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【摘 要】清晰的探究活动主线索有利于处理科学概念和科学探究之间的关系，让探究活动沿着学生概念构建的进程逐步展开。通过对教科版五年级下册“马铃薯的沉浮”相关内容的研究，扫描教材设计中的结构问题，分析教材和学情的内在关系，可以梳理出基于概念发展的视角重构探究活动主线索，并以此设计一系列探究活动，引导学生逐步构建相关的核心概念。
【关键词】探究活动 主线索 概念 构建
科学教育的目标不是引导学生获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念构建的进展过程，这个过程有助于学生把原有经验整合起来，理解与他们生活相关的事件和现象。承载科学概念的主要载体是探究活动，这也是科学课核心的学习方式。要使“探究活动”成为有意义的学习，就要顺着学生概念构建的发展方向来组织活动，厘清活动的主线索。
探究活动主线索，是教师在遵循学生概念发展规律的基础上，依照教学的目标要求，为达到教与学双向目标而设置的贯穿学生探究活动过程的脉络。清晰的探究活动主线索会使探究的内容更有意义、更有内涵，也会使探究的过程更有价值，吸引学生乐于参与课堂的各项活动，让探究活动成为一个有结构、有联系的整体。
那么，如何构建探究活动的主线索？笔者认为，应该分析教材活动设计的结构问题，把握教材与学情的特点，基于概念构建的视角寻找活动主线索，并依据主线索设计一系列有价值、有层次的探究活动，切实提升探究性学习的实效性。下面以“马铃薯的沉浮”的内容为例，阐述寻找探究活动主线索的实践过程。
一、问题扫描——教材活动设计中繁而乱的主线索
“马铃薯的沉浮”的教学内容来自于教科版五年级下册第一单元7、8两课，分别是《马铃薯在液体中的沉浮》和《探索马铃薯沉浮的原因》，这两课的主要内容是探究物体沉浮与液体的關系，引导学生构建关于“沉浮规律与密度的关系”的核心概念。鉴于五年级学生的知识储备和认知水平，始终没有出现“密度”一词，用同体积比轻重的方法来指向密度的概念。
两节课的教材中一共安排了8个主要探究活动，每个活动承载的具体概念都指向沉浮的核心概念：“物体的密度大于液体的密度时，物体在液体中下沉；反之，上浮。” 综观这两节课的活动安排，笔者认为在教学实践中存在以下两个问题。
问题一：概念主线模糊不清
第7课《马铃薯在液体中的沉浮》是学生比较喜欢的内容，本课的教学流程一般如下：
环节一，聚焦现象。观察两个马铃薯在两种液体中的沉浮，发现马铃薯的沉浮与马铃薯本身无关，而是与液体有关。
环节二，提出问题。如何验证两种液体的不同。
环节三，研讨交流。通过学生的交流和教师的引导，想到利用加热滴液的方式验证两种液体的区别。
环节四，学生活动。用蜡烛和钢勺分别加热两种液体的滴液，观察两者的不同。
环节五，逆向验证。调制一杯能使马铃薯浮起来的盐水。发现水中溶解了足够量的食盐马铃薯才能浮起来。
环节六，延伸活动。了解有关死海的资料，知道人在死海中会浮起来。
在课堂中学生开展了一系列有意思的探究活动，课堂气氛活跃，开放度较高。然而我们仔细分析这些探究活动，会发现有意思的活动并不一定有意义。本课主要探究的问题是如何验证两种液体的不同，主要的活动是加热滴液。这个活动承载的科学概念其实包含于“调制盐水”这个活动的概念之中，因此完全可以被后者替代。当然，“加热滴液”这个活动也能发展学生相应的实验操作、观察等方面的能力，但这在认识方面不存在明确的目标指向，与密度这条主线联系不紧密，对于构建核心概念的价值并不大。
