科學概念的特質及“精準化建構”

在科學教學中，科學概念具有奠基性意義。靜態地看，科學概念是科學知識形成的基本元素；動態地看，科學概念是兒童進行科學思維的基本單位。科學概念具有“清晰化”科學知識和“條理化”科學思維的學習功能。在兒童對科學概念進行主動建構的過程中，教師不僅要引領兒童體驗科學概念的誕生歷程，更要讓兒童理解科學概念間的內在關聯，讓兒童形成科學的思想、方法和精神。

兒童科學概念的特質解讀

所謂科學概念，是指兒童在科學學習過程中對科學知識、規律等形成的具有科學本質意義的認識。科學概念基于兒童的生活經驗，其形成依賴于兒童自主性、合作性、探究性的科學觀察、科學猜想、科學探究和科學實驗等。

過程性特質 科學概念具有過程性和對象性雙重屬性。既表現為科學活動的一系列猜想、實驗與操作過程，又表現為特定的科學知識對象、結構。比如“熱脹冷縮”概念，既表現為兒童對固體、液體、氣體等熱脹冷縮實驗過程的體認，也表現為對熱脹冷縮概念的本質理解——粒子運動。同時，還要形成“事物特殊性與普遍性相統一”的哲學性的科學認識，即金屬銻、鉍以及4℃以下的水等是熱縮冷脹的。將科學概念看作一個探究過程意味著科學概念的意義是動態的；將科學概念看成對象則意味著科學概念具有鮮明的本質屬性。

表象性特質 科學概念具有豐富、鮮活的概念表象，同時兒童在科學學習過程中往往是依靠科學實驗的表象來進行科學思維的。比如“改變材料的形狀，可以改變材料的抗彎曲能力”這一科學概念，兒童不是通過對科學概念的死記硬背來理解并形成概念的，而是通過“做紙的形狀與抗彎曲能力關系的對比實驗”來掌握概念的。在兒童頭腦里留下的是“紙張的U字形、W形”等。換言之，兒童的科學概念不是形式化、抽象化的科學定義，而是一系列實驗操作表征。

結構性特質 科學概念具有密切的聯系，由此形成了豐富的科學概念結構。教學中，教師要善于從系統的角度去引領兒童研究概念，讓兒童形成科學“概念網”。比如“電流可以產生磁性”“電池的正負極接法或改變線圈繞線方向會改變電磁鐵南北極”“電磁鐵磁力大小與使用電池數量、線圈匝數以及粗細長短等因素有關”等科學概念是相互融通的。教學中，教師要把握概念關系，將新概念納入到兒童已有的科學概念結構中。

科學概念的“精準化建構”

科學概念的“精準化建構”，是指兒童在教師引領下對科學概念的外延和內涵進行深度的、精細的加工，以便讓兒童獲得科學概念的限制條件、例證和形象表征等。它追尋著兒童對科學概念的本質把握和主動探尋。

探尋“前科學概念”，精準建構科學概念 兒童并非一張白紙，兒童的“前科學概念”是非常豐富的。兒童科學學習的“先前概念”、生活中的“現象解釋”等，都能在兒童直面科學概念的一瞬而被激活。在這個意義上，兒童的科學學習就是兒童對“前科學概念”系統進行修正、完善和夸張的過程。例如：教學教科版科學教材四年級上冊《水能溶解一些物質》，兒童由于日常生活中的經驗積淀能夠認為“食鹽溶解于水”“沙子不能溶解于水”等，但對于“面粉能否溶解于水”等缺乏認識。教學時，筆者讓他們談談各自對溶解現象的理解，都坦露自己的看法，認為“溶解要均勻、不能沉淀”等。之后，他們通過觀察發現“對著光線可以看到水中面粉的顆粒，但不能看到食鹽顆粒”；靜置后沙和面粉都會沉降到水底，但食鹽不會。最后，筆者通過過濾實驗，讓兒童精準建構溶解概念——“不能用過濾的方法把溶液中的物質分離出來”。

提供結構化素材，精準建構科學概念 所謂結構化素材，是指經由教師精心設計、加工過的實驗材料。好的結構性素材是兒童科學概念發展的導師。教學中，教師可以通過結構化素材激發兒童科學思考，讓兒童經歷科學概念的誕生歷程。例如：教學教科版科學教材五年級下冊《沉浮與什么因素有關》，筆者首先向孩子們提供“回形針、小石塊、泡沫塑料、蘿卜、橡皮、帶蓋的空瓶”等材料，讓他們按照體積大小排列做實驗，再按照質量大小排列做實驗。通過實驗，他們看不出體積、質量與物體沉浮的關系。接著，筆者向孩子們提供結構性素材——“體積相同質量不同的球”與“質量相同體積不同的正方體”。如此，讓兒童自己控制變量，探索物體沉浮原因，將兒童的科學認識精準導向“物體的密度”這一科學概念。

應用概念圖，精準建構科學概念 科學概念圖是展示科學概念、科學實例、科學要素等關系結構的網絡圖。教學中，教師必須引領兒童建立科學概念域，織成科學概念網，增進科學概念的解釋力和生成力。比如教科版科學教材三年級上冊中，當教學《大樹和小草》《蝸牛和蚯蚓》時，筆者用“維恩圖”讓孩子們將大樹和小草、蝸牛和蚯蚓的共同特點寫在維恩圖的中間，將不同點寫在兩邊；當教學《塑料》《材料在水中的沉浮》時，讓他們將塑料的特性、木頭的特性等用“氣泡圖”進行記錄；當教學《水》時，要求他們將對水的知識的了解用“網狀圖”表示出來。通過概念圖，兒童精準建構科學概念。

兒童對科學概念的認知是循序漸進、逐漸科學化的過程，由表及里、由淺入深、由經驗而本質。它建基于兒童的“前科學概念”，形成于兒童的科學實驗或準實驗探究。要讓兒童主動經歷科學概念生成、發展與完善的全過程，進而精準掌握科學概念的本質屬性。

（作者單位：江蘇省如皋市白蒲小學）