將概念進階融入《四季更替》課堂

〔摘" "要〕" 《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐和態(tài)度責(zé)任四個方面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，共設(shè)置了13個學(xué)科核心概念與4個跨學(xué)科概念，進一步將學(xué)科知識進行整合?？梢哉f，科學(xué)概念的理解對于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用。學(xué)生通過核心概念的學(xué)習(xí)，形成系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)，有助于知識遷移，解決生活中的實際問題。而幫助學(xué)生建立核心概念體系則要在探究實踐活動中，遵循學(xué)生概念形成的規(guī)律，即不斷進階、呈螺旋式上升的過程，學(xué)生主動打破、完善已有知識結(jié)構(gòu)，建構(gòu)更加合理的科學(xué)知識結(jié)構(gòu)。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；概念進階；實踐探究

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）13" " 0064-03

一、問題提出

2022年4月，教育部頒發(fā)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱“新課標(biāo)”），新課標(biāo)延續(xù)了2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)的精神，如在小學(xué)一、二年級開設(shè)科學(xué)課、關(guān)注學(xué)生主體地位、將科學(xué)探究作為科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式等，同時在2017版課標(biāo)的基礎(chǔ)上做出了部分修改，如將教學(xué)目標(biāo)由科學(xué)知識、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)技術(shù)社會與環(huán)境四大目標(biāo)，修改完善為科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任目標(biāo)，其中科學(xué)跨學(xué)科概念、科學(xué)思維是本次課標(biāo)修改新增加的部分，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵核心。在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的過程中，要將科學(xué)概念進階融于探究實踐，使學(xué)生能夠初步了解科學(xué)是什么、科學(xué)是如何產(chǎn)生的，對科學(xué)的整體性、相對性、發(fā)展性、可驗證性等方面有基礎(chǔ)的、相對全面的認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。但通過集體教研、推門聽課，我們發(fā)現(xiàn)科學(xué)課堂的概念教學(xué)過程中存在以下問題。

一是科學(xué)概念存在灌輸式教學(xué)。教師只是單純地向?qū)W生講解知識，學(xué)生被動接受科學(xué)概念，缺少有效的探究實踐活動。這導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生機械式記憶，難以真正理解科學(xué)核心概念內(nèi)涵。以《四季更替》為例，教師簡單直接地告訴學(xué)生，地球是圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的，而沒有進行建構(gòu)模型、解讀模型，學(xué)生缺少在模型解讀中發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律。

二是科學(xué)概念的建構(gòu)存在孤立現(xiàn)象。教師沒有考慮學(xué)生以前的概念儲備，而學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)核心概念之前，對某些現(xiàn)象已經(jīng)有了自己的觀點和想法，這種矛盾可能會導(dǎo)致學(xué)生對概念產(chǎn)生不全面或者錯誤理解。例如，有的學(xué)生會認(rèn)為“下沉的物體在水底受到的浮力比在水上層更大”，如果教師不能有效糾正這些錯誤觀念，學(xué)生便可能無法形成對核心概念的正確認(rèn)知。

三是存在科學(xué)概念的形成依托于形式化探究現(xiàn)象。學(xué)生做實驗的目的是對未知的事物進行探索，而不是簡單驗證已有的概念與結(jié)論。但目前課堂上，科學(xué)教師經(jīng)常直接出示實驗?zāi)康?、方案、操作步驟，學(xué)生按照已有的流程做實驗，沒有對目的、過程、現(xiàn)象進行質(zhì)疑與反思，僅僅是機械操作與驗證。

除此之外，還存在對課本中核心概念解讀不足、簡化科學(xué)核心概念等現(xiàn)象，這都導(dǎo)致學(xué)生對概念產(chǎn)生片面理解甚至錯誤認(rèn)識。

二、原因分析

我們對部分科學(xué)教師和科學(xué)課堂進行了分析，歸納出如下幾個原因。

一是教師缺乏創(chuàng)新和活力。我們的科學(xué)教師多是兼職，且在個人成長或受教育的過程中，幾乎沒有接受過系統(tǒng)完整的科學(xué)教育，部分教師可能由于職業(yè)倦怠或滿足于現(xiàn)狀，不愿意主動學(xué)習(xí)新理念，仍堅守傳統(tǒng)的教育觀，科學(xué)概念的形成以課堂講授為主，這也很難激發(fā)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)熱情。

二是過于注重卷面成績，輕視學(xué)生動手能力。小學(xué)3～6年級普遍面臨學(xué)業(yè)質(zhì)量測評，一部分教師認(rèn)為在課堂上讓學(xué)生主動經(jīng)歷探究實踐的完整過程純屬浪費時間，這就導(dǎo)致多數(shù)教師更傾向于采用能幫助學(xué)生快速記憶的教學(xué)方法，過分重視單個核心概念的掌握，忽視學(xué)生對概念的前掛后聯(lián)，影響科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

