擒賊擒王

“擒賊擒王”是《三十六計》中的一計。此計認為攻打敵軍主力，捉住敵軍首領，就能瓦解敵軍的整體力量。敵軍一旦失去指揮，就會不戰而潰。在科學課的概念教學過程中，要讓學生建立一個概念，必須抓住概念形成的關鍵——明晰概念的內涵，這樣才能有利于學生建構科學概念。

一

科學概念是自然科學知識構成的基本要素，科學知識的推衍、規則的建立都離不開科學概念。從理論上說，概念是用詞來標志的，是思維的產物，是反映同類事物本質特征的思維形式，是對具體事物抽象和概括以后的一種表達形式。例如“鳥”這個詞標志一個概念，它反映的是“身體表面有羽毛，用蛋繁殖后代”的動物。有羽毛是鳥類特有的本質特征，在人腦中形成鳥的概念的過程是分析某些動物“是否有羽毛、是否用蛋繁殖后代”的思維過程。

抽象是一種思維過程，把同一類事物的性狀進行比較，找出它們相同與不同的性狀，把不同的性狀舍棄，把本類事物有的、其他類事物沒有的性狀抽取出來，抽取出來的這些性狀便是這類事物的本質特征。如把各種各樣的果實拿來比較，它們相同的是都有果皮和種子，它們不同的是有的能吃，有的不能吃；有的長在地下（花生），有的長在地面上；有的有果肉，有的沒果肉（干果）；顏色、大小各有不同。把不同的性狀舍去，抽取出“有果皮和種子”這一本質特征單獨進行考察，這就是抽象過程。

概括也是一種思維過程，是在抽象出某些個別事物本質特征的基礎上，在思想上把它們聯合起來形成概念的過程。概括是在抽象的基礎上進行的，抽象的結果是概括的前提，概括的結果揭示出概念。例如對貓、兔、牛、虎、猴這些動物進行比較，抽象出它們的共同特征是“有毛、胎生、哺乳”后，在思想上聯合起來形成“哺乳動物”的概念。

在教學研究過程中，我們發現，由于對科學探究理解的模糊以及目標定位的偏差，教師在教學中更重視探究活動的組織與開展，忽視科學概念構建過程和科學思維能力的培養。我們常常看到，在一堂熱熱鬧鬧動手做的科學課之后，學生的頭腦依然一片空白，對相關科學概念的認識仍停留在原有認知水平上，科學思維也沒有太多實質性提高。筆者曾經聽過一節《蜻蜓與麻雀》，課堂上學生興致勃勃地觀察了多種昆蟲和鳥，然而，教師并沒有引導學生在觀察的基礎上，通過分析、比較等思維活動，抽象概括出昆蟲、鳥類的本質特征，教學活動結束后，學生仍然搞不清楚“蝙蝠是鳥嗎”“蜘蛛是昆蟲嗎”這類問題。筆者認為，理想的科學課教學，科學探究應該是圍繞科學概念的建構而展開的，而科學概念建構的核心問題是發展學生的科學思維能力。

二

學生的日常生活經驗對事物的認識往往是粗淺的，有些甚至是錯誤的，往往沒有把對象的主要特征包括進去。我們把這種沒有經過專門的教學，學生在日常生活中通過辨別學習、積累經驗而掌握的概念叫做前科學概念。如果學生在探索世界的過程中沒有被科學地加以引導，那么他們形成的那些觀念，就有可能是非科學的，并且可能妨礙到以后的學習。

概念獲得模式是美國教育家布魯納設計的一種課堂上幫助學生學習和掌握概念的教學策略：通過引導學生對實例進行觀察和比較、對概念進行假設和驗證，從而掌握概念。這種教學策略一方面幫助學生在課堂上有意義地學習概念，另一方面是通過對概念的學習，培養學生歸納推理的思維能力。概念形成模式有以下三個教學階段：

