理性概念教學策略的優化與改進

〔摘" "要〕" 學生對抽象科學概念的理解能力較弱，而教科書中存在大量抽象性概念，增加了學生認知建構的難度。本文基于支架學習理論，運用實踐研究法，在小學科學課堂教學中優化活動設計與支架搭建策略，通過知識結構化、思維可視化、方法模型化三種路徑，幫助學生發現科學規律、掌握核心概念并形成科學態度。旨在實現“以探究證原理，以原理促智慧”的科學學習閉環，為小學科學教學提供可操作的策略參考。

〔關鍵詞〕" 小學科學；結構化支架；科學概念教學；具身認知

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）15" " 0010-03

科學教育的目標是培養學生的科學素養，而抽象概念的教學是小學科學課堂的難點之一。有研究表明，兒童在科學學習中常因缺乏系統支架導致認知碎片化。然而，當前教學中仍存在過度追求形式創新而忽視認知規律的問題。因此，如何通過結構化支架促進科學概念的深度理解，成為亟待解決的問題。本研究提出“概念直通車”教學框架，通過設計層級化學習支架，幫助學生完成“概念提煉—感知—轉變—重構—應用”的完整認知過程，為小學科學教學提供理論與實踐依據。

一、現狀剖析

小學階段的學生長時間注意力分配的集中性和穩定性較差，筆者認為，為學生在小學科學知識學習中提供相應的學習支架，對幫助學生跨越最近發展區、促進科學概念理解、內化與實踐應用具有重要的意義。

通過課堂觀察與教師訪談，筆者發現當前教學存在三大問題。

一是概念書本化，缺具身體驗。教師忽視概念感知環節的系統設計，導致學生無法將探究信息轉化為結構化知識。

二是思維零散化，缺結構支架。學生因任務導向不明確，難以形成系統性科學思維。

三是評價碎片化，缺遷移能力。探究結論停留于表面現象，無法關聯科學規律。

二、研究設計

學生在概念學習的過程中，若只靠單純的、直觀的信息獲取和記憶，是不能高效地幫助學生將科學概念進行內化與遷移的，需要教師在課堂教育教學的過程中設置若干合理的支架，幫助學生將表象的感知體驗內化到自身的認知體系中，促使有效學習的發生。

（一）學習“導航儀”——系統指引概念學習通道

本文將科學概念學習分為五個階段。

概念提煉：通過前測導學單提取學生原有認知（如《耳的結構》前測顯示45%的學生混淆鼓膜與聽小骨功能）。

概念感知：設計具身活動建立新舊概念聯結。

概念轉變：通過拼圖游戲等可視化工具修正錯誤認知。

概念重構：整合知識碎片形成結構化體系。

概念應用：在真實情境中遷移科學概念。

在小學階段的科學概念學習中，對前概念的提煉十分重要。知識整合視角下的概念學習過程認為，學生在正式進行科學概念的學習之前，其自身的頭腦中存在很多認知觀點，此時，教師課堂教學的首要任務是引導學生將已有的觀點清晰、直觀地表達出來。通過比較和聯系這些觀念，才能實現理解科學概念的目標。

（二）學習“新引擎”——創設具身活動銜接推動概念學習

“概念感知”是指幫助學生將頭腦中已有的觀點與即將學習的科學觀點之間建立銜接，將兩個概念點聯系起來。教師在教學活動創設之前，根據學生的原有觀點設計出符合學生認知現狀的學習活動，提供相應的學習資源，引導學生在新舊概念點之間建立聯系，為學生主動將新概念添加到自己的觀念庫中搭建橋梁。

【案例1】基于學生思維遷移的游戲支架設計：“收集黃豆”

每組提供粗細相同的量筒，一個量筒上有紙漏斗另一個沒有，學生拿兩罐相同量的黃豆從同一高度同時倒下去。比一比哪個量筒中的黃豆多，說一說為什么。

生1：你看你看，有紙漏斗的量筒黃豆多哎！

生2：沒有紙漏斗的，黃豆好多都倒在外面了。

生3：肯定是漏斗的作用，我看到家里奶奶倒油時就用個漏斗，這樣一滴都不會漏出來。

生4：耳郭像漏斗，可以收集更多的聲音。

（教材版本：教科版科學四年級上冊，2020年版；單元：第一單元“聲音”；課時：第4課時《我們是怎樣聽到聲音的》）

本案例創設符合學生年齡特點以及邏輯認知規律的活動支架，從漏斗的作用正向遷移到耳郭結構的作用；從量筒的作用正向遷移到耳道的作用，讓學生由生活體驗悟出科學知識，讓課堂學習目標明確，內容聚焦。

（三）學習“里程表”——階段增程激發學習潛能

概念重構是理性知識步入學生個體知識的重要內化環節。由于器官內部組織之間的相互作用比較復雜、多數器官的結構無法直接觀察、各部分既有自身的特征與功能又有相互協同等原因，學生較難進行系統性的學習，需要教師立足學生的認知能力，為其搭建系統向導支架，讓學生系統、全面地了解人體器官的結構與工作原理。

【案例2】基于學生思維能力的認知向導支架設計“耳朵拼圖”