三是教師對科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識不夠深刻，對實驗教學(xué)重要性認(rèn)知不足。在小學(xué)1～2年級課堂，教材中呈現(xiàn)的科學(xué)概念相對簡單，讓許多教師感覺教無可教，似乎無從下手，1～2年級的科學(xué)課堂概念教學(xué)極容易上成看圖說話課、閱讀課；在5～6年級的科學(xué)課堂，科學(xué)教師傾向于科學(xué)概念的機械式教學(xué)，更容易上成科學(xué)概念驗證課。

三、改進課堂教學(xué)中探究實踐路徑

科學(xué)概念對于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用，而探究與實踐是學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念、發(fā)展科學(xué)思維、提高學(xué)科核心素養(yǎng)的必要路徑。如何依托新教材將科學(xué)概念進階融入探究實踐開展教學(xué)新實踐，結(jié)合青島版科學(xué)五四制五年級下冊《四季更替》一課，我們認(rèn)為應(yīng)該關(guān)注以下六方面問題。

（一）基于已有知識體系，增強形象感知，展示學(xué)生前概念

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)要基于已有知識體系，主動完成新概念建構(gòu)。在小學(xué)科學(xué)的教學(xué)過程中，我們的學(xué)生并不是腦袋空空地走進課堂的，他們對所要學(xué)習(xí)的知識有一定的基礎(chǔ)性理解或有來自日常的生活經(jīng)驗。教師應(yīng)尊重學(xué)生這些已有的經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生建立新的概念體系。如《四季更替》一課。

師：老師分別準(zhǔn)備了6張南天星空和北天星空的照片，仔細(xì)觀察拍照時間和各個星座，你發(fā)現(xiàn)了什么？

生：老師，我們小組觀察的是獵戶座，我們發(fā)現(xiàn)在不同日期的相同的時刻獵戶座在天空中的位置發(fā)生了變化，自東向西移動了。

生：老師，我們小組探究的是北斗七星，我們也發(fā)現(xiàn)北斗七星在不同日期同一時刻在天空中的位置會發(fā)生變化，它也是自東向西移動了。

學(xué)生基于四年級的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，再次觀察分析天空中某些星座一年之中的移動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過大約365天，星座在天空中的位置會回到原來位置，因此推斷地球公轉(zhuǎn)一周是365天；通過觀察北極星的位置，發(fā)現(xiàn)一年中地球公轉(zhuǎn)過程中地軸始終指向北極星且傾斜角度始終不變；通過觀察某些星座一年中在天空由東向西移動的規(guī)律，再類比日常生活中坐車時車窗外樹木向后移動說明車輛向前移動的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)地球公轉(zhuǎn)方向是自西向東。以上案例是學(xué)生回顧以往學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握的與本課關(guān)聯(lián)度較高的學(xué)科核心概念，我們設(shè)計教學(xué)活動，通過形象感知，喚醒學(xué)生已有認(rèn)知，為新概念建構(gòu)做好了準(zhǔn)備。

（二）鼓勵大膽猜想，創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突，形成概念重構(gòu)需求

學(xué)生建構(gòu)新舊概念的聯(lián)系是從猜想開始的。猜想要基于學(xué)生的前知識結(jié)構(gòu)，從而將對事物發(fā)展規(guī)律與結(jié)果以可視化的形式進行多樣化的展示。猜想是允許學(xué)生出現(xiàn)錯誤的。當(dāng)猜想與新概念間出現(xiàn)矛盾沖突時，教師要善于抓住時機，通過質(zhì)疑、探究等方式來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以實現(xiàn)更理想的教學(xué)效果。如《四季更替》一課，學(xué)生基于已有認(rèn)知，知道地球在圍繞太陽做公轉(zhuǎn)運動，認(rèn)為在公轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)?shù)厍螂x太陽近時是夏季，離太陽遠時是冬季。教師此時出示地球與太陽距離與四季的關(guān)系圖及數(shù)據(jù)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)冬季時地球離太陽最近，夏季時地球離太陽最遠，打破學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué)生產(chǎn)生了重建認(rèn)知結(jié)構(gòu)的迫切需求（如下表）。

地球與太陽距離與四季的關(guān)系數(shù)據(jù)

[地球與太陽的距離 地球處于不同公轉(zhuǎn)位置的時間點 平均距離 1.49億千米 地球與太陽的近距離 1.47億千米 每年一月初 地球與太陽的遠距離 1.52億千米 每年七月初 ]

可以說，從學(xué)生已有的前概念入手，借助認(rèn)知沖突，通過一定的認(rèn)知邏輯實現(xiàn)對新概念的建構(gòu)，這既是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的過程，也是學(xué)生積淀科學(xué)素養(yǎng)的有效路徑。

