黃丹波

〔摘? ? 要〕? 落實(shí)科學(xué)概念是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、發(fā)展核心素養(yǎng)的重要路徑?？茖W(xué)概念的形成不是一蹴而就的，需要建立在大量科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的學(xué)習(xí)，需要經(jīng)歷多層次的、有結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師要通過(guò)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生搭建認(rèn)知支架，重組形成正確、完整的科學(xué)概念，進(jìn)而逐步提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；認(rèn)知沖突；概念建構(gòu)；核心素養(yǎng)

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? （2023）? 11-0043-03

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的13個(gè)核心概念，是所有義務(wù)教育階段應(yīng)該掌握的科學(xué)課程的核心內(nèi)容。通過(guò)對(duì)核心概念的學(xué)習(xí)，理解4個(gè)跨學(xué)科概念，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有機(jī)融入學(xué)科核心概念的學(xué)習(xí)過(guò)程中。

《科學(xué)教育的原則和大概念》一書指出：科學(xué)教育的目標(biāo)不應(yīng)該是獲得一堆由事實(shí)和理論堆砌的知識(shí)，而應(yīng)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)趨向于核心概念進(jìn)展的過(guò)程。由此可見(jiàn)，教師在組織課堂教學(xué)前，首先需要提煉教學(xué)內(nèi)容所反映的核心概念，在核心概念的引領(lǐng)下，逐級(jí)分解為若干學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成概念的層級(jí)框架，并通過(guò)活動(dòng)體驗(yàn)、尋證研究、實(shí)踐拓展等方法，引導(dǎo)學(xué)生自我構(gòu)建完整的概念體系。如今以“探究”為核心的科學(xué)學(xué)習(xí)理念已成為大家的共識(shí)。隨之而來(lái)的問(wèn)題是，有些教師認(rèn)為只有科學(xué)的“過(guò)程與方法”才是學(xué)習(xí)科學(xué)的唯一目的，只注意引導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)”“玩中學(xué)”，而忽視了概念的教學(xué)，從而影響了學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。

科學(xué)概念不等同于科學(xué)知識(shí)。從科學(xué)概念的內(nèi)涵可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)概念不僅包括一般的科學(xué)事實(shí)和知識(shí)性概念，更重要的是它還包括科學(xué)的觀念、想法和看法?？茖W(xué)概念的形成不是一蹴而就的，需要建立在大量科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的學(xué)習(xí)，需要經(jīng)歷多層次的、有結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。這就需要教師在教學(xué)活動(dòng)中扮演好一個(gè)設(shè)計(jì)者、組織者和引導(dǎo)者的角色，引導(dǎo)學(xué)生重組凌亂模糊的概念，在研討交流的過(guò)程中形成科學(xué)概念。本文以《感受我們的呼吸》一課為例，讓學(xué)生搭建思維之架，結(jié)概念之果，從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、借前概念，揭認(rèn)知起點(diǎn)

前概念是學(xué)生在日常生活中，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)形成的認(rèn)知，任何學(xué)生在走進(jìn)課堂前，都不是一張白紙，對(duì)待問(wèn)題他們有自己的觀點(diǎn)。而在“前概念”中，有一部分與學(xué)習(xí)的科學(xué)概念是一致的，但還有一些與科學(xué)概念不一致。例如呼吸，學(xué)生都知道人每時(shí)每刻都需要呼吸，但因?yàn)槿梭w結(jié)構(gòu)的特殊性，學(xué)生在生活中觀察不到，而三年級(jí)學(xué)生以具體形象思維為主，這對(duì)概念的建立產(chǎn)生了障礙。

（一）借助前概念經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知，認(rèn)識(shí)呼吸器官

在學(xué)生的認(rèn)知中，呼吸時(shí)氣體會(huì)從鼻子和口腔進(jìn)入，但對(duì)于里面的器官學(xué)生就很難說(shuō)清楚了，因?yàn)槿梭w內(nèi)部氣管結(jié)構(gòu)學(xué)生“看不到”“摸不到”，給學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定難度，有些知識(shí)豐富的學(xué)生會(huì)知道還有肺，但也是模棱兩可的。我們可以借學(xué)生的前概念為起點(diǎn)，順勢(shì)而下，通過(guò)微視頻、文字等多種方式的介紹，讓學(xué)生對(duì)前概念進(jìn)行補(bǔ)充完善。

