科學素養(yǎng)視域下科學課程概念建構(gòu)策略

陳心華

[摘 要]科學概念是對科學領(lǐng)域基本概念、基本原理和科學學科內(nèi)部規(guī)律的高度提煉與概括，它是學生學習科學的前提和基礎(chǔ)。文章在闡述科學素養(yǎng)視域下小學科學課程概念建構(gòu)的教學價值的基礎(chǔ)上，以教科版三年級上冊《壓縮空氣》的教學為例，探討了科學素養(yǎng)視域下小學科學課程概念建構(gòu)的基本策略。

[關(guān)鍵詞]科學素養(yǎng);小學科學;概念建構(gòu)

[中圖分類號] G623.6 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-9068（2022）09-0082-03

科學概念是對科學領(lǐng)域基本概念、基本原理和科學學科內(nèi)部規(guī)律的高度提煉與概括，它是學生學習科學的前提和基礎(chǔ)。然而，小學科學課程概念教學現(xiàn)狀并不理想，教師對科學概念教學認知存在一定的偏差，重視程度不夠，教學存在較大的隨意性，不注重概念教學方法，沒有形成完整的教學體系。如何引領(lǐng)小學生有效地建構(gòu)科學課程概念，需要在各個概念之間建立起聯(lián)系，找到科學概念之間的樞紐，此時，科學素養(yǎng)便是最有效的橋梁。因此，小學科學課程概念建構(gòu)要確立科學素養(yǎng)視域，通過科學概念建構(gòu)，引領(lǐng)小學生系統(tǒng)性地了解科學知識，形成結(jié)構(gòu)化的知識體系，親歷科學研究與探索的過程，掌握科學課程學習與實踐活動開展的一般方法，培養(yǎng)學生利用科學知識解決實際問題的能力。

一、科學素養(yǎng)視域下小學科學課程概念建構(gòu)的教學價值

1.科學概念建構(gòu)的結(jié)構(gòu)化

在小學科學概念教學中，不少教師主要采用灌輸式教學方法，缺乏結(jié)構(gòu)化教學思想，導致科學概念之間缺乏有機的關(guān)聯(lián)。科學素養(yǎng)視域下，科學概念建構(gòu)將緊緊圍繞小學科學素養(yǎng)發(fā)展，實現(xiàn)科學概念教學價值的自然回歸。科學概念教學指向科學素養(yǎng)發(fā)展，需要在不同的科學概念之間建立起聯(lián)系，而小學科學概念建構(gòu)有助于改變碎片化概念建構(gòu)現(xiàn)象，實現(xiàn)科學概念建構(gòu)的結(jié)構(gòu)化，使不同的科學概念基于科學素養(yǎng)形成有機的概念體系。

2.科學本質(zhì)理解的深度化

小學科學教學中，教師由于教學認知存在偏差，課堂概念教學主要以呈現(xiàn)科學事實為主，學生通過科學概念的學習，盡管了解了一些科學概念，但是，由于科學概念教學建立在科學事實和單向度輸出的基礎(chǔ)上，因此學生對科學概念的理解還不夠深入，仍然只是簡單地停留在“是什么”的淺層階段。確立科學素養(yǎng)視域?qū)⒂兄诟淖冞@一現(xiàn)狀。學生在建構(gòu)科學概念時，借助科學觀察、分析、思考和判斷等自主建構(gòu)過程，充分調(diào)動學科學習經(jīng)驗和生活經(jīng)驗，對科學概念展開進一步的解讀，從科學事實、科學現(xiàn)象等深入到科學本質(zhì)，從而抵達“為什么”的深度化建構(gòu)層級。

3.科學課程學習的素養(yǎng)化

不少科學教師對科學概念教學定位不高，只簡單地停留在“識記”階段，沒有認識到科學概念在促進學生科學素養(yǎng)發(fā)展方面的積極作用。科學素養(yǎng)視域下，科學教師的教學認知發(fā)生重大變化，教師基于學生科學素養(yǎng)發(fā)展的價值取向?qū)茖W概念教學進行優(yōu)化設計，注重創(chuàng)設科學概念情境，引領(lǐng)學生親歷科學概念建構(gòu)的過程，能夠幫助學生深化對科學概念認識，豐富學生的科學知識，讓學生學會科學探索，不斷積累科學探索的方法。在此基礎(chǔ)上，教師又從課堂學習延展開去，就能提高學生運用科學知識解決實際問題的能力，從而實現(xiàn)科學課程學習的素養(yǎng)化，使概念建構(gòu)直指學生科學素養(yǎng)的發(fā)展。