（三）借助條件問題，激發(fā)深度思維，開啟概念進階之旅

思維型課堂是新課標(biāo)改革重點強調(diào)的，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵途徑。教師要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)深度，遵循學(xué)生的認(rèn)知特點和學(xué)科的本質(zhì)，在精準(zhǔn)把握學(xué)生學(xué)情和教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)合理設(shè)計教學(xué)問題。如《四季更替》一課。

師：要知道直射和斜射誰產(chǎn)生的溫度高，我們需要什么材料？

生：溫度計，相同的光源，兩張平整的紙面，計時器。

師：這些材料我們怎樣用？（引導(dǎo)學(xué)生開始設(shè)計對比實驗）

創(chuàng)造性地使用教材，借助這些條件思維式問題展示方式，有別于教師指導(dǎo)講授的教學(xué)和選擇性問題的問答方式，學(xué)生要積極思考如何驗證光的哪種照射方式升溫快。這些活動在培養(yǎng)學(xué)生探究實踐和觀察能力的同時，調(diào)動學(xué)生發(fā)散性思維，訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新解決問題的方式。

（四）落實探究實踐，基于推理論證，完成科學(xué)概念進階

科學(xué)概念的構(gòu)建是一種創(chuàng)造性的思維活動，探究實踐是學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念、發(fā)展科學(xué)思維的主要渠道。在《四季更替》一課的教學(xué)中，教師用燈光的直射斜射模擬太陽的直射斜射，借助溫度傳感器，發(fā)現(xiàn)直射斜射時溫度的差異，得出太陽對地球照射角度的變化是造成四季變化的主要原因。接下來通過模擬地球運動，發(fā)現(xiàn)地軸始終指向北北極星的時候，地球是傾斜的，這種傾斜會造成太陽直射與斜射的差異，從而解釋了四季溫度變化的關(guān)鍵原因，完成新的核心概念建構(gòu)。概念是思維的物質(zhì)外殼，基于推理論證的核心概念學(xué)習(xí)，能促進學(xué)生知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化，形成完整的核心概念體系。

（五）借助模型建構(gòu)，形成核心概念，指向跨學(xué)科概念

科學(xué)核心概念的建構(gòu)一定要指向跨學(xué)科概念，這是新課標(biāo)的要求，也是學(xué)生形成系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)的必要前提。在《四季更替》一課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生首先在地球看宇宙，通過星空變化這一自然現(xiàn)象，初步發(fā)現(xiàn)地球公轉(zhuǎn)的事實及規(guī)律，并能根據(jù)事實進行地球和太陽的簡單建模與模型解讀，形成對跨學(xué)科概念“系統(tǒng)與模型”的正確理解；然后在宇宙中看地球，建立借助太陽地球模型，發(fā)現(xiàn)地球公轉(zhuǎn)過程中太陽對地球直射角度的變化，完成“地空”角度轉(zhuǎn)換，知道宏觀的世界同樣是物質(zhì)組成的，太陽是物質(zhì)世界的主要能量來源，形成對“物質(zhì)與能量”這一跨學(xué)科概念的認(rèn)識。在物質(zhì)世界同時形成對“系統(tǒng)與模型”的正確認(rèn)識。

（六）延伸概念的動態(tài)性與實證性，滲透科學(xué)本質(zhì)教育

科學(xué)的本質(zhì)包含科學(xué)的實證性、相對性，科學(xué)知識不屬于絕對真理。在小學(xué)科學(xué)中體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)，其關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣去思考：“這個結(jié)論為什么是正確的？”“我們是怎樣通過實驗進行驗證的？”“我們的證據(jù)和結(jié)論是一致的嗎？如果不一致怎么辦？”《四季更替》一課通過建立解讀太陽地球模型，形成了“地軸是傾斜的，且傾斜方向不變，地球在公轉(zhuǎn)過程中的不同位置受太陽照射不同”的科學(xué)結(jié)論。而這個結(jié)論，作為證據(jù)也直接支持了“日心說”，引導(dǎo)學(xué)生了解人類在探索宇宙奧秘的過程中經(jīng)歷了漫長的過程，付出了艱辛的努力，在此過程中我們不停地通過證據(jù)來修正我們的觀點。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布為科學(xué)教師如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維指明了方向，也為在科學(xué)探究實踐中滲透跨學(xué)科概念提供了可借鑒的路徑。新課標(biāo)強調(diào)新的課程理念，新理念需要我們精準(zhǔn)解讀課本，創(chuàng)新教學(xué)實踐，只有這樣，才能培養(yǎng)出具備廣泛知識背景和綜合能力的未來人才，推動教育事業(yè)不斷向前發(fā)展，應(yīng)對未來的各種挑戰(zhàn)。

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