淺談建構(gòu)科學(xué)概念的教學(xué)策略

周昌明

《魚就是魚》故事梗概：池塘里生活著魚與蝌蚪，后來蝌蚪變成了青蛙，跑到陸地上看到了人、老虎、鳥等，它回到水中把看到的事物告訴了魚。魚根據(jù)青蛙的描述，就想象出有腿的魚就是人的樣子;張著血盆大嘴的魚就是老虎的樣子;有翅膀的魚就是鳥的樣子。也就是說，魚是按照自己的生活經(jīng)驗(yàn)來認(rèn)知新事物的。

“魚就是魚”是心理學(xué)建構(gòu)主義理論的著名論斷，建構(gòu)主義理論認(rèn)為：學(xué)生在學(xué)習(xí)新的科學(xué)知識之前，在他們的頭腦中已經(jīng)生成自己對事物的看法和認(rèn)知的生活經(jīng)驗(yàn)。不過，這些生活經(jīng)驗(yàn)往往是片面的，甚至是錯誤的。由于學(xué)生受認(rèn)知規(guī)律及心理發(fā)展水平的限制，其認(rèn)識的事物和掌握的生活經(jīng)驗(yàn)往往停留在事物的表象階段上，拘泥于事物局部的片面性認(rèn)識之中，無法把握事物本質(zhì)，更不能脫離原有觀念的束縛，概括形成抽象的概念思維。所以無論學(xué)生頭腦中的前概念處于怎樣的認(rèn)知水平，科學(xué)概念的重新構(gòu)建還是要基于前概念的基礎(chǔ)上，借助完整的探究過程來實(shí)現(xiàn)，教師要讓學(xué)生參與到知識形成的整個思維過程中，讓他們經(jīng)歷引導(dǎo)、開發(fā)、提升、重組科學(xué)知識的過程，在積極愉悅的課堂氛圍中提高自己的認(rèn)知，并建構(gòu)起正確的科學(xué)概念。

下面是筆者在科學(xué)教學(xué)活動過程中，針對如何利用學(xué)生原有的生活經(jīng)驗(yàn)，建構(gòu)新的科學(xué)概念，取得的一些實(shí)踐成效。

利用知識基礎(chǔ)，建構(gòu)科學(xué)概念

學(xué)生并不是空著腦袋走進(jìn)課堂的，他們的頭腦中存在著自己對事物的原有認(rèn)識和理解，即前概念;這些存在于學(xué)生頭腦中的前概念與新授內(nèi)容之間往往會有很大的偏差，甚至有的認(rèn)識是錯誤的，但就在這包含著學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)和假設(shè)的“結(jié)節(jié)”處，正是催生新的核心概念的生長點(diǎn)。我們要做的是充分把握學(xué)生的前概念，找準(zhǔn)生長點(diǎn)，通過搭建系列探究活動，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促使學(xué)生改變原有的認(rèn)知習(xí)慣，并在原有認(rèn)知基礎(chǔ)上催生新的概念體系，達(dá)到概念建構(gòu)的目標(biāo)。

1.敲擊矛盾點(diǎn)激趣質(zhì)疑

在科學(xué)課堂上，學(xué)生會經(jīng)常處于生活經(jīng)驗(yàn)與所學(xué)新概念相矛盾的狀態(tài)，這時就需要教師及時地把握住時機(jī)，找準(zhǔn)學(xué)生認(rèn)知的矛盾點(diǎn)，并適時加以“敲擊”，從而啟發(fā)學(xué)生學(xué)會觀察、質(zhì)疑提問、自主探究驗(yàn)證，激發(fā)他們積極思維的能力，使他們的原有生活經(jīng)驗(yàn)與新接觸的科學(xué)概念發(fā)生充分“碰撞”，激起思考探究的欲望，激發(fā)建構(gòu)科學(xué)概念的內(nèi)驅(qū)力，從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

