基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的初中科學(xué)核心概念教學(xué)探析

徐國美

【摘要】核心概念在教學(xué)中處于樞紐性的位置。借助學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，我們可以在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)核心概念教學(xué)的優(yōu)化。教師如能能夠精準(zhǔn)確定核心概念，并基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的思想，緊扣生活與實(shí)驗(yàn)，借助概念圖來進(jìn)行核心概念的有序建構(gòu)，將使概念的學(xué)習(xí)有條不紊，提升課堂思維含量。

【關(guān)鍵詞】初中科學(xué);核心概念;學(xué)習(xí)進(jìn)階;學(xué)情;實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G632.4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1992-7711（2020）30-183-02

概念是人腦反映自然界事物客觀規(guī)律的本質(zhì)屬性的思維形式。英國科學(xué)教育家哈倫指出：“科學(xué)教育不能讓學(xué)生去收獲一堆散亂無序的知識(shí)，而應(yīng)去實(shí)現(xiàn)一個(gè)向核心概念回歸的進(jìn)展過程?！苯處熞獛椭鷮W(xué)生整合與建構(gòu)各種片斷化的信息，形成具有邏輯聯(lián)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)就是核心概念。因此，核心概念在教學(xué)中處于樞紐性的位置，是促使學(xué)生知識(shí)遷移與思維深化的“原點(diǎn)”與“中轉(zhuǎn)站”。

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論認(rèn)為，學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個(gè)由知識(shí)表征、知識(shí)建構(gòu)、知識(shí)應(yīng)用與知識(shí)創(chuàng)新組成的過程，這是一個(gè)密切聯(lián)系、層次分明的遞進(jìn)系統(tǒng)。借助學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，我們可以在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)核心概念教學(xué)的優(yōu)化，以下以“光的直線傳播”這一核心概念的教學(xué)為例，與同行分享。

一、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階，由學(xué)情定起點(diǎn)

為了準(zhǔn)確了解學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，教師除了要了解小學(xué)科學(xué)教材外，還可以依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)前測(cè)，以便準(zhǔn)確呈現(xiàn)學(xué)生的前概念。比如對(duì)于“光的直線傳播”我們可以制定了如下進(jìn)階表：

由這份表格與現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行對(duì)照，筆者發(fā)現(xiàn)在我校七年級(jí)學(xué)生相關(guān)內(nèi)容教學(xué)前，僅有10%的學(xué)生已經(jīng)達(dá)到第3級(jí)水平，而70%的學(xué)生處于第2級(jí)水平，余下的學(xué)生還處于第1級(jí)的水平。由此，針對(duì)第2級(jí)水平進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)喚醒，讓學(xué)生糾正“影子是一種物體”、“月球是光源”之類的迷失概念，對(duì)小學(xué)學(xué)習(xí)的小孔成像實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入探究，通過具體觀察與抽象化形成知識(shí)關(guān)聯(lián)是教學(xué)的起點(diǎn)，而通過光線圖的制作與實(shí)踐應(yīng)用來系統(tǒng)化知識(shí)、學(xué)會(huì)創(chuàng)新則是教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

二、緊扣實(shí)踐，促進(jìn)核心概念的有效建構(gòu)

當(dāng)下的課堂探究教學(xué)存在著一種不良傾向，有的教師過份看重課堂探究過程并形成了一套固定模式，這使得學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法變得機(jī)械化，還有的教師認(rèn)為科學(xué)探究就要讓學(xué)生重復(fù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的過程，非常重視對(duì)科學(xué)知識(shí)的邏輯證明，卻忽略了生活與實(shí)驗(yàn)在科學(xué)知識(shí)形成過程的重要性。對(duì)于象光學(xué)這樣的知識(shí)，重視生活與社會(huì)實(shí)踐的作用，讓學(xué)生在概念的形成的不同階段加強(qiáng)實(shí)踐感知、參與多角度的生活關(guān)聯(lián)，有助學(xué)生的概念獲得更準(zhǔn)確、更有效、更具應(yīng)用性。

