科學素養視域下科學課程概念建構策略

江蘇無錫市新吳區新苑實驗小學（214028） 陳心華

科學概念是對科學領域基本概念、基本原理和科學學科內部規律的高度提煉與概括，它是學生學習科學的前提和基礎。然而，小學科學課程概念教學現狀并不理想，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。如何引領小學生有效地建構科學課程概念，需要在各個概念之間建立起聯系，找到科學概念之間的樞紐，此時，科學素養便是最有效的橋梁。因此，小學科學課程概念建構要確立科學素養視域，通過科學概念建構，引領小學生系統性地了解科學知識，形成結構化的知識體系，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，培養學生利用科學知識解決實際問題的能力。

一、科學素養視域下小學科學課程概念建構的教學價值

1.科學概念建構的結構化

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，缺乏結構化教學思想，導致科學概念之間缺乏有機的關聯。科學素養視域下，科學概念建構將緊緊圍繞小學科學素養發展，實現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發展，需要在不同的科學概念之間建立起聯系，而小學科學概念建構有助于改變碎片化概念建構現象，實現科學概念建構的結構化，使不同的科學概念基于科學素養形成有機的概念體系。

2.科學本質理解的深度化

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。確立科學素養視域將有助于改變這一現狀。學生在建構科學概念時，借助科學觀察、分析、思考和判斷等自主建構過程，充分調動學科學習經驗和生活經驗，對科學概念展開進一步的解讀，從科學事實、科學現象等深入到科學本質，從而抵達“為什么”的深度化建構層級。

3.科學課程學習的素養化

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發展方面的積極作用。科學素養視域下，科學教師的教學認知發生重大變化，教師基于學生科學素養發展的價值取向對科學概念教學進行優化設計，注重創設科學概念情境，引領學生親歷科學概念建構的過程，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，從而實現科學課程學習的素養化，使概念建構直指學生科學素養的發展。

4.概念教學取向的生本化

科學素養視域下，小學科學概念教學價值取向將發生重大變化，從傳統意義的科學概念識記和理解向概念的運用轉變。教師可根據學生科學素養發展的需要，立足于學生的主體性，突出學生在概念建構中的主體地位，化被動為主動，引導學生主動建構概念，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上，引導他們運用科學概念解釋生活中的科學現象。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轉變，學生的科學素養得以發展，科學概念教學的生本化理念也得以體現。

二、科學素養視域下小學科學課程概念建構的基本策略

科學素養視域下，小學科學課程概念建構要充分發揮學生的主觀能動性，教師要重構概念教學價值，通過多樣化的策略，引領學生自主建構科學概念，實現學生科學素養的有效發展。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的基本策略。

1.發揮大概念統攝作用，建構系統科學概念

科學概念如何實現從知識向科學素養的轉變，結構化是一個必不可少的教學途徑。如何將科學概念進行結構化的處理，需要教師深入解讀科學教材的編制特點，基于章節內容之間的邏輯性，引領學生進行系統化的概念建構。目前，教科版科學教材在編制時主要以大概念的模態，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，發揮大概念的統攝作用，將各個核心概念按照一定的邏輯關系進行結構化處理，引領學生走出碎片化建構方式，形成系統性的科學概念體系，讓學生的科學知識更加豐富，并且形成一個有機的整體，促進學生科學素養的發展。

《壓縮空氣》一節是“空氣”一章中的一個教學內容，“空氣”一章主要由八個小節構成。《壓縮空氣》在該章中處于第三個章節，前面兩個小節是《感受空氣》和《空氣占據空間嗎》。為此，筆者在教學設計時，基于“空氣”的大概念，借助第一節、第二節的學習，引領學生直觀感受空氣，認識到空氣占據一定的空間，從而引領學生建構“空氣占據的空間可以被壓縮”“壓縮的空氣具有彈性”等科學概念。

基于大概念統攝，各學習內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。在感性認識支持下，學生逐步地了解到空氣占據一定的空間，因此空氣像其他物質一樣，可以被壓縮，在此基礎上再引導學生建構“壓縮空氣具有彈性”的科學概念就顯得水到渠成了。大概念統攝效應的實現還需要教師基于概念所在的體系，對概念所在的微觀環境進行分析，了解新概念生成的基礎，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，實現科學概念的深度融合，避免科學概念碎片化教學現象，提高科學概念教學質效。