第8课《探索马铃薯沉浮的原因》同样存在概念主线不清的问题。本课有3个主要探究活动，分别是：“钩码在不同液体中的浮力”“比较同体积马铃薯、清水、盐水的轻重”“判断塑料块在不同液体中的沉浮”。我们可以看出这两节课的主要线索是 “密度”概念的发展，而本课的第一个探究活动“测量浮力”承载的概念指向了钩码在不同液体中受到的浮力大小不同，与主线索产生了一定的偏离。而且研究的对象从“马铃薯”换成了“钩码”，这些变化都会容易让学生失去研究的方向，难以把握探究的重点，对学生概念的构建带来不利影响。
问题二：探究活动难易不均
从探究活动操作难度来说，第7课“加热滴液”的操作比较复杂，需要花费大量的时间和准备必要的器材。第8课“测量浮力”和“同体积比轻重”两个探究活动的操作难度非常大，对器材的精密性和数据的精确性要求很高，学生在课堂中操作失败的可能性比较大。综合来说，第7课的探究活动难度相对较小，且其中难度较大的活动对于核心概念的构建并无太大意义；第8课的活动难度非常大，思维层次较高，一节课的探究时间明显不足。
综合以上两个因素，笔者以为这两课的教学内容有必要进行有机整合，寻找一条基于概念发展的探究活动主线索，并以此设计相应的探究活动。
二、理性分析——基于教材、学情的特点寻找主线索
基于科学概念的探究活动主线索，是教师根据教材和学生情况的分析，设计一条明确目标下的有探究活动内容、过程与策略的主线索。寻找主线索应重点从以下两个方面着手。
（一）从局部到整体的教材分析
“用教材教”是新课程倡导的重要理念。它立足于学生的认知与发展，鼓励对教材进行“二度开发”“深加工”，从而构建一条有利于概念发展的主线索。
1.寻找核心概念引领主线。
小学科学教材以单元的形式来编排。根据教材安排的需要，有时在一个单元中蕴含了一个核心概念，有时在几节课中蕴含了一个核心概念。在分析教材的过程中首先要找准这个核心概念，才能找到探究活动的主要目标，起到引领主线的作用。在关于马铃薯沉浮的教学内容中，我们可以清晰地找到这个核心概念——密度。 2.解析具体概念串联主线。
有了核心概念的目标引领，具体概念的选择与呈现要依据核心概念的发展主线，并选择和优化相应的探究活动，做出适当的调整与分析，形成主线索。在马铃薯沉浮的教学内容中，主要有8个探究活动，每个活动所承载的科学概念如下表所示。
通过对上表的分析可知，这8个活动中的2和5 在构建“密度”这个核心概念的过程中，与主线索不一致，需要在教学实践中进行调整，使科学概念之间的逻辑关系结构化，有利于教师设计教学时准确把握主线。
（二）从抽象到具体的学情分析
科学概念构建过程是学生主观能动的认知和思维过程。在提炼探究活动主线索时有必要了解学生学习的特点，才能真正让主线索引领学生的探究活动。
【案例分析1】
《马铃薯在液体中的沉浮》一课中学生通过小组活动分别调制了一杯能使马铃薯上浮的盐水，并且获得了“一定浓度的盐水能使马铃薯浮起来”的具体概念。此时依照学生思维发展的一般顺序，学生非常容易产生疑问：“为什么浓盐水能使马铃薯上浮，清水使马铃薯下沉呢？”前几节课中学生已经测量过物体在水中受到的浮力大小。因此他们自然会提出“马铃薯在清水中受到的浮力小，在盐水中受到的浮力大”的假设。
因此笔者以为在“马铃薯的沉浮‘活动与概念’明细表”中的活动3 和活动5可以整合。让“密度”和“浮力”这两条线索通过学生自身概念构建的特点有机地融合起来。学情的具体分析可以从以下两个方面切入。
1.找准概念学习的起点。
奥苏伯尔曾经指出，影响学习最重要的因素是学生已经知道了什么。“已经知道了什么”就是学生的学习起点。上述案例中学生之前对于浮力的学习就成为了本次探究活动的学习起点，学生尝试使用先前的经验来解决问题，整合了前后概念，促使概念构建的主动发展。
2.把握学生认知规律的特点。
学生在概念构建的过程中会整合原有经验，不断产生新的想法和问题，这就为寻找探究活动主线索指明了一个方向。上述案例中学生对“浮力大小”的想法是正常需求，迎合这样的需求会让探究主线索沿着学生思维发展的方向延伸。