比如，教學(xué)“物體在水中是沉還是浮”內(nèi)容時，當(dāng)教師出示：石頭、回形針、橡皮、蠟燭、泡沫塊、空瓶子、蘿卜等，讓學(xué)生預(yù)測哪些物體下沉，哪些物體上浮。學(xué)生預(yù)測的結(jié)果是：石頭、回形針等下沉，泡沫塊、空瓶子等會上浮。大部分學(xué)生的理由是：重或小的物體容易下沉，輕或大的物體容易上浮。顯然學(xué)生的認(rèn)識是片面的，還局限于自己的生活經(jīng)驗(yàn)之中。此時，教師可以順著學(xué)生的前概念加以旁敲側(cè)擊：“在上一節(jié)課的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)知道，同一種材料構(gòu)成的物體，在水中的沉浮與它們的輕重、體積大小沒有關(guān)系。那么，不同材料構(gòu)成的物體，在水中的沉浮與它們的輕重、體積大小有關(guān)系嗎？”啟發(fā)學(xué)生重新思索、探究、整理概念。

學(xué)生認(rèn)知的“矛盾點(diǎn)”在教師的敲擊下進(jìn)一步激化，課堂在學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈質(zhì)疑欲望的氛圍中展開。此時，教師再組織學(xué)生將各種大小輕重各不相同的物體放入水中，逐一驗(yàn)證并記錄觀察結(jié)果，學(xué)生科學(xué)探究的興趣和質(zhì)疑的欲望，在教師適時對“矛盾點(diǎn)”的敲擊下得以激化。

2.激發(fā)內(nèi)驅(qū)力探究釋疑

教師幫助學(xué)生建構(gòu)正確科學(xué)概念的過程，是基于學(xué)生與前概念產(chǎn)生認(rèn)知沖突的起點(diǎn)上進(jìn)行的，是遵循學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律、遵循學(xué)生個體認(rèn)知科學(xué)概念發(fā)展規(guī)律的過程。教師在學(xué)生原有的生活經(jīng)驗(yàn)與新知產(chǎn)生認(rèn)知偏差時，及時準(zhǔn)確地抓準(zhǔn)學(xué)生的“興奮點(diǎn)”，予以引領(lǐng)、敲擊和催化，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生自主實(shí)踐探究的內(nèi)驅(qū)力，讓學(xué)生在獨(dú)立思考、自主探究、合作交流的過程中更新經(jīng)驗(yàn)、轉(zhuǎn)變舊知、解疑釋惑，從而在原有的認(rèn)知“結(jié)節(jié)”處催生、構(gòu)建出新的科學(xué)概念。

比如，執(zhí)教“物體在水中是沉還是浮”內(nèi)容時，學(xué)生的前概念是：重的物體容易下沉，輕的物體容易上浮;大的物體容易上浮，小的物體容易下沉。教師采用相應(yīng)的引導(dǎo)策略，提問：“現(xiàn)在請同學(xué)按體積大小（物體輕重）順序排列以上幾種物體，再標(biāo)出它們在水中的沉浮情況，想一想物體的沉浮和它的體積大小（物體重量）有關(guān)系嗎？” 學(xué)生會發(fā)現(xiàn)在這一實(shí)驗(yàn)中并不是體積大（重量輕）的物體容易浮、體積小（重量重）的物體容易沉的，教師問：“為什么與我們想象的情況不一樣？”在學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與新知產(chǎn)生沖突時，教師再進(jìn)一步激趣引導(dǎo)：“當(dāng)遇到這種情況時，科學(xué)家往往采用控制其他因素不變的方法，來研究某一個因素是否對物體產(chǎn)生作用，接下來請同學(xué)們思考我們該如何調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案？”學(xué)生探究興趣被完全激發(fā)，在強(qiáng)烈探究釋疑欲望的內(nèi)驅(qū)力下，教師再順勢引導(dǎo)學(xué)生把一組相同大小的球按輕重順序排列，先推測它們在水中的沉浮情況，再通過實(shí)驗(yàn)觀察它們在水中的沉浮情況，想一想物體的沉浮和物體的輕重有什么關(guān)系。又把一組輕重相同的球按大小順序排列，同樣先推測它們在水中的沉浮情況，再實(shí)驗(yàn)觀察它們在水中的沉浮情況，想一想，物體在水中的沉浮和物體的體積大小又有什么關(guān)系。學(xué)生最終得出結(jié)論：體積相同時，重的物體容易沉，輕的物體容易浮;重量相同時，體積大的物體容易浮，體積小的物體容易沉。這樣，學(xué)生就順理成章地進(jìn)行思維重組，建構(gòu)起“物體在水中的沉浮，不僅跟物體的大小、輕重有關(guān)，也跟物體的形狀、表面積的大小、體積的大小等多種因素有關(guān)”的科學(xué)概念。