（二）借助前概念突破重點(diǎn)，了解呼吸過(guò)程

在學(xué)生的固有想法中，吸氣時(shí)我們的肚子應(yīng)該是會(huì)鼓起來(lái)，呼氣時(shí)會(huì)癟下去。

這源于他們的想當(dāng)然，而沒(méi)有真正去觀察體驗(yàn)，同時(shí)也正是因?yàn)槿梭w內(nèi)部器官的不可視性，導(dǎo)致學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。人體的呼吸過(guò)程并不簡(jiǎn)單，學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)并不能幫助他們建構(gòu)這個(gè)呼吸過(guò)程。

學(xué)生前概念所暴露出來(lái)的問(wèn)題，也正是我們?cè)谡n堂教學(xué)建構(gòu)科學(xué)概念時(shí)，需要突破的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，在對(duì)學(xué)生的前概念轉(zhuǎn)變過(guò)程中，最關(guān)鍵的并不是用新的、正確的概念完全替代，而是要對(duì)學(xué)生原有概念進(jìn)行分析。就如這節(jié)課，我們要探析學(xué)生認(rèn)為的呼吸過(guò)程，大多數(shù)學(xué)生有“吸氣時(shí)氣體進(jìn)入人體腹部會(huì)鼓起來(lái)，呼氣時(shí)正好相反”這一錯(cuò)誤概念，當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)認(rèn)知沖突時(shí)，我們就以此為契機(jī)，通過(guò)“感受呼吸”這一體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的認(rèn)知錯(cuò)誤。作為教師往往會(huì)忽視這一個(gè)過(guò)程，從而導(dǎo)致學(xué)生很難從前概念中加以轉(zhuǎn)變。

二、搭認(rèn)知支架，推概念生成

（一）借助微視頻，獲得直觀認(rèn)識(shí)

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，為了讓學(xué)生能將原本零散的科學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，實(shí)現(xiàn)概念建構(gòu)，微視頻是必不可少的一種方式，它不僅能促使學(xué)生正確地理解科學(xué)概念，還可以幫助學(xué)生把握科學(xué)本質(zhì)，奠定學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念的基礎(chǔ)。

在教學(xué)中，三年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的特點(diǎn)是直觀感受體驗(yàn)。教師借助視頻，彌補(bǔ)學(xué)生前概念中的不足。學(xué)生在觀看學(xué)習(xí)視頻之后，獲得直觀認(rèn)識(shí)，在頭腦中建構(gòu)正確科學(xué)概念。

學(xué)生依靠頭腦中原有的知識(shí)，積極主動(dòng)地獲取信息，通過(guò)視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步建構(gòu)科學(xué)概念。在這一建構(gòu)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)比較視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容和自己的前概念，吸收有效信息，選擇性進(jìn)行再建構(gòu)，彌補(bǔ)原有認(rèn)知的不足，從而不斷形成正確的、完整的科學(xué)概念。這是一個(gè)科學(xué)概念自我構(gòu)建的過(guò)程，也是發(fā)生在學(xué)生頭腦內(nèi)部的科學(xué)探究過(guò)程。在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師提供必要的認(rèn)知支架，幫助學(xué)生建立必備的前期知識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

（二）感受體驗(yàn)，引發(fā)認(rèn)知沖突

我們知道，學(xué)習(xí)的過(guò)程是一個(gè)認(rèn)知由平衡到不平衡再到平衡的過(guò)程。認(rèn)知沖突，是一個(gè)人由于原有在頭腦中建立的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，與當(dāng)前正面臨的學(xué)習(xí)情境之間存在的暫時(shí)矛盾與沖突，使已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與新知識(shí)之間存在某種差距而導(dǎo)致的心理失衡。只有經(jīng)歷過(guò)這樣一個(gè)失衡的過(guò)程，建立起來(lái)的新概念才是深刻的。

在感受體驗(yàn)呼吸活動(dòng)中，適時(shí)聚焦課堂的動(dòng)態(tài)生成，幫助學(xué)生生惑、辯惑、釋惑，正是這些疑惑，助推學(xué)生探究活動(dòng)的深入開(kāi)展，進(jìn)而促使學(xué)生思維發(fā)展，發(fā)展核心素養(yǎng)。

學(xué)生在體驗(yàn)活動(dòng)中，已能感受到吸氣時(shí)腹部收縮，而不是自己原有認(rèn)知中的擴(kuò)張，胸腔擴(kuò)張；呼氣時(shí)腹部擴(kuò)張，胸腔收縮。這樣的體驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)在學(xué)生心中產(chǎn)生疑惑，但受固有思維的束縛，還不能很好地解釋、辨析。這時(shí)通過(guò)全班的交流辯論，讓學(xué)生建構(gòu)正確的科學(xué)概念。

