杠杆等。而电脑、书桌和字典等都不是劳动中应用的，所以不是工具。虽然教材中没有“工具”的概念，但我要引导学生逐步构建“工具”的概念。于是，我依照“变异理论”的相关思想对这一教学内容进行修改，即在明确“什么是工具”的基础上，对比“什么不是工具”。
首先，我引导学生判断哪个物品是工具。学生从苹果、锤子和水杯中选择了锤子。接着，我提问：“为什么不选择苹果、水杯呢？”有的学生说：“苹果是水果，不是工具。”有的学生说：“苹果不能用来做事情，只能吃。”还有的学生说：“水杯是用来喝水的。”我追问：“你们还能列举不是工具的物品吗？”这时，一个学生毫不犹豫地拿起他的笔说：“这个不是！”大家纷纷表示赞同。于是，我请另一个学生解释为什么笔不是工具。学生说：“笔是学具，不是工具。”我顺势引导：“工具与学具的区别在哪里？”学生回答：“学具是学习时用的，而工具不是。”这时，我不再提问，而是出示课件，并请学生指出课件显示的哪些物品不算工具。iPad、蜡烛、水和大树被学生指出不算工具。然后，我要求学生把是工具的物品与不是工具的物品进行对比。这样，学生逐渐明白，一般生物、自然资源、自然现象、玩具和文具等都不能算工具。最后，我带领学生进入“写一写你常用的工具”这一教学环节。由于学生学会了思考，所以判断能力增强。接下来，再教学简单机械，学生就比较容易建立“工具”和“简单机械”这两个概念之间的联系了。
三、扩展研究
“变异理论”认为，学生的学习存在知觉性，具体包括三点：一是学生从环境中获得的信息较贫乏，因此，需要不断积累信息；二是学生从世界中获得较多信息，因此，需要辨别或选择；三是学会感知，即学生学会根据目标找到关键差异（一事物区别于其他事物的突出特征）。
为什么学生容易混淆概念？以往的教学往往是刚为学生列举一个例子，就以此为例概括概念的内涵。例如，在教学“轮轴”这一内容时，有三个教学环节。首先，展示实物阀门，没有安装上面的轮。教师提问：“谁能把它拧开？”学生拧阀门失败。其次，给阀门安上一个把手。教师提问：“谁再来试试？前后两次拧阀门，你觉得有什么不同？”随后，教师提出概念：“我们把像水龙头这样，轮子和轴固定在一起，可以转动的机械，叫做轮轴。”最后，带领学生一起研究变形轮轴——螺丝刀。
这样的教学，从引入新知到形成概念，学生实际只接触了一个例子，而这个例子就是属于轮轴的。学生似乎构建了“轮轴”这一概念，其实，根本不牢固。
四、深化研究
经过思考，我巧用“变异理论”，在概念教学中增加对比环节，使学生切实、逐步地构建概念。例如，在教学“轮轴”这一内容时，我重新设计了教学环节。其一，教师展示实物阀门，但没有安装上面的轮。教师提问：“谁能把它拧开？”学生拧阀门失败。其二，学生提议：“安上一个把手。”教师提问：“把阀门和把手组合起来，谁再试试，看能不能拧开？”学生踊跃尝试。教师继续提问：“前后两次拧阀门，你觉得有什么不同？学生畅谈感受。教师提出概念：“我们把像水龙头这样，轮子和轴固定在一起，可转动的机械，叫做轮轴。”其三，教师出示一个可随意转动的罗盘，上面是圆盘，下面有轴，但圆盘转动轴不动。教师提问：“轮子配上轴，就是轮轴么？请说说你的想法。”有的学生说：“我认为是轮轴，因为您说像水龙头一样的是轮轴。”有的学生说：“我认为轮轴是有条件的，就是轮子必须要大，所以要看轮子的大小，轮子大的就是轮轴。”有的学生反驳：“老师说轮轴要像水龙头一样，并且要固定在一起，这个明显就没固定！”
