初中科學(xué)概念深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐

蔡麗紅

（浙江省寧波市鄞州區(qū)東錢湖中學(xué)，浙江寧波 315121）

引 言

實踐表明，初中科學(xué)概念是學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，學(xué)生對概念的理解程度制約著其初中科學(xué)學(xué)業(yè)成績和可持續(xù)學(xué)習(xí)能力的提升?？茖W(xué)教育家韋鈺指出：“概念是組織起來的經(jīng)驗，是基于事實、事件、特性、感知信息進(jìn)行分類、推理和抽象出來的知識，它使我們能有效地認(rèn)知、交流、發(fā)展我們對世界的認(rèn)識?？茖W(xué)概念是指組織起來構(gòu)成的、系統(tǒng)的科學(xué)知識。[1]”在初中科學(xué)課程里，概念往往以科學(xué)術(shù)語呈現(xiàn)，是對科學(xué)知識的高度凝練。然而我們不難發(fā)現(xiàn)，部分科學(xué)學(xué)習(xí)困難生學(xué)習(xí)呈片面化和零碎化，對概念缺乏深度理解，未能把生活現(xiàn)象、生活經(jīng)驗和科學(xué)實驗進(jìn)一步內(nèi)化，缺乏應(yīng)用概念解決問題的能力，更談不上把相關(guān)概念聯(lián)結(jié)起來。因而，其學(xué)習(xí)完一個個概念后頭腦中的知識仍處于零散狀態(tài)，得不到延伸和深化。

一、學(xué)生在科學(xué)概念學(xué)習(xí)方面存在的問題

（一）科學(xué)概念與生活經(jīng)驗存在“兩層皮”的現(xiàn)象

科學(xué)源于生活實際，在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前，學(xué)生并非頭腦空白，任由教師填繪。在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)一些學(xué)生的日常生活經(jīng)驗作為學(xué)習(xí)情境，以此來喚起其已有的知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其更好地學(xué)習(xí)科學(xué)知識，促進(jìn)其科學(xué)概念的形成。盡管如此，學(xué)生在學(xué)習(xí)之初所習(xí)得的概念只是停留在短時記憶的層面，在其運用科學(xué)概念解決問題時仍需要回到生活經(jīng)驗。這表現(xiàn)為對科學(xué)概念的表達(dá)用詞生活化、口語化而缺乏專業(yè)術(shù)語，在解決問題時不能從科學(xué)概念切入，而是用生活經(jīng)驗來闡述事物或?qū)ζ溥M(jìn)行浮于表象的錯誤表述。

例如，在學(xué)習(xí)《探究液體蒸發(fā)快慢的影響因素》一節(jié)內(nèi)容時，其科學(xué)概念是蒸發(fā)，生活經(jīng)驗是曬衣服。為了能更好地喚起學(xué)生原有的知識，筆者在課堂教學(xué)中以生活中“曬衣服”的經(jīng)驗為例向?qū)W生提問：“怎么曬衣服可以干得快呢？”這時，學(xué)習(xí)困難生可能難以用科學(xué)術(shù)語對其進(jìn)行表達(dá)，他們往往又會回到生活化、口語化的表述層面上。當(dāng)筆者在將知識遷移到“將酒精涂到手背上，為什么會有涼颼颼的感覺”等問題上時，他們則表現(xiàn)出了表達(dá)不得要領(lǐng)的情況，這表明筆者的教學(xué)未達(dá)到預(yù)期的效果。

從生活經(jīng)驗中引入科學(xué)概念的學(xué)習(xí)方法是值得倡導(dǎo)的，但如果僅從單一的生活經(jīng)驗中采取演繹的方式來推論出一個科學(xué)概念，那么學(xué)生會因為缺乏豐富的經(jīng)驗而不能進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，導(dǎo)致其對概念的理解難以深入。由于其遷移、應(yīng)用的能力不強(qiáng)，難免會出現(xiàn)科學(xué)概念與生活經(jīng)驗“兩層皮”的現(xiàn)象。

（二）死記公式替代概念理解

在“以考代練，以考論學(xué)”理念的影響下，有些教師的教學(xué)注重功利性，教學(xué)是“快餐式”的，其會把科學(xué)概念條目化、公式化，讓學(xué)生通過記憶習(xí)得，以此代替公式解題來考查學(xué)生對概念的掌握程度。