2.借助前概念認知經驗，拓展科學概念深度

學生認知發展需要經歷一個不斷升級的過程，在學生建構科學概念之前，學生由于生活經歷和認識水平的發展，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驗，并以此作為科學概念的起點，拓展科學概念建構的深度。

《壓縮空氣》一節教學之前，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一定的空間，但是在交流“空氣占據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。之后，筆者又以“水”為對象，組織學生交流水占據的空間能不能被壓縮。學生普遍表示水占據的空間不能被壓縮，而且能夠說出自己的依據。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合學生的談話和交流，提出一個問題：水占據的空間不能被壓縮，空氣占據的空間是不是也如此？

該環節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出來，學生帶著強烈的好奇心主動參與科學概念建構。學生在概念建構的過程中，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，前概念被巧妙地轉變為學生科學概念建構的資源。

3.設計層級化科學活動，深化科學概念體驗

小學科學概念建構如何才能走出傳統概念教學“速記速忘”的困境，需要教師根據小學生的認知特點和認知規律，讓學生親身參與科學探索的過程，引領學生掌握科學探索的一般方法。這就需要優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邁進。

《壓縮空氣》一節，圍繞前概念調研生成的認知沖突，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，記錄實驗現象、實驗結果，得出實驗結論等。

該環節有兩大突破。第一個突破是教師基于學生科學概念建構，堅持以科學素養發展為導向，對實驗進行細化，體現出實驗的層級性，從而實現了學生科學概念的精細化建構，引導學生逐步、有序地建構科學概念。學生由于經歷了實驗的全過程，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歷概念的初建構，這對于培養學生的科學探究能力具有重要價值。

4.重構具象化應用場景，促進科學概念吸收

科學與生活緊密相關，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系起來，重構具象化的應用場景，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，在學生形成被壓縮的空氣具有彈性概念的基礎上，筆者利用多媒體展示生活中的一些科學運用案例，重構科學概念應用場景。一個案例是日常生活中實用的打氣筒，一個是噴氣式飛機。在呈現案例的基礎上，筆者首先要求學生結合《壓縮空氣》的相關科學概念，解說打氣筒和噴氣式飛機的工作原理；然后，讓學生調動生活積累，說一說生活以及其他領域中的類似現象。

該環節重構概念應用場景，將科學概念放在不同的場景中，實現了科學概念從有限場景向普遍場景的轉移，讓科學概念得到真正的內化。同時，教師又從案例引發開去，為學生提供支架，讓學生調動生活經驗和科學積累，自己列出相關的案例。學生在列舉案例時，需要調動科學概念，這無形中深化了學生對科學概念的理解，使學生經歷了二次概念建構的過程。

5.基于創造性教育理念，促進科學素養發展

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發展的需求，將科學概念教學與科學發現、科學創造等有機結合起來。通過科學發現或科學創造，給學生創造運用科學概念的機會，讓學生在創造性學習活動中運用科學概念，使科學概念向科學素養轉變，達到科學概念教學的最終目標。

《壓縮空氣》一節，基于本節所學的科學概念，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明創造任務，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，設計一個科學小發明：制作“小氣槍”。一開始，學生有點找不到頭緒。基于學生發明活動遇到的障礙，筆者降低了制作難度。首先，發揮教師的主導作用，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造性活動。其次，學生也可以根據所提供的材料，思考材料在制作中發揮的作用以及自己的發明創意，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約資源，鼓勵廢物利用。

該環節基于科學概念向實踐應用的轉變，給學生提供了創造性學習的機會，讓學生運用科學概念指導科學發明。科學發明設計時，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明。在學生科學發明初期遇到困難時，筆者給學生以適當的指導，給學生提供制作材料，但又不局限于所提供的材料，而是利用材料給學生以啟發，讓學生在材料提示下發揮主觀能動性。活動要求還關注科學知識之外的教育元素，強化學生安全意識和環保意識，讓科學內涵更加豐富。學生運用科學概念進行發明創造，較好地實現了科學概念向科學素養的升級。

總之，科學概念是科學課程學習和學生科學素養發展的基礎，科學素養又是科學概念建構的歸宿。作為科學教師，需要確立科學素養視域，明確科學概念教學的基本價值取向，并基于學生科學素養發展的需要，強化科學概念建構策略選擇意識，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的重要資源。概念建構還應重視活動設計、場景重構和發明創造，豐富學生的學習體驗，讓學生在學中做、做中學，讓科學概念建構更加有效，實現科學概念教學的進階。