“物質的變化與化學反應”核心概念教學的思維模型建構

〔摘" "要〕" 筆者在教學過程中發現，小學中高年級學生對“物質的變化與化學反應”的核心概念掌握薄弱且在課堂學習中思維能力欠缺，學生對這一核心概念的理解、應用有待提高。本文以“物質的變化與化學反應”核心概念教學為例，力求從思維模型創新建構的角度提升教學實效，希冀更好地發展學生的科學素養，提高科學后備人才的儲備。

〔關鍵詞〕" 小學科學；思維模型；“物質的變化與化學反應”

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0086-03

一、研究背景及意義

筆者對本校3～6年級學生進行長達兩年追蹤，采用大數據分析得出：本校2023屆學生較2022屆學生對教科版科學核心概念的理解情況有顯著提升。然而，在對“物質的變化與化學反應”核心概念的理解上，這兩屆學生的終結性評價結果均遠低于其他核心概念。從新課標對此核心概念學習內容的闡釋中發現：3～4年級為“物質的三態變化、物質的溶解和溶液、物質變化的特征”；5～6年級為“物質變化的特征”。這些學習內容盡管在生活中常出現，但是學生缺少模型作為知識附著點，仍難以理解、掌握這些內容。

基于此，筆者創新小學科學課堂思維模型建構，在進行教學環節設計時，通過對前經驗的捕捉、思維分歧點的錨定等環節建構思維模型，再以思維模型為基石，將“物質的變化與化學反應”的核心概念化繁為簡，消除學生對核心概念理解的偏差，調動學生學習積極性，培養學生剖析、理解、應用的認知能力。

二、“物質的變化與化學反應”核心概念教學中存在的問題

《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出：課程要面向全體學生，立足素養發展，聚焦核心概念，重視綜合評價，旨在培養學生核心素養，以促進全體學生全面發展為目的。目前，教學中如何比對學生思維模型結構間的差異，體現于學生對知識的理解和思考方式的呈現；教學中如何有效遷移知識、應用知識環節實現概念躍遷，在理論上仍存有研究空間。筆者結合自身教學經驗及聽課分析，發現有以下幾點問題。

（一）未能充分捕捉學生前經驗

在“物質的變化與化學反應”的核心概念中，“物質變化的特征”學習內容易與學生先前學習內容產生誤區。通過對小學科學課堂的觀察，發現教師在此核心概念中未充分捕捉學生前經驗，降低了課堂知識的傳授效率，脫離了教學目標的設計初衷，不能很好將教學目標轉化為學生的學習成果。教師在設計教學時，習慣于直接從高階思維出發，未能充分考慮不同年段學生的科學知識基礎、動手操作能力水平等；在課堂教學中，由于時間有限，教師大多會壓縮捕捉學生前經驗的時間，而把課堂主體時間放在了學生動手實驗環節，忽視了學生已有前經驗與課堂知識的銜接程度。因此，學生在課堂上會出現難以理解新授知識的情況。這不僅影響學生的學習興趣，也不利于學生在課堂上開展小組探究。以教科版科學六年級上冊《發現變化中的新物質》一課為例，學生會將蠟燭火焰上方試管內壁出現的水霧看作空氣中水的凝結，教師未提前規避前經驗帶來的前攝抑制影響，致使學生不能及時發現水霧是蠟燭燃燒產生的新物質。未充分捕捉學生前經驗，會直接影響學生對本課知識的吸收及進一步探究。

（二）未能錨定學生思維概念分歧點

小學生認知能力有限，學生對于“物質的變化與化學反應”核心概念中諸多學習內容的理解存在思維概念分歧。以教科版科學六年級上冊《廚房里的物質與變化》一課為例，學生難以定性認識理解鐵銹是一種新物質，該變化是屬于化學變化，而會認為這是由于鐵鍋表面的油漆掉落露出了鐵“真實”的顏色。學生之所以對鐵銹物質產生了不同理解，源于對科學概念產生的分歧點。在常規教學中，教師會試圖闡釋新物質的產生，但易忽視分歧點的錨定，忽視基礎的夯實，由此而導致課堂的流暢性受阻。如果教師不能及時發現并錨定學生的思維概念分歧點，分歧點就會成為學生課堂學習的絆腳石，阻礙其深入理解和掌握科學核心概念。

