“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念教學(xué)的思維模型建構(gòu)

〔摘" "要〕" 筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，小學(xué)中高年級學(xué)生對“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”的核心概念掌握薄弱且在課堂學(xué)習(xí)中思維能力欠缺，學(xué)生對這一核心概念的理解、應(yīng)用有待提高。本文以“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念教學(xué)為例，力求從思維模型創(chuàng)新建構(gòu)的角度提升教學(xué)實(shí)效，希冀更好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高科學(xué)后備人才的儲備。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；思維模型；“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0086-03

一、研究背景及意義

筆者對本校3～6年級學(xué)生進(jìn)行長達(dá)兩年追蹤，采用大數(shù)據(jù)分析得出：本校2023屆學(xué)生較2022屆學(xué)生對教科版科學(xué)核心概念的理解情況有顯著提升。然而，在對“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念的理解上，這兩屆學(xué)生的終結(jié)性評價(jià)結(jié)果均遠(yuǎn)低于其他核心概念。從新課標(biāo)對此核心概念學(xué)習(xí)內(nèi)容的闡釋中發(fā)現(xiàn)：3～4年級為“物質(zhì)的三態(tài)變化、物質(zhì)的溶解和溶液、物質(zhì)變化的特征”；5～6年級為“物質(zhì)變化的特征”。這些學(xué)習(xí)內(nèi)容盡管在生活中常出現(xiàn)，但是學(xué)生缺少模型作為知識附著點(diǎn)，仍難以理解、掌握這些內(nèi)容。

基于此，筆者創(chuàng)新小學(xué)科學(xué)課堂思維模型建構(gòu)，在進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)時(shí)，通過對前經(jīng)驗(yàn)的捕捉、思維分歧點(diǎn)的錨定等環(huán)節(jié)建構(gòu)思維模型，再以思維模型為基石，將“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”的核心概念化繁為簡，消除學(xué)生對核心概念理解的偏差，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生剖析、理解、應(yīng)用的認(rèn)知能力。

二、“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念教學(xué)中存在的問題

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：課程要面向全體學(xué)生，立足素養(yǎng)發(fā)展，聚焦核心概念，重視綜合評價(jià)，旨在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，以促進(jìn)全體學(xué)生全面發(fā)展為目的。目前，教學(xué)中如何比對學(xué)生思維模型結(jié)構(gòu)間的差異，體現(xiàn)于學(xué)生對知識的理解和思考方式的呈現(xiàn)；教學(xué)中如何有效遷移知識、應(yīng)用知識環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)概念躍遷，在理論上仍存有研究空間。筆者結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及聽課分析，發(fā)現(xiàn)有以下幾點(diǎn)問題。

（一）未能充分捕捉學(xué)生前經(jīng)驗(yàn)

在“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”的核心概念中，“物質(zhì)變化的特征”學(xué)習(xí)內(nèi)容易與學(xué)生先前學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生誤區(qū)。通過對小學(xué)科學(xué)課堂的觀察，發(fā)現(xiàn)教師在此核心概念中未充分捕捉學(xué)生前經(jīng)驗(yàn)，降低了課堂知識的傳授效率，脫離了教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)初衷，不能很好將教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，習(xí)慣于直接從高階思維出發(fā)，未能充分考慮不同年段學(xué)生的科學(xué)知識基礎(chǔ)、動手操作能力水平等；在課堂教學(xué)中，由于時(shí)間有限，教師大多會壓縮捕捉學(xué)生前經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間，而把課堂主體時(shí)間放在了學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，忽視了學(xué)生已有前經(jīng)驗(yàn)與課堂知識的銜接程度。因此，學(xué)生在課堂上會出現(xiàn)難以理解新授知識的情況。這不僅影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也不利于學(xué)生在課堂上開展小組探究。以教科版科學(xué)六年級上冊《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》一課為例，學(xué)生會將蠟燭火焰上方試管內(nèi)壁出現(xiàn)的水霧看作空氣中水的凝結(jié)，教師未提前規(guī)避前經(jīng)驗(yàn)帶來的前攝抑制影響，致使學(xué)生不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)水霧是蠟燭燃燒產(chǎn)生的新物質(zhì)。未充分捕捉學(xué)生前經(jīng)驗(yàn)，會直接影響學(xué)生對本課知識的吸收及進(jìn)一步探究。

