基于新課標的小學科學概念建構(gòu)

◆顏春慧

0 引言

《義務教育小學科學課程標準》指出，小學階段是學生生理和心理發(fā)展的重要時期。這一時期培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的任務主要包括：呵護兒童與生俱來的好奇心，培養(yǎng)兒童對科學的興趣；引領(lǐng)兒童學習與周圍世界有關(guān)的科學知識，建構(gòu)科學概念等[1]。小學生的學習過程具有形象思維與抽象思維、直覺與理性、想象與創(chuàng)造互相結(jié)合的特點，這決定了他們在科學學習過程中需要搭建認知支架才能建構(gòu)科學概念，實現(xiàn)思維的有效發(fā)展。在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，注重活動的層次性、具象性、整體性，能有效幫助學生建構(gòu)科學概念，提升學生的科學素養(yǎng)。

1 注重層次性，實現(xiàn)進階建構(gòu)

建構(gòu)化、功能化、素養(yǎng)化，構(gòu)成科學概念發(fā)展的進階順序[2]。教師要根據(jù)科學概念發(fā)展的心理機制，理順科學概念發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系，依據(jù)課程與教材內(nèi)容，確立科學概念能力培養(yǎng)的教學目標、各要素之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，要避免只注重局部而忽視整體，或只注重整體而忽視局部，泛泛而談、淺嘗輒止。教師要根據(jù)教材中各單元中的內(nèi)容，落細、落實學生的概念聚焦能力，促進學生科學概念發(fā)展有序進階。科學概念的培養(yǎng)必須遵循低級向高級、簡單到復雜的心理機制。這就需要教師首先把握學生的身心特點和認知規(guī)律，在了解學生的前概念和認知能力基礎(chǔ)上，分析學生可能缺乏的知識與能力，可能存在的困難與障礙，預設(shè)學生思維發(fā)展的方向與空間。

案例1：教科版小學科學三下“溫度和水的變化”單元第五課“水和水蒸氣”

如研究“白汽是什么”，對三年級的學生來說是困難的，但是當他們用激光手電筒觀察在燒杯上方黑色卡紙罩中的“白汽”時，則可以很容易地發(fā)現(xiàn)“白汽是一粒粒的，像白糖顆粒一樣，而不是氣態(tài)的”，從而豐富了學生對“白汽”的認識，有學生推測“可能是很小很小的小水珠”。由于很小，“收集更多的白汽”則是探究過程后的必然走向。每個學生都是帶著先前的理解和期望去進行實驗的，活動中親眼見證了“小小的顆粒越來越多，幾十個、上百個、更多個，聚集變成了水珠，水珠越來越大滴了下來”。探究活動進行到這里，學生運用活動中獲得的信息進行推理，經(jīng)歷由多個信息推理出一個新概念的思維過程，推動思維向高一層次發(fā)展，從而建構(gòu)起凝結(jié)的科學概念。這樣可以提高把握事物特征并將特征進行形象化處理的創(chuàng)新能力，學生的創(chuàng)新精神和實踐能力都得到進一步培養(yǎng)。

案例2：教科版小學科學四下“巖石和礦物”單元第二課“認識幾種常見的巖石”

1）承接已知，引發(fā)探究興趣。

師：上節(jié)課大家觀察了自己收集的巖石特點并進行了分類。老師帶來了幾種巖石，你們認識嗎？

2）方法多樣，深入觀察巖石的特征。

①觀察巖石的方法：看、摸、聽、聞、借助放大鏡。學習新的觀察巖石的方法，觀看“滴稀鹽酸看巖石反應”視頻。

②小組觀察，及時記錄，整理發(fā)現(xiàn)，全班交流，修正認識，形成共識。

③根據(jù)資料、對照記錄，修正記錄，判斷巖石種類。

④按圖檢索，檢查修正的巖石種類是否正確。

⑤趣味練習，鞏固提升對巖石的認識。說說猜猜游戲：描述某一塊巖石的兩個明顯的特征，其他同學猜這塊巖石的名稱。

學生科學概念的發(fā)展是在一個個活動中實現(xiàn)的，因而活動要有層次性。隨著一個個活動的展開，逐步實現(xiàn)科學概念的進階式發(fā)展。教師設(shè)計教學活動流程：導課引出對常見巖石的認識的興趣→確定觀察巖石的方法→小組觀察，及時記錄，整理發(fā)現(xiàn)，全班交流，修正認識，形成共識→根據(jù)資料、對照記錄，判斷巖石種類→按圖檢索，修正巖石種類→趣味練習，鞏固提升對巖石的認識。這些活動緊緊圍繞本課的概念主題有序展開，形成一條結(jié)構(gòu)緊密、層層推進的概念活動。在經(jīng)歷這樣的探究活動后，學生發(fā)現(xiàn)了常見巖石的本質(zhì)特征，從而建構(gòu)起清晰的科學概念。