1.教師首先向學生呈現事先準備好的范例，范例呈現有三種形式：（1）教師給出一組范例，并將其中的肯定范例和否定范例用符號標明。

（2）教師呈現一組范例，僅對其中的一個肯定范例和一個否定范例以符號標明，比如下列食肉動物概念范例的呈現形式：

（+）狗、貓、（-）小汽車、河貍、樹、虎、奶牛、倉鼠

（3）教師給出一個肯定范例和一個否定范例，然后讓學生根據兩個范例的特征自行列舉其他范例，比如下列蔬菜概念范例的呈現形式：

教師的范例：（+）胡蘿卜、（-）玉米

學生的假設：橙色蔬菜、根莖類蔬菜、可生吃的蔬菜

學生列舉的范例：白蘿卜、馬鈴薯

范例呈現給學生以后，教師要引導學生對范例進行觀察，根據肯定范例的特征對概念進行假設，然后對概念做出嘗試性的定義。

比如，教師先讓學生觀察螞蟻、蚱蜢、飛蛾、螳螂的外表特征以及生活環境，并把它們寫下來，然后匯總成一個大表格。在這個過程中，教師會提一些問題來引導學生注意這些昆蟲的不同點，要求他們找出哪些是這些范例的共同點。然后學生被要求寫出一個句子來描述“這類無脊椎動物有什么共同特征”。

引出昆蟲這個概念名稱之后，教師讓學生將蜘蛛、蜈蚣、蝎子、蚯蚓的外部特征和生活習性寫出來，然后讓學生回答以下幾個問題：

根據這些信息，它們有哪些特征與昆蟲相似？

昆蟲和其他類似昆蟲的無脊椎動物有什么區別？

指出上述動物中哪些是昆蟲，哪些不是，并說理由。

三

擒賊先擒王的道理是很容易理解的，但是要想擒賊先擒王，必須先找到這個“王”才行。正因為“王”的重要性，所有軍隊不僅會派重兵保護自己的“王”，還會采取各種措施，隱蔽自己的“王”。那么，在這種情況下，擒賊先擒王之計還能不能實施，又該怎樣實施呢？

科學是一個在動手操作中思考，不斷修正和完善科學概念并做出解釋的過程，學生的科學學習過程即概念改變過程。學生在學習新的科學概念之前，已經對一些概念有了樸素的理解，而不是空著腦袋的，這種理解可以稱為初始想法，它包含原有的經驗和假設，但往往與科學概念的含義不一致。科學課教學要讓學生通過深入的探究活動，直面錯誤概念，引發認知沖突，然后進行各種建構活動，尋找證據，創建新模型，并能與自己的初始想法進行比較，在新的情境中運用新模型進行解釋。在奧蘇貝爾看來，學習的心理機制是同化，即學習者新舊知識之間相互作用，產生聯系，在原有認知結構中吸收并固定新知識。這一理論給我們的啟示是：科學課上要幫助學生建立概念，要和學生原有的真實想法相互作用，建立起聯系。

概念的形成需要對某類事物的本質屬性進行抽象概括，借助于語詞來實現。從信息論的觀點看，抽象概括屬于信息加工處理的范疇，學生要對信息進行加工處理，就需要儲存大量的信息，這些信息又來源于客觀事物。因此，在概念教學中，教師要充分、恰當地利用實物、模型、圖像、實驗演示等直觀手段，豐富學生的表象；利用學生已有的生活經驗，喚起他們有關的表象；創設教學情境，豐富學生的感性；為學生提供信息的源泉，幫助他們獲取信息，指導他們學會加工處理信息，形成概念。

環境、材料是信息的載體，是感知的源泉，學生要獲取信息，必須觀察具體事物。教師要結合教學內容，準備具有定向刺激的、典型的、必需的材料，以保證學生從不同的角度獲取不同的信息。準備的材料數量要足夠，盡可能保證學生人人參與觀察，獲取信息。如一位老師上《昆蟲》一課時，課前不僅為每組學生準備有三對足的蟲子，也準備了四對足的蟲子，還有許多足的蟲子和無足的蟲子，這樣就使學生觀察后容易發現它們的異同。同時，教師還自己畫了蜈蚣、蝴蝶、蚯蚓、蜻蜓的外部形態圖，制作了蝴蝶、蜻蜓、蝗蟲等生長發育史的投影片，以及螞蟻模型，這種利用多種教學手段將物體放大，而且色彩鮮艷，起到了強化蟲子特征的作用，能引起學生注意，有利于他們獲取信息。

有了信息，才能進行信息加工。因此，教師要對學生獲取的信息加強指導。信息的獲取以學生直接感知為主，即讓學生利用各種感覺器官感知客觀事物，以獲取直觀的、具體的、真實的信息。怎樣指導學生獲取信息呢？可以通過提問、談話、邊講邊示范和現代化教學手段等方式，指導學生有目的、有重點地觀察事物，把注意力集中到觀察對象上。如《昆蟲》一課的教學，教師采取了如下步驟來指導學生：