（二）未能錨定學(xué)生思維概念分歧點(diǎn)

小學(xué)生認(rèn)知能力有限，學(xué)生對于“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念中諸多學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解存在思維概念分歧。以教科版科學(xué)六年級上冊《廚房里的物質(zhì)與變化》一課為例，學(xué)生難以定性認(rèn)識理解鐵銹是一種新物質(zhì)，該變化是屬于化學(xué)變化，而會認(rèn)為這是由于鐵鍋表面的油漆掉落露出了鐵“真實(shí)”的顏色。學(xué)生之所以對鐵銹物質(zhì)產(chǎn)生了不同理解，源于對科學(xué)概念產(chǎn)生的分歧點(diǎn)。在常規(guī)教學(xué)中，教師會試圖闡釋新物質(zhì)的產(chǎn)生，但易忽視分歧點(diǎn)的錨定，忽視基礎(chǔ)的夯實(shí)，由此而導(dǎo)致課堂的流暢性受阻。如果教師不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并錨定學(xué)生的思維概念分歧點(diǎn)，分歧點(diǎn)就會成為學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的絆腳石，阻礙其深入理解和掌握科學(xué)核心概念。

（三）學(xué)習(xí)過程脫離實(shí)踐體驗(yàn)

在“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”的核心概念中，多數(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容與實(shí)踐體驗(yàn)相聯(lián)系。隨著信息化程度普及性提高，教學(xué)中會有越來越多的教師采用多媒體技術(shù)，采取將教學(xué)與視頻相結(jié)合的方式傳授知識。這種方式能夠在短時(shí)間內(nèi)圖文并茂地向?qū)W生講解知識，不過學(xué)生會缺乏實(shí)踐體驗(yàn)。因?yàn)樾W(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿熱情，觀看視頻會造成學(xué)生逐漸降低對小學(xué)科學(xué)的興趣，也會影響學(xué)生將知識與實(shí)踐體驗(yàn)相結(jié)合的程度。以教科版科學(xué)三年級上冊《水沸騰了》一課為例，播放視頻的教學(xué)方式能快速歸納水沸騰時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象，但課后了解卻發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對于水沸騰時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象，僅停留于視頻中的實(shí)驗(yàn)畫面，并未能很好地將其擴(kuò)展到生活中出現(xiàn)的實(shí)例上。最終，這影響到他們對加熱水時(shí)發(fā)生的物質(zhì)狀態(tài)變化內(nèi)容的理解與拓展。

（四）學(xué)習(xí)評價(jià)形式、種類單一

學(xué)習(xí)評價(jià)是教育教學(xué)過程中極為重要的環(huán)節(jié)，能夠快速幫助教師了解學(xué)生的學(xué)科知識掌握情況，調(diào)節(jié)教學(xué)策略及進(jìn)度；也能給學(xué)生自主反饋，讓其知曉自己的薄弱點(diǎn)，做到精準(zhǔn)補(bǔ)短?？傮w上來看，科學(xué)學(xué)習(xí)評價(jià)形式單一，其中對“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念的學(xué)習(xí)評價(jià)，教師在課堂上主要依靠紙筆測驗(yàn)進(jìn)行。這種傳統(tǒng)的評價(jià)方式較難體現(xiàn)學(xué)生對知識的理解、掌握情況，且易忽視對學(xué)生組間合作、探究思維、實(shí)驗(yàn)操作等多維度能力的考查。《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)科學(xué)課程目標(biāo)立足學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，更要避免學(xué)習(xí)評價(jià)形式、種類的單一性，而且單一的評價(jià)方式也不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組間的思維碰撞。

三、多維融合，“四化”聯(lián)結(jié)，助力思維模型建構(gòu)