2 注重具象性，運用圖示建構(gòu)

課程標準指出：“在教師引導下，能用比較科學的詞匯、圖示符號、統(tǒng)計圖表等方式記錄整理信息，陳述證據(jù)和結(jié)果。”[1]小學生的思維在很大程度上是直接與感性經(jīng)驗相聯(lián)系的，具有很大程度的具體形象性。圖示不但能形象地表達學生頭腦中已有的科學概念，還可以指引學生將具體的形象歸納出部分本質(zhì)來，這樣的訓練越多，那么學生提取事物的本質(zhì)就越多，抽象邏輯思維能力也就越強，學生理性思維的發(fā)展將會收到事半功倍的效果。

在科學探究活動中，當學生已對科學概念有了模糊的認識，卻難以用語言準確表達時，輔之以圖示記錄，不但能形象表達學生頭腦中已有的科學概念，而且能夠幫助學生將認識從感性走向理性，從而建構(gòu)科學概念。尤其是物質(zhì)世界科學領(lǐng)域中的聲、電、熱、磁等，這些能量是隱形、抽象的，為隱形的能量畫出圖示，會讓學生更為直觀地認識到概念的本質(zhì)特征。

案例3：教科版小學科學五下“熱”單元第五課“熱是怎樣傳遞的”

問題聚焦：在金屬圓片的中心點加熱，熱會怎么傳遞？在金屬圓片的邊緣加熱，熱會怎么傳遞？

教師1：學生口頭預測、交流。

教師2：學生分組預測，用箭頭畫出熱傳遞的路線（見圖1）；交流預測。

圖1

從兩位教師的課堂中發(fā)現(xiàn)，學生用口頭預測和圖示預測的教學效果不同。本課的重點是幫助學生建立“熱傳遞”的科學概念，第一部分是研究熱在金屬條中的傳遞現(xiàn)象，理解熱總是從較熱的一端傳向較冷的一端；第二部分是研究熱在金屬圓片上的傳遞，理解熱總是從物體的一部分傳遞到另一部分。兩位教師聚焦的問題是相同的，只是預測環(huán)節(jié)不同。教師1讓學生口頭描述熱的傳遞路徑，獲取學生的前概念認知水平。教師2用圖示記錄展現(xiàn)學生原有認知水平。很顯然，教師1的學生用語言預測的熱傳遞是看不見摸不著的，是個別學生基于一種直接感覺的隱性思維。教師2的學生圖示展現(xiàn)則提供了將內(nèi)隱思維顯性化的機會，盡管學生的圖示記錄不準確，但能展現(xiàn)出學習的遷移效果，學生思維參與率極高，為后續(xù)教學做好了鋪墊，從而建構(gòu)起熱傳遞的概念：熱總是從較熱的地方傳向較冷的地方。

案例4：教科版小學科學四上“聲音”單元第二課“聲音是怎樣產(chǎn)生的”

本課的教學活動包括兩個部分：一是使物體發(fā)出聲音；二是發(fā)聲的物體都在振動嗎？在第一部分教學活動設(shè)計時，學生對“聲音是怎樣產(chǎn)生的”這一問題的解釋是基于已有經(jīng)驗，并沒有探究到聲音產(chǎn)生的本質(zhì)。教師再次讓學生將感覺化為圖示，用“↑”的方向記錄下鑼、音叉在發(fā)聲時的運動狀態(tài)；學生觀察對鋼尺、皮筋、鑼、音叉等運動狀態(tài)的圖示記錄，通過“↑”符號觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)聲的物體都在不斷重復地作往復運動，產(chǎn)生強烈的認識沖突，通過概括，將自己的解釋從具體上升到抽象。這時教師找到前概念和科學概念之間的根本沖突點，舉出反例，請一生上臺演示：用力壓鼓面、用力彎折尺子、用力拉扯橡皮筋。用力了卻不能使物體發(fā)出聲音，讓學生進行解釋。

反例的呈現(xiàn)，與學生的理論或觀點又產(chǎn)生沖突，激起其繼續(xù)探究聲音產(chǎn)生的本質(zhì)原因，有助于學生建立起“振動”的概念。在“振動”概念的提升過程中，學生進行了多層次的比較、分析、綜合等活動，由表面的理解進入概念的提升，順勢得出振動概念：不斷重復地往返運動叫振動，物體發(fā)聲時在振動。

3 注重整體性，完成單元建構(gòu)