4.概念教學取向的生本化

科學素養(yǎng)視域下，小學科學概念教學價值取向?qū)l(fā)生重大變化，從傳統(tǒng)意義的科學概念識記和理解向概念的運用轉(zhuǎn)變。教師可根據(jù)學生科學素養(yǎng)發(fā)展的需要，立足于學生的主體性，突出學生在概念建構(gòu)中的主體地位，化被動為主動，引導學生主動建構(gòu)概念，深化學生對科學概念的理解，并在學生理解科學概念的基礎(chǔ)上，引導他們運用科學概念解釋生活中的科學現(xiàn)象。學生掌握了科學概念，無形中就會運用科學概念和科學原理指導生活，從而使科學概念向科學素養(yǎng)轉(zhuǎn)變，學生的科學素養(yǎng)得以發(fā)展，科學概念教學的生本化理念也得以體現(xiàn)。

二、科學素養(yǎng)視域下小學科學課程概念建構(gòu)的基本策略

科學素養(yǎng)視域下，小學科學課程概念建構(gòu)要充分發(fā)揮學生的主觀能動性，教師要重構(gòu)概念教學價值，通過多樣化的策略，引領(lǐng)學生自主建構(gòu)科學概念，實現(xiàn)學生科學素養(yǎng)的有效發(fā)展。下面以教科版三年級上冊《壓縮空氣》的教學為例，談一談科學概念建構(gòu)的基本策略。

1.發(fā)揮大概念統(tǒng)攝作用，建構(gòu)系統(tǒng)科學概念

科學概念如何實現(xiàn)從知識向科學素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)化是一個必不可少的教學途徑。如何將科學概念進行結(jié)構(gòu)化的處理，需要教師深入解讀科學教材的編制特點，基于章節(jié)內(nèi)容之間的邏輯性，引領(lǐng)學生進行系統(tǒng)化的概念建構(gòu)。目前，教科版科學教材在編制時主要以大概念的模態(tài)，依托大概念進行核心概念的教學。因此，小學科學概念教學中，教師可以基于教材特點，發(fā)揮大概念的統(tǒng)攝作用，將各個核心概念按照一定的邏輯關(guān)系進行結(jié)構(gòu)化處理，引領(lǐng)學生走出碎片化建構(gòu)方式，形成系統(tǒng)性的科學概念體系，讓學生的科學知識更加豐富，并且形成一個有機的整體，促進學生科學素養(yǎng)的發(fā)展。

《壓縮空氣》一節(jié)是“空氣”一章中的一個教學內(nèi)容，“空氣”一章主要由八個小節(jié)構(gòu)成。《壓縮空氣》在該章中處于第三個章節(jié)，前面兩個小節(jié)是《感受空氣》和《空氣占據(jù)空間嗎》。為此，筆者在教學設計時，基于“空氣”的大概念，借助第一節(jié)、第二節(jié)的學習，引領(lǐng)學生直觀感受空氣，認識到空氣占據(jù)一定的空間，從而引領(lǐng)學生建構(gòu)“空氣占據(jù)的空間可以被壓縮”“壓縮的空氣具有彈性”等科學概念。

基于大概念統(tǒng)攝，各學習內(nèi)容之間形成有機的教學體系，感性認識空氣成為前提和基礎(chǔ)。在感性認識支持下，學生逐步地了解到空氣占據(jù)一定的空間，因此空氣像其他物質(zhì)一樣，可以被壓縮，在此基礎(chǔ)上再引導學生建構(gòu)“壓縮空氣具有彈性”的科學概念就顯得水到渠成了。大概念統(tǒng)攝效應的實現(xiàn)還需要教師基于概念所在的體系，對概念所在的微觀環(huán)境進行分析，了解新概念生成的基礎(chǔ)，以及概念的生長點，從而使科學概念教學自然地植入概念體系中，幫助學生形成科學概念體系，實現(xiàn)科學概念的深度融合，避免科學概念碎片化教學現(xiàn)象，提高科學概念教學質(zhì)效。

