引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念的幾點(diǎn)思考

王憲芳

摘要在2020年山東省“互聯(lián)網(wǎng)+教師專業(yè)發(fā)展”觀評(píng)課活動(dòng)中，筆者有幸觀摩了這些優(yōu)秀課例，執(zhí)教教師在試教新教材時(shí)體現(xiàn)課程改革新理念，以科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)為導(dǎo)向，讓學(xué)生親歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的全過程，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生。重視指導(dǎo)學(xué)生親歷科學(xué)探究與發(fā)現(xiàn)的過程，在教學(xué)資源的提供和教學(xué)方式的創(chuàng)新上彰顯了教育智慧。本文結(jié)合具體課例，談?wù)剛€(gè)人的幾點(diǎn)思考。

關(guān)鍵詞 科學(xué)概念 引導(dǎo) 建構(gòu)

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.022

Reflections on Guiding Students to Construct Scientific Concepts

WANG Xianfang

（Shandong Zoucheng Xingcheng Town Wanzhuang Primary School， Zoucheng， Shandong 273503）

Abstract： In 2020， Shandong province’s "Internet plus teacher professional development" concept assessment course， the author was lucky to observe these excellent lessons， and teach the teachers to reflect the new curric？ ulum reform concept in the new teaching materials， and to guide the cultivation of scientific literacy， so that stu？ dents can experience the whole process of scientific discovery， and let learning really happen. It attaches impor？ tance to guiding students to experience the process of scientific exploration and discovery， and demonstrates edu？ cational wisdom in the provision of teaching resources and the innovation of teaching methods. Combined with specific lesson examples， this paper discusses some personal thoughts.

Keywords： scientific concept； guide； construct

在2020年山東省“互聯(lián)網(wǎng)+教師專業(yè)發(fā)展”觀評(píng)課活動(dòng)中，筆者有幸觀摩了這些優(yōu)秀課例，執(zhí)教教師在試教新教材時(shí)體現(xiàn)課程改革新理念，重視指導(dǎo)學(xué)生親歷科學(xué)探究與發(fā)現(xiàn)的過程，在教學(xué)資源的提供和教學(xué)方式的創(chuàng)新上彰顯了教育智慧?，F(xiàn)結(jié)合具體課例，談?wù)剛€(gè)人的幾點(diǎn)思考。

科學(xué)概念的建構(gòu)需要結(jié)構(gòu)性的材料做支撐

《小學(xué)科學(xué)教育的“探究—研討”教學(xué)法》一書指出：材料應(yīng)和科學(xué)上一個(gè)重要的概念有關(guān)；使用這些材料應(yīng)該能揭示許多的有關(guān)現(xiàn)象。這就是我們稱之為“結(jié)構(gòu)”的特性。因此，在準(zhǔn)備教學(xué)材料時(shí)，就要考慮到它的趣味性、典型性、層次性以及特殊性。

例如，在《彈簧里的學(xué)問》一課中，為了指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“彈力”概念，教師準(zhǔn)備了以下實(shí)驗(yàn)材料：容易發(fā)生形變且能恢復(fù)原來形狀的彈性材料，如皮筋、壓簧、拉簧、鋼尺、海綿等明顯具有彈性的典型材料；不明顯具備彈性特征的“特殊”材料，如橡皮泥、紙條、鐵絲、粉筆等。像這樣準(zhǔn)備的兩組材料就具有了明顯的結(jié)構(gòu)性。

活動(dòng)中，當(dāng)用力拉彈簧時(shí)，學(xué)生觀察到彈簧被拉長，彈簧形狀發(fā)生變化的同時(shí)，雙手也感受到來自彈簧相反方向的拉力；形變越大，拉力越大；雙手停止用力，慢慢松手時(shí)，彈簧又恢復(fù)到原來的形狀。當(dāng)手掌用力壓彈簧時(shí)，發(fā)現(xiàn)彈簧縮短了，彈簧被壓縮的同時(shí)，手掌又感受到來自彈簧向上頂?shù)牧?；彈簧被壓縮的形變越大，感受到的彈簧向上頂?shù)牧α烤驮酱螅皇终仆Ｖ褂昧?，慢慢松手時(shí)，彈簧又恢復(fù)到原來的形狀。接下來，再利用皮筋、鋼尺、海綿等材料做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)這些材料具有共同的特點(diǎn)：在外力作用下容易發(fā)生形變，去掉外力后能恢復(fù)原來的形狀，這種來自材料內(nèi)部恢復(fù)原來形狀的力，就是彈力。通過這樣一組典型的實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生真真切切地感受了彈力的存在。