小學科學教材單元整體設(shè)計結(jié)構(gòu)性強，有利于學生對科學知識和規(guī)律的理解，有利于學生對方法的把握和研究能力的提高，有利于學生科學習慣的養(yǎng)成、思維能力的發(fā)展和良好品德的形成，使學生認識的發(fā)展、探究能力的形成以及科學態(tài)度的培養(yǎng)成為逐漸發(fā)展的過程，并形成一個有機整體。教師要以單元為整體統(tǒng)籌、研讀教材，分析學生的認知特點，從整體上把握單元教學目標，對單元教材內(nèi)容進行全面分析：梳理單元在德育、概念、方法、能力、態(tài)度等方面的結(jié)構(gòu)和發(fā)展脈絡；理清本單元與前后內(nèi)容的關(guān)系；關(guān)注學生概念的建構(gòu)過程；設(shè)計和把握單元教學目標和教學活動；注重學習方法指導與探究能力的培養(yǎng)設(shè)計；突出課內(nèi)與課外學習活動的銜接；對前面所建構(gòu)的一些從屬概念依次梳理和提升，讓學生對整個單元形成深刻的認識，逐步建構(gòu)系統(tǒng)的、整體的單元科學概念。這就要求提升教師的教學設(shè)計站位，立足單元，以單元為整體，設(shè)計的目標才是學科育人的關(guān)鍵能力、必備品格與價值觀念。要做到上接學科核心素養(yǎng)，下連知識點的目標或要求。

案例5：教科版小學科學六上“工具和機械”單元第八課“自行車上的簡單機械”

本課是單元的總結(jié)課，學生運用前幾課所學的簡單機械杠桿、輪軸、滑輪、斜面原理，研究所熟悉的自行車這個綜合運用簡單機械的交通工具，將科學知識運用到實際生活中去。首先分析自行車上的鏈條和齒輪兩個機械結(jié)構(gòu)，然后尋找自行車上更多的簡單機械，最后集中探討本單元所認識過的簡單機械的種類和它們的作用，形成對簡單機械的總體認識。這既是對前幾課學習內(nèi)容的一種應用，也是對學生學習情況的檢測。通過本課的活動，提高學生運用所學到的有關(guān)簡單機械原理解決生活問題的能力。

筆者在教學時注意到以下幾點。

1）注重前后課之間的銜接，既是對單元所學知識的梳理，也是對本課所學內(nèi)容的鋪墊。如本課在導課時問題引領(lǐng)：“同學們，這一段時間在研究各種簡單機械，誰能說一說有哪些？各有什么特點？”學生回答：“杠桿、輪軸、滑輪、斜面……”簡單的一個問答，就將整個單元的核心內(nèi)容貫穿在一起。將這四種簡單機械的名稱板書于黑板，也為本課的研究做好了鋪墊。

2）注意對整個單元內(nèi)容的梳理運用總結(jié)，建立簡單機械的完整概念。如在本課教學中，筆者在提出問題、小組討論指導時，在小組內(nèi)提醒學生關(guān)注前幾課學過的簡單機械的內(nèi)容，思考它們的特點，靈活運用所學過的內(nèi)容解決問題，做到知識技能的遷移運用；在下一個環(huán)節(jié)討論交流、歸納簡單機械的作用時，讓學生在此研究基礎(chǔ)上，結(jié)合前幾課的積累進行概括總結(jié)，建立對簡單機械省力或方便作用的完整概念。

3）滲透德育教育的理念，讓其更加顯性。在研究變速自行車環(huán)節(jié)臨近結(jié)束時，筆者將人們發(fā)明變速自行車的意義作進一步說明，對勞動人民在實踐中解決問題，巧妙設(shè)計，讓科學技術(shù)服務于生活、提高生活質(zhì)量這一內(nèi)容進行了滲透。在結(jié)課環(huán)節(jié)，筆者出示大量各種新奇自行車的圖片，既對這一理念進一步進行強化，又激發(fā)了學生對高新科技的向往，讓學生受到較好的德育教育。

4 結(jié)語

科學概念建構(gòu)過程啟示教師，理解學生思維、概念形成和發(fā)展的規(guī)律，掌握每一個概念的起點與特征，圍繞科學概念組織教學，注重活動的層次性、具象性、整體性，才能讓學生用科學事實和感知促進概念的建構(gòu)和遷移，真正提高學生的科學素養(yǎng)。提升教師的教學設(shè)計站位，立足單元，以單元為站位，看到的目標才是學科育人的關(guān)鍵能力、必備品格與價值觀念，教學設(shè)計要做到上接學科核心素養(yǎng)，下連知識點的目標或要求。