例如，在“歐姆定律概念”的教學(xué)中存在這樣的問題：學(xué)生能用公式進(jìn)行簡單的求算，但對于如何理解歐姆定律的概念，卻很少有學(xué)生能夠進(jìn)行正確描述，絕大多數(shù)學(xué)生的腦海里只剩下了I=U/R，部分學(xué)生還錯誤地認(rèn)為R=U/I是歐姆定律的公式。對于引入的公式，很多學(xué)生還停留在死記硬背的層次上，未能理解公式和概念的由來。他們認(rèn)為背會了公式，在以后的做題過程中就能進(jìn)行應(yīng)用，其結(jié)果卻是對學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)帶來了阻礙。

目前，一個比較普遍的學(xué)習(xí)現(xiàn)象是學(xué)生不能深刻理解科學(xué)概念而一味地死記公式，導(dǎo)致其對概念和公式的理解過于片面化，甚至出現(xiàn)錯誤的認(rèn)識。學(xué)生忽視了核心概念，偏重于代公式解題，不少學(xué)生出現(xiàn)解錯題的現(xiàn)象就在于其對概念的認(rèn)識模糊不清，對公式的理解不到位。教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)科學(xué)概念，從概念中來推出公式，而不是簡單地代公式計算，學(xué)生對于概念和公式的理解對于提高其解題能力和后續(xù)的學(xué)習(xí)十分重要。

（三）紙上談兵背實驗

不少科學(xué)概念源于實驗。實驗是科學(xué)之根，實驗教學(xué)是科學(xué)教學(xué)之基。如何通過有效的實驗教學(xué)幫助學(xué)生從中構(gòu)建起科學(xué)概念是科學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵。然而，有些學(xué)生并沒有從實驗中提煉規(guī)律、形成概念，而是在背實驗，這與教學(xué)脫離了真實的實驗進(jìn)行紙上談兵有關(guān)。

例如，在教學(xué)《空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測定》一節(jié)時，這節(jié)課需要基于實驗的測定才能得知“空氣是混合物，其中氧氣約占1/5 體積”的科學(xué)概念。如果教師不去做真實的實驗而是做“黑板實驗”，以講代做，單純地讓學(xué)生記憶實驗的過程和結(jié)論顯然無法讓學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。因此，學(xué)生并不清楚為什么要選用紅磷作為燃燒物質(zhì)進(jìn)行實驗，在能否選擇蠟燭、硫黃、木炭、鐵絲等作為消耗氧氣的燃料時產(chǎn)生誤判，不能深入分析物質(zhì)燃燒時氧氣最低濃度對實驗產(chǎn)生的影響，在遇到變式問題時更是不知所措?？茖W(xué)學(xué)困生只停留在了對教材中的實驗單純背誦層面上，而缺乏解決問題的實際能力。

二、促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐

（一）認(rèn)知沖突激趣，實驗探究跟進(jìn)

潘斯納等人提出了著名的“概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)”理論。其指出，在概念教學(xué)的過程中要讓學(xué)生產(chǎn)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)和新知識之間無法包容的矛盾,或是在新知識與學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生“不協(xié)調(diào)”，從而激發(fā)學(xué)生持續(xù)探究新問題、揭示科學(xué)本質(zhì)、形成科學(xué)概念的興趣。

由于對自然或社會現(xiàn)象的理解存在局限，教師往往會受自己原始認(rèn)知結(jié)構(gòu)的影響，在教學(xué)中常引用生活中的經(jīng)驗和事實為學(xué)生提供大量與其認(rèn)知結(jié)構(gòu)相反的實例。而以實驗探究跟進(jìn)，從新的認(rèn)知沖突中構(gòu)建新的科學(xué)概念才是正確的教學(xué)方法。

例如，在《物體浮沉條件》一節(jié)的教學(xué)中，筆者經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍認(rèn)為重的物體會下沉，輕的物體會上浮，物體的浮沉是由物體的重力決定的。在此基礎(chǔ)上，筆者在課堂上安排了如下實驗進(jìn)行跟進(jìn)。

實驗一：鐵在水里會下沉。驗證學(xué)生的原有認(rèn)知是正確的。

實驗二：在同重力的情況下，鐵制的小船能浮在水面上，從而產(chǎn)生新的認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生的探究興趣。

實驗三：細(xì)小的針在水里會下沉。說明浮沉與質(zhì)量無關(guān)，而與密度有關(guān)，又與實驗二的認(rèn)知產(chǎn)生新的沖突。

（二）實驗探究引路，激發(fā)思辨思維

實驗是科學(xué)教學(xué)的重要基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。實驗教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的探究興趣，但實驗探究不能僅停留在對操作、現(xiàn)象的觀察層面上，而應(yīng)以此帶動學(xué)生開展思辨活動，從而幫助學(xué)生主動獲取科學(xué)知識、掌握科學(xué)方法。