三、路径重构——基于概念的发展过程构建主线索
基于对教材和学生的深入解析，遵循学生的认知规律，厘清核心概念与具体概念、具体概念与具体概念的内在关系，提炼出一条适合学生的既定目标下的有内容、有形式、有逻辑的探究活动主线索。这是科学探究教学的关键。
笔者通过课堂的实践和思考，把“马铃薯的沉浮”的六个具体概念（1、2、3、5、6、7）进行了重新编排，形成了有别于教材的、基于概念发展的探究活动主线索（如下图）。
[在]
根据这条线索笔者设计了7个环节更紧凑、目标更明确的探究活动，使学生在核心概念构建的过程中保持一定的连贯性和持续性，并逐步达到形成核心概念的目标。以下是笔者开展教学活动的课堂案例。
【案例分析2】承载概念A—B的教学过程。
上课伊始，讲台上摆放标着1号、2号的两盆无色透明的液体。教师出示一大一小两个马铃薯，向学生质疑马铃薯的沉浮。学生作出了假设并给出了理由，有的认为大马铃薯沉，因为它比较重；有的认为小马铃薯沉，因为它体积小……于是，教师现场演示，把2个马铃薯分别放到2盆液体中，多次轮换，发现不管马铃薯的大小，在1号盆中始终是浮的，在2号盆中始终是沉的。看到这样的现象，大部分学生都会提出相同的看法：1号盆里的是盐水，2号盆里的是清水。
此时教师改变教材的设计思路，从另一个方向引导学生研究。提出“你们认为马铃薯在清水中是沉的，在盐水中是浮的？”再让学生动手操作，把马铃薯放到清水中试一试，调制一杯盐水试一试，发现在清水中确实是沉的，而盐水需要达到一定浓度后才能浮起来……
这样的活动安排，虽然舍去了“加热滴液”的环节而直接引导学生调制盐水，但在科学概念方面并没有有所删略，因为前者只是得出了“使马铃薯沉浮的两种液体不一样，马铃薯浮起来的液体中溶解了其他物质”。而后者所承载的概念更为具体：“一杯是盐水，一杯是清水（或者淡盐水）。”已经蕴含了前者所传达的信息。这样省出了时间开展其他探究活动，为核心概念的构建而服务。
【案例分析3】承载概念C—D的教学过程。
通过上一个活动学生发现，马铃薯在清水中受到的浮力小，在浓盐水中受到的浮力大。于是启发学生继续思考“为什么浓盐水产生的浮力大？清水产生的浮力小呢？这两杯液体现在有哪些方面不一样呢？”此时学生关注的一般都是浓度、颜色、含盐量等，教师通过引导让学生关注两者液体的轻重，并通过小组讨论制定比较两杯液体轻重的方案，引导学生利用天平比较同体积150mL浓盐水和清水的轻重。课堂中这个实验操作并不复杂，比较容易获得实验结果。通过这个活动学生发现了在同体积的情况下，浓盐水比清水重。
为什么“浓盐水产生的浮力大，淡盐水产生的浮力小”，对学生来说难以想到与液体的轻重有关。因此，这两个活动的过渡从“浮力与密度”的概念发展来说是连续的，但是从学生学习的角度来说存在一定的断层。笔者经过反复思考和尝试，认为这里的牵强过渡是难以避免的。同体积比较液体轻重其实已经直接指向了概念“液体密度”，离核心概念已经非常接近了。
上文中介绍的三个案例是根据新的主线索而作出调整幅度较大的教学活动，这些探究活动引导学生逐步构建一个个具体概念，最终帮助学生形成了核心概念，在教学实践中取得了更为优质的教学效果。
综上所述，科学教育不应该教给学生支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而应当慎重选择一些重要的科学概念，用恰当的、生动的教育方法，帮助学生建立对周围事物相对完整的理解。因此，教师要合理把握教材，了解概念构建的过程，帮助学生从早期经验开始获得较浅的概念，再逐步进展到更深的概念，让学生的探究活动用一条清晰的主线索有机地串联起来，以有结构的活动推动科学概念的构建。
参考文献：
[1][英]温·哈伦编著.科学教育的原则和大概念[M].韦钰译.北京：科学普及出版社，2011.
