基于核心素養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)思維型概念建構(gòu)教學(xué)范式的實(shí)施策略

孫強(qiáng)

摘要：基礎(chǔ)教育課程改革以來(lái)，小學(xué)科學(xué)逐漸由傳統(tǒng)注重科學(xué)知識(shí)教學(xué)向倡導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究實(shí)踐活動(dòng)建構(gòu)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變。教學(xué)中，教師要通過(guò)科學(xué)思維訓(xùn)練，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的科學(xué)概念，形成相應(yīng)的科學(xué)觀念。基于此，教師可以運(yùn)用思維型概念建構(gòu)教學(xué)范式，設(shè)計(jì)有效教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；思維型概念；教學(xué)范式

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下通稱“新課標(biāo)”）提出了對(duì)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的相關(guān)要求，要在科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)方面，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。其中，科學(xué)觀念是在理解概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上，形成對(duì)客觀事物的總體認(rèn)識(shí)。這就要求教師在教學(xué)中應(yīng)通過(guò)思維型科學(xué)概念建構(gòu)教學(xué)范式，采用有針對(duì)性的策略，引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生建構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的科學(xué)概念，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)觀念的形成，進(jìn)而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

小學(xué)科學(xué)思維型概念建構(gòu)教學(xué)范式，是指在科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師按照一定模式，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究學(xué)習(xí)和科學(xué)思維訓(xùn)練，自主建構(gòu)科學(xué)概念，形成科學(xué)觀念（見下頁(yè)圖1）。教學(xué)中，教師可通過(guò)以下策略來(lái)實(shí)施這一范式。

一、利用科學(xué)前概念，夯實(shí)科學(xué)教學(xué)基礎(chǔ)

在科學(xué)教學(xué)中，我們通常把學(xué)生在新課學(xué)習(xí)前，對(duì)所學(xué)知識(shí)已有的認(rèn)識(shí)和了解稱為前概念。前概念是學(xué)生展開科學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是教師開展教學(xué)可以參考的重要內(nèi)容之一。為了了解和利用好前概念，教師可以設(shè)計(jì)這樣的問題：“關(guān)于……你了解多少？”“關(guān)于……你都知道哪些？”通過(guò)學(xué)生的回答，教師進(jìn)行判斷，并決定下一步可以從哪里起步，從而確定教學(xué)起點(diǎn)。另外，學(xué)生的前概念有時(shí)也是教師設(shè)計(jì)教學(xué)情境的重要參考。

例如，“四季循環(huán)”是蘇教版科學(xué)教材五年級(jí)下冊(cè)“地球的運(yùn)動(dòng)”單元的一節(jié)課，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是科學(xué)觀念的形成，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到地球上因?yàn)樘?yáng)光的照射不同，導(dǎo)致溫度有高有低，進(jìn)而產(chǎn)生了春夏秋冬四季變化。

上課伊始，教師提出問題：“在我們的家鄉(xiāng)大連，一年中四個(gè)季節(jié)分別有什么顯著的特征？”學(xué)生回答：“冬天冷，夏天熱，春天和秋天不冷不熱?！苯處熇^續(xù)提問：“為什么冬天冷，夏天熱呢？”學(xué)生提出假設(shè)：“可能和太陽(yáng)的遠(yuǎn)近有關(guān)”“可能與太陽(yáng)光的照射有關(guān)”。

學(xué)生對(duì)自己家鄉(xiāng)一年四季的溫度變化很熟悉，這也是他們開展本課學(xué)習(xí)的前概念?；顒?dòng)中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，夏天物體影子短，冬天物體影子長(zhǎng)，是因?yàn)樘?yáng)光的直射與斜射造成的。那么，溫度的變化是否與太陽(yáng)光的照射角度不同有關(guān)？教師充分運(yùn)用學(xué)生前概念與模擬實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)發(fā)現(xiàn)建立聯(lián)系，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。