教师继续追问：“轮轴要像水龙头一样，是外形像，还是原理像？”学生纷纷表示：“应该是原理像。”教师提问：“那么，这个罗盘是轮轴吗？它改变了力的传导吗？”学生回答：“完全没有。”这样，学生明白了可以活动但没固定在一起的不是轮轴。接下来，教师出示风车和滑轮。教师提问：“请大家辨别，这是轮轴吗？学生纷纷表示不是轮轴。其四，教师请学生观察螺丝刀。学生发现虽然螺丝刀的外形不像轮子，却和轮轴具有相同的原理。
教学设计修改后，学生既能准确地说出轮轴的基本特征，又能区分轮轴和滑轮，还能以轮轴为例，区别轮轴与滑轮的概念。
五、研究体会
实践证明，运用“变异理论”既可引导学生形成正确的概念，又能提高课堂教学实效。通过学习“变异理论”，不仅促进教师对传统教学模式的反思和改进，更使学生乐于探究。当然，运用“变异理论”的关键在于：深入教材，通过辨析构建概念。
（作者单位：北京市海淀区育膺小学）
（责任编辑：梁金）
当前，小学科学课堂主要采用探究性学习的方式，即学生在科学课中自己探索问题的学习方式。在长期的教学中，我发现学生在科学探究课堂上表现得十分活跃，参与度很高，但同时也存在问题——在学生主动探索、发现的过程中没有形成清晰的概念。
在教学“使用工具”这一内容时，有一个重点是通过在表格里列举“工具名称”和每种工具“可以做哪些事情”，引导学生建立“工具”的概念，然后使“简单工具”和“简单机械”这两个概念形成联系。
在请学生列举之前，我先出示一张剪纸，以引导学生说出剪刀这个工具。我预设学生在表格的“工具名称”一栏可能会写钳子、螺丝刀等工具，那么我就可顺水推舟引导学生认识这些工具都是简单机械。
但在实际教学中，学生填写的表格与我的预设相去甚远。有的学生在“工具名称”一栏写“电脑”，在对应的“可以做哪些事情”一栏写“玩游戏”；有的学生在“工具名称”一栏写“书桌”，在对应的“可以做哪些事情”一栏写“学习、写字”：还有的学生在“工具名称”一栏写“字典”，在对应的“可以做哪些事情”一栏写“查找生字”。从表面看，这些都符合广义的“工具”概念，但与本单元要求学生理解的“工具”概念不一致。
二、初步探索
怎样准确定义“工具”，怎样让学生明白电脑、书桌和字典不是工具，成为我必须解决的问题。我赶紧查询“工具”的准确定义——一般指劳动中的器具。例如，螺丝刀、羊角锤和杠杆等。而电脑、书桌和字典等都不是劳动中应用的，所以不是工具。虽然教材中没有“工具”的概念，但我要引导学生逐步构建“工具”的概念。于是，我依照“变异理论”的相关思想对这一教学内容进行修改，即在明确“什么是工具”的基础上，对比“什么不是工具”。
首先，我引导学生判断哪个物品是工具。学生从苹果、锤子和水杯中选择了锤子。接着，我提问：“为什么不选择苹果、水杯呢？”有的学生说：“苹果是水果，不是工具。”有的学生说：“苹果不能用来做事情，只能吃。”还有的学生说：“水杯是用来喝水的。”我追问：“你们还能列举不是工具的物品吗？”这时，一个学生毫不犹豫地拿起他的笔说：“这个不是！”大家纷纷表示赞同。于是，我请另一个学生解释为什么笔不是工具。学生说：“笔是学具，不是工具。”我顺势引导：“工具与学具的区别在哪里？”学生回答：“学具是学习时用的，而工具不是。”这时，我不再提问，而是出示课件，并请学生指出课件显示的哪些物品不算工具。iPad、蜡烛、水和大树被学生指出不算工具。然后，我要求学生把是工具的物品与不是工具的物品进行对比。这样，学生逐渐明白，一般生物、自然资源、自然现象、玩具和文具等都不能算工具。最后，我带领学生进入“写一写你常用的工具”这一教学环节。由于学生学会了思考，所以判断能力增强。接下来，再教学简单机械，学生就比较容易建立“工具”和“简单机械”这两个概念之间的联系了。