[2][美]威廉·艾斯勒等著.科學课与建构主义[M].李阳光等译.长春：长春出版社，2008.
[3]张红霞主编.小学科学课程与教学[M].北京：高等教育出版社，2004.
（浙江省桐乡市濮院小学教育集团翔云小学314500）
【关键词】探究活动 主线索 概念 构建
科学教育的目标不是引导学生获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念构建的进展过程，这个过程有助于学生把原有经验整合起来，理解与他们生活相关的事件和现象。承载科学概念的主要载体是探究活动，这也是科学课核心的学习方式。要使“探究活动”成为有意义的学习，就要顺着学生概念构建的发展方向来组织活动，厘清活动的主线索。
探究活动主线索，是教师在遵循学生概念发展规律的基础上，依照教学的目标要求，为达到教与学双向目标而设置的贯穿学生探究活动过程的脉络。清晰的探究活动主线索会使探究的内容更有意义、更有内涵，也会使探究的过程更有价值，吸引学生乐于参与课堂的各项活动，让探究活动成为一个有结构、有联系的整体。
那么，如何构建探究活动的主线索？笔者认为，应该分析教材活动设计的结构问题，把握教材与学情的特点，基于概念构建的视角寻找活动主线索，并依据主线索设计一系列有价值、有层次的探究活动，切实提升探究性学习的实效性。下面以“马铃薯的沉浮”的内容为例，阐述寻找探究活动主线索的实践过程。
一、问题扫描——教材活动设计中繁而乱的主线索
“马铃薯的沉浮”的教学内容来自于教科版五年级下册第一单元7、8两课，分别是《马铃薯在液体中的沉浮》和《探索马铃薯沉浮的原因》，这两课的主要内容是探究物体沉浮与液体的關系，引导学生构建关于“沉浮规律与密度的关系”的核心概念。鉴于五年级学生的知识储备和认知水平，始终没有出现“密度”一词，用同体积比轻重的方法来指向密度的概念。
两节课的教材中一共安排了8个主要探究活动，每个活动承载的具体概念都指向沉浮的核心概念：“物体的密度大于液体的密度时，物体在液体中下沉；反之，上浮。” 综观这两节课的活动安排，笔者认为在教学实践中存在以下两个问题。
问题一：概念主线模糊不清
第7课《马铃薯在液体中的沉浮》是学生比较喜欢的内容，本课的教学流程一般如下：
环节一，聚焦现象。观察两个马铃薯在两种液体中的沉浮，发现马铃薯的沉浮与马铃薯本身无关，而是与液体有关。
环节二，提出问题。如何验证两种液体的不同。
环节三，研讨交流。通过学生的交流和教师的引导，想到利用加热滴液的方式验证两种液体的区别。
环节四，学生活动。用蜡烛和钢勺分别加热两种液体的滴液，观察两者的不同。
环节五，逆向验证。调制一杯能使马铃薯浮起来的盐水。发现水中溶解了足够量的食盐马铃薯才能浮起来。
环节六，延伸活动。了解有关死海的资料，知道人在死海中会浮起来。
在课堂中学生开展了一系列有意思的探究活动，课堂气氛活跃，开放度较高。然而我们仔细分析这些探究活动，会发现有意思的活动并不一定有意义。本课主要探究的问题是如何验证两种液体的不同，主要的活动是加热滴液。这个活动承载的科学概念其实包含于“调制盐水”这个活动的概念之中，因此完全可以被后者替代。当然，“加热滴液”这个活动也能发展学生相应的实验操作、观察等方面的能力，但这在认识方面不存在明确的目标指向，与密度这条主线联系不紧密，对于构建核心概念的价值并不大。
第8课《探索马铃薯沉浮的原因》同样存在概念主线不清的问题。本课有3个主要探究活动，分别是：“钩码在不同液体中的浮力”“比较同体积马铃薯、清水、盐水的轻重”“判断塑料块在不同液体中的沉浮”。我们可以看出这两节课的主要线索是 “密度”概念的发展，而本课的第一个探究活动“测量浮力”承载的概念指向了钩码在不同液体中受到的浮力大小不同，与主线索产生了一定的偏离。而且研究的对象从“马铃薯”换成了“钩码”，这些变化都会容易让学生失去研究的方向，难以把握探究的重点，对学生概念的构建带来不利影响。
