淺談建構科學概念的教學策略

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驗來認知新事物的。

“魚就是魚”是心理學建構主義理論的著名論斷，建構主義理論認為：學生在學習新的科學知識之前，在他們的頭腦中已經生成自己對事物的看法和認知的生活經驗。不過，這些生活經驗往往是片面的，甚至是錯誤的。由于學生受認知規律及心理發展水平的限制，其認識的事物和掌握的生活經驗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識之中，無法把握事物本質，更不能脫離原有觀念的束縛，概括形成抽象的概念思維。所以無論學生頭腦中的前概念處于怎樣的認知水平，科學概念的重新構建還是要基于前概念的基礎上，借助完整的探究過程來實現，教師要讓學生參與到知識形成的整個思維過程中，讓他們經歷引導、開發、提升、重組科學知識的過程，在積極愉悅的課堂氛圍中提高自己的認知，并建構起正確的科學概念。

下面是筆者在科學教學活動過程中，針對如何利用學生原有的生活經驗，建構新的科學概念，取得的一些實踐成效。

利用知識基礎，建構科學概念

學生并不是空著腦袋走進課堂的，他們的頭腦中存在著自己對事物的原有認識和理解，即前概念;這些存在于學生頭腦中的前概念與新授內容之間往往會有很大的偏差，甚至有的認識是錯誤的，但就在這包含著學生原有經驗和假設的“結節”處，正是催生新的核心概念的生長點。我們要做的是充分把握學生的前概念，找準生長點，通過搭建系列探究活動，引發學生的認知沖突，促使學生改變原有的認知習慣，并在原有認知基礎上催生新的概念體系，達到概念建構的目標。

1.敲擊矛盾點激趣質疑

在科學課堂上，學生會經常處于生活經驗與所學新概念相矛盾的狀態，這時就需要教師及時地把握住時機，找準學生認知的矛盾點，并適時加以“敲擊”，從而啟發學生學會觀察、質疑提問、自主探究驗證，激發他們積極思維的能力，使他們的原有生活經驗與新接觸的科學概念發生充分“碰撞”，激起思考探究的欲望，激發建構科學概念的內驅力，從而達到事半功倍的教學效果。

比如，教學“物體在水中是沉還是浮”內容時，當教師出示：石頭、回形針、橡皮、蠟燭、泡沫塊、空瓶子、蘿卜等，讓學生預測哪些物體下沉，哪些物體上浮。學生預測的結果是：石頭、回形針等下沉，泡沫塊、空瓶子等會上浮。大部分學生的理由是：重或小的物體容易下沉，輕或大的物體容易上浮。顯然學生的認識是片面的，還局限于自己的生活經驗之中。此時，教師可以順著學生的前概念加以旁敲側擊：“在上一節課的學習中我們已經知道，同一種材料構成的物體，在水中的沉浮與它們的輕重、體積大小沒有關系。那么，不同材料構成的物體，在水中的沉浮與它們的輕重、體積大小有關系嗎？”啟發學生重新思索、探究、整理概念。

學生認知的“矛盾點”在教師的敲擊下進一步激化，課堂在學生產生強烈質疑欲望的氛圍中展開。此時，教師再組織學生將各種大小輕重各不相同的物體放入水中，逐一驗證并記錄觀察結果，學生科學探究的興趣和質疑的欲望，在教師適時對“矛盾點”的敲擊下得以激化。

2.激發內驅力探究釋疑

教師幫助學生建構正確科學概念的過程，是基于學生與前概念產生認知沖突的起點上進行的，是遵循學生身心發展規律、遵循學生個體認知科學概念發展規律的過程。教師在學生原有的生活經驗與新知產生認知偏差時，及時準確地抓準學生的“興奮點”，予以引領、敲擊和催化，進而激發學生自主實踐探究的內驅力，讓學生在獨立思考、自主探究、合作交流的過程中更新經驗、轉變舊知、解疑釋惑，從而在原有的認知“結節”處催生、構建出新的科學概念。

比如，執教“物體在水中是沉還是浮”內容時，學生的前概念是：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。教師采用相應的引導策略，提問：“現在請同學按體積大?。ㄎ矬w輕重）順序排列以上幾種物體，再標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?。ㄎ矬w重量）有關系嗎？” 學生會發現在這一實驗中并不是體積大（重量輕）的物體容易浮、體積?。ㄖ亓恐兀┑奈矬w容易沉的，教師問：“為什么與我們想象的情況不一樣？”在學生的生活經驗與新知產生沖突時，教師再進一步激趣引導：“當遇到這種情況時，科學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生作用，接下來請同學們思考我們該如何調整實驗方案？”學生探究興趣被完全激發，在強烈探究釋疑欲望的內驅力下，教師再順勢引導學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，再通過實驗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，再實驗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系。學生最終得出結論：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，學生就順理成章地進行思維重組，建構起“物體在水中的沉浮，不僅跟物體的大小、輕重有關，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”的科學概念。