1.布置學生采集蟲子的任務時，教師說：“請同學們到學校或家附近的花園、菜地、墻腳等地方尋找蟲子，捉到后把它們裝入玻璃瓶內，瓶口蒙上紗布，捆扎好。注意觀察蟲子生活的地方是什么樣的環境。”這樣就使學生知道上哪兒去捉蟲子，捉蟲子時要觀察其生活的地方。

2.課始，教師問：“誰來說一說自己采集到的蟲子叫什么名稱？在什么地方捉到的？”“大家注意聽，想一想這些蟲子的生活環境一樣嗎？”讓學生明確匯報的內容，注意聽取別人的發言，收集不同蟲子及其生活環境的信息。

3.教師播放蝴蝶、蜈蚣、蚯蚓、蜻蜓、蜘蛛的幻燈片，要學生想一想按什么標準把這些蟲子分類，指導學生重點觀察蟲子的外部形態特征，找到分類標準。

4.當學生說出許多不同分類標準時，教師提出要求：“分類的方法很多，下面請同學們按腿的數目不同來分類。”指導學生重點觀察不同蟲子的腿的數目，目的在于發現三對足的蟲子。學生一邊觀察，一邊分類，獲取有關蟲子腿的數目的信息。

5.在學生匯報分類結果的基礎上，教師強調“三對足”的蟲子，出示“螞蟻”模型，指著相關部分讓學生說說螞蟻的身體分為幾個部分，再請他們觀察三對足的蟲子身體分為幾個部分。這里，教師要求學生重點觀察蟲子的身體結構，目的在于認識它們的身體分為頭、胸、腹三部分。

6.當學生匯報說到三對足的蟲子的身體分為頭、胸、腹三部分時，教師順勢提出觀察要求：“這些蟲子的頭上長有什么？胸部長有什么？”把學生的注意力集中到觀察蟲子的頭部、胸部上來，目的在于發現蟲子頭上的觸角、胸部長的三對足。

學生在教師的指導下，進行有目的、有重點、有層次的觀察，對三對足的蟲子的外形特征有了全面的認識，感知的信息量大，為下面進行抽象、概括奠定了基礎。

信息加工方法包括比較、分類、分析、綜合、抽象、概括、推理等。應用這些方法對信息進行去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里地加工，是學習科學課常用的方法。教師在教學中要指導學生根據感知的信息進行比較，再進行抽象、概括、推理。

比較是確定事物異同關系的思維過程和方法，是理解和思維的基礎，需要根據一定標準把彼此有某種聯系的事物加以對照，從而確定相同與相異之點，對物體顯著特征進行差異性與同一性的比較，把事物作初步的分類。如《昆蟲》一課，教師組織學生進行了如下比較，訓練他們的思維能力。

差異性比較在本課教學中安排了三處：

一是課開始時，教師讓學生說出蟲子的名稱和它們生活的地方時，學生一邊聽一邊思考，并暗暗比較。不同的蟲子生活的地方不一樣，有草地上、水塘邊、花叢中、樹干上、石頭下、菜地里等，分布十分廣泛。

二是讓學生觀察銀幕上和自己捉到的蟲子，以及桌上的蟲子標本，想一想可以按哪些標準把這些蟲子進行分類。學生通過觀察思考，找到了許多不同的分類標準，如可按“有無翅膀”“有無觸角”“形狀”“大小”“生活環境”“是益蟲還是害蟲”和“腳的多少”等。這些分類標準是學生在獲取信息的基礎上，進行比較以后發現的。