是不是所有的材料發(fā)生形變后都具有彈性呢？經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，橡皮泥、鐵絲形變后不能恢復(fù)原狀，紙條、粉筆在拉力作用下容易被扯斷，這些材料就不具有明顯的彈性，也不會(huì)產(chǎn)生彈力。實(shí)踐證明，典型材料和特殊材料的分層次提供可以幫助學(xué)生建構(gòu)清晰的彈力概念，使他們認(rèn)識(shí)彈力是和材料的形變相伴而生的，發(fā)生形變且能夠恢復(fù)原來形狀的材料才明顯具有彈力，這樣建構(gòu)起來的彈力概念更能揭示彈性材料具有的本質(zhì)特征。

科學(xué)概念的建構(gòu)要借助指向性明確的問題

探究始于問題。創(chuàng)設(shè)源于生活或貼近生活實(shí)際的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑問難，明確探究問題，產(chǎn)生解決問題的內(nèi)在需要和動(dòng)力，接下來的觀察實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐活動(dòng)才會(huì)有明確的目的和方向。

以《杠桿》一課為例，教師創(chuàng)設(shè)問題情境：一塊大石頭，僅靠雙手的力量難以搬動(dòng)，怎么辦呢？教師鼓勵(lì)學(xué)生猜想各種辦法，通過交流得出最簡便有效的辦法是：拿一根棍子，找到一個(gè)支點(diǎn)，輕輕松松撬動(dòng)了石頭。由此推想，杠桿可能有省力的作用。教師繼續(xù)提出挑戰(zhàn)性問題：使用杠桿一定能省力嗎？在接下來的模擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)支點(diǎn)距離力點(diǎn)的位置發(fā)生改變時(shí)，使用杠桿不一定省力。究竟什么情況下使用杠桿才會(huì)省力呢？在教師的再次質(zhì)疑下，學(xué)生作出假設(shè)：使用杠桿是否省力可能與杠桿上支點(diǎn)、力點(diǎn)和重點(diǎn)三者的距離有關(guān)系，并將探究杠桿作用的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)向前推進(jìn)。在遞進(jìn)式的問題情境中，學(xué)生親歷了探索科學(xué)問題、尋求科學(xué)答案的歷程。

科學(xué)概念要經(jīng)歷建構(gòu)的過程

小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容包含物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程四個(gè)領(lǐng)域，從這四個(gè)領(lǐng)域中選擇適合小學(xué)生學(xué)習(xí)的18個(gè)主要概念，每一個(gè)領(lǐng)域又包含了諸多的分解概念，列出了具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，每一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)的落實(shí)都要基于事實(shí)信息的搜集、整理和思維加工，通過經(jīng)歷有探究意義的實(shí)踐活動(dòng)來建構(gòu)科學(xué)概念，學(xué)生探究能力的培養(yǎng)才能真正落地。

在概念建構(gòu)的過程中支撐思維活動(dòng)的“腳手架”是什么呢？一個(gè)是精心設(shè)計(jì)的問題，以此驅(qū)動(dòng)學(xué)生思維沿著“概念箭”的方向前進(jìn)；另一個(gè)就是表征實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物體特征的符號(hào)或數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生從直觀到抽象思考事物或現(xiàn)象的本質(zhì)特征來建構(gòu)科學(xué)概念。

在執(zhí)教《蒸發(fā)》一課時(shí)，有的教師僅僅通過指導(dǎo)學(xué)生對(duì)比觀察下雨時(shí)和雨過天晴后路面干濕的不同，就直接給出了“蒸發(fā)”概念，其中缺失了學(xué)生體驗(yàn)和足夠的事實(shí)論證，顯然不利于學(xué)生理解這個(gè)概念。科學(xué)概念的建構(gòu)必須引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷基于盡量多的事實(shí)和現(xiàn)象的分析與思考。教師應(yīng)補(bǔ)充生活中晾衣物、曬糧食、水跡變干或觀察一杯水靜置多天后的變化等現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生思考其中的變化和原因。例如，教師在黑板上用濕毛巾寫一個(gè)“水”字，讓學(xué)生安靜地觀察水跡慢慢變干的過程，并思考：水“跑”到哪里去了？你看到了嗎？說明水變成了什么物質(zhì)？（沒有顏色、沒有氣味的水蒸氣。）水是一下子變干的嗎？（凸顯“慢慢”二字。）像這樣，學(xué)生在親歷觀察和思考的過程中才能真正建構(gòu)“蒸發(fā)”概念。