利用知識遷移，強化科學概念

我們要了解學生，要利用多種舉措調動學生思維的積極性，重視學生知識技能的概括水平和對知識技能之間相似關系的覺察能力，以及學生自覺運用科學知識解決實際問題能力的培養。教師要引導學生充分利用原有的知識概念，準確分析各種知識技能之間的內在聯系，舉一反三，巧妙地進行各種遷移訓練，最大限度地提高學生知識運用的能力，做到由此及彼、觸類旁通，促使知識遷移的發生，進而使學生能夠從一個維度中習得的知識遷移運用到新的維度中去，從而達到“強化科學概念、提升科學素養”這一目的。

1.類化情境，鞏固科學概念

一個新概念的內化，要利用主題經驗中已有的同類題，進行反復練習。學生在類化情境中運用知識解決問題，能加深對科學概念的理解，同時也會在運用的過程中，暴露學生對科學概念理解上存在的問題，也就便于我們進一步修正和深化概念教學。

比如，執教“身體的結構”內容時，教師問：“有哪些方法可以幫助我們了解身體的結構？”引導學生采用類化情境的方法，啟發聯想中醫看病時運用“望、聞、問、切”等方法的情境，并將這些方法遷移到人體內部結構觀察的教學中。如模仿醫生摸脈搏的跳動，可以知道身體內部的脈動;用簡易聽診器聽心臟跳動，學生知道了人體內心臟的有規律搏動。再如：學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，引導學生展開想象：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，使學生認識到地球太大了，而生活在地球上的人類實在太過于渺小，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，幫助學生建立直接經驗，促使學生深化科學概念，并把科學知識技能內化為自己的東西，轉變成內在的科學素養。

2.異化情境，深化科學概念

異化情境是指，讓新創設的情境有別于原有的知識生成情境，對于學生來說是一個知識運用的變式練習。學生能靈活地運用所學知識解決生活實際問題，這是科學教學的目標和期望所在。因此，在課堂教學中，教師要巧設懸念，創設多種異化情境，進行有別于書本概念生成情境的變式練習，讓學生把所學概念知識遷移到新的異化情境中，進而引發學生對概念運用的再度思考，激發攻克問題的欲望。

比如，執教“探索馬鈴薯沉浮的原因”時，教師引導學生通過實驗比較發現，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，進而得出“比同體積液體輕的物體在液體中上浮”這一結論。此時，教師隨即異化情境，通過實驗展示，并提問：“塑料塊為什么能在水中上浮，而在油中下沉呢？”引發學生思考：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？學生在強烈的探究欲望之下，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”內容時，教師在理清極晝成因后，異化教學情境：“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比較好呢？” 這樣，學生在教師所創設的類型各異的情境中，運用所學知識概念、經驗技能解決實際問題，內化科學概念，滿足不同層次的學習需求，全面加深了對所學科學概念的理解。

通過以上分析可見，在教學中運用“舉一”進而“反三”類化和異化情境的方法，有助于培養學生分析知識概念之間的聯系，辨別新舊知識結構的差別，從而提高認知結構的清晰度，還能鞏固和深化科學概念，拓寬學生的視野，挖掘了學生思維的深度。使學生能把學得的知識與技能重組和擴大，形成內容更全、層次更高的認知結構。

利用知識整合，拓展科學概念

小學科學的知識面非常廣泛，內容涉及“生命世界、物質世界、地球與宇宙、技術與工程”四大領域的18個主要概念、75個學習內容。而小學階段學科間、學科內的課程內容存在交叉重復或缺乏聯系現象時有發生，我們可以根據學科教學目標，按照教學內容脈絡結構以及學生內化的前概念進行梳理，找到教學內容與已有知識之間的有機聯系，將有些教學內容在學科間或學科內進行整合，把學生習得的科學概念繼續延伸、強化和運用，更有利于學生整合知識、拓展科學概念。

比如，執教“水”相關內容后，學生明白了水的基本特性、水的三態變化等相關知識體系，同時了解到了水資源的寶貴，學習了一些節約用水的好方法。此時教師根據學科整合、知識整合原則，讓學生回家后想出一些節約用水的方法，調查生活中有哪些浪費水的現象，制定節約用水的措施，寫一篇整合語文、科學、品德等多學科教學于一體的調查報告，有的學生說：“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，達到節約用水的目的。”有的說：“淘米水可以用來澆花、洗衣水用來沖馬桶?！边€有的說：“把空調排水管中的出水集中起來利用。”通過這樣的學科知識整合教學，使學生不但養成節約用水的意識品格，更促使學生在調查實踐的過程中認識到人應該與自然和諧相處，在完成教學任務的同時，也完成了情感態度與價值觀的教學目標，拓展了科學概念。

教師要將建構主義理論應用于科學概念教學，讓學生經歷認知沖突，催化概念生長點，在知識的“結節”處催生、構建更為完整的科學概念體系。落實科學課程在已有的經驗基礎上滿足學生發展需求這一教學目標，培養學生運用已有知識解決生活實際問題的能力。讓我們的科學概念教學延伸到學生的生活中，延伸到更廣闊的領域中，使學生的思維變得更加直觀。