（一）前經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)概念化

前經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)概念化是學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展是否實(shí)現(xiàn)的可視化證據(jù)。以教科版科學(xué)六年級下冊《變化中伴隨的現(xiàn)象》為例，學(xué)生在思考造成鐵釘生銹的原因時(shí)，會聯(lián)想到窗戶外面部分生銹的防盜窗，大部分學(xué)生認(rèn)為窗戶外有雨水，鐵釘是在水的作用下生銹。前經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)概念化實(shí)質(zhì)上是讓學(xué)生從原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中走出來，重新認(rèn)識新的知識和事物的特征。因此在這節(jié)課中，我會首先詢問“窗戶外的什么物質(zhì)能讓防盜窗生銹？”學(xué)生會回答“水”“酸雨”“空氣”等，但很少有學(xué)生能將空氣和水結(jié)合起來。因此，這需要教師建立一個(gè)適合學(xué)生的知識附著點(diǎn)以幫助學(xué)生走向科學(xué)概念化，再追問學(xué)生窗外生銹的鐵釘接觸了哪些物質(zhì)才發(fā)生了化學(xué)變化生成新物質(zhì)鐵銹，最后引出對“鐵釘生銹是受空氣與水的影響”知識的探討研究，讓學(xué)生更易理解。再以教科版科學(xué)四年級上冊“運(yùn)動和力”單元為例，教師在教學(xué)中介紹彈簧測力計(jì)、認(rèn)識重力的新科學(xué)詞匯時(shí)，會將物體掛在彈簧測力計(jì)上教學(xué)重力，同時(shí)又會與先前用彈簧測力計(jì)拉動小車運(yùn)動的拉力混淆，使得學(xué)生對重力這一新知識腦中一片空白。教師可以先組織學(xué)生感受重力的特點(diǎn)，讓學(xué)生將待測物體放在手中掂一掂，匯報(bào)各自感受：沉甸甸的，而且力是向下的，把我的手往下壓。借此讓學(xué)生突破前經(jīng)驗(yàn)束縛，慢慢建立起對重力知識的新認(rèn)知。課堂上，認(rèn)知沖突是前經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向科學(xué)概念化的必經(jīng)環(huán)節(jié)。教師在課堂上要正確處理認(rèn)知沖突，在學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)認(rèn)知沖突并引導(dǎo)其思維轉(zhuǎn)向，促進(jìn)學(xué)生解決前經(jīng)驗(yàn)造成的前攝抑制。

（二）思維概念分歧錨定化

錨定分歧點(diǎn)，要求教師在課堂上做到細(xì)心分析、及時(shí)錨定、引導(dǎo)轉(zhuǎn)化分歧。課堂開始前，可通過問卷星等信息化方式提前收集、分析、把握學(xué)生對于本節(jié)課的思維水平。課堂上，多用學(xué)生身邊常見、熟悉的事物從源頭上減少學(xué)生思維概念分歧的出現(xiàn)，也能提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣。以教科版科學(xué)六年級上冊《廚房里的物質(zhì)與變化》一課為例，在學(xué)生研究鐵銹物質(zhì)時(shí)，教師在學(xué)生的思維概念中選擇從鐵銹與鐵的區(qū)別角度來思考問題。教師引導(dǎo)學(xué)生對鐵銹和鐵在顏色、形狀方面的異同點(diǎn)進(jìn)行分析、比對；在課堂上通過重視學(xué)生個(gè)體差異，課前對學(xué)生分組與評估，課中分層設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)開展差異化教學(xué)，呈現(xiàn)階梯式教學(xué)；引導(dǎo)學(xué)生解決思維概念分歧點(diǎn)，掌握化學(xué)變化與物理變化的區(qū)分點(diǎn)。最后，從探究實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)鐵銹和鐵屬于不同物質(zhì)，回到鐵釘生銹屬于化學(xué)變化，形成知識閉環(huán)。