1.提升概念獲得的準(zhǔn)確性

學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象的理解往往是膚淺的，小學(xué)階段學(xué)習(xí)的知識(shí)很多也只是停留在感性層面，沒有精確地把握其實(shí)質(zhì)?？茖W(xué)教學(xué)必須借助一定的方案通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證規(guī)律，從而使概念獲得既準(zhǔn)確、又可信。

案例1：“光的直線傳播"的探究

（1）驗(yàn)證光在空氣中的傳播路線

教師拿出激光槍，天花板上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，學(xué)生由此說明光是沿直線傳播的，但又說不出怎么去驗(yàn)證它。于是教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活中看到的光線傳播例子，學(xué)生想到了城市夜空的激光束、影視鏡頭中穿過樹林的光柱，掃地時(shí)因?yàn)閴m土飛起看到陽光照進(jìn)室內(nèi)的光線。受此啟發(fā)，學(xué)生想到用噴水制造霧氣、撒粉筆灰、拉上窗簾制造黑暗環(huán)境等方法。

（2）驗(yàn)證光在水中的傳播路線

受上述過程的影響，學(xué)生馬上提出了觀察到水中光線的方法：在水中滴上墨水、放些粉筆灰、放點(diǎn)紅糖……然后分別進(jìn)行不均勻與均勻糖水的傳播實(shí)驗(yàn)，最終得出：光沿直線傳播的條件是必須在同一種均勻的透明介質(zhì)中。

【分析】教師展示激光后學(xué)生看不清激光的傳播路徑，只有開花板上的一個(gè)亮點(diǎn)，雖然學(xué)生都說出了光是沿直線傳播的，但這只屬于前概念。學(xué)生的理解水平在學(xué)生進(jìn)階中位于1、2級(jí)層次，概念屬性掌握得非常粗糙，準(zhǔn)確度不夠。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來驗(yàn)證其正確性，并探討“光沿直線傳播的條件是什么”對(duì)學(xué)生有較大的挑戰(zhàn)性，也易于激發(fā)探究興趣。

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)歷了“①光在不同介質(zhì)中也可沿直線傳播;②光只有在同種介質(zhì)中才會(huì)沿直線傳播;③光在同種均勻的介質(zhì)中才能沿直線傳播”的認(rèn)識(shí)更新過程，逐步完成從原始經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)知識(shí)的進(jìn)階。

2.提高概念獲得的有效性

概念獲得的過程中，教師如果直接給出方案讓學(xué)生去探究，或者把個(gè)別學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布給大家，都難以體現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的探究，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且這樣會(huì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階過程被人為割裂，前概念被拋棄，新概念的建立過程變得無所依從。

案例2：小孔成像

教室內(nèi)暫時(shí)關(guān)閉燈光、拉上窗簾，講臺(tái)上放有蠟燭與光屏，再提供一引起卡片紙，卡片中間分別開有圓形、三角形、正方形的較大孔。

師：如果將這些紙分別放在點(diǎn)燃的蠟燭與光屏之間，光屏上會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

生：分別會(huì)出現(xiàn)圓形、三角形、正方形光斑。（學(xué)生上臺(tái)驗(yàn)證，結(jié)果與猜想一致。理解：類似墻上的人影）

師：如果卡片上的孔逐漸變小，光屏上又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

生：圓形、三角形與正方形光斑慢慢變小。

師：為了讓孔更容易縮小，你使用什么方法比較好？（學(xué)生認(rèn)為可以將一張卡片紙蓋住小孔的一部分，再慢慢移動(dòng)位置，由于三角形的孔大小改變后形狀可以不變，所以大家最終認(rèn)為選三角形進(jìn)行探究比較合適。）

師：如果現(xiàn)在全是很小的小孔，那么圓形、三角形、正方形小孔成的像分別是很小的圓形、三角形與正方形嗎？

生：是。（經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并不是，學(xué)生感到非常詫異，最終驗(yàn)證得到的光斑形狀是倒立的蠟燭火焰。）