利用知識遷移，強(qiáng)化科學(xué)概念

我們要了解學(xué)生，要利用多種舉措調(diào)動學(xué)生思維的積極性，重視學(xué)生知識技能的概括水平和對知識技能之間相似關(guān)系的覺察能力，以及學(xué)生自覺運(yùn)用科學(xué)知識解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。教師要引導(dǎo)學(xué)生充分利用原有的知識概念，準(zhǔn)確分析各種知識技能之間的內(nèi)在聯(lián)系，舉一反三，巧妙地進(jìn)行各種遷移訓(xùn)練，最大限度地提高學(xué)生知識運(yùn)用的能力，做到由此及彼、觸類旁通，促使知識遷移的發(fā)生，進(jìn)而使學(xué)生能夠從一個維度中習(xí)得的知識遷移運(yùn)用到新的維度中去，從而達(dá)到“強(qiáng)化科學(xué)概念、提升科學(xué)素養(yǎng)”這一目的。

1.類化情境，鞏固科學(xué)概念

一個新概念的內(nèi)化，要利用主題經(jīng)驗(yàn)中已有的同類題，進(jìn)行反復(fù)練習(xí)。學(xué)生在類化情境中運(yùn)用知識解決問題，能加深對科學(xué)概念的理解，同時也會在運(yùn)用的過程中，暴露學(xué)生對科學(xué)概念理解上存在的問題，也就便于我們進(jìn)一步修正和深化概念教學(xué)。

比如，執(zhí)教“身體的結(jié)構(gòu)”內(nèi)容時，教師問：“有哪些方法可以幫助我們了解身體的結(jié)構(gòu)？”引導(dǎo)學(xué)生采用類化情境的方法，啟發(fā)聯(lián)想中醫(yī)看病時運(yùn)用“望、聞、問、切”等方法的情境，并將這些方法遷移到人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察的教學(xué)中。如模仿醫(yī)生摸脈搏的跳動，可以知道身體內(nèi)部的脈動;用簡易聽診器聽心臟跳動，學(xué)生知道了人體內(nèi)心臟的有規(guī)律搏動。再如：學(xué)生對人為什么是生活在球形的地球表面很難理解，教師可借助知識的遷移，引導(dǎo)學(xué)生展開想象：像螞蟻一樣小的人，在地球儀的模型上行走，是否能看到地球上的曲面？通過模擬、討論、教師講解，使學(xué)生認(rèn)識到地球太大了，而生活在地球上的人類實(shí)在太過于渺小，我們無法感覺到地球的全貌，所以很難感受到地球是球形的。借助類似模擬情境，幫助學(xué)生建立直接經(jīng)驗(yàn)，促使學(xué)生深化科學(xué)概念，并把科學(xué)知識技能內(nèi)化為自己的東西，轉(zhuǎn)變成內(nèi)在的科學(xué)素養(yǎng)。

2.異化情境，深化科學(xué)概念

異化情境是指，讓新創(chuàng)設(shè)的情境有別于原有的知識生成情境，對于學(xué)生來說是一個知識運(yùn)用的變式練習(xí)。學(xué)生能靈活地運(yùn)用所學(xué)知識解決生活實(shí)際問題，這是科學(xué)教學(xué)的目標(biāo)和期望所在。因此，在課堂教學(xué)中，教師要巧設(shè)懸念，創(chuàng)設(shè)多種異化情境，進(jìn)行有別于書本概念生成情境的變式練習(xí)，讓學(xué)生把所學(xué)概念知識遷移到新的異化情境中，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生對概念運(yùn)用的再度思考，激發(fā)攻克問題的欲望。

比如，執(zhí)教“探索馬鈴薯沉浮的原因”時，教師引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，相同體積的馬鈴薯比鹽水輕，所以馬鈴薯能夠在鹽水中上浮，進(jìn)而得出“比同體積液體輕的物體在液體中上浮”這一結(jié)論。此時，教師隨即異化情境，通過實(shí)驗(yàn)展示，并提問：“塑料塊為什么能在水中上浮，而在油中下沉呢？”引發(fā)學(xué)生思考：在不同液體中，同一物體沉浮情況不同的原因究竟是什么呢？學(xué)生在強(qiáng)烈的探究欲望之下，通過合作探究得出：比同體積液體重的物體，在液體中下沉，比同體積液體輕的物體，在液體中上浮。又如在解釋“極晝和極夜”內(nèi)容時，教師在理清極晝成因后，異化教學(xué)情境：“你們覺得極夜又是怎么一回事呢？假如讓你去南極考察，生活在北半球的我們什么時候出發(fā)比較好呢？” 這樣，學(xué)生在教師所創(chuàng)設(shè)的類型各異的情境中，運(yùn)用所學(xué)知識概念、經(jīng)驗(yàn)技能解決實(shí)際問題，內(nèi)化科學(xué)概念，滿足不同層次的學(xué)習(xí)需求，全面加深了對所學(xué)科學(xué)概念的理解。