（三）學(xué)習(xí)過程實(shí)踐體驗(yàn)化

針對學(xué)習(xí)過程脫離實(shí)踐體驗(yàn)這一問題，可以通過實(shí)踐化體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)課堂思維模型建構(gòu)的目的。筆者認(rèn)為可通過以下幾點(diǎn)加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程實(shí)踐體驗(yàn)化。第一，科學(xué)課堂上的實(shí)驗(yàn)探究能夠有效提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)操能力，教師可以開展趣味化實(shí)驗(yàn)、游戲化實(shí)驗(yàn)，夯實(shí)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐體驗(yàn)。以教科版科學(xué)六年級上冊《放大鏡》一課為例，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，探索用不同放大倍數(shù)的鏡片組合觀察遠(yuǎn)處圖像，會有不同的清晰度，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。這樣的課堂教學(xué)，豐富了實(shí)驗(yàn)探究過程，可增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)，讓學(xué)生積極主動參與到課堂學(xué)習(xí)中。第二，選擇生活中或歷史上的熱點(diǎn)事件作為課堂切入點(diǎn)，吸引學(xué)生的注意力，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)。以教科版科學(xué)四年級下冊《點(diǎn)亮小燈泡》一課為例，可讓學(xué)生當(dāng)一回課堂上點(diǎn)亮燈泡的“愛迪生”，以此營造課堂的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生感悟科學(xué)課堂上的實(shí)踐體驗(yàn)。第三，開展實(shí)踐體驗(yàn)的課后作業(yè)，鞏固課堂知識。小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)注重實(shí)踐體驗(yàn)，其內(nèi)核是培養(yǎng)學(xué)生對知識學(xué)以致用，解決生活中的問題及分析問題背后的原因。以教科版科學(xué)六年級下冊《產(chǎn)生氣體的變化》一課為例，學(xué)生課后探究白醋浸泡雞蛋的小實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)白醋除了能與小蘇打發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生氣體，還能與雞蛋殼發(fā)生化學(xué)變化。注重日常生活中的觀察及實(shí)踐體驗(yàn)，可以幫助學(xué)生高效完成對知識的理解。

（四）評價(jià)多元化

針對學(xué)習(xí)評價(jià)形式、種類單一這一問題，我們應(yīng)采用多元化的評價(jià)。第一，評價(jià)主體多元化。除教師評價(jià)外，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)多以小組形式開展，班內(nèi)、組間學(xué)生的互評甚至跨班小組互評具有更高的實(shí)效性，能促進(jìn)學(xué)生思維的激烈碰撞。以教科版科學(xué)四年級下冊《點(diǎn)亮小燈泡》一課為例，組內(nèi)、組間學(xué)生的交流可幫助學(xué)生想出更多點(diǎn)亮小燈泡的方法，加上學(xué)生課后自評進(jìn)行課堂反思，可加深鞏固課堂上點(diǎn)亮小燈泡的共同點(diǎn)。家長評價(jià)也能夠豐富評價(jià)主體多元化，家長評價(jià)能夠補(bǔ)充教師、學(xué)生組間評價(jià)中遺漏的方面，如孩子在家中的學(xué)習(xí)態(tài)度、自我管理能力等，從而幫助學(xué)生對自己形成更完整、更全面的認(rèn)識。第二，評價(jià)內(nèi)容多元化。課堂上應(yīng)重視學(xué)生在科學(xué)探究過程中的表現(xiàn)，如提出問題能力、做出假設(shè)能力、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑹占头治鰯?shù)據(jù)能力等。以教科版科學(xué)三年級上冊“水”單元為例，學(xué)生可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格探索水的蒸發(fā)及影響因素，比如將相同的兩杯水做好標(biāo)記，一杯放在室外一杯放在冰箱內(nèi)，每隔一定時(shí)間記錄水的蒸發(fā)量。最后，教師、小組間根據(jù)實(shí)驗(yàn)表格及數(shù)據(jù)進(jìn)行互評。第三，評價(jià)方法多元化。教師對學(xué)生的評價(jià)不再局限于紙筆測驗(yàn)的層面，而是采用多種評價(jià)方法相結(jié)合，如觀察記錄、實(shí)驗(yàn)成果展示、項(xiàng)目實(shí)踐等。以教科版科學(xué)三年級上冊《水沸騰了》一課為例，教師根據(jù)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)觀察記錄表、實(shí)驗(yàn)完成情況進(jìn)行綜合評價(jià)，以多元的評價(jià)方法了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

綜上所述，小學(xué)科學(xué)“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念雖是小學(xué)科學(xué)新課標(biāo)中眾多核心概念中的一個(gè)，但仍是諸多學(xué)者、一線工作者研究的內(nèi)容。如何有效提升“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”核心概念的課堂教學(xué)高效性，成為亟待解決的問題。教師要充分分析、研究學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題，挖掘出更多的解決方法。結(jié)合多樣化評價(jià)、前經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)概念化、思維模型建構(gòu)、學(xué)習(xí)融入生活體驗(yàn)等方法，強(qiáng)化學(xué)生思維模式的轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，助力小學(xué)科學(xué)教學(xué)發(fā)展。

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