引導學生自主建立科學概念

〔摘" "要〕" 概念的學習，并非“輸送”的過程，而是一個以學生已有認知與經驗為基礎的主動獲取和建立的過程。故此，如何引導學生自主建立科學概念，值得教師深入思考。

〔關鍵詞〕" 小學科學；科學概念；自主建立

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 10" " 029-031

在講授完浮力一課后，我曾問學生這樣的問題，“鐵船和鐵球都是鐵制成的，為什么鐵船能浮在水面而鐵球卻下沉呢？”學生毫不猶豫地回答，“鐵船受到浮力，鐵球沒有受到浮力。”我接著問：“下沉的物體在水中是否受到浮力？”“受到浮力。”同樣的毫不猶豫。可見學生在掌握概念時往往停留在表面理解，“知其然而不知其所以然”。他們在學習過程中更傾向于機械地模仿和被動地吸納。在課堂教學中，缺少了師生之間的情感互動與溝通，未能實現從情感向智慧的順暢過渡和有效互動。因此，學生所獲得的僅是孤立的知識點，難以將這些知識點相互貫通，更遑論將其與現實生活相結合進行深入理解和實際應用。

一、基本模型

科學概念的構建是一個積極的內心構建過程，它是學生在自己的思維空間中主動發展認知的過程。這一基本模型以順應兒童認知發展規律的探究式學習活動為主要形式，這種學習是在情感的推動下，學生自主且高效地進行科學探索的活動。該模型基于科學探究的核心步驟（提出問題、做出猜想和假設、制定計劃、進行觀察、實驗與制作、收集整理信息、思考與結論、表達與交流等環節）而構建。在這一過程中，對“科學思維”的培養貫穿始終。例如：探討的問題是否適合深入研究？假設的依據何在？實驗設計與假設之間的關聯性如何？所搜集的證據是否足以支撐假設？以及所形成的概念是否符合科學原則等問題（如下圖）。

二、實踐案例

（一）真實情境，激發思維，引出問題

以《浮力》一課教學為例。教師選擇呈現人在死海中輕松漂浮的畫面，而非溺水場景，這種教學情境的創設蘊含了以下幾個關鍵考量。

認知反差。雖然教學情境源自現實，但它與學生的日常認知存在差異，這種反差更能激發學生探索“非常規”現象的濃厚興趣。

焦點集中。現實情境往往復雜多變，溺水場景不易讓學生聯想到浮力的存在。而“人在死海中輕松漂浮”的場景則能引導學生將注意力集中在“人體不沉”這一關鍵點上，明確了探究的方向，增強學習的動力。

激發挑戰。情境中“人漂浮在水面”的“難題”超出了學生現有知識的范疇，對他們構成了挑戰，但又是他們有能力克服的，這為后續的學習打下了堅實基礎。

通過情感引導智慧，巧妙地設計問題，激發學生的好奇心和探究欲，讓他們在短時間內擺脫被動學習的狀態，迅速進入積極主動的探究模式。在這個過程中，教師如同引導者，用充滿激情的語言和富有啟發性的問題，點燃學生思維的火花，幫助他們達到最佳的學習興奮點。

（二）合作會話，碰撞思維，明確方向

在學生通過“人體漂浮在水面”獲得浮力存在的證據后，讓學生把乒乓球按入水中然后松手，觀察乒乓球的狀態，感知浮力存在，初步歸納浮力的概念。再將小石塊沉入水中，引發思考：“在水中下沉的物體是否受到浮力？請說出你假設的依據。”學生討論后，假設停留在兩個方面。

在水中下沉的物體沒受到浮力。因為受到浮力的物體都浮在水面。

在水中下沉的物體也受到浮力。如有學生發現，“在水中搬起一塊石頭比在陸地上搬同樣的石頭要容易。”有學生舉例說，“自己潛水到泳池底時想站都站不住，人感覺輕飄飄的。”“水桶打水時，水桶出水的過程中越來越重。”

通過合作會話的方式，我們可以從多個角度深入了解學生的認知水平。在這個過程中，學生已有的知識結構和思維模式得以展現，可以準確地發現學生認知中的誤區和偏差。通過對這些錯誤認知的溯源，我們能夠找到學生認知障礙的根源。在此基礎上，教師可以引導學生基于假設依據進行深入思考，培養他們有條理、有深度的科學思維能力。這樣一來，學生在探究過程中就能明確方向，有的放矢地進行學習，從而提高學習效果，實現認知水平的提升。

（三）實驗設計，深化思維，自主探究

實驗設計是科學探究活動的基石，它確保了探究活動順利而有效地進行。在教學實踐中，根據假設來設計實驗方案，不僅是對學生知識應用能力的考驗，更是培養學生思維發展的重要環節。實驗設計的過程，實際上是一個從理論到實踐，再從實踐到理論的循環往復的過程，它要求學生運用邏輯思維、創新思維和批判性思維，這對于學生思維的發展具有重要意義。

在實驗設計中，學生首先需要根據已有的知識和假設，提出可行的實驗方案。這一過程鍛煉了學生的抽象思維能力，他們需要將抽象的概念具體化，轉化為可操作的實驗步驟。接著，學生需要考慮實驗的變量控制、數據收集和分析方法，這無疑提高了他們的系統思維和問題解決能力。實驗設計不僅僅是簡單的操作步驟安排，它更是學生思維發展的催化劑。

力，作為一種無形的物理現象，無法直接呈現在學生眼前。只能通過類比，獲取證據進行推理。為了幫助學生厘清思路，我進行如下提示：怎樣能證明物體受力？怎樣證明物體在水中受力？

