建構科學概念 培養科學素養

黎忠明

摘 要：小學科學課程是一門以培養學生科學素質為宗旨的核心課程，科學認知作為學生科學素質的重要組成部分，引導學生建構科學概念成為科學課堂教學的主要任務。在指導學生建構科學概念時，以結構性材料為支撐，創設指向問題解決的教學情境，讓學生經歷概念建構的思維加工過程，凸顯學科思維的邏輯性，從而達到獲取科學知識、領悟科學思想、學習科學方法的目的。

關鍵詞：科學素養;小學科學;科學概念;探究活動

小學科學是以培養學生科學素養為宗旨的一門基礎性課程。課程在以探究為核心的科學教學過程基礎上，提出了關注科學概念形成的教學理念。強調讓學生從身邊的事實出發，親歷概念形成的過程，逐步建構科學概念，學會探究的方法，形成探究的能力，從而實現培養學生科學素養的目標。

一、前概念水平是建構科學概念的基點

《小學科學課程標準》提出：保護學生的好奇心和求知欲。培養學生對科學的興趣和求知欲，引領他們學習與周圍世界有關的科學知識，需要教師創設讓學生動手做實驗的機會，讓學生充分體驗探究自然界奧秘的快樂，從而為他們日后全面發展打下扎實的基礎。小學生的科學前概念大多源于日常生活中原有的生活經驗和假設。學生在系統學習科學知識時，通常不會放棄原有的錯誤認識，從而對正確概念加以排斥，甚至異化對正確概念的理解。科學課要幫助學生構建科學概念，必須要了解學生的前概念水平。

在建構科學概念之前，我們常常會遇到這樣的情況：學生在學習科學知識之前，腦海中早已存在一些有關這些科學知識的想法。這些“前概念”有的可能是錯誤思維，是“錯誤概念”。例如：水的顏色是白色，蜘蛛是昆蟲等。如果不及時糾正，將嚴重影響科學概念的建構，甚至歪曲新知識的科學含義。“不破不立”，科學概念建構要在深入調查學生前概念的基礎上，再展開概念建構教學。合理有效地設計實驗來激發學生頭腦中的矛盾，在交流探討中打破矛盾，建立新的概念體系。如教學《它們發生了什么變化》一課，學生認為燒水時冒出的白氣就是水蒸氣，了解學生的前概念水平，找準了學生前概念認識的差異后，教師在開展科學探究活動時就能找到切入點。

二、實驗探究是建構科學概念的載體

在小學科學中圍繞科學概念來組織教學，對提高學生學習效率，促進學生思維發展，形成科學素養十分重要。這種教學方法不僅可以讓學生有效地組織和記憶知識，而且有助于他們進行鑒別、類比和推理。有些經驗學生可能沒有積累，但是可以運用已經建立的概念去理解和擴展，學會運用核心知識和模型“觸類旁通”。如果一節科學課只是一味地設計生動的教學內容和流暢的教學過程，而不去構建科學概念，那么很有可能造成課堂生動熱鬧，但課后產生“科學概念建構異化”的問題。

（一）重視實驗方法的滲透，形成科學概念

在小學科學教學中，當學生的大腦里還沒有一個完整的前概念時，不宜先去討論這個問題，而應是制造機會引發學生的思維碰撞，并引導他們主動設計實驗尋找正確的答案。例如教學《空氣能占據空間嗎》一課，學生頭腦中其實已經有很多關于空氣的前概念了，例如無形、無色、抓不到等，教師通過調查知道有近一半的學生認為空氣不占據空間。“看不見、抓不到是否就說明不占據空間？”學生通過實驗，發現了“空氣跑出來讓出了空間，水才能進入瓶子”的實驗現象，經歷一系列的探究過程，學生獲得了他們能理解的“空氣占據空間”的概念。教師與其教給學生一些似懂非懂的形成型科學概念，不如教給他們一個尋找正確科學概念的實驗方法。

（二）觀察比較實驗結果，補充完善概念

在概念建構過程中，學生是帶著一定的認知來參與學習的。在教學中，教師必須直面這種認知，切勿把學生強行拉回起點。探究活動開始前，讓學生對將要建構的概念進行描述和解釋是必要的。在學生動手探究前，教師不要輕易下結論。例如，教學《電路出故障了》一課，教師發給每個小組電池盒、小燈泡、燈座、開關和導線等材料，其中一些材料是無法正常工作的。教師讓學生實驗前先猜測小燈泡不亮的原因。有些學生認為電池沒電，有些認為燈座有問題，有些認為小燈泡壞了等等。然后指導學生使用電路檢測器檢測原來認為有“故障”的材料。學生實驗后發現結果與自己猜測不一致。然后繼續實驗測試，直至找到小燈泡不亮的真正原因，從而對電路形成的條件有了更深刻的認識。科學課要幫助學生建構完善型的概念，需要與學生的前概念發生聯系，通過組織一個又一個的探究活動來完善。

（三）尊重事實發現，改變型概念的建構

建構改變型概念決非輕而易舉的，只有在學生意識到過去的認知無法解釋新的問題或與某一事實矛盾時，才能放棄原有的想法。當學生看到自己認為“正確”的觀點與正確答案產生沖突時，才容易引起認知和情感的強烈反差，促使學生找出問題原因。例如，《杠桿的科學》一課的導入，教師設計了一個“蹺蹺板”的游戲，讓學生推薦出班里公認的個大體重的和個小體輕的兩位同學進行比試。個小體輕同學的手壓在離木棍支點較遠的位置上，個大體重同學的手壓在離木棍支點較近的位置上，結果個小體輕同學幾次都輕而易舉地取得勝利。這樣的結果很顯然出乎學生的意料，引發學生強烈的認知沖突，揭露前概念的不合理性，從而使學生自愿放棄前概念，建構改變型概念。

三、思維培養是科學概念建構的關鍵

科學概念是科學知識的基本單位，是思維的基本形式。科學概念的形成過程是分析、比較、抽象、概括、判斷、推理等思維加工的過程，因而其智力價值主要體現在對學生科學思維能力的培養上。“授之以魚，不如授之以漁”。因此，當教師在幫助學生建構一些科學概念時，更要學會讓學生多問幾個“為什么”，不要牽強地把學生誘導到正確結論上，而是要組織學生在原來的認知基礎上進行討論，逐漸澄清問題，這樣不僅可以使學生對個別事物的表象提高到科學概念層次，而且可以發展以思維能力為核心的一系列能力。

例如，教學《磁鐵有磁性》一課，有學生說“磁鐵能吸引金屬物質”，雖然這是一個片面的想法，但它顯然是學生依照生活經驗思考得到的結果。因此，教師不要輕易否定學生的說法，而應以“很奇妙的想法”“你是怎樣想到的”做回應，這既肯定了學生積極思考、敢于想象的精神，又提醒學生自我反思。如果學生在實驗和思考過程中自我修正錯誤，那么他們在科學方法論和情感態度上都會受到教育。反之，直接否定學生的回答，會挫傷學生獨立思考的積極性，不利于發展學生個性和創造力。

總之，教師在教學中要關注學情，掌握建構科學概念的教學策略，才能更好地讓學生在探究活動中掌握科學概念，形成科學素養。