三、扩展研究
“变异理论”认为，学生的学习存在知觉性，具体包括三点：一是学生从环境中获得的信息较贫乏，因此，需要不断积累信息；二是学生从世界中获得较多信息，因此，需要辨别或选择；三是学会感知，即学生学会根据目标找到关键差异（一事物区别于其他事物的突出特征）。
为什么学生容易混淆概念？以往的教学往往是刚为学生列举一个例子，就以此为例概括概念的内涵。例如，在教学“轮轴”这一内容时，有三个教学环节。首先，展示实物阀门，没有安装上面的轮。教师提问：“谁能把它拧开？”学生拧阀门失败。其次，给阀门安上一个把手。教师提问：“谁再来试试？前后两次拧阀门，你觉得有什么不同？”随后，教师提出概念：“我们把像水龙头这样，轮子和轴固定在一起，可以转动的机械，叫做轮轴。”最后，带领学生一起研究变形轮轴——螺丝刀。
这样的教学，从引入新知到形成概念，学生实际只接触了一个例子，而这个例子就是属于轮轴的。学生似乎构建了“轮轴”这一概念，其实，根本不牢固。
四、深化研究
经过思考，我巧用“变异理论”，在概念教学中增加对比环节，使学生切实、逐步地构建概念。例如，在教学“轮轴”这一内容时，我重新设计了教学环节。其一，教师展示实物阀门，但没有安装上面的轮。教师提问：“谁能把它拧开？”学生拧阀门失败。其二，学生提议：“安上一个把手。”教师提问：“把阀门和把手组合起来，谁再试试，看能不能拧开？”学生踊跃尝试。教师继续提问：“前后两次拧阀门，你觉得有什么不同？学生畅谈感受。教师提出概念：“我们把像水龙头这样，轮子和轴固定在一起，可转动的机械，叫做轮轴。”其三，教师出示一个可随意转动的罗盘，上面是圆盘，下面有轴，但圆盘转动轴不动。教师提问：“轮子配上轴，就是轮轴么？请说说你的想法。”有的学生说：“我认为是轮轴，因为您说像水龙头一样的是轮轴。”有的学生说：“我认为轮轴是有条件的，就是轮子必须要大，所以要看轮子的大小，轮子大的就是轮轴。”有的学生反驳：“老师说轮轴要像水龙头一样，并且要固定在一起，这个明显就没固定！”
教师继续追问：“轮轴要像水龙头一样，是外形像，还是原理像？”学生纷纷表示：“应该是原理像。”教师提问：“那么，这个罗盘是轮轴吗？它改变了力的传导吗？”学生回答：“完全没有。”这样，学生明白了可以活动但没固定在一起的不是轮轴。接下来，教师出示风车和滑轮。教师提问：“请大家辨别，这是轮轴吗？学生纷纷表示不是轮轴。其四，教师请学生观察螺丝刀。学生发现虽然螺丝刀的外形不像轮子，却和轮轴具有相同的原理。
教学设计修改后，学生既能准确地说出轮轴的基本特征，又能区分轮轴和滑轮，还能以轮轴为例，区别轮轴与滑轮的概念。
五、研究体会
实践证明，运用“变异理论”既可引导学生形成正确的概念，又能提高课堂教学实效。通过学习“变异理论”，不仅促进教师对传统教学模式的反思和改进，更使学生乐于探究。当然，运用“变异理论”的关键在于：深入教材，通过辨析构建概念。
（作者单位：北京市海淀区育膺小学）
（责任编辑：梁金）