2.借助前概念認知經(jīng)驗，拓展科學概念深度

學生認知發(fā)展需要經(jīng)歷一個不斷升級的過程，在學生建構(gòu)科學概念之前，學生由于生活經(jīng)歷和認識水平的發(fā)展，形成了前概念，即學生自己對科學概念的看法和認識，這些前概念缺乏系統(tǒng)性，部分前概念甚至存在認知偏差。因此，教師要基于學生前概念認識水平，合理地運用學生的前概念認知經(jīng)驗，并以此作為科學概念的起點，拓展科學概念建構(gòu)的深度。

《壓縮空氣》一節(jié)教學之前，筆者通過與學生談話交流的方式對學生的前概念情況進行了解，不少學生知道空氣占據(jù)一定的空間，但是在交流“空氣占據(jù)的空間大小能不能被改變”時，很多學生表示不清楚，或者不確定。部分學生能夠做出猜測，但說不出猜測的依據(jù)。之后，筆者又以“水”為對象，組織學生交流水占據(jù)的空間能不能被壓縮。學生普遍表示水占據(jù)的空間不能被壓縮，而且能夠說出自己的依據(jù)。基于學生前概念學情實際，筆者在課堂概念教學的過程中結(jié)合學生的談話和交流，提出一個問題：水占據(jù)的空間不能被壓縮，空氣占據(jù)的空間是不是也如此？

該環(huán)節(jié)教學設計借助交流談話的形式，既找準了學生認知的起點，又利用了學生的前概念，引導學生在比較中形成認知沖突，使學生科學探究的熱情和愿望被激發(fā)出來，學生帶著強烈的好奇心主動參與科學概念建構(gòu)。學生在概念建構(gòu)的過程中，將前概念與科學概念進行比較，通過比較學習活動，學生對前概念中存在的認知偏差進行調(diào)整，對科學概念的認識逐步走向深入。此時，前概念被巧妙地轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生科學概念建構(gòu)的資源。

3.設計層級化科學活動，深化科學概念體驗

小學科學概念建構(gòu)如何才能走出傳統(tǒng)概念教學“速記速忘”的困境，需要教師根據(jù)小學生的認知特點和認知規(guī)律，讓學生親身參與科學探索的過程，引領(lǐng)學生掌握科學探索的一般方法。這就需要優(yōu)化小學科學活動設計，改變科學活動設計的隨意性做法，使不同的科學探究活動形成層級，通過層級化科學活動深化學生對科學概念的體驗。學生通過親身體驗獲得的概念才更加深刻，才能從語言文字向科學本質(zhì)邁進。

《壓縮空氣》一節(jié)，圍繞前概念調(diào)研生成的認知沖突，筆者設計了一個科學實驗活動。實驗開展前，筆者先讓學生針對空氣占據(jù)的空間是否能夠被壓縮，提出自己的猜測。然后，借助實驗驗證猜測。實驗活動設計筆者進行了細化，給學生提供了兩個相同的注射器以及水等實驗器材，第一個實驗預測活塞位置的變化，第二個實驗預測空氣占據(jù)的空間是否變化。基于不同的預測，筆者讓學生以小組合作的方式，自主設計實驗方案，并按照小組合作實驗的方式開展實驗，記錄實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論等。

該環(huán)節(jié)有兩大突破。第一個突破是教師基于學生科學概念建構(gòu)，堅持以科學素養(yǎng)發(fā)展為導向，對實驗進行細化，體現(xiàn)出實驗的層級性，從而實現(xiàn)了學生科學概念的精細化建構(gòu)，引導學生逐步、有序地建構(gòu)科學概念。學生由于經(jīng)歷了實驗的全過程，對科學概念的理解更加深刻，也獲得了切身體驗。第二個突破是概念實驗設計模式的突破。教師讓學生根據(jù)實驗器材、實驗目的，自主設計科學實驗，學生設計實驗的過程需要經(jīng)歷概念的初建構(gòu)，這對于培養(yǎng)學生的科學探究能力具有重要價值。

4.重構(gòu)具象化應用場景，促進科學概念吸收

科學與生活緊密相關(guān)，因此，科學教師要確立生活化價值理念，將科學概念教學與生活密切聯(lián)系起來，重構(gòu)具象化的應用場景，以此促進學生對科學概念的理解和吸收，同時達到深化科學概念運用的目的。