在接下來(lái)的活動(dòng)中，學(xué)生又發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把兩個(gè)電子溫度計(jì)的探頭分別放在一束光的直射點(diǎn)和斜射點(diǎn)時(shí)，直射點(diǎn)溫度計(jì)的溫度升高速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于斜射點(diǎn)的溫度計(jì)。由此，學(xué)生得出結(jié)論：夏天溫度高、冬天溫度低和太陽(yáng)光的直射與斜射有關(guān)。

正是因?yàn)榻處熀芎玫乩昧藢W(xué)生的前概念，在探究過(guò)程中，學(xué)生很容易就把地球上四季溫度變化與太陽(yáng)光照射的角度不同聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而建立“四季溫度變化與太陽(yáng)光的直射和斜射有關(guān)”這一科學(xué)概念。

教師要善于利用學(xué)生已有前概念，高效、合理地開展教學(xué)。了解學(xué)生前概念方式還有很多種，可以通過(guò)提問，也可以通過(guò)調(diào)查問卷、談話等。這樣，教師利用前概念，夯實(shí)教學(xué)基礎(chǔ)，就可以做到有的放矢，有針對(duì)性地組織科學(xué)學(xué)習(xí)。

二、做實(shí)科學(xué)探究活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手學(xué)科學(xué)

在科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，探究科學(xué)事實(shí)是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要方法。在感知事實(shí)階段，教師要引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)探究活動(dòng)，認(rèn)識(shí)、了解真實(shí)的客觀世界。學(xué)生的探究活動(dòng)主要包括觀察、比較、實(shí)驗(yàn)、組裝、測(cè)量等，通過(guò)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，獲取一定信息。

教學(xué)中，教師要從提出高質(zhì)量科學(xué)問題（創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境）開始，引領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手開展探究實(shí)踐活動(dòng)。問題設(shè)計(jì)（情境創(chuàng)設(shè)）指向要具體明確，簡(jiǎn)潔易懂，符合學(xué)生心理認(rèn)知，便于學(xué)生獨(dú)立思考。

例如，蘇教版科學(xué)教材二年級(jí)下冊(cè)“磁鐵的磁力”一課，主要是讓學(xué)生知道磁鐵能吸引鐵和鎳。教師可提出問題：“下面這些物體，哪些是磁鐵的‘朋友？”學(xué)生通過(guò)小組活動(dòng)，按照自己的已有經(jīng)驗(yàn)找出磁鐵的“朋友”。在這個(gè)活動(dòng)中，前概念成為學(xué)生判斷的標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于那些不熟悉的物體，學(xué)生會(huì)進(jìn)行推測(cè)或者模糊判斷，進(jìn)行選擇。教師繼續(xù)提問：“你們找得對(duì)不對(duì)呢？請(qǐng)拿出磁鐵辨別一下吧?！庇谑牵瑢W(xué)生手拿磁鐵，一個(gè)一個(gè)地靠近物體，并準(zhǔn)確分成兩類：能被磁鐵吸引和不能被磁鐵吸引。

在這個(gè)活動(dòng)中，如果教師直接讓學(xué)生用磁鐵找“朋友”，學(xué)生則缺少了思考空間，前概念就會(huì)與實(shí)操活動(dòng)脫節(jié)。長(zhǎng)此以往，學(xué)生會(huì)增強(qiáng)依賴性，對(duì)動(dòng)手活動(dòng)會(huì)變得機(jī)械、不思考，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)活動(dòng)的探究興趣降低，不利于科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

再如，教學(xué)“點(diǎn)亮小燈泡”一課時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)情境：突然停電，實(shí)驗(yàn)室漆黑一片，如何動(dòng)手制作一個(gè)照明裝置來(lái)幫助老師準(zhǔn)備上課器材？學(xué)生的思維瞬間指向?qū)嶒?yàn)室：可以點(diǎn)燃蠟燭；可以點(diǎn)燃酒精燈；可以設(shè)計(jì)一套電路系統(tǒng)，點(diǎn)亮小燈泡。