通過以上分析可見，在教學(xué)中運(yùn)用“舉一”進(jìn)而“反三”類化和異化情境的方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析知識概念之間的聯(lián)系，辨別新舊知識結(jié)構(gòu)的差別，從而提高認(rèn)知結(jié)構(gòu)的清晰度，還能鞏固和深化科學(xué)概念，拓寬學(xué)生的視野，挖掘了學(xué)生思維的深度。使學(xué)生能把學(xué)得的知識與技能重組和擴(kuò)大，形成內(nèi)容更全、層次更高的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

利用知識整合，拓展科學(xué)概念

小學(xué)科學(xué)的知識面非常廣泛，內(nèi)容涉及“生命世界、物質(zhì)世界、地球與宇宙、技術(shù)與工程”四大領(lǐng)域的18個主要概念、75個學(xué)習(xí)內(nèi)容。而小學(xué)階段學(xué)科間、學(xué)科內(nèi)的課程內(nèi)容存在交叉重復(fù)或缺乏聯(lián)系現(xiàn)象時有發(fā)生，我們可以根據(jù)學(xué)科教學(xué)目標(biāo)，按照教學(xué)內(nèi)容脈絡(luò)結(jié)構(gòu)以及學(xué)生內(nèi)化的前概念進(jìn)行梳理，找到教學(xué)內(nèi)容與已有知識之間的有機(jī)聯(lián)系，將有些教學(xué)內(nèi)容在學(xué)科間或?qū)W科內(nèi)進(jìn)行整合，把學(xué)生習(xí)得的科學(xué)概念繼續(xù)延伸、強(qiáng)化和運(yùn)用，更有利于學(xué)生整合知識、拓展科學(xué)概念。

比如，執(zhí)教“水”相關(guān)內(nèi)容后，學(xué)生明白了水的基本特性、水的三態(tài)變化等相關(guān)知識體系，同時了解到了水資源的寶貴，學(xué)習(xí)了一些節(jié)約用水的好方法。此時教師根據(jù)學(xué)科整合、知識整合原則，讓學(xué)生回家后想出一些節(jié)約用水的方法，調(diào)查生活中有哪些浪費(fèi)水的現(xiàn)象，制定節(jié)約用水的措施，寫一篇整合語文、科學(xué)、品德等多學(xué)科教學(xué)于一體的調(diào)查報告，有的學(xué)生說：“可以在水箱中放一瓶裝滿水的飲料瓶，占一部分水箱的儲水量，達(dá)到節(jié)約用水的目的。”有的說：“淘米水可以用來澆花、洗衣水用來沖馬桶。”還有的說：“把空調(diào)排水管中的出水集中起來利用。”通過這樣的學(xué)科知識整合教學(xué)，使學(xué)生不但養(yǎng)成節(jié)約用水的意識品格，更促使學(xué)生在調(diào)查實(shí)踐的過程中認(rèn)識到人應(yīng)該與自然和諧相處，在完成教學(xué)任務(wù)的同時，也完成了情感態(tài)度與價值觀的教學(xué)目標(biāo)，拓展了科學(xué)概念。

教師要將建構(gòu)主義理論應(yīng)用于科學(xué)概念教學(xué)，讓學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)知沖突，催化概念生長點(diǎn)，在知識的“結(jié)節(jié)”處催生、構(gòu)建更為完整的科學(xué)概念體系。落實(shí)科學(xué)課程在已有的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上滿足學(xué)生發(fā)展需求這一教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已有知識解決生活實(shí)際問題的能力。讓我們的科學(xué)概念教學(xué)延伸到學(xué)生的生活中，延伸到更廣闊的領(lǐng)域中，使學(xué)生的思維變得更加直觀。