引導學生建構科學概念的幾點思考

王憲芳

摘要在2020年山東省“互聯網+教師專業發展”觀評課活動中，筆者有幸觀摩了這些優秀課例，執教教師在試教新教材時體現課程改革新理念，以科學素養的培養為導向，讓學生親歷科學發現的全過程，讓學習真正發生。重視指導學生親歷科學探究與發現的過程，在教學資源的提供和教學方式的創新上彰顯了教育智慧。本文結合具體課例，談談個人的幾點思考。

關鍵詞 科學概念 引導 建構

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.022

Reflections on Guiding Students to Construct Scientific Concepts

WANG Xianfang

（Shandong Zoucheng Xingcheng Town Wanzhuang Primary School， Zoucheng， Shandong 273503）

Abstract： In 2020， Shandong province’s "Internet plus teacher professional development" concept assessment course， the author was lucky to observe these excellent lessons， and teach the teachers to reflect the new curric？ ulum reform concept in the new teaching materials， and to guide the cultivation of scientific literacy， so that stu？ dents can experience the whole process of scientific discovery， and let learning really happen. It attaches impor？ tance to guiding students to experience the process of scientific exploration and discovery， and demonstrates edu？ cational wisdom in the provision of teaching resources and the innovation of teaching methods. Combined with specific lesson examples， this paper discusses some personal thoughts.

Keywords： scientific concept； guide； construct

在2020年山東省“互聯網+教師專業發展”觀評課活動中，筆者有幸觀摩了這些優秀課例，執教教師在試教新教材時體現課程改革新理念，重視指導學生親歷科學探究與發現的過程，在教學資源的提供和教學方式的創新上彰顯了教育智慧。現結合具體課例，談談個人的幾點思考。

科學概念的建構需要結構性的材料做支撐

《小學科學教育的“探究—研討”教學法》一書指出：材料應和科學上一個重要的概念有關；使用這些材料應該能揭示許多的有關現象。這就是我們稱之為“結構”的特性。因此，在準備教學材料時，就要考慮到它的趣味性、典型性、層次性以及特殊性。

例如，在《彈簧里的學問》一課中，為了指導學生建構“彈力”概念，教師準備了以下實驗材料：容易發生形變且能恢復原來形狀的彈性材料，如皮筋、壓簧、拉簧、鋼尺、海綿等明顯具有彈性的典型材料；不明顯具備彈性特征的“特殊”材料，如橡皮泥、紙條、鐵絲、粉筆等。像這樣準備的兩組材料就具有了明顯的結構性。

活動中，當用力拉彈簧時，學生觀察到彈簧被拉長，彈簧形狀發生變化的同時，雙手也感受到來自彈簧相反方向的拉力；形變越大，拉力越大；雙手停止用力，慢慢松手時，彈簧又恢復到原來的形狀。當手掌用力壓彈簧時，發現彈簧縮短了，彈簧被壓縮的同時，手掌又感受到來自彈簧向上頂的力；彈簧被壓縮的形變越大，感受到的彈簧向上頂的力量就越大；手掌停止用力，慢慢松手時，彈簧又恢復到原來的形狀。接下來，再利用皮筋、鋼尺、海綿等材料做實驗，學生會發現這些材料具有共同的特點：在外力作用下容易發生形變，去掉外力后能恢復原來的形狀，這種來自材料內部恢復原來形狀的力，就是彈力。通過這樣一組典型的實驗材料，學生真真切切地感受了彈力的存在。

是不是所有的材料發生形變后都具有彈性呢？經過實驗發現，橡皮泥、鐵絲形變后不能恢復原狀，紙條、粉筆在拉力作用下容易被扯斷，這些材料就不具有明顯的彈性，也不會產生彈力。實踐證明，典型材料和特殊材料的分層次提供可以幫助學生建構清晰的彈力概念，使他們認識彈力是和材料的形變相伴而生的，發生形變且能夠恢復原來形狀的材料才明顯具有彈力，這樣建構起來的彈力概念更能揭示彈性材料具有的本質特征。

科學概念的建構要借助指向性明確的問題

探究始于問題。創設源于生活或貼近生活實際的問題情境，引導學生質疑問難，明確探究問題，產生解決問題的內在需要和動力，接下來的觀察實驗等實踐活動才會有明確的目的和方向。

以《杠桿》一課為例，教師創設問題情境：一塊大石頭，僅靠雙手的力量難以搬動，怎么辦呢？教師鼓勵學生猜想各種辦法，通過交流得出最簡便有效的辦法是：拿一根棍子，找到一個支點，輕輕松松撬動了石頭。由此推想，杠桿可能有省力的作用。教師繼續提出挑戰性問題：使用杠桿一定能省力嗎？在接下來的模擬實驗中，學生發現，當支點距離力點的位置發生改變時，使用杠桿不一定省力。究竟什么情況下使用杠桿才會省力呢？在教師的再次質疑下，學生作出假設：使用杠桿是否省力可能與杠桿上支點、力點和重點三者的距離有關系，并將探究杠桿作用的實驗活動向前推進。在遞進式的問題情境中，學生親歷了探索科學問題、尋求科學答案的歷程。

