概念漫畫在低年級科學探究中的運用

兒童一出生，就在構建自己對外部世界的認識。在認識世界的過程中，他們會形成自己頭腦中的概念和對外部世界的解釋。有些概念或想法來源于兒童與自然現象的接觸中，有一些則是從媒體、同伴或成人那里獲得的。有些概念或想法可能符合科學事實，也有一些不符合科學事實。如果學生頭腦中的那些錯誤的想法沒有被發現和糾正，它們將會伴隨著學生一起生長，將來就會在頭腦中根深蒂固，難以更改，對以后的科學學習造成很大的障礙。

對于科學教師來說，最大的挑戰在于發現學生頭腦中的已有想法，并運用合適的方法幫助學生深入了解或糾正原有的錯誤想法。美國科學教師協會編寫的《學生未被發現的想法》一書里主要是一些有趣的科學問題，包括對這些問題的指導和評估，這些問題對于從幼兒園到高中的科學老師來說，都是十分有用的資源。這些問題被稱作形成性評價的探測器，用以發掘學生的前科學概念。在運用這些評測工具時，要鼓勵學生以證據為基礎進行解釋、討論和爭辯，促進他們對概念的理解。這些評測工具還可以與各種課堂教學技術相結合，不僅能評估學生的科學概念學習，還能促進學生的自主學習，并給教師提供有效的教學指導。這些是形成性評價探測器的本質。

《兒童科學》雜志每期開設有形成性評價探測器專欄，說明在基礎教育中如何有效地運用它來構建科學概念，以及如何運用在科學課堂中，以提高教學效果。下面以概念漫畫作為探測手段，介紹它在低幼階段兒童科學評價中的運用。

我們以“什么時候有下一個滿月”這個問題為例，介紹概念漫畫在幼兒園到二年級階段的科學學習中的運用。

概念漫畫是一種形成性評價工具，可以用來揭示學生的前科學概念和他們對概念的理解。概念漫畫最近在美國教學中很流行，教師們可以根據自己的情況開發自己的概念漫畫版本。

“什么時候有下一個滿月”就是一個運用概念漫畫在小學科學課堂進行的探究活動（如圖）。這種形式通過一個有趣的視覺刺激來誘發學生的想法，同時也為科學概念的測評提供了一個起點。概念漫畫的特點是能夠為低幼年級的學生提供一個高效的形成性評價工具，它主要有這些特點：

1.較少文字的視覺格式；

2.角色間相互交流，彼此分享自己不同的觀點；

3.熟悉的場景；

4.在科學討論中，通過“你在想些什么”提示、鼓勵學生分享他們的想法和解釋。

在美國《下一代科學課程標準》中，幼兒園至二年級的“地球與空間”領域，學科的核心概念包括天空中可以觀察、描述和預測到的太陽、月球和星星的運動模式。“什么時候有下一個滿月”這一內容的設計就是為了解決核心概念中的“觀察、描述及預測每月的月相模式”。

下面讓我們一起研究運用概念漫畫如何幫助學生建構這一重要的概念，并讓學生達到 《下一代科學課程標準》中所要求的績效標準——“能夠觀察太陽、月球和星星的運行軌跡，并預測其變化趨勢。”當前，美國各州的科學課程標準中也包含類似的要求。

本探究活動是《觀察月球形態》單元的第一課。如果進行本課教學的那天正好是滿月，就很理想。首先，教師進行引導，讓學生繪制各種關于月相的漫畫，并讓他們與同伴分享，以此了解什么是滿月。然后，讓學生說說他們同意哪位同學的觀點，并說出自己的理由。接著，教師引導整個班級進行討論，聆聽一對學生或一組學生分享他們最認同的觀點以及理由，并記錄下學生關于月相的想法，為后續的教學做鋪墊。最后，老師讓全班想出一個辦法找出哪個漫畫中對于“什么時候會再次出現滿月”這一問題最有預見性。

通過學生的討論，相信教師會對學生關于月相的理解程度或錯誤概念有一定的了解。下一步，就是要鼓勵學生去從事科學實踐，鼓勵他們親自觀察，然后分析他們的數據，修正或完善他們最初的解釋。之后，教師再重新審視學生最初對月相的理解。考慮到一些學生可能沒有機會去觀看月相，可以讓一些有機會觀察的學生在白天或夜晚觀察月相時，使用數碼產品記錄觀察的結果和時間，以便分享。當學生在實施“記錄并描述月球形狀每日的變化”這一探究活動的計劃時，他們實際上就實現了《下一代科學課程標準》中的兩個要求：1.計劃并實施調查活動；2.分析并解讀數據。

形成性評價的一個重要特征在于能夠給學生及時反饋。學生計劃和實施他們的觀察活動也就在從事科學實踐，這個時候教師可以給每個學生或小組一些反饋，以促進他們的學習，使他們在科學實踐過程中加深對科學概念的理解。

