基于新課標的小學科學概念建構

◆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展的重要時期。這一時期培養學生科學素養的任務主要包括：呵護兒童與生俱來的好奇心，培養兒童對科學的興趣；引領兒童學習與周圍世界有關的科學知識，建構科學概念等[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、想象與創造互相結合的特點，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科學概念，實現思維的有效發展。在教學實踐中發現，注重活動的層次性、具象性、整體性，能有效幫助學生建構科學概念，提升學生的科學素養。

1 注重層次性，實現進階建構

建構化、功能化、素養化，構成科學概念發展的進階順序[2]。教師要根據科學概念發展的心理機制，理順科學概念發展的內在聯系，依據課程與教材內容，確立科學概念能力培養的教學目標、各要素之間的內在邏輯關系，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。教師要根據教材中各單元中的內容，落細、落實學生的概念聚焦能力，促進學生科學概念發展有序進階。科學概念的培養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律，在了解學生的前概念和認知能力基礎上，分析學生可能缺乏的知識與能力，可能存在的困難與障礙，預設學生思維發展的方向與空間。

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，則可以很容易地發現“白汽是一粒粒的，像白糖顆粒一樣，而不是氣態的”，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展，從而建構起凝結的科學概念。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新能力，學生的創新精神和實踐能力都得到進一步培養。

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，引發探究興趣。

師：上節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，整理發現，全班交流，修正認識，形成共識。

③根據資料、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。

學生科學概念的發展是在一個個活動中實現的，因而活動要有層次性。隨著一個個活動的展開，逐步實現科學概念的進階式發展。教師設計教學活動流程：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，整理發現，全班交流，修正認識，形成共識→根據資料、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，形成一條結構緊密、層層推進的概念活動。在經歷這樣的探究活動后，學生發現了常見巖石的本質特征，從而建構起清晰的科學概念。

2 注重具象性，運用圖示建構

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、統計圖表等方式記錄整理信息，陳述證據和結果。”[1]小學生的思維在很大程度上是直接與感性經驗相聯系的，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來，這樣的訓練越多，那么學生提取事物的本質就越多，抽象邏輯思維能力也就越強，學生理性思維的發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，從而建構科學概念。尤其是物質世界科學領域中的聲、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現，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，只是預測環節不同。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的學生圖示展現則提供了將內隱思維顯性化的機會，盡管學生的圖示記錄不準確，但能展現出學習的遷移效果，學生思維參與率極高，為后續教學做好了鋪墊，從而建構起熱傳遞的概念：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“聲音是怎樣產生的”

本課的教學活動包括兩個部分：一是使物體發出聲音；二是發聲的物體都在振動嗎？在第一部分教學活動設計時，學生對“聲音是怎樣產生的”這一問題的解釋是基于已有經驗，并沒有探究到聲音產生的本質。教師再次讓學生將感覺化為圖示，用“↑”的方向記錄下鑼、音叉在發聲時的運動狀態；學生觀察對鋼尺、皮筋、鑼、音叉等運動狀態的圖示記錄，通過“↑”符號觀察發現發聲的物體都在不斷重復地作往復運動，產生強烈的認識沖突，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出聲音，讓學生進行解釋。

反例的呈現，與學生的理論或觀點又產生沖突，激起其繼續探究聲音產生的本質原因，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，物體發聲時在振動。

3 注重整體性，完成單元建構

小學科學教材單元整體設計結構性強，有利于學生對科學知識和規律的理解，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成、思維能力的發展和良好品德的形成，使學生認識的發展、探究能力的形成以及科學態度的培養成為逐漸發展的過程，并形成一個有機整體。教師要以單元為整體統籌、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，對單元教材內容進行全面分析：梳理單元在德育、概念、方法、能力、態度等方面的結構和發展脈絡；理清本單元與前后內容的關系；關注學生概念的建構過程；設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設計；突出課內與課外學習活動的銜接；對前面所建構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，逐步建構系統的、整體的單元科學概念。這就要求提升教師的教學設計站位，立足單元，以單元為整體，設計的目標才是學科育人的關鍵能力、必備品格與價值觀念。要做到上接學科核心素養，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構，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，也是對本課所學內容的鋪墊。如本課在導課時問題引領：“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）注意對整個單元內容的梳理運用總結，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，在小組內提醒學生關注前幾課學過的簡單機械的內容，思考它們的特點，靈活運用所學過的內容解決問題，做到知識技能的遷移運用；在下一個環節討論交流、歸納簡單機械的作用時，讓學生在此研究基礎上，結合前幾課的積累進行概括總結，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節臨近結束時，筆者將人們發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，巧妙設計，讓科學技術服務于生活、提高生活質量這一內容進行了滲透。在結課環節，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 結語

科學概念建構過程啟示教師，理解學生思維、概念形成和發展的規律，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和遷移，真正提高學生的科學素養。提升教師的教學設計站位，立足單元，以單元為站位，看到的目標才是學科育人的關鍵能力、必備品格與價值觀念，教學設計要做到上接學科核心素養，下連知識點的目標或要求。