基于科學(xué)大概念理念教學(xué)

張利

科學(xué)大概念是指在具體科學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成的對科學(xué)事實和科學(xué)事業(yè)更為宏觀而概括性的認(rèn)識和觀念。科學(xué)大概念具有四個特征：（1）是在科學(xué)學(xué)科中各自具有統(tǒng)領(lǐng)性的明顯重要的概念，或是在具體學(xué)科知識中起到組織作用的關(guān)鍵概念;（2）幫助理解和研究更復(fù)雜的概念和解決問題的關(guān)鍵知識;（3）與學(xué)生的興趣和生活經(jīng)驗相關(guān)，或與需要科學(xué)和技術(shù)知識的社會或個人問題相關(guān);（4）通過增加深度和復(fù)雜性，能在多個年級中進(jìn)行持續(xù)的教和學(xué)。義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)共梳理了18個科學(xué)大概念，分別屬于物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙、技術(shù)與工程四個領(lǐng)域。以大概念統(tǒng)領(lǐng)課程內(nèi)容，有助于學(xué)生對知識的深入理解和遷移，有利于形成科學(xué)觀念和思維方式。因此，圍繞大概念組織教學(xué)，也是一種非常科學(xué)和有效的教學(xué)方式。

基于科學(xué)大概念的教學(xué)主要依據(jù)建構(gòu)主義的教學(xué)理論，在教學(xué)策略上注重在學(xué)生前概念基礎(chǔ)上的建構(gòu)，注重在教學(xué)情境中的生成設(shè)計，注重在科學(xué)活動中體驗。下面以“水”領(lǐng)域相關(guān)科學(xué)概念的建構(gòu)為例，探討基于科學(xué)大概念的教學(xué)實踐。

科學(xué)大概念理念下“水”領(lǐng)域相關(guān)概念分析

課程標(biāo)準(zhǔn)中，“水是一種常見而重要的單一物質(zhì)”這個科學(xué)大概念屬于物質(zhì)領(lǐng)域。這個概念分解為兩個學(xué)習(xí)內(nèi)容：一是水在自然狀態(tài)下有三種存在狀態(tài);二是有些物質(zhì)在水里能夠溶解，有些物質(zhì)在水里很難溶解。這兩個學(xué)習(xí)內(nèi)容又分解為不同學(xué)段的學(xué)習(xí)目標(biāo)（如圖1）。

從圖1的分析中不難看出，“水”領(lǐng)域概念的建構(gòu)，通過不同年段的概念進(jìn)階，由淺入深地將有關(guān)水的重要概念組織起來，形成有梯度、有層次的概念體系。低年段主要觀察水的形態(tài)特征;中年段主要探究水的形態(tài)變化和水的溶解性;高年段在此基礎(chǔ)上研究水在自然界中的變化。最終建構(gòu)出小學(xué)階段關(guān)于“水是一種常見而重要物質(zhì)”的物質(zhì)屬性。

建構(gòu)“水”領(lǐng)域相關(guān)概念的教學(xué)策略

在教學(xué)中，以科學(xué)大概念的視角，整體分析教材所呈現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容。然后從具體內(nèi)容入手，根據(jù)建構(gòu)主義的理論，立足學(xué)生的前概念，通過情境的創(chuàng)設(shè)和活動體驗、科學(xué)繪畫、思維導(dǎo)圖等方法，幫助學(xué)生逐步建構(gòu)概念體系。在“水”領(lǐng)域的教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)對于有些概念學(xué)生在建構(gòu)的過程中存在一定難度，如：水是無色、透明、無氣味、無味道、無固定形狀、會流動的液體;有些物質(zhì)能夠溶解在水中;水受熱后狀態(tài)會發(fā)生一定的變化。對于這些概念的構(gòu)建，我依據(jù)科學(xué)大概念的教學(xué)原則，分別采取了以下策略：

1.教學(xué)前，通過前測發(fā)現(xiàn)學(xué)生錯誤的前概念，讓教學(xué)有的放矢

在教學(xué)前通過前測，我發(fā)現(xiàn)在這些教學(xué)難點上，學(xué)生普遍存在錯誤的前概念。在關(guān)于水的形態(tài)的前概念中，很多學(xué)生不認(rèn)為水是無色、透明的，甚至有學(xué)生認(rèn)為水是有氣味或味道的。因為在生活中他們觀察到的水大都如此。針對這種情況，我特意制作了蒸餾水，通過對比的方法讓學(xué)生進(jìn)行觀察。首先，用水與黃色的油、藍(lán)色的洗手液作對比，證明水是無色的;然后，用水與醬油、酒作對比，證明水是沒有氣味和味道的;再用水與石頭進(jìn)行對比觀察，得出水沒有固定形狀、可以流動的性質(zhì)。與一般的觀察相比，對比觀察可以形成較大的反差，更容易讓學(xué)生理解和建構(gòu)科學(xué)概念。

再如，關(guān)于溶解的概念，很多學(xué)生認(rèn)為食鹽在溶解過程中消失在水里，是因為食鹽融化成水了。針對這個錯誤的前概念，我用高錳酸鉀做實驗，幫助學(xué)生進(jìn)一步觀察。因為高錳酸鉀有顏色，更容易看清物質(zhì)溶解是變成微小顆粒進(jìn)入水中的過程，高錳酸鉀入水后逐漸變小，水逐漸變色，最后高錳酸鉀顆粒均勻分散到水中。最后，我利用沙子進(jìn)入黃豆的縫隙作為演示實驗，幫助學(xué)生更直觀地理解溶解現(xiàn)象。