科學概念要經歷建構的過程

小學科學課程內容包含物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域，從這四個領域中選擇適合小學生學習的18個主要概念，每一個領域又包含了諸多的分解概念，列出了具體的學習目標，每一個學習目標的落實都要基于事實信息的搜集、整理和思維加工，通過經歷有探究意義的實踐活動來建構科學概念，學生探究能力的培養才能真正落地。

在概念建構的過程中支撐思維活動的“腳手架”是什么呢？一個是精心設計的問題，以此驅動學生思維沿著“概念箭”的方向前進；另一個就是表征實驗現象、物體特征的符號或數據，幫助學生從直觀到抽象思考事物或現象的本質特征來建構科學概念。

在執教《蒸發》一課時，有的教師僅僅通過指導學生對比觀察下雨時和雨過天晴后路面干濕的不同，就直接給出了“蒸發”概念，其中缺失了學生體驗和足夠的事實論證，顯然不利于學生理解這個概念。科學概念的建構必須引導學生經歷基于盡量多的事實和現象的分析與思考。教師應補充生活中晾衣物、曬糧食、水跡變干或觀察一杯水靜置多天后的變化等現象，啟發學生思考其中的變化和原因。例如，教師在黑板上用濕毛巾寫一個“水”字，讓學生安靜地觀察水跡慢慢變干的過程，并思考：水“跑”到哪里去了？你看到了嗎？說明水變成了什么物質？（沒有顏色、沒有氣味的水蒸氣。）水是一下子變干的嗎？（凸顯“慢慢”二字。）像這樣，學生在親歷觀察和思考的過程中才能真正建構“蒸發”概念。

再如，基于“洗澡時從水里出來感覺到涼”的親身體驗，引導學生作出“水蒸發會使周圍的溫度降低”的假設，然后讓學生借助溫度計設計實驗進行驗證。實驗前先猜測：把溫度計的玻璃泡浸入水中，玻璃泡上裹著的紗布被浸濕，將溫度計移出水面后，溫度可能會怎樣？（會降低。）能說明什么問題？（水在蒸發的過程中會使周圍的溫度降低。）這樣讓學生帶著問題去驗證才會增強實驗的目的性。學生活動后，教師要給予學生依據實驗觀察和記錄進行充分描述與表達的機會，“玻璃泡部分的水分在蒸發的過程中，溫度計顯示的溫度是否下降了？是怎樣下降的？下降了多少？”教師一定要指導學生認真分析實驗中獲取的實驗數據，得出“水蒸發會使周圍的溫度降低”的結論，培養學生的實證意識。

概念的建構過程要凸顯思維的邏輯性

概念的建構過程是一個由表及里、由淺入深、去粗取精、去偽存真、由直觀到抽象、將感性認識上升為理性認識的思維加工過程。思維能力的培養要以活動為主體，概念為核心，邏輯為線索，而活動的設計有助于學生思維能力的培養，活動的開展以培養學生的思維能力為目標。

例如，《聲音的產生》一課的教學活動主線是：制造聲音，觀察物體發聲時的相同點—推想聲音是怎樣產生的—設計實驗驗證推想—歸納形成結論。思維活動的主線是：運用求同歸納法推想“聲音是由物體振動產生的”；運用演繹推理法驗證推想的正確性。每項活動的設計都要圍繞一個具體的問題來展開，促進學生積極思考。

活動伊始，教師指導學生“制造聲音”，敲響鼓面時，鼓面上的黃豆在跳動；敲響的音叉靠近懸掛的塑料泡沫小球時，小球在振動；撥動琴弦時，琴弦在振動。通過“制造聲音”的活動，學生發現鼓面、音叉、琴弦等物體發聲時的相同點：這些物體發聲時都在振動。由諸多類似的現象得出“聲音是由物體振動產生的”假設性結論，這就是歸納。之后的活動運用演繹推理法設計實驗驗證假設：物體發聲時都在振動嗎？通過實驗發現，發聲的音叉接觸水面時，平靜的水面濺起水花；按住發聲的鑼面（振動停止），聲音立即停止，諸多實驗進一步證明“聲音是由物體振動產生的”。概念建構的過程經歷了由直觀到抽象、將感性認識上升為理性認識的思維加工過程，思維具有鮮明的邏輯性。

總而言之，每一節科學課都應該以科學素養的培養為導向，點燃學生思維的火花，讓學生實實在在地親歷科學發現的全過程，讓學習真正發生。在科學概念的建構過程中，讓動手能力和思維能力同步發展，同時讓學生的情感、態度、價值觀潛移默化地生成和提升，讓科學素養在科學實踐活動中真正落地。

（本文系2019年度山東省基礎教育教學改革重點項目“傳統文化視野下促進教育公平的小學科學課程資源開發與應用研究”的階段性成果，課題批準號：BHA140081。）