问题二：探究活动难易不均
从探究活动操作难度来说，第7课“加热滴液”的操作比较复杂，需要花费大量的时间和准备必要的器材。第8课“测量浮力”和“同体积比轻重”两个探究活动的操作难度非常大，对器材的精密性和数据的精确性要求很高，学生在课堂中操作失败的可能性比较大。综合来说，第7课的探究活动难度相对较小，且其中难度较大的活动对于核心概念的构建并无太大意义；第8课的活动难度非常大，思维层次较高，一节课的探究时间明显不足。
综合以上两个因素，笔者以为这两课的教学内容有必要进行有机整合，寻找一条基于概念发展的探究活动主线索，并以此设计相应的探究活动。
二、理性分析——基于教材、学情的特点寻找主线索
基于科学概念的探究活动主线索，是教师根据教材和学生情况的分析，设计一条明确目标下的有探究活动内容、过程与策略的主线索。寻找主线索应重点从以下两个方面着手。
（一）从局部到整体的教材分析
“用教材教”是新课程倡导的重要理念。它立足于学生的认知与发展，鼓励对教材进行“二度开发”“深加工”，从而构建一条有利于概念发展的主线索。
1.寻找核心概念引领主线。
小学科学教材以单元的形式来编排。根据教材安排的需要，有时在一个单元中蕴含了一个核心概念，有时在几节课中蕴含了一个核心概念。在分析教材的过程中首先要找准这个核心概念，才能找到探究活动的主要目标，起到引领主线的作用。在关于马铃薯沉浮的教学内容中，我们可以清晰地找到这个核心概念——密度。 2.解析具体概念串联主线。
有了核心概念的目标引领，具体概念的选择与呈现要依据核心概念的发展主线，并选择和优化相应的探究活动，做出适当的调整与分析，形成主线索。在马铃薯沉浮的教学内容中，主要有8个探究活动，每个活动所承载的科学概念如下表所示。
通过对上表的分析可知，这8个活动中的2和5 在构建“密度”这个核心概念的过程中，与主线索不一致，需要在教学实践中进行调整，使科学概念之间的逻辑关系结构化，有利于教师设计教学时准确把握主线。
（二）从抽象到具体的学情分析
科学概念构建过程是学生主观能动的认知和思维过程。在提炼探究活动主线索时有必要了解学生学习的特点，才能真正让主线索引领学生的探究活动。
【案例分析1】
《马铃薯在液体中的沉浮》一课中学生通过小组活动分别调制了一杯能使马铃薯上浮的盐水，并且获得了“一定浓度的盐水能使马铃薯浮起来”的具体概念。此时依照学生思维发展的一般顺序，学生非常容易产生疑问：“为什么浓盐水能使马铃薯上浮，清水使马铃薯下沉呢？”前几节课中学生已经测量过物体在水中受到的浮力大小。因此他们自然会提出“马铃薯在清水中受到的浮力小，在盐水中受到的浮力大”的假设。
因此笔者以为在“马铃薯的沉浮‘活动与概念’明细表”中的活动3 和活动5可以整合。让“密度”和“浮力”这两条线索通过学生自身概念构建的特点有机地融合起来。学情的具体分析可以从以下两个方面切入。
1.找准概念学习的起点。
奥苏伯尔曾经指出，影响学习最重要的因素是学生已经知道了什么。“已经知道了什么”就是学生的学习起点。上述案例中学生之前对于浮力的学习就成为了本次探究活动的学习起点，学生尝试使用先前的经验来解决问题，整合了前后概念，促使概念构建的主动发展。
2.把握学生认知规律的特点。
学生在概念构建的过程中会整合原有经验，不断产生新的想法和问题，这就为寻找探究活动主线索指明了一个方向。上述案例中学生对“浮力大小”的想法是正常需求，迎合这样的需求会让探究主线索沿着学生思维发展的方向延伸。
三、路径重构——基于概念的发展过程构建主线索
基于对教材和学生的深入解析，遵循学生的认知规律，厘清核心概念与具体概念、具体概念与具体概念的内在关系，提炼出一条适合学生的既定目标下的有内容、有形式、有逻辑的探究活动主线索。这是科学探究教学的关键。