與以往讓學(xué)生盲目嘗試不同，教師先讓學(xué)生小組內(nèi)設(shè)計(jì)圖紙（思維訓(xùn)練），然后再依據(jù)圖紙組裝電路。在不斷調(diào)整圖紙方案設(shè)計(jì)、改變電路連接方式之后，學(xué)生終于成功點(diǎn)亮小燈泡。

本課中，教師創(chuàng)設(shè)情境、調(diào)動(dòng)思維（設(shè)計(jì)連接方案）、依據(jù)方案連接電路（動(dòng)手操作），充分依據(jù)四年級(jí)學(xué)生的年齡特點(diǎn)設(shè)計(jì)活動(dòng)，開展教學(xué)，較好地解決了科學(xué)事實(shí)學(xué)習(xí)（動(dòng)手活動(dòng)）環(huán)節(jié)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中存在的問題。

教師要設(shè)計(jì)符合學(xué)生年齡特點(diǎn)的探究實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在活動(dòng)中自主發(fā)現(xiàn)、自主建構(gòu)，從而展開科學(xué)學(xué)習(xí)。這些科學(xué)探究活動(dòng)，如同蓋樓的“腳手架”、過(guò)河的“渡船”，學(xué)生能夠借助“腳手架”或“渡船”，自己獲取一定科學(xué)知識(shí)，而不是靠教師講授得來(lái)。教師在課堂教學(xué)中要改變傳統(tǒng)方式，變 “帶著知識(shí)走向?qū)W生”為“帶著學(xué)生走向知識(shí)”。在感知事實(shí)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該以高質(zhì)量問題為牽引，給學(xué)生留有足夠的假設(shè)和設(shè)計(jì)空間以及充足的觀察、比較、測(cè)量等動(dòng)手活動(dòng)時(shí)間，讓學(xué)生在對(duì)科學(xué)現(xiàn)象研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)引發(fā)現(xiàn)象的根本原因，為下一步規(guī)律的提煉與梳理做好鋪墊。只有抓實(shí)科學(xué)探究活動(dòng)，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主體的積極性，學(xué)生才能真正融入對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的研究中，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、以探究實(shí)踐為基礎(chǔ)，引領(lǐng)學(xué)生總結(jié)科學(xué)規(guī)律

在感知事實(shí)階段，學(xué)生會(huì)有各種發(fā)現(xiàn)，也會(huì)記錄很多數(shù)據(jù)。接下來(lái)，教師要幫助學(xué)生認(rèn)真分析、處理獲取的多種信息，總結(jié)出一定科學(xué)規(guī)律。這個(gè)環(huán)節(jié)是感知事實(shí)和建構(gòu)概念之間的重要環(huán)節(jié)，既是對(duì)感知科學(xué)事實(shí)所經(jīng)歷活動(dòng)的總結(jié)，又是建構(gòu)科學(xué)概念的思維基礎(chǔ)，是真正從“此岸”到“彼岸”過(guò)渡環(huán)節(jié)。

例如，蘇教版科學(xué)教材四年級(jí)“擺的研究”一課，在學(xué)生充分認(rèn)識(shí)擺的組成后，教師提出核心問題：“擺擺動(dòng)快慢與哪些因素有關(guān)？”學(xué)生提出假設(shè)：“可能與擺錘輕重有關(guān)，也可能與擺角大小有關(guān)?！睂W(xué)生依據(jù)假設(shè)，展開探究。結(jié)論是擺動(dòng)快慢與擺錘輕重和擺角大小無(wú)關(guān)。于是，教師拿出長(zhǎng)短不一的線繩分發(fā)給各學(xué)習(xí)小組，讓其安裝實(shí)驗(yàn)裝置，再次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師請(qǐng)各小組把線繩掛在黑板對(duì)應(yīng)數(shù)值的釘子上。學(xué)生驚喜地發(fā)現(xiàn)：按照數(shù)值由高到低，對(duì)應(yīng)的是線繩由短到長(zhǎng)。教師在三組實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，讓他們自己尋找出擺動(dòng)的規(guī)律，最終得出結(jié)論。