師：同學們，我們的耳朵分成了外耳、中耳、內耳三個部分。這三個部分又由哪些結構組成呢？（整體認知——指向各部分的聯系）

師：請每組同學根據剛才的自學單，進行耳結構拼圖，并把完成后的拼圖貼到我們的展示板上。（局部認知——指向各部分的功能特征）

各組進行耳的結構拼圖（分類認知——指向各部分的結構特征）

教師引導學生結合各部分的功能特征，并通過觀察耳的模型，對耳的整體結構進行交流討論，并再次完善自己的拼圖。（重組認知——在系統性學習該科學概念后推翻前概念的認知，對耳的結構進行概念重組）

（教材版本：教科版科學四年級上冊，2020年版；單元：第一單元“聲音”；課時：第4課時《我們是怎樣聽到聲音的》）

在上述案例中，教師搭建的四層認知向導支架系統，由易到難，符合學生在科學概念學習中的認知過程。通過指引學生從整體結構到局部結構進行觀察，指引學生從分類中找出異同，直指分類支架背后的科學概念，輔助學生建立整合支架，讓學生在比較自己與他人的拼圖異同中，經歷他人糾正、自我糾正的過程，將科學概念的獲得變成自我內化的過程。

在前幾個環節中，對科學概念進行了結構化的構建，其最終目的指向概念應用?！案拍顟谩彪A段是學生學習科學概念之后，在現實環境中進行實踐應用的主要環節。而概念的遷移與應用也可以在某種程度上重新促進科學概念的構建，兩者之間相輔相成，不可分離。學生在整個結構化概念的學習之后，能夠在不同的真實情境下對所學的概念進行應用，解釋科學現象、解決科學問題，這樣，對于該科學概念學習的最終目標就實現了。

三、具體操作

科學思維是從科學的角度對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認知方式，是科學核心素養的核心。小學階段的學生，邏輯思維能力尚缺，且科學思維能力的發展具有隱秘性，因此，需要教師在課堂設計中運用有效手段來外顯學生階段性的思維過程。

（一）導學單呈現學生前置思維，明確沿途路徑

本單元教學前，教師通過導學單的呈現，提前了解學生的思維現狀，明確本節課的任務導向，對學生的思維發展有了初步的辨析，就能夠比較有針對性地設置；對學生的前概念情況有了客觀的了解，就能夠較精準地實施和開展教學任務。這在活躍課堂氣氛的同時，學生的受眾面也比較廣，具有較高的參與度，從而提升課堂效率。

（二）記錄單呈現學生課堂思維，增加續航里程

在小學科學課堂教學中，教師要根據學生的年齡特點和已有的生活經驗，給學生提供探究活動的可視化思維支架，讓學生在探究過程中將思維過程外顯的同時，可以運用簡單、直觀的記錄方式將思維過程記錄下來，從而讓學生的課堂思維過程可視化。

（三）思維圖匯總學習思維碎片，具化學習成果

在小學科學課堂教學中，學生在前兩個環節中有了可視化的思維呈現與記錄，就能根據這些結構化的支架對本節課或本單元的整體內容進行組合，利用語言、圖片、思維導圖等多種途徑描述自己的學習成果。

從具身認知理論的角度來看，科學概念的學習不僅僅是大腦對知識的理解與記憶，還包括學生在學習中的活動參與，以及大腦舊記憶與新認知不斷交替沖突的交互過程。在實際教學過程中，學生往往需要通過物理具身的活動方式，利用手、耳、眼等感官對新的概念進行感知與記憶，再通過想象具身，將前一活動中聽覺、觸覺、視覺的感知與記憶傳輸到大腦，把該信息進行新的加工與認識。因此，建立教學活動的模型支架可以較好地幫助學生完成物理具身的活動體驗，同時輔助學生再利用大腦將感官感知到的信息進行組織與重整，完成概念內化的過程。

本研究認為，小學階段科學的知識結構化對知識概念理解的輔助主要表現在以下三個方面。第一，學生通過相關的學習支架，能夠將前概念進行提取與整合，最終轉化為正確的科學概念，從而進一步明確此概念的具體內容和應用范圍；第二，學生在相關學習支架的輔助下，能夠正確構建同一體系中的科學概念之間的關聯，并在此基礎上，逐步建立系統化的科學概念體系；第三，學生通過各種學習支架的使用，能夠在不同的問題情境中，辨析科學問題，并選擇正確的科學概念分析問題，從而指向培養學生在不同情境下用科學概念解決問題的應用能力。

四、成效反思

實踐證明：以結構化支架回應科學教學中抽象概念客觀存在的現狀，并以此為突破探索理性知識與兒童世界的有效聯結，不失為一條既抓住科學學習本質，又貼近學生需要的學習路徑。

在“聲音”這一單元的課例中，由于教師充分尊重該年齡段學生的學習能力與思維程度，設計了五個立足學生的活動支架，為該內容的教學起到了良好的推進作用。一是抓住了學習與生活的契合點，科學概念與思維能力緊密結合；二是明確了科學實踐活動方向點，探究路徑能清晰呈現不再盲目；三是發現了多種科學學習輔助點，學習方式的維度得到多向發展；四是聚焦了科學課堂學習興趣點，助推學生未知潛能的持續發展?？傊?，結構化支架實現了科學知識教學以科學探究之“實”證科學概念之“理”、以科學概念之“理”促科學學習之“智”的預設過程。

【本文系2024年浙江省杭州市教師教育課題“結構化支架：小學科學新教師概念教學實踐性智慧的載體研究”的研究成果，批準號：2024JSJY162】

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