科學(xué)大概念是由一系列科學(xué)概念組成的，在這個概念體系中個別頑固的錯誤前概念，會影響整個大概念的建構(gòu)。因此，對于前概念的測查是科學(xué)大概念教學(xué)的基礎(chǔ)，在教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用。

2.教學(xué)引入中創(chuàng)設(shè)情境，在情境中建構(gòu)概念

科學(xué)大概念不僅具有系統(tǒng)性、生態(tài)性的結(jié)構(gòu)特征，還具有一定的情境性。創(chuàng)設(shè)有利的情境更容易讓學(xué)生理解概念的本質(zhì)。如水受熱狀態(tài)會發(fā)生變化，在課堂環(huán)境下觀察，學(xué)生會感到陌生;而置于大自然的環(huán)境中，他們就會感到親切。在教學(xué)中，我先通過閱讀《一個小水滴的旅行》的繪本故事，讓學(xué)生感受一個小水滴受熱后的變化過程;再通過自然界中關(guān)于水的狀態(tài)變化的視頻，創(chuàng)設(shè)一個真實而親切的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生設(shè)計實驗進(jìn)行探究。這樣更能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們理解水的三態(tài)變化。

再如觀察水的一課，在引入的過程中，如果直接讓學(xué)生進(jìn)行對比觀察，他們會缺乏探究的興趣。于是在對比觀察之前，我提出了一個任務(wù)情境，希望學(xué)生利用對比實驗觀察到現(xiàn)象，幫助老師解決一個難題——“快速找出哪一個杯子裝的是水”。在這個任務(wù)情境的驅(qū)動下，學(xué)生對水的各種物理性質(zhì)進(jìn)行了認(rèn)真的對比觀察，收到了很好的教學(xué)效果。

在建構(gòu)凝結(jié)概念時，一般會利用生活中的圖片導(dǎo)入，如夏天早晨植物身上的小水滴或冬天眼鏡片上出現(xiàn)的水霧，然而并不是所有學(xué)生都有這些生活經(jīng)驗，給理解凝結(jié)的條件帶來困難。學(xué)習(xí)中，我利用學(xué)生沖茶水的真實體驗活動，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)水杯蓋上出現(xiàn)了很多小水滴，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生思考“小水珠是從哪里來的？”在這樣真實的情境下，學(xué)生興趣十足，很容易理解熱的水蒸氣遇到冷的物體，就會出現(xiàn)小水滴。在這樣的真實情境下觀察，凝結(jié)的條件這個難點迎刃而解。

3.在教學(xué)活動中，注重活動體驗，讓學(xué)生獲得更深的理解

在“水”領(lǐng)域中，“蒸發(fā)”“沸騰”“凝結(jié)”等現(xiàn)象具有一定的可逆性。為了讓學(xué)生理解水的三態(tài)變化過程，在觀察實驗的基礎(chǔ)上，我還引導(dǎo)學(xué)生利用科普劇的形式演繹水在自然界的循環(huán)和變化的過程。學(xué)生分角色進(jìn)行扮演，幾名學(xué)生扮演水滴，演出水的形態(tài)特征，其他的學(xué)生可以扮演熱、冷、風(fēng)等，在他們的幫助下，小水滴進(jìn)行了各種變化。通過科普演藝活動，每一位學(xué)生都能參與其中，并獲得了更深刻的學(xué)習(xí)體驗。

在教學(xué)評價中，利用科學(xué)繪畫讓科學(xué)概念的生成更加可視

繪畫是兒童的天性，大多數(shù)學(xué)生喜歡用繪畫的形式表達(dá)他們的想法。與語言相比，繪畫具有直觀形象的特征。在科學(xué)概念建構(gòu)的前測和最后的生成階段，我都采取了科學(xué)繪畫的方法，便于開展形成性評價。關(guān)于水的蒸發(fā)，教學(xué)前讓學(xué)生繪制水蒸發(fā)過程的卡通畫。通過學(xué)生的繪圖，可以直觀地了解他們對這個概念的認(rèn)識。在蒸發(fā)概念教學(xué)結(jié)束后，布置任務(wù)讓學(xué)生再一次描繪水蒸發(fā)的過程。將兩次的科學(xué)繪畫進(jìn)行對比，我們可以更加清楚地看到學(xué)生對科學(xué)概念建構(gòu)的情況。

在總結(jié)時，利用思維導(dǎo)圖，讓科學(xué)概念更加系統(tǒng)

思維導(dǎo)圖是表達(dá)發(fā)散性思維的有效圖形思維工具，是一種革命性的思維工具。思維導(dǎo)圖運用圖文并重的技巧，把各級主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級圖表現(xiàn)出來，把主題關(guān)鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接。在科學(xué)大概念教學(xué)中，在一個主要內(nèi)容學(xué)習(xí)后，我就會讓學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖，以主要的概念為核心，對概念的內(nèi)涵和外延進(jìn)行總結(jié)，從而建立起對概念的系統(tǒng)認(rèn)識。

綜上所述，基于科學(xué)大概念理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)，教師先需要從整體上清楚教學(xué)內(nèi)容指向哪個大概念，從高位的視角來看待、分析教材所呈現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容，把握教學(xué)的深度和廣度;然后圍繞科學(xué)概念進(jìn)行建構(gòu)，從學(xué)生的科學(xué)前概念出發(fā)，設(shè)計豐富、有趣、適宜的活動進(jìn)行教學(xué)，利用情境創(chuàng)設(shè)、科學(xué)繪畫、科學(xué)表演、思維導(dǎo)圖等多種形式，讓教學(xué)生動活潑。這樣既能夠提高教學(xué)效果，也可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。