學生完成他們的科學實踐活動后，應當組織全班同學一起分析收集的數據，然后討論他們現在同意哪位同學漫畫中的觀點，以及從觀察中得到的證據是如何支持他所選漫畫的觀點的。接著，學生重新回顧他們在觀察活動之前所持有的觀點，并說說他們是如何改變了原有想法的，是什么原因、什么證據幫助他們改變這一想法的。最后，讓學生自己決定觀察一次月相循環，看看是否能足以支持班上所得出的結論——月亮大約每四個星期經過一輪月相變化。當然，學生可能會提出其他問題，教師應當鼓勵他們對這些問題進一步思考，確保學生能夠通過從調查中得出的數據來預測變化或解決新的問題，例如：“如果今天月亮形狀是月牙形，那么我們要等多久再次看到月牙？”“如果今天是滿月，那么將要多久我們能看到月牙？”總之，在月相觀察這一科學實踐中，教師收集到的所有形成性評價數據最終匯聚成一個問題：“我的學生是否能夠達到《下一代科學課程標準》中關于月球內容所期待的目標？”

概念漫畫是一種特別有效的工具，可以讓學生的科學思維可視化，并讓他們帶著原有觀點進行科學實踐，然后用他們調查中所獲得的數據和從討論中得出的解釋重新審視自己原有的觀點。在整個形成性評價周期中，概念漫畫為學生學習月相提供了一個有趣的方式，它能結合科學實踐活動，幫助學生構建科學概念。此外，概念漫畫也為教師了解學生頭腦中的想法提供了一個很好的途徑，可以了解學生頭腦中的前科學概念，知道學生在探究活動中他們頭腦中的原有想法是否發生改變，以及這些轉變過程是如何發生的。

在新學期開始的時候，教師可以考慮開發自己的一系列概念漫畫或應用已經發布的概念漫畫來引導學生的學習，組織課堂討論，激發學生的科學思維，并讓他們以解決問題為目標開展科學實踐活動。因此，以概念漫畫為基礎的形成性評價，也是基礎教育階段科學教學的一個重要工具。

點評

美國新頒布的《下一代科學課程標準》提出以科學實踐（即科學探究和工程實踐）為核心，以取代以前的科學過程技能，這種變化強調了科學探究和工程實踐的融合。科學實踐不僅需要技能，還需要各領域的專門知識，要求認知、社會、實際操作等因素的參與。科學實踐旨在幫助學生了解科學知識的發現和運用過程，在認知理論與實踐之間建立聯系，以構建科學概念。這里的概念不僅包括學科的核心概念，還包括跨學科的大概念。學科的核心概念貫穿基礎教育的所有階段和所有學科，是學生學習的重點。核心概念具有以下特征：

1.在多個科學學科、工程學科都非常重要，或在某一學科是關鍵性、支柱性的原理；

2.為理解和探究更復雜的原理和解決問題提供關鍵工具；

3.與學生的興趣或生活經驗有關，或與社會及個人關注的、需要科學技術知識才能解決的問題密切相連；

4.可作為講授和學習的內容。

符合上述特征的兩個即可作為學科核心概念。學生在核心概念學習的基礎上，上升到跨學科的大概念，以建立起知識的橫向聯系，幫助他們構建知識的系統性，以利于他們對新學知識的遷移和運用。橫向跨學科概念指適用科學領域所有學科，在不同學科之間建立起密切聯系的概念。在基礎教育階段的科學領域，學生應該學習掌握的跨學科的大概念包括：模式、相似性、差異性；原因、結果；規模、比例、數量；系統、系統模型；能量、物質；結構、功能；穩定、變異。通過這些跨學科概念的學習，學生將分屬于不同分支學科的知識融合起來，對世界形成整體的、清晰的、有邏輯性的認識。

本文的案例是在美國最新科學教育思想指導下的科學教學。“觀察太陽、月球和星星的運行軌跡，并預測其變化趨勢”是《下一代科學課程標準》中“地球與太空科學”領域的核心概念，要求在低幼年級學習。在低幼階段學習這個核心概念對學生來說是有難度的。這位美國教師利用兒童喜愛的漫畫形式來揭示兒童的前科學概念，并利用它幫助學生建構正確的科學概念。這個過程既輕松又有趣，非常符合低年級學生的認知特點。

在觀察月相這個科學實踐活動后，通過圖像采集、數據分析，相互討論等環節，逐漸讓學生認識到月相的變化規律，并能夠準確預測。這個學習或建構科學概念的過程，體現出從個別的差異到普遍的相似性，直到上升為穩定的周期性，在潛移默化中，讓學生獲得了一些跨學科的大概念。可以說，本教案比較成功地達到了課程標準所要求的目標。

當前，我國新一代的小學科學課程標準即將出臺，小學科學要在低年級開設，這對我國的科學教育來說是一件好事。科學教育越早開始越好，因為隨著孩子與自然的接觸，他們很小的時候就會形成一些錯誤的科學概念。如果這些錯誤概念沒有在早期得到糾正，它們就會隨著孩子一起成長，形成一個龐大的科學錯誤概念體系。等到孩子長大后，這個體系就可能更加根深蒂固，妨礙他們進一步的科學學習。

我國有十多年沒有在小學低年級階段開設科學課了，對于低年級階段如何開展科學教學，可能是將來困擾廣大科學教師的一個難題。本文介紹的概念漫畫，是低年級學生喜聞樂見的一種學習形式，利用它不僅可以激發學生的學習興趣，還可以幫助教師了解學生的認知情況，不失為一種新穎而有效的教學工具。這對廣大的小學科學教師來說，具有一定的借鑒價值。

北京市首都師范大學

初等教育學院

人民教育出版社綜合理科室（100081）