基于新課標(biāo)的小學(xué)科學(xué)概念建構(gòu)

◆顏春慧

0 引言

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，小學(xué)階段是學(xué)生生理和心理發(fā)展的重要時(shí)期。這一時(shí)期培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的任務(wù)主要包括：呵護(hù)兒童與生俱來的好奇心，培養(yǎng)兒童對(duì)科學(xué)的興趣；引領(lǐng)兒童學(xué)習(xí)與周圍世界有關(guān)的科學(xué)知識(shí)，建構(gòu)科學(xué)概念等[1]。小學(xué)生的學(xué)習(xí)過程具有形象思維與抽象思維、直覺與理性、想象與創(chuàng)造互相結(jié)合的特點(diǎn)，這決定了他們?cè)诳茖W(xué)學(xué)習(xí)過程中需要搭建認(rèn)知支架才能建構(gòu)科學(xué)概念，實(shí)現(xiàn)思維的有效發(fā)展。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，注重活動(dòng)的層次性、具象性、整體性，能有效幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

1 注重層次性，實(shí)現(xiàn)進(jìn)階建構(gòu)

建構(gòu)化、功能化、素養(yǎng)化，構(gòu)成科學(xué)概念發(fā)展的進(jìn)階順序[2]。教師要根據(jù)科學(xué)概念發(fā)展的心理機(jī)制，理順科學(xué)概念發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系，依據(jù)課程與教材內(nèi)容，確立科學(xué)概念能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)、各要素之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，要避免只注重局部而忽視整體，或只注重整體而忽視局部，泛泛而談、淺嘗輒止。教師要根據(jù)教材中各單元中的內(nèi)容，落細(xì)、落實(shí)學(xué)生的概念聚焦能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念發(fā)展有序進(jìn)階。科學(xué)概念的培養(yǎng)必須遵循低級(jí)向高級(jí)、簡單到復(fù)雜的心理機(jī)制。這就需要教師首先把握學(xué)生的身心特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，在了解學(xué)生的前概念和認(rèn)知能力基礎(chǔ)上，分析學(xué)生可能缺乏的知識(shí)與能力，可能存在的困難與障礙，預(yù)設(shè)學(xué)生思維發(fā)展的方向與空間。

案例1：教科版小學(xué)科學(xué)三下“溫度和水的變化”單元第五課“水和水蒸氣”

如研究“白汽是什么”，對(duì)三年級(jí)的學(xué)生來說是困難的，但是當(dāng)他們用激光手電筒觀察在燒杯上方黑色卡紙罩中的“白汽”時(shí)，則可以很容易地發(fā)現(xiàn)“白汽是一粒粒的，像白糖顆粒一樣，而不是氣態(tài)的”，從而豐富了學(xué)生對(duì)“白汽”的認(rèn)識(shí)，有學(xué)生推測(cè)“可能是很小很小的小水珠”。由于很小，“收集更多的白汽”則是探究過程后的必然走向。每個(gè)學(xué)生都是帶著先前的理解和期望去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，活動(dòng)中親眼見證了“小小的顆粒越來越多，幾十個(gè)、上百個(gè)、更多個(gè)，聚集變成了水珠，水珠越來越大滴了下來”。探究活動(dòng)進(jìn)行到這里，學(xué)生運(yùn)用活動(dòng)中獲得的信息進(jìn)行推理，經(jīng)歷由多個(gè)信息推理出一個(gè)新概念的思維過程，推動(dòng)思維向高一層次發(fā)展，從而建構(gòu)起凝結(jié)的科學(xué)概念。這樣可以提高把握事物特征并將特征進(jìn)行形象化處理的創(chuàng)新能力，學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力都得到進(jìn)一步培養(yǎng)。

案例2：教科版小學(xué)科學(xué)四下“巖石和礦物”單元第二課“認(rèn)識(shí)幾種常見的巖石”