（三）學習過程脫離實踐體驗

在“物質的變化與化學反應”的核心概念中，多數學習內容與實踐體驗相聯系。隨著信息化程度普及性提高，教學中會有越來越多的教師采用多媒體技術，采取將教學與視頻相結合的方式傳授知識。這種方式能夠在短時間內圖文并茂地向學生講解知識，不過學生會缺乏實踐體驗。因為小學生對科學實驗充滿熱情，觀看視頻會造成學生逐漸降低對小學科學的興趣，也會影響學生將知識與實踐體驗相結合的程度。以教科版科學三年級上冊《水沸騰了》一課為例，播放視頻的教學方式能快速歸納水沸騰時出現的現象，但課后了解卻發現，學生對于水沸騰時出現的現象，僅停留于視頻中的實驗畫面，并未能很好地將其擴展到生活中出現的實例上。最終，這影響到他們對加熱水時發生的物質狀態變化內容的理解與拓展。

（四）學習評價形式、種類單一

學習評價是教育教學過程中極為重要的環節，能夠快速幫助教師了解學生的學科知識掌握情況，調節教學策略及進度；也能給學生自主反饋，讓其知曉自己的薄弱點，做到精準補短。總體上來看，科學學習評價形式單一，其中對“物質的變化與化學反應”核心概念的學習評價，教師在課堂上主要依靠紙筆測驗進行。這種傳統的評價方式較難體現學生對知識的理解、掌握情況，且易忽視對學生組間合作、探究思維、實驗操作等多維度能力的考查。《義務教育科學課程標準（2022年版）》強調科學課程目標立足學生核心素養的發展，更要避免學習評價形式、種類的單一性，而且單一的評價方式也不利于學生實驗小組間的思維碰撞。

三、多維融合，“四化”聯結，助力思維模型建構

（一）前經驗走向科學概念化

前經驗走向科學概念化是學生核心素養發展是否實現的可視化證據。以教科版科學六年級下冊《變化中伴隨的現象》為例，學生在思考造成鐵釘生銹的原因時，會聯想到窗戶外面部分生銹的防盜窗，大部分學生認為窗戶外有雨水，鐵釘是在水的作用下生銹。前經驗走向科學概念化實質上是讓學生從原有的認知結構中走出來，重新認識新的知識和事物的特征。因此在這節課中，我會首先詢問“窗戶外的什么物質能讓防盜窗生銹？”學生會回答“水”“酸雨”“空氣”等，但很少有學生能將空氣和水結合起來。因此，這需要教師建立一個適合學生的知識附著點以幫助學生走向科學概念化，再追問學生窗外生銹的鐵釘接觸了哪些物質才發生了化學變化生成新物質鐵銹，最后引出對“鐵釘生銹是受空氣與水的影響”知識的探討研究，讓學生更易理解。再以教科版科學四年級上冊“運動和力”單元為例，教師在教學中介紹彈簧測力計、認識重力的新科學詞匯時，會將物體掛在彈簧測力計上教學重力，同時又會與先前用彈簧測力計拉動小車運動的拉力混淆，使得學生對重力這一新知識腦中一片空白。教師可以先組織學生感受重力的特點，讓學生將待測物體放在手中掂一掂，匯報各自感受：沉甸甸的，而且力是向下的，把我的手往下壓。借此讓學生突破前經驗束縛，慢慢建立起對重力知識的新認知。課堂上，認知沖突是前經驗轉向科學概念化的必經環節。教師在課堂上要正確處理認知沖突，在學生自主探究實驗中及時發現認知沖突并引導其思維轉向，促進學生解決前經驗造成的前攝抑制。

（二）思維概念分歧錨定化

錨定分歧點，要求教師在課堂上做到細心分析、及時錨定、引導轉化分歧。課堂開始前，可通過問卷星等信息化方式提前收集、分析、把握學生對于本節課的思維水平。課堂上，多用學生身邊常見、熟悉的事物從源頭上減少學生思維概念分歧的出現，也能提高學生的課堂學習興趣。以教科版科學六年級上冊《廚房里的物質與變化》一課為例，在學生研究鐵銹物質時，教師在學生的思維概念中選擇從鐵銹與鐵的區別角度來思考問題。教師引導學生對鐵銹和鐵在顏色、形狀方面的異同點進行分析、比對；在課堂上通過重視學生個體差異，課前對學生分組與評估，課中分層設計教學目標開展差異化教學，呈現階梯式教學；引導學生解決思維概念分歧點，掌握化學變化與物理變化的區分點。最后，從探究實驗過程中發現鐵銹和鐵屬于不同物質，回到鐵釘生銹屬于化學變化，形成知識閉環。