再如，蘇教版科學(xué)教材五年級(jí)下冊(cè)“撬重物的竅門”一課，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械杠桿，知道杠桿分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿、等力杠桿三種類型?；顒?dòng)中，教師提供杠桿尺、鉤碼，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)向杠桿尺左右不同位置掛鉤碼，讓杠桿尺平衡。在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生以小組為單位，按照任務(wù)單開展活動(dòng)，搜集數(shù)據(jù)。然后，教師把每組數(shù)據(jù)都呈現(xiàn)在黑板上，再讓學(xué)生以小組為單位對(duì)全班所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較，發(fā)現(xiàn)內(nèi)在規(guī)律。學(xué)生借助杠桿尺模型，認(rèn)真分析全班實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)杠桿尺平衡規(guī)律，進(jìn)而認(rèn)識(shí)杠桿的三種類型。

學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐后，教師不要急于得出結(jié)論，而應(yīng)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察、得出數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生圍繞核心問題，進(jìn)行組內(nèi)討論、分析、辯論，充分活躍思維，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，得出結(jié)論。學(xué)生只有這樣，才真正做到動(dòng)腦學(xué)科學(xué)。

四、依據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念

教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)的科學(xué)概念，指的是學(xué)生在科學(xué)探究實(shí)踐基礎(chǔ)上，在頭腦中建立起對(duì)事物的個(gè)體看法或觀點(diǎn)，形成自己對(duì)事物本質(zhì)屬性的解釋。對(duì)于學(xué)生個(gè)體來(lái)說(shuō)，建構(gòu)的科學(xué)概念是具有個(gè)性化、帶有個(gè)人色彩的科學(xué)認(rèn)知，也是科學(xué)知識(shí)在頭腦中的有機(jī)沉淀。

依據(jù)建構(gòu)主義理論，在引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念過(guò)程中，教師要把握三個(gè)環(huán)節(jié)，即初步建構(gòu)概念、不斷完善概念、熟練應(yīng)用概念。

例如，蘇教版科學(xué)教材“聲音的產(chǎn)生”一課，開始教師引領(lǐng)學(xué)生“制造聲音”——拍手掌、彈小尺、敲桌子等，讓學(xué)生初步感知聲音可能與物體振動(dòng)有關(guān)。教師繼續(xù)引領(lǐng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：敲擊鈸，“咣咣響”；捂在身上，鈸不振動(dòng)，聲音消失；敲擊音叉，“嗡嗡響”；放在水面，水花四濺；捂住音叉，水花停止飛濺，聲音消失……通過(guò)幾組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，鈸、音叉等物體振動(dòng)，會(huì)發(fā)出聲音，當(dāng)它們停止振動(dòng)，聲音消失，從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到聲音是因?yàn)槲矬w振動(dòng)產(chǎn)生的。

教學(xué)中，教師提供有結(jié)構(gòu)的材料，通過(guò)多組活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)聲音與物體振動(dòng)之間存在的聯(lián)系，即“物體振動(dòng)，產(chǎn)生聲音；物體停止振動(dòng)，聲音消失”這一規(guī)律，幫助學(xué)生建構(gòu)“物體振動(dòng)產(chǎn)生聲音”科學(xué)概念。隨后，學(xué)生通過(guò)“看得見”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)——音叉濺水、敲響音鈸等，進(jìn)一步完善“聲音是物體振動(dòng)產(chǎn)生的”這一科學(xué)概念。