交流過(guò)程是教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)核心問(wèn)題的研究逐步深入的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)方式，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。學(xué)生的感受是正確的，可是卻難以突破原有的認(rèn)知，這時(shí)在學(xué)生交流討論時(shí)，教師適時(shí)引導(dǎo)，為學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念搭建一個(gè)認(rèn)知支架，經(jīng)過(guò)這一課堂動(dòng)態(tài)地辨析過(guò)程，學(xué)生疑惑解決，新的科學(xué)概念在逐漸形成，學(xué)生建構(gòu)起正確的科學(xué)概念。

（三）模擬探究，開(kāi)展尋證研究

學(xué)生對(duì)呼吸過(guò)程中人體的變化能認(rèn)識(shí)到肋骨的運(yùn)動(dòng)，并不能感受到膈肌的收縮和舒張，這就需要教師在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，能逐級(jí)深入，引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展科學(xué)論證，發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，從而引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)科學(xué)概念。因此在教學(xué)中，先引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)是否肋骨上升就能讓空氣進(jìn)入人體肺部。

通過(guò)，肋骨模擬裝置的演示，讓學(xué)生從自我感知吸氣、呼氣時(shí)肋骨的變化，推測(cè)出人體肺部在胸腔擴(kuò)張、收縮的作用下也會(huì)像氣球一樣被動(dòng)吸氣、呼氣。將呼吸時(shí)身體的變化和肺的吸氣、呼氣聯(lián)系起來(lái)，形成學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)。進(jìn)而再引出膈肌的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生自然而然地形成完整的科學(xué)概念。學(xué)生通過(guò)“經(jīng)驗(yàn)感知—體驗(yàn)探究—認(rèn)知沖突—內(nèi)化建構(gòu)”這樣的思維路徑，在課堂中不斷重塑并形成正確的科學(xué)概念。

有了前一個(gè)環(huán)節(jié)的模擬體驗(yàn)，學(xué)生很自然地能根據(jù)看到的現(xiàn)象推測(cè)出膈肌運(yùn)動(dòng)引起吸氣呼氣過(guò)程，進(jìn)一步完善對(duì)呼吸過(guò)程的認(rèn)識(shí)。最后通過(guò)微視頻輔助教學(xué)，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的概念理解。

（四）健康教育，使概念具有生命力

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)生命系統(tǒng)構(gòu)成層次這一核心概念，其中一個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容要求就是描述人體用于呼吸的器官，列舉保護(hù)這些器官的方法。由此可見(jiàn)健康教育的重要。在本課教學(xué)中，通過(guò)呼吸時(shí)對(duì)各器官的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生意識(shí)到用鼻子呼吸，并保護(hù)鼻子的重要性；平時(shí)生活中要加強(qiáng)體育鍛煉，營(yíng)養(yǎng)均衡，讓肋間肌、膈肌這些肌肉更強(qiáng)壯，呼吸功能更強(qiáng)大。

三、建概念體系，促高階思維

本節(jié)課采用“微視頻輔助—感受體驗(yàn)—模擬實(shí)驗(yàn)—類比推理—健康教育”五個(gè)環(huán)節(jié)，符合學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，正如一級(jí)級(jí)臺(tái)階，層層遞進(jìn)，在學(xué)生的直觀感受、反思交流、遷移類比中推動(dòng)概念的建構(gòu)，完善本堂課的概念體系，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。在概念的結(jié)構(gòu)過(guò)程中，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)課程育人的價(jià)值體現(xiàn)。

科學(xué)教育的先驅(qū)蘭本達(dá)教授曾把學(xué)習(xí)比喻成“過(guò)河”。在此岸和彼岸之間有一條流水淙淙、變化無(wú)常的河待渡，按照概念的形成過(guò)程而安排路線。河中有不同大小的踏腳石，錯(cuò)綜復(fù)雜。學(xué)生可以從一塊石頭跳到另一塊石頭，各自有不同的路線。他們朝著概念的箭頭前進(jìn)，他們有意義地選擇自己的路徑，每個(gè)學(xué)生的內(nèi)心都起了變化，得到了“長(zhǎng)進(jìn)”，這就是“學(xué)習(xí)”。

總之，教師在教學(xué)過(guò)程中，圍繞核心概念組織教學(xué)，應(yīng)始終貫徹2022年版的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的課程理念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等方面的核心素養(yǎng)。

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