（三）學習過程實踐體驗化

針對學習過程脫離實踐體驗這一問題，可以通過實踐化體驗實現課堂思維模型建構的目的。筆者認為可通過以下幾點加強學習過程實踐體驗化。第一，科學課堂上的實驗探究能夠有效提高學生的創新思維、實操能力，教師可以開展趣味化實驗、游戲化實驗，夯實學生在學習過程中的實踐體驗。以教科版科學六年級上冊《放大鏡》一課為例，學生自主實驗，探索用不同放大倍數的鏡片組合觀察遠處圖像，會有不同的清晰度，引導學生產生濃厚的學習興趣。這樣的課堂教學，豐富了實驗探究過程，可增強學生的實踐體驗，讓學生積極主動參與到課堂學習中。第二，選擇生活中或歷史上的熱點事件作為課堂切入點，吸引學生的注意力，增強學生的實踐體驗。以教科版科學四年級下冊《點亮小燈泡》一課為例，可讓學生當一回課堂上點亮燈泡的“愛迪生”，以此營造課堂的學習氛圍，使學生感悟科學課堂上的實踐體驗。第三，開展實踐體驗的課后作業，鞏固課堂知識。小學科學學習注重實踐體驗，其內核是培養學生對知識學以致用，解決生活中的問題及分析問題背后的原因。以教科版科學六年級下冊《產生氣體的變化》一課為例，學生課后探究白醋浸泡雞蛋的小實驗，體驗白醋除了能與小蘇打發生化學變化產生氣體，還能與雞蛋殼發生化學變化。注重日常生活中的觀察及實踐體驗，可以幫助學生高效完成對知識的理解。

（四）評價多元化

針對學習評價形式、種類單一這一問題，我們應采用多元化的評價。第一，評價主體多元化。除教師評價外，小學科學實驗多以小組形式開展，班內、組間學生的互評甚至跨班小組互評具有更高的實效性，能促進學生思維的激烈碰撞。以教科版科學四年級下冊《點亮小燈泡》一課為例，組內、組間學生的交流可幫助學生想出更多點亮小燈泡的方法，加上學生課后自評進行課堂反思，可加深鞏固課堂上點亮小燈泡的共同點。家長評價也能夠豐富評價主體多元化，家長評價能夠補充教師、學生組間評價中遺漏的方面，如孩子在家中的學習態度、自我管理能力等，從而幫助學生對自己形成更完整、更全面的認識。第二，評價內容多元化。課堂上應重視學生在科學探究過程中的表現，如提出問題能力、做出假設能力、設計實驗能力、收集和分析數據能力等。以教科版科學三年級上冊“水”單元為例，學生可自行設計實驗表格探索水的蒸發及影響因素，比如將相同的兩杯水做好標記，一杯放在室外一杯放在冰箱內，每隔一定時間記錄水的蒸發量。最后，教師、小組間根據實驗表格及數據進行互評。第三，評價方法多元化。教師對學生的評價不再局限于紙筆測驗的層面，而是采用多種評價方法相結合，如觀察記錄、實驗成果展示、項目實踐等。以教科版科學三年級上冊《水沸騰了》一課為例，教師根據學生自主實驗觀察記錄表、實驗完成情況進行綜合評價，以多元的評價方法了解學生的學習狀況。

綜上所述，小學科學“物質的變化與化學反應”核心概念雖是小學科學新課標中眾多核心概念中的一個，但仍是諸多學者、一線工作者研究的內容。如何有效提升“物質的變化與化學反應”核心概念的課堂教學高效性，成為亟待解決的問題。教師要充分分析、研究學生學習過程中存在的問題，挖掘出更多的解決方法。結合多樣化評價、前經驗走向科學概念化、思維模型建構、學習融入生活體驗等方法，強化學生思維模式的轉變，提高學生的自主實驗能力，助力小學科學教學發展。

參考文獻

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