再如，基于“洗澡時(shí)從水里出來感覺到?jīng)觥钡挠H身體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生作出“水蒸發(fā)會(huì)使周圍的溫度降低”的假設(shè)，然后讓學(xué)生借助溫度計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)前先猜測：把溫度計(jì)的玻璃泡浸入水中，玻璃泡上裹著的紗布被浸濕，將溫度計(jì)移出水面后，溫度可能會(huì)怎樣？（會(huì)降低。）能說明什么問題？（水在蒸發(fā)的過程中會(huì)使周圍的溫度降低。）這樣讓學(xué)生帶著問題去驗(yàn)證才會(huì)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的目的性。學(xué)生活動(dòng)后，教師要給予學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和記錄進(jìn)行充分描述與表達(dá)的機(jī)會(huì)，“玻璃泡部分的水分在蒸發(fā)的過程中，溫度計(jì)顯示的溫度是否下降了？是怎樣下降的？下降了多少？”教師一定要指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)中獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出“水蒸發(fā)會(huì)使周圍的溫度降低”的結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)。

概念的建構(gòu)過程要凸顯思維的邏輯性

概念的建構(gòu)過程是一個(gè)由表及里、由淺入深、去粗取精、去偽存真、由直觀到抽象、將感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)的思維加工過程。思維能力的培養(yǎng)要以活動(dòng)為主體，概念為核心，邏輯為線索，而活動(dòng)的設(shè)計(jì)有助于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，活動(dòng)的開展以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力為目標(biāo)。

例如，《聲音的產(chǎn)生》一課的教學(xué)活動(dòng)主線是：制造聲音，觀察物體發(fā)聲時(shí)的相同點(diǎn)—推想聲音是怎樣產(chǎn)生的—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推想—?dú)w納形成結(jié)論。思維活動(dòng)的主線是：運(yùn)用求同歸納法推想“聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的”；運(yùn)用演繹推理法驗(yàn)證推想的正確性。每項(xiàng)活動(dòng)的設(shè)計(jì)都要圍繞一個(gè)具體的問題來展開，促進(jìn)學(xué)生積極思考。

活動(dòng)伊始，教師指導(dǎo)學(xué)生“制造聲音”，敲響鼓面時(shí)，鼓面上的黃豆在跳動(dòng)；敲響的音叉靠近懸掛的塑料泡沫小球時(shí)，小球在振動(dòng)；撥動(dòng)琴弦時(shí)，琴弦在振動(dòng)。通過“制造聲音”的活動(dòng)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)鼓面、音叉、琴弦等物體發(fā)聲時(shí)的相同點(diǎn)：這些物體發(fā)聲時(shí)都在振動(dòng)。由諸多類似的現(xiàn)象得出“聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的”假設(shè)性結(jié)論，這就是歸納。之后的活動(dòng)運(yùn)用演繹推理法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)：物體發(fā)聲時(shí)都在振動(dòng)嗎？通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)聲的音叉接觸水面時(shí)，平靜的水面濺起水花；按住發(fā)聲的鑼面（振動(dòng)停止），聲音立即停止，諸多實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明“聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的”。概念建構(gòu)的過程經(jīng)歷了由直觀到抽象、將感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)的思維加工過程，思維具有鮮明的邏輯性。

總而言之，每一節(jié)科學(xué)課都應(yīng)該以科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)為導(dǎo)向，點(diǎn)燃學(xué)生思維的火花，讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地親歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的全過程，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生。在科學(xué)概念的建構(gòu)過程中，讓動(dòng)手能力和思維能力同步發(fā)展，同時(shí)讓學(xué)生的情感、態(tài)度、價(jià)值觀潛移默化地生成和提升，讓科學(xué)素養(yǎng)在科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中真正落地。

（本文系2019年度山東省基礎(chǔ)教育教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目“傳統(tǒng)文化視野下促進(jìn)教育公平的小學(xué)科學(xué)課程資源開發(fā)與應(yīng)用研究”的階段性成果，課題批準(zhǔn)號(hào)：BHA140081。）