1）承接已知，引發(fā)探究興趣。

師：上節(jié)課大家觀察了自己收集的巖石特點(diǎn)并進(jìn)行了分類。老師帶來了幾種巖石，你們認(rèn)識(shí)嗎？

2）方法多樣，深入觀察巖石的特征。

①觀察巖石的方法：看、摸、聽、聞、借助放大鏡。學(xué)習(xí)新的觀察巖石的方法，觀看“滴稀鹽酸看巖石反應(yīng)”視頻。

②小組觀察，及時(shí)記錄，整理發(fā)現(xiàn)，全班交流，修正認(rèn)識(shí)，形成共識(shí)。

③根據(jù)資料、對(duì)照記錄，修正記錄，判斷巖石種類。

④按圖檢索，檢查修正的巖石種類是否正確。

⑤趣味練習(xí)，鞏固提升對(duì)巖石的認(rèn)識(shí)。說說猜猜游戲：描述某一塊巖石的兩個(gè)明顯的特征，其他同學(xué)猜這塊巖石的名稱。

學(xué)生科學(xué)概念的發(fā)展是在一個(gè)個(gè)活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的，因而活動(dòng)要有層次性。隨著一個(gè)個(gè)活動(dòng)的展開，逐步實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念的進(jìn)階式發(fā)展。教師設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)流程：導(dǎo)課引出對(duì)常見巖石的認(rèn)識(shí)的興趣→確定觀察巖石的方法→小組觀察，及時(shí)記錄，整理發(fā)現(xiàn)，全班交流，修正認(rèn)識(shí)，形成共識(shí)→根據(jù)資料、對(duì)照記錄，判斷巖石種類→按圖檢索，修正巖石種類→趣味練習(xí)，鞏固提升對(duì)巖石的認(rèn)識(shí)。這些活動(dòng)緊緊圍繞本課的概念主題有序展開，形成一條結(jié)構(gòu)緊密、層層推進(jìn)的概念活動(dòng)。在經(jīng)歷這樣的探究活動(dòng)后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了常見巖石的本質(zhì)特征，從而建構(gòu)起清晰的科學(xué)概念。

2 注重具象性，運(yùn)用圖示建構(gòu)

課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“在教師引導(dǎo)下，能用比較科學(xué)的詞匯、圖示符號(hào)、統(tǒng)計(jì)圖表等方式記錄整理信息，陳述證據(jù)和結(jié)果?！盵1]小學(xué)生的思維在很大程度上是直接與感性經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的，具有很大程度的具體形象性。圖示不但能形象地表達(dá)學(xué)生頭腦中已有的科學(xué)概念，還可以指引學(xué)生將具體的形象歸納出部分本質(zhì)來，這樣的訓(xùn)練越多，那么學(xué)生提取事物的本質(zhì)就越多，抽象邏輯思維能力也就越強(qiáng)，學(xué)生理性思維的發(fā)展將會(huì)收到事半功倍的效果。

在科學(xué)探究活動(dòng)中，當(dāng)學(xué)生已對(duì)科學(xué)概念有了模糊的認(rèn)識(shí)，卻難以用語言準(zhǔn)確表達(dá)時(shí)，輔之以圖示記錄，不但能形象表達(dá)學(xué)生頭腦中已有的科學(xué)概念，而且能夠幫助學(xué)生將認(rèn)識(shí)從感性走向理性，從而建構(gòu)科學(xué)概念。尤其是物質(zhì)世界科學(xué)領(lǐng)域中的聲、電、熱、磁等，這些能量是隱形、抽象的，為隱形的能量畫出圖示，會(huì)讓學(xué)生更為直觀地認(rèn)識(shí)到概念的本質(zhì)特征。

案例3：教科版小學(xué)科學(xué)五下“熱”單元第五課“熱是怎樣傳遞的”