例如，在《探究杠桿的平衡條件》一節(jié)的教學(xué)中，實驗探究是本節(jié)課的重點。其中，杠桿平衡的生活經(jīng)驗有：學(xué)生在玩蹺蹺板時移動前后位置、改變力的大小都可以改變力的作用效果，使杠桿狀態(tài)發(fā)生改變。但生活經(jīng)驗不能替代科學(xué)實驗，實驗探究要在控制條件的情況下進(jìn)行。本節(jié)的科學(xué)探究屬于定量探究，更要注重對條件的控制與對數(shù)據(jù)的采集、分析、處理和運用[2]。為了使學(xué)生能從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，從定性到定量，最后歸納出杠桿的平衡條件，筆者首先針對實驗器材進(jìn)行了選擇和改進(jìn)，試圖以問題帶動學(xué)生的思辨：（1）如何選擇杠桿的支點？（2）如何調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡？（3）如何判斷杠桿在水平位置平衡？以這些問題引發(fā)學(xué)生的思考，對其滲透“調(diào)節(jié)天平平衡”的知識。

（三）聚集核心概念，變式推演提升

核心概念的形成，需要經(jīng)過不斷的整合、變式推演，在試錯糾錯中逐漸完善。由于初中學(xué)生的思維邏輯能力還有待加強(qiáng)，其獲取的知識大多是零碎的、片面的，缺少有效的整合和反思，沒有形成知識體系。在遇到新情境中的相似問題時，他們?nèi)匀蝗鄙龠w移能力，而新舊問題之間的聯(lián)系就是遷移的核心，是對科學(xué)本質(zhì)規(guī)律的應(yīng)用。所以，在初中科學(xué)教學(xué)過程中，教師可以多些變式訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握規(guī)律的內(nèi)涵和外延，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。

例如，在對化學(xué)實驗裝置氣密性的檢查中，氣密性原理是解決問題的核心所在，其在氣體制備實驗中占據(jù)著重要地位。但對氣密性的檢查會隨著裝置的多樣性而富有創(chuàng)新性，這是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，其在考試中始終屬于難度較大的問題。

教材上呈現(xiàn)的對裝置氣密性的檢查是比較簡單的：將導(dǎo)管伸入水中，用手捂住試管，若導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡則說明裝置氣密性良好。該方法是利用裝置受熱會引起氣壓的改變，并利用轉(zhuǎn)換法——通過觀察氣泡的有無來檢查氣密性的。

如果教師的教學(xué)僅停留在對這一簡單裝置進(jìn)行氣密性檢查的基礎(chǔ)上，是很難讓學(xué)生應(yīng)對那些稍復(fù)雜的問題的。這就要求教師設(shè)計多種實驗變式，讓學(xué)生在對變式問題的解決中理解氣密性檢查的原理，實現(xiàn)知識的遷移，進(jìn)一步完善知識結(jié)構(gòu)，尋找規(guī)律，從而幫助學(xué)生進(jìn)行實際問題的解決。

三、思考與展望

影響學(xué)生對于概念進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的因素有很多。例如，受之前學(xué)習(xí)過的概念的影響，這就需要教師在進(jìn)行科學(xué)概念的教學(xué)時充分考慮到學(xué)生的已有知識儲備，在其基礎(chǔ)上設(shè)計能夠引發(fā)認(rèn)知沖突的情境，激發(fā)學(xué)生自主改造和重建原有的知識結(jié)構(gòu)。

再如，當(dāng)實驗教學(xué)層面不夠，不足以引發(fā)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)時，這就需要教師精心設(shè)計實驗探究的各個環(huán)節(jié)，注重學(xué)生的思辨思維，給學(xué)生表達(dá)的機(jī)會，通過學(xué)生的表達(dá)、相互評價等途徑來促成其對于概念的全面認(rèn)識。

結(jié) 語

新課程改革背景下，初中科學(xué)學(xué)科的重要性日益凸顯，成為影響學(xué)生綜合素養(yǎng)的關(guān)鍵因素之一。開展科學(xué)概念的深度學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生具備良好的科學(xué)情感和正確的科學(xué)價值觀?？茖W(xué)概念的學(xué)習(xí)是科學(xué)學(xué)科的重點，也是難點，直接影響到學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。教師應(yīng)積極改變自身教學(xué)觀念，加強(qiáng)科學(xué)概念教學(xué)與生活的聯(lián)系，從激發(fā)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣入手，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究，為科學(xué)學(xué)科的教學(xué)注入新的活力，也為學(xué)生的全面發(fā)展帶來積極影響。