【分析】學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論并不難，難的是錯(cuò)誤前概念的轉(zhuǎn)變。由于學(xué)生存在“光斑形狀孔的形狀決定”這一錯(cuò)誤觀念，如果不解決這一問題，很難點(diǎn)燃課堂的興奮點(diǎn)。如果在探討過程中產(chǎn)生了意見的分歧，或者出現(xiàn)了內(nèi)在經(jīng)驗(yàn)的矛盾，學(xué)生更易于從學(xué)習(xí)的生長點(diǎn)上衍生出問題，激發(fā)出情感，升華出共鳴。這段教學(xué)中，教師激發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生經(jīng)歷了探索與認(rèn)知建構(gòu)不斷融合的過程，使每一次的思考都有一定的落腳點(diǎn)，所以概念落實(shí)自然水到渠成而且非常深刻。

3.增強(qiáng)概念獲得的應(yīng)用性

案例3：綜合練習(xí)。

① 下列現(xiàn)象中不能說明光沿直線傳播的是

（ ? ）

A.晚間用手電筒照黑暗的天空

B.太陽從云層背后發(fā)射出一束光。

C.早上太陽還沒有出現(xiàn)，我們卻感到天亮了。

D.學(xué)生通過觀察電子白板來學(xué)習(xí)知識(shí)。

②如右圖，甲與乙兩個(gè)人站在一面墻的兩側(cè)，如果要讓甲、乙兩人都能看到對(duì)方的全身，需要在墻上開一扇窗，那么窗的最小位置應(yīng)該是（;;）

A.ad? ?B.ac? ?C.be? ?D.bd

③給你一根木制的米尺，你能否設(shè)計(jì)一個(gè)方案來估測(cè)學(xué)校操場邊旗桿的高度？

【分析】根據(jù)光的直線傳播規(guī)律解答綜合性的實(shí)際問題，對(duì)學(xué)生思維能力的要求比較高，特別是與數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)合起來的綜合應(yīng)用，會(huì)使不少學(xué)生感到無從下手，但實(shí)踐應(yīng)用無疑是使核心概念掌握更牢固的重要渠道。

這里的三道綜合訓(xùn)練題很好地反映了學(xué)習(xí)進(jìn)階的過程：其中第① 題屬于第3層級(jí)的關(guān)聯(lián)水平，即把新學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)應(yīng)聯(lián)系起來。第②題屬于第4層級(jí)的系統(tǒng)水平，要求學(xué)把握光的直射的規(guī)律并學(xué)習(xí)制作光路圖。第③題則屬于第5層級(jí)的要求，在答案框架相對(duì)模糊的情況下要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行合理創(chuàng)新。

三、借助概念圖，促進(jìn)概念建構(gòu)

學(xué)生通過繪制核心概念圖，能提升思維品質(zhì)，較好地建立知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，并將核心概念融入知識(shí)脈絡(luò)之中。如下圖：

這一概念圖以“光的直線傳播”為中心進(jìn)行拓展，衍生出很多子系統(tǒng)，同時(shí)“光的直線傳播”又與“光的反射”、“折射”并列并從屬于“光的傳播”這一母系統(tǒng)。概念圖中的提示性文字“月亮不是光源”主要起到糾正前概念并作強(qiáng)調(diào)的作用;提示性文字“孔較大時(shí)相似”則把小孔成像實(shí)驗(yàn)中孔較大時(shí)的情形視作小孔的外形在光屏中形成的影子來思考，使得”小孔成像”與“影子”之間形成關(guān)聯(lián)。隨著學(xué)生知識(shí)的深化學(xué)習(xí)，學(xué)生的概念圖將進(jìn)一步豐富完整起來，在大腦的記憶深處有序存儲(chǔ)。

綜上所述，在初中科學(xué)教學(xué)中，教師如能能夠精準(zhǔn)確定核心概念，并基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的思想，緊扣生活與實(shí)驗(yàn)，借助概念圖來進(jìn)行核心概念的有序建構(gòu)，將使概念的學(xué)習(xí)有條不紊，提升課堂思維含量，增進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]李光宇.基于“學(xué)習(xí)進(jìn)階"理論的物理習(xí)題教學(xué)策略[J].教學(xué)月刊（中學(xué)版），2016（7/8）