三是讓學生按蟲子腳的數目不同來分類。學生通過比較分類，發現有的蟲子有三對足，有的有四對足，有的有許多足，有的沒有足。

同一性比較是進行抽象概括的關鍵，在本課教學中安排了三處：

一是組織學生比較三對足蟲子足的數目有什么共同特點，學生匯報說：

生：蟋蟀有三對足。

生：蝴蝶有三對足。

生：蜻蜓有三對足。

生：天牛有三對足。

生：所以有三對足是它們的共同特點。

二是讓學生找出三對足的蟲子的身體結構有哪些共同之處，學生匯報說：

生：螞蟻的身體分為頭、胸、腹三部分。

生：蟋蟀的身體分為頭、胸、腹三部分。

生：蝴蝶的身體分為頭、胸、腹三部分。

生：蜻蜓的身體分為頭、胸、腹三部分。

生：天牛的身體分為頭、胸、腹三部分。

生：所以身體分為頭、胸、腹三部分是它們的共同點。

三是讓學生繼續尋找三對足的蟲子的身體結構還有哪些共同點，蟲子的頭上長有什么，胸部長有什么，學生匯報說：

生：螞蟻的頭上長有一對觸角，胸部長有三對足。

生：蟋蟀的頭上長有一對觸角，胸部長有三對足和翅膀。

生：蝴蝶的頭上長有一對觸角，胸部長有三對足和翅膀。

生：蜻蜓的頭上長有一對觸角，胸部長有三對足和翅膀。

生：天牛的頭上長有一對觸角，胸部長有三對足和翅膀。

生：所以頭上長有一對觸角，胸部長有三對足是它們的共同特征。

生：螞蟻沒有翅膀，蟋蟀、蝴蝶、蜻蜓、天牛有翅膀，所以翅膀不是它們的共同特征。

在進行差異性比較和同一性比較之后，學生對蟲子的生活環境、外部形態的不同與相同有了深刻的認識。

四

抽象是在對事物的屬性作分析、綜合、比較的基礎上進行的。概括是把從某些具有若干相同屬性事物中抽取出來的本質屬性，推廣到具有這些相同屬性的一切事物，從而形成關于這類事物的普遍概念。抽象和概括是相互聯系的，沒有抽象就不可能概括，概括也有助于抽象。學生比較之后，教師提出“誰能說一說這類蟲子有什么共同特征”，學生在討論和匯報中進行抽象概括：

生：它們的身體分為頭、胸、腹三部分。

生：它們的頭上長有一對觸角。

生：它們的胸部長有三對足。

師：誰能把它們的共同特征完整地說一遍？

生：它們的身體分為頭、胸、腹三部分，頭部長有一對觸角，胸部長有三對足。

生：它們的共同特征是身體分為頭、胸、腹三部分，頭部長有一對觸角，胸部長有三對足。

緊接著，教師組織學生分組討論：具有上述共同特征的這類蟲子稱為什么動物？什么樣的動物是昆蟲？學生匯報：

生：身體分為頭、胸、腹三部分，頭部長有一對觸角，胸部長有三對足的蟲子叫昆蟲。

生：凡是具有上述三個特征的動物都是昆蟲。

生：凡是滿足身體分為頭、胸、腹三部分，頭部長有一對觸角，胸部長有三對足等三個條件的動物才是昆蟲，缺少一個條件的都不是昆蟲。

學生在討論和匯報中，進一步進行抽象概括，形成了昆蟲的概念。

五

演繹推理是由一般到特殊的一種推理，也是信息輸出的一種方式。指導學生進行演繹推理，就是讓他們應用學到的知識去分析個別事物，解決實際問題，達到進一步鞏固的目的。通過上面的教學，學生對“昆蟲”這一概念理解有多深？是不是大多數學生都掌握了？教師組織學生對一系列動物進行演繹推理，判斷每一種動物是不是昆蟲，并說出為什么。教師分別出示不同動物的幻燈片后，學生推理如下：

生：蚊子是昆蟲，因為它的身體分為頭、胸、腹三部分，頭部長有一對觸角，胸部長有三對足。

生：蟬的身體分為頭、胸、腹三部分，頭部長有一對觸角，胸部長有三對足，所以蟬是昆蟲。

生：蝎子、蜘蛛有四對足，它們不是昆蟲。

生：蜈蚣有許多足，也不是昆蟲。

生：壁虎不是昆蟲，因為它有四只腳，也就是兩對足。

生：蝸牛沒有足，身體沒有分為頭、胸、腹三部分，不是昆蟲。

學生通過演繹推理，加深了對昆蟲概念的理解。

教學中，經過加工處理信息，可以使學生把學到的新知識逐漸轉化成自己的知識。

六

科學課強調“以探究為核心”，而有的老師卻把“探究”片面地理解為活動，他們的課堂往往只有“做”沒有“思”。實際上，學生親歷科學探究活動學習科學的過程中，活動只是發展科學探究能力、培養科學素養的載體。科學探究的核心是促進學生科學思維方式的形成，包括形成邏輯思維、辯證邏輯思維、批判性思維以及發散性思維等。科學探究的終極目標是培養學生的這種理性的思維方式，進而形成科學研究的技能和方法。因此，科學探究過程必須擒賊先擒王，就是用科學的思維方式獲取知識。在教學實踐中，科學探究和科學思維更是無法分割，科學思維是科學探究的核心和靈魂，對探究程序和方法起統帥作用，支配著探究程序的設計、方法的選擇和使用。可以說，缺少了科學思維的活動只是一種形式上的探究，科學教育的過程要真正體現科學探究的本質，就必須聚焦發展學生的科學思維能力。