在交流中學生充分表達自己的想法，最終確定在兩次測量中加入了“測量用手向上托住石塊時的重量”這一環節。如下圖所示，先用彈簧測力計測量石塊在空氣中的重力，再用適當的力向上托住石塊，會發現彈簧測力計示數變小，說明手對石塊有向上的托力；再將掛在彈簧測力計下的石塊逐步放入水中，發現彈簧測力計示數也變小。為什么在用手托起石塊與將石塊浸沒在水中兩種情境中，彈簧測力計示數都變小？通過類比，可以很好地說明下沉的石塊在水中也受到了豎直向上的托力（浮力）作用。

用學生自己的話說，這樣能夠更好地建立“下沉物體在液體中受到浮力”與它的證據“彈簧測力計示數減少了”之間的邏輯關系。采用“類比”實驗深化思維，能夠較好地幫助學生理解圖C中物體在液體中就如同圖B中的手一樣受到豎直向上的力，也同時理解了浮力的施力物體是液體。證據的核心內容指向圖中兩次彈簧測力計示數的減少，模型的建構可以讓思維具象化、外顯化，借助模型能夠促進學生對概念的理解。

（四）交流展示，內化思維，建立概念

交流展示，作為一種學習方式，不僅能夠讓學生將所獲取的證據公之于眾，更是一個展現自我思維過程的重要平臺。在這個階段，學生通過展示他們搜集的大量證據，不僅鍛煉了自己的表達能力和邏輯思維能力，而且也為他人提供了學習和思考的契機。他們分享自己建構概念的思維過程，這不僅是對自己學習成果的一種肯定，也是對他人思維的啟發。

在這一過程中，教師扮演著引導者的角色，引導學生將最初的假設與實驗中獲取的證據緊密聯系起來。通過分析比較，學生能夠找到假設與證據之間的內在聯系，從而不斷完善自己的認知結構。這種內化思維的過程是建構科學概念的關鍵，它讓學生在探究中學會思考，在思考中深化理解，最終形成更加科學、系統的概念體系。

學生之間的問題和互動是概念完善和深化的催化劑。在交流展示的過程中，學生的不同觀點相互碰撞，促使每個人對概念的理解更加全面和深入。同時，這種互動還能激發新的探究問題的產生，引領科學探究活動向更深層次發展。通過這樣的循環往復，學生不僅建構了科學概念，還培養批判性思維和創新能力，為未來的學習和研究打下了堅實的基礎。

三、歸納反思

（一）創設生活情境，激發學生探究興趣

我們常說要變“讓我學”為“我要學”，就在于沒有“我要學”的情感驅動與意志努力，學習就會異化為一種被動行為。小學生由于心智尚處于發展階段，對生活中的事物往往充滿著強烈的好奇心，且探究欲也特別強。在適當的生活場景中，引導學生從日常生活中挖掘問題、進行問題剖析，并尋求解決方案，可以最大限度地激發學生的內在動力，促使他們自發地進行探索，喚醒學生自主學習、深度學習的動機，從而獲得積極的情感體驗。

（二）完善探究過程，引導學生自主探究

概念的講解絕不是簡單地將知識“輸送”給學生就萬事大吉了，它實際上是一個依賴學生已有的認知以及過往經驗，讓學生主動去獲取知識并且進行自我建構的復雜過程。每一個科學概念，無論是它最初的產生，還是后續漫長的發展演變，其背后都有著內在的、符合邏輯的合理性。這就如同科學家在探索未知領域時，每一步的突破、每一個新觀點的提出，都有著嚴謹的思考和諸多實踐依據。作為教師，我們應當充分認識到這一點，并且積極地發揮引導作用。要引導學生去真切地體會和深入地感悟，讓學生能夠沿著科學家曾經走過的創造歷程、探究之路一步步前行。只有通過這樣沉浸式的體驗，讓學生親身經歷這樣的探究過程，他們才能真正從根源上對科學概念做到深刻理解，進而牢牢地掌握這些概念，將其內化為自己知識體系中的一部分，為后續更深入地學習和實踐打下堅實的基礎。

（三）關注實驗設計，深化學生科學思維

在諸多課堂教學實踐中，我們不難察覺到這樣一種現象：學生參與的探究活動往往呈現出千篇一律的狀態，呈現出一種在教師指令下按部就班開展的線性化實驗模式。在這樣的實驗過程中，學生看似在動手操作，但實際上他們僅僅是機械地去完成教師所布置的既定任務罷了。這種操作更多的只是基于肢體動作的“簡單操作”，學生只是依照固定的流程去執行，并沒有真正投入自己的情感與智慧，尚未達到高層次的“情智操作”水平，學生的自主性被極大地束縛住了，幾乎無從體現。如此一來，教學過程中的難點也就很難得到有效的突破，教學效果往往不盡如人意。

當學生能夠親身參與實驗設計，通過自主構思、規劃實驗步驟來探究科學知識時，情況就會大為不同。在這個過程中，學生會展開充分的合作交流，大家各抒己見，不同的思維相互碰撞、相互啟發。在這樣積極活躍的氛圍下，學生對于相關的科學概念、原理等內容，能夠理解得更為深入透徹。而且，他們會以更加主動的姿態去開展后續的探索活動，憑借著自己敏銳的觀察力去發現問題，并積極開動腦筋嘗試找到解決問題的辦法，進而推動學生自主建立科學概念，真正將知識內化為自己的能力，提升自身的科學素養。

參考文獻

[1]夏敏軍.小學科學“概念建構課”課型解析[J].現代中小學教育，2015（4）：61-63.

[2]高柏林，侯中柱.構建證據課堂從評價任務開始[J].中學物理教學參考，2023（3）：5-8.

[3]錢偉.指向高階思維發展的“情境+實驗”模式教學設計[J].中學物理教學參考，2021（11）：21-23.