所以，教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，要在學(xué)生初步建立認(rèn)知基礎(chǔ)上，再通過(guò)適當(dāng)活動(dòng)，進(jìn)一步強(qiáng)化和完善，從而幫助學(xué)生建構(gòu)起正確、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)概念?？茖W(xué)概念建構(gòu)之后，教師還要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際生活和學(xué)習(xí)中，運(yùn)用這些概念來(lái)解釋常見現(xiàn)象，從而幫助學(xué)生意識(shí)到科學(xué)學(xué)習(xí)價(jià)值，真正理解“科技改變生活”的含義。

學(xué)生經(jīng)歷事實(shí)學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、建構(gòu)概念，這也是學(xué)生科學(xué)思維高度活躍的過(guò)程。在客觀發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)搜集的證據(jù)、數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析、提煉，尋找內(nèi)在規(guī)律，這是從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。活動(dòng)中，學(xué)生提出假設(shè)、設(shè)計(jì)活動(dòng)方案、發(fā)現(xiàn)內(nèi)在規(guī)律、得出相關(guān)結(jié)論，建構(gòu)科學(xué)概念，這些都是創(chuàng)造性思維活動(dòng)的具體表現(xiàn)，也是思維型探究實(shí)踐活動(dòng)的主體環(huán)節(jié)，教師要提供足夠時(shí)間和空間，讓學(xué)生在“做”中開展科學(xué)學(xué)習(xí)。

五、以科學(xué)概念建構(gòu)為基礎(chǔ)，促進(jìn)科學(xué)觀念的形成

科學(xué)觀念是在建構(gòu)科學(xué)概念基礎(chǔ)上形成的。如果說(shuō)科學(xué)思維是核心，探究實(shí)踐是支架，態(tài)度責(zé)任是科學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)力，那么，科學(xué)觀念則是科學(xué)核心素養(yǎng)中的基礎(chǔ)和主線。

隨著科學(xué)知識(shí)的豐富，學(xué)生會(huì)對(duì)自己的認(rèn)知體系進(jìn)行反思和梳理，并在實(shí)踐中驗(yàn)證自己認(rèn)知的真?zhèn)?，從而讓頭腦中的認(rèn)知體系趨于科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，形成科學(xué)概念。

在科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)注重引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)屬性，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，并運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決生活中的相關(guān)問題，理解科學(xué)學(xué)習(xí)的本質(zhì)。這樣一來(lái)，就能幫助學(xué)生在建構(gòu)科學(xué)概念過(guò)程中形成相應(yīng)的科學(xué)觀念，真正達(dá)成“科學(xué)觀念是科學(xué)本質(zhì)和屬性的集中體現(xiàn)”這一新課標(biāo)要求。

教學(xué)中，教師要學(xué)會(huì)按照一定步驟、流程，引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，不能一味地注重“教”，而忽略了學(xué)生的“學(xué)”。因?yàn)椤敖獭敝皇菞l件，“學(xué)”才是關(guān)鍵。學(xué)生只有會(huì)“學(xué)”，才能潛心去“悟”，從而在頭腦中建立起自己的“科學(xué)概念”，并形成一定科學(xué)觀念。

總之，隨著新課標(biāo)的發(fā)布和實(shí)施以及核心素養(yǎng)培養(yǎng)研究的深入，教師在使用思維型概念建構(gòu)教學(xué)范式開展科學(xué)教學(xué)時(shí)，可以依據(jù)學(xué)校、學(xué)生等具體情況，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方法，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)踐活動(dòng)。整體教學(xué)思路應(yīng)從學(xué)生前概念出發(fā)，在事實(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，探尋規(guī)律，建構(gòu)科學(xué)概念，進(jìn)而形成科學(xué)觀念。在這個(gè)過(guò)程中，教師要注重學(xué)生科學(xué)思維的訓(xùn)練，聚焦科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵，培養(yǎng)真正符合新時(shí)代需求的、綜合素質(zhì)過(guò)硬的學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：楊強(qiáng)）