《壓縮空氣》一節(jié)，在學生形成被壓縮的空氣具有彈性概念的基礎(chǔ)上，筆者利用多媒體展示生活中的一些科學運用案例，重構(gòu)科學概念應用場景。一個案例是日常生活中實用的打氣筒，一個是噴氣式飛機。在呈現(xiàn)案例的基礎(chǔ)上，筆者首先要求學生結(jié)合《壓縮空氣》的相關(guān)科學概念，解說打氣筒和噴氣式飛機的工作原理;然后，讓學生調(diào)動生活積累，說一說生活以及其他領(lǐng)域中的類似現(xiàn)象。

該環(huán)節(jié)重構(gòu)概念應用場景，將科學概念放在不同的場景中，實現(xiàn)了科學概念從有限場景向普遍場景的轉(zhuǎn)移，讓科學概念得到真正的內(nèi)化。同時，教師又從案例引發(fā)開去，為學生提供支架，讓學生調(diào)動生活經(jīng)驗和科學積累，自己列出相關(guān)的案例。學生在列舉案例時，需要調(diào)動科學概念，這無形中深化了學生對科學概念的理解，使學生經(jīng)歷了二次概念建構(gòu)的過程。

5.基于創(chuàng)造性教育理念，促進科學素養(yǎng)發(fā)展

科學學科研究的對象具有特殊性，這就導致科學教學的獨特性。教師應基于學生科學素養(yǎng)發(fā)展的需求，將科學概念教學與科學發(fā)現(xiàn)、科學創(chuàng)造等有機結(jié)合起來。通過科學發(fā)現(xiàn)或科學創(chuàng)造，給學生創(chuàng)造運用科學概念的機會，讓學生在創(chuàng)造性學習活動中運用科學概念，使科學概念向科學素養(yǎng)轉(zhuǎn)變，達到科學概念教學的最終目標。

《壓縮空氣》一節(jié)，基于本節(jié)所學的科學概念，筆者從學生興趣入手，融知識性和趣味性為一體，給學生布置了一項特殊的發(fā)明創(chuàng)造任務，要求學生利用被壓縮的空氣具有彈性，即能夠被壓縮或者擴張的原理，設計一個科學小發(fā)明：制作“小氣槍”。一開始，學生有點找不到頭緒。基于學生發(fā)明活動遇到的障礙，筆者降低了制作難度。首先，發(fā)揮教師的主導作用，給學生提供一組材料，包括吸管、細棒和土豆片等，學生可以利用這些材料進行創(chuàng)造性活動。其次，學生也可以根據(jù)所提供的材料，思考材料在制作中發(fā)揮的作用以及自己的發(fā)明創(chuàng)意，從生活中自主選擇材料進行制作活動。最后，筆者對學生發(fā)明活動提出要求，要求學生注意安全，文明使用自制“氣槍”，同時，選擇材料時應注意節(jié)約資源，鼓勵廢物利用。

該環(huán)節(jié)基于科學概念向?qū)嵺`應用的轉(zhuǎn)變，給學生提供了創(chuàng)造性學習的機會，讓學生運用科學概念指導科學發(fā)明。科學發(fā)明設計時，筆者充分考慮概念運用的原理，給學生提供有效的科學理論指導，讓學生利用“被壓縮的空氣具有彈性”這一科學原理進行發(fā)明。在學生科學發(fā)明初期遇到困難時，筆者給學生以適當?shù)闹笇Вo學生提供制作材料，但又不局限于所提供的材料，而是利用材料給學生以啟發(fā)，讓學生在材料提示下發(fā)揮主觀能動性。活動要求還關(guān)注科學知識之外的教育元素，強化學生安全意識和環(huán)保意識，讓科學內(nèi)涵更加豐富。學生運用科學概念進行發(fā)明創(chuàng)造，較好地實現(xiàn)了科學概念向科學素養(yǎng)的升級。

總之，科學概念是科學課程學習和學生科學素養(yǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，科學素養(yǎng)又是科學概念建構(gòu)的歸宿。作為科學教師，需要確立科學素養(yǎng)視域，明確科學概念教學的基本價值取向，并基于學生科學素養(yǎng)發(fā)展的需要，強化科學概念建構(gòu)策略選擇意識，將科學概念教學置于概念體系之中，并合理地利用學生前概念，讓前概念成為新概念建構(gòu)的重要資源。概念建構(gòu)還應重視活動設計、場景重構(gòu)和發(fā)明創(chuàng)造，豐富學生的學習體驗，讓學生在學中做、做中學，讓科學概念建構(gòu)更加有效，實現(xiàn)科學概念教學的進階。