笔者通过课堂的实践和思考，把“马铃薯的沉浮”的六个具体概念（1、2、3、5、6、7）进行了重新编排，形成了有别于教材的、基于概念发展的探究活动主线索（如下图）。
根据这条线索笔者设计了7个环节更紧凑、目标更明确的探究活动，使学生在核心概念构建的过程中保持一定的连贯性和持续性，并逐步达到形成核心概念的目标。以下是笔者开展教学活动的课堂案例。
【案例分析2】承载概念A—B的教学过程。
上课伊始，讲台上摆放标着1号、2号的两盆无色透明的液体。教师出示一大一小两个马铃薯，向学生质疑马铃薯的沉浮。学生作出了假设并给出了理由，有的认为大马铃薯沉，因为它比较重；有的认为小马铃薯沉，因为它体积小……于是，教师现场演示，把2个马铃薯分别放到2盆液体中，多次轮换，发现不管马铃薯的大小，在1号盆中始终是浮的，在2号盆中始终是沉的。看到这样的现象，大部分学生都会提出相同的看法：1号盆里的是盐水，2号盆里的是清水。
此时教师改变教材的设计思路，从另一个方向引导学生研究。提出“你们认为马铃薯在清水中是沉的，在盐水中是浮的？”再让学生动手操作，把马铃薯放到清水中试一试，调制一杯盐水试一试，发现在清水中确实是沉的，而盐水需要达到一定浓度后才能浮起来……
这样的活动安排，虽然舍去了“加热滴液”的环节而直接引导学生调制盐水，但在科学概念方面并没有有所删略，因为前者只是得出了“使马铃薯沉浮的两种液体不一样，马铃薯浮起来的液体中溶解了其他物质”。而后者所承载的概念更为具体：“一杯是盐水，一杯是清水（或者淡盐水）。”已经蕴含了前者所传达的信息。这样省出了时间开展其他探究活动，为核心概念的构建而服务。
【案例分析3】承载概念C—D的教学过程。
通过上一个活动学生发现，马铃薯在清水中受到的浮力小，在浓盐水中受到的浮力大。于是启发学生继续思考“为什么浓盐水产生的浮力大？清水产生的浮力小呢？这两杯液体现在有哪些方面不一样呢？”此时学生关注的一般都是浓度、颜色、含盐量等，教师通过引导让学生关注两者液体的轻重，并通过小组讨论制定比较两杯液体轻重的方案，引导学生利用天平比较同体积150mL浓盐水和清水的轻重。课堂中这个实验操作并不复杂，比较容易获得实验结果。通过这个活动学生发现了在同体积的情况下，浓盐水比清水重。
为什么“浓盐水产生的浮力大，淡盐水产生的浮力小”，对学生来说难以想到与液体的轻重有关。因此，这两个活动的过渡从“浮力与密度”的概念发展来说是连续的，但是从学生学习的角度来说存在一定的断层。笔者经过反复思考和尝试，认为这里的牵强过渡是难以避免的。同体积比较液体轻重其实已经直接指向了概念“液体密度”，离核心概念已经非常接近了。
上文中介绍的三个案例是根据新的主线索而作出调整幅度较大的教学活动，这些探究活动引导学生逐步构建一个个具体概念，最终帮助学生形成了核心概念，在教学实践中取得了更为优质的教学效果。
综上所述，科学教育不应该教给学生支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而应当慎重选择一些重要的科学概念，用恰当的、生动的教育方法，帮助学生建立对周围事物相对完整的理解。因此，教师要合理把握教材，了解概念构建的过程，帮助学生从早期经验开始获得较浅的概念，再逐步进展到更深的概念，让学生的探究活动用一条清晰的主线索有机地串联起来，以有结构的活动推动科学概念的构建。
参考文献：
[1][英]温·哈伦编著.科学教育的原则和大概念[M].韦钰译.北京：科学普及出版社，2011.
[2][美]威廉·艾斯勒等著.科學课与建构主义[M].李阳光等译.长春：长春出版社，2008.
[3]张红霞主编.小学科学课程与教学[M].北京：高等教育出版社，2004.
（浙江省桐乡市濮院小学教育集团翔云小学314500）