問題聚焦：在金屬圓片的中心點(diǎn)加熱，熱會(huì)怎么傳遞？在金屬圓片的邊緣加熱，熱會(huì)怎么傳遞？

教師1：學(xué)生口頭預(yù)測(cè)、交流。

教師2：學(xué)生分組預(yù)測(cè)，用箭頭畫出熱傳遞的路線（見圖1）；交流預(yù)測(cè)。

圖1

從兩位教師的課堂中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生用口頭預(yù)測(cè)和圖示預(yù)測(cè)的教學(xué)效果不同。本課的重點(diǎn)是幫助學(xué)生建立“熱傳遞”的科學(xué)概念，第一部分是研究熱在金屬條中的傳遞現(xiàn)象，理解熱總是從較熱的一端傳向較冷的一端；第二部分是研究熱在金屬圓片上的傳遞，理解熱總是從物體的一部分傳遞到另一部分。兩位教師聚焦的問題是相同的，只是預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)不同。教師1讓學(xué)生口頭描述熱的傳遞路徑，獲取學(xué)生的前概念認(rèn)知水平。教師2用圖示記錄展現(xiàn)學(xué)生原有認(rèn)知水平。很顯然，教師1的學(xué)生用語言預(yù)測(cè)的熱傳遞是看不見摸不著的，是個(gè)別學(xué)生基于一種直接感覺的隱性思維。教師2的學(xué)生圖示展現(xiàn)則提供了將內(nèi)隱思維顯性化的機(jī)會(huì)，盡管學(xué)生的圖示記錄不準(zhǔn)確，但能展現(xiàn)出學(xué)習(xí)的遷移效果，學(xué)生思維參與率極高，為后續(xù)教學(xué)做好了鋪墊，從而建構(gòu)起熱傳遞的概念：熱總是從較熱的地方傳向較冷的地方。

案例4：教科版小學(xué)科學(xué)四上“聲音”單元第二課“聲音是怎樣產(chǎn)生的”

本課的教學(xué)活動(dòng)包括兩個(gè)部分：一是使物體發(fā)出聲音；二是發(fā)聲的物體都在振動(dòng)嗎？在第一部分教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生對(duì)“聲音是怎樣產(chǎn)生的”這一問題的解釋是基于已有經(jīng)驗(yàn)，并沒有探究到聲音產(chǎn)生的本質(zhì)。教師再次讓學(xué)生將感覺化為圖示，用“↑”的方向記錄下鑼、音叉在發(fā)聲時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；學(xué)生觀察對(duì)鋼尺、皮筋、鑼、音叉等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的圖示記錄，通過“↑”符號(hào)觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)聲的物體都在不斷重復(fù)地作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)識(shí)沖突，通過概括，將自己的解釋從具體上升到抽象。這時(shí)教師找到前概念和科學(xué)概念之間的根本沖突點(diǎn)，舉出反例，請(qǐng)一生上臺(tái)演示：用力壓鼓面、用力彎折尺子、用力拉扯橡皮筋。用力了卻不能使物體發(fā)出聲音，讓學(xué)生進(jìn)行解釋。

反例的呈現(xiàn)，與學(xué)生的理論或觀點(diǎn)又產(chǎn)生沖突，激起其繼續(xù)探究聲音產(chǎn)生的本質(zhì)原因，有助于學(xué)生建立起“振動(dòng)”的概念。在“振動(dòng)”概念的提升過程中，學(xué)生進(jìn)行了多層次的比較、分析、綜合等活動(dòng)，由表面的理解進(jìn)入概念的提升，順勢(shì)得出振動(dòng)概念：不斷重復(fù)地往返運(yùn)動(dòng)叫振動(dòng)，物體發(fā)聲時(shí)在振動(dòng)。

3 注重整體性，完成單元建構(gòu)

小學(xué)科學(xué)教材單元整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)和規(guī)律的理解，有利于學(xué)生對(duì)方法的把握和研究能力的提高，有利于學(xué)生科學(xué)習(xí)慣的養(yǎng)成、思維能力的發(fā)展和良好品德的形成，使學(xué)生認(rèn)識(shí)的發(fā)展、探究能力的形成以及科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)成為逐漸發(fā)展的過程，并形成一個(gè)有機(jī)整體。教師要以單元為整體統(tǒng)籌、研讀教材，分析學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，從整體上把握單元教學(xué)目標(biāo)，對(duì)單元教材內(nèi)容進(jìn)行全面分析：梳理單元在德育、概念、方法、能力、態(tài)度等方面的結(jié)構(gòu)和發(fā)展脈絡(luò)；理清本單元與前后內(nèi)容的關(guān)系；關(guān)注學(xué)生概念的建構(gòu)過程；設(shè)計(jì)和把握單元教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)活動(dòng)；注重學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)與探究能力的培養(yǎng)設(shè)計(jì)；突出課內(nèi)與課外學(xué)習(xí)活動(dòng)的銜接；對(duì)前面所建構(gòu)的一些從屬概念依次梳理和提升，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)單元形成深刻的認(rèn)識(shí)，逐步建構(gòu)系統(tǒng)的、整體的單元科學(xué)概念。這就要求提升教師的教學(xué)設(shè)計(jì)站位，立足單元，以單元為整體，設(shè)計(jì)的目標(biāo)才是學(xué)科育人的關(guān)鍵能力、必備品格與價(jià)值觀念。要做到上接學(xué)科核心素養(yǎng)，下連知識(shí)點(diǎn)的目標(biāo)或要求。

案例5：教科版小學(xué)科學(xué)六上“工具和機(jī)械”單元第八課“自行車上的簡單機(jī)械”

本課是單元的總結(jié)課，學(xué)生運(yùn)用前幾課所學(xué)的簡單機(jī)械杠桿、輪軸、滑輪、斜面原理，研究所熟悉的自行車這個(gè)綜合運(yùn)用簡單機(jī)械的交通工具，將科學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去。首先分析自行車上的鏈條和齒輪兩個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)，然后尋找自行車上更多的簡單機(jī)械，最后集中探討本單元所認(rèn)識(shí)過的簡單機(jī)械的種類和它們的作用，形成對(duì)簡單機(jī)械的總體認(rèn)識(shí)。這既是對(duì)前幾課學(xué)習(xí)內(nèi)容的一種應(yīng)用，也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的檢測(cè)。通過本課的活動(dòng)，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)到的有關(guān)簡單機(jī)械原理解決生活問題的能力。

筆者在教學(xué)時(shí)注意到以下幾點(diǎn)。

1）注重前后課之間的銜接，既是對(duì)單元所學(xué)知識(shí)的梳理，也是對(duì)本課所學(xué)內(nèi)容的鋪墊。如本課在導(dǎo)課時(shí)問題引領(lǐng)：“同學(xué)們，這一段時(shí)間在研究各種簡單機(jī)械，誰能說一說有哪些？各有什么特點(diǎn)？”學(xué)生回答：“杠桿、輪軸、滑輪、斜面……”簡單的一個(gè)問答，就將整個(gè)單元的核心內(nèi)容貫穿在一起。將這四種簡單機(jī)械的名稱板書于黑板，也為本課的研究做好了鋪墊。

2）注意對(duì)整個(gè)單元內(nèi)容的梳理運(yùn)用總結(jié)，建立簡單機(jī)械的完整概念。如在本課教學(xué)中，筆者在提出問題、小組討論指導(dǎo)時(shí)，在小組內(nèi)提醒學(xué)生關(guān)注前幾課學(xué)過的簡單機(jī)械的內(nèi)容，思考它們的特點(diǎn)，靈活運(yùn)用所學(xué)過的內(nèi)容解決問題，做到知識(shí)技能的遷移運(yùn)用；在下一個(gè)環(huán)節(jié)討論交流、歸納簡單機(jī)械的作用時(shí)，讓學(xué)生在此研究基礎(chǔ)上，結(jié)合前幾課的積累進(jìn)行概括總結(jié)，建立對(duì)簡單機(jī)械省力或方便作用的完整概念。

3）滲透德育教育的理念，讓其更加顯性。在研究變速自行車環(huán)節(jié)臨近結(jié)束時(shí)，筆者將人們發(fā)明變速自行車的意義作進(jìn)一步說明，對(duì)勞動(dòng)人民在實(shí)踐中解決問題，巧妙設(shè)計(jì)，讓科學(xué)技術(shù)服務(wù)于生活、提高生活質(zhì)量這一內(nèi)容進(jìn)行了滲透。在結(jié)課環(huán)節(jié)，筆者出示大量各種新奇自行車的圖片，既對(duì)這一理念進(jìn)一步進(jìn)行強(qiáng)化，又激發(fā)了學(xué)生對(duì)高新科技的向往，讓學(xué)生受到較好的德育教育。

4 結(jié)語

科學(xué)概念建構(gòu)過程啟示教師，理解學(xué)生思維、概念形成和發(fā)展的規(guī)律，掌握每一個(gè)概念的起點(diǎn)與特征，圍繞科學(xué)概念組織教學(xué)，注重活動(dòng)的層次性、具象性、整體性，才能讓學(xué)生用科學(xué)事實(shí)和感知促進(jìn)概念的建構(gòu)和遷移，真正提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。提升教師的教學(xué)設(shè)計(jì)站位，立足單元，以單元為站位，看到的目標(biāo)才是學(xué)科育人的關(guān)鍵能力、必備品格與價(jià)值觀念，教學(xué)設(shè)計(jì)要做到上接學(xué)科核心素養(yǎng)，下連知識(shí)點(diǎn)的目標(biāo)或要求。