核心素养理念下四阶学习环探究模式在科学概念教学的实践研究

蒋建峰

摘 要：以“科学测量”教学设计为例，灵活应用四阶学习环探究模式开展科学概念教学，引导学生自主建构科学概念、应用科学概念，以此培养和提升学生的核心素养，突破教师对科学探究单一、僵化、狭隘的理解。

关键词：核心素养;四阶学习环;探究模式;科学概念教学

一、核心概念

（一）概念教学

核心素养理念下的概念教学以具体真实的问题为导向，充分调动学生原有知识、经驗，用比较分类、分析综合、归纳演绎、推理论证、抽象概括等科学方法解决问题，在解决问题的过程中建构概念，培养学生认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。

（二）四阶学习环科学探究模式

科学探究是认识新事物、归纳新规律的重要学习方法，也是帮助学生更好完成新知识、新规律、新概念建构的重要教学方法。四阶学习环探究模式根据学生在开始阶段表现出的对已有科学概念的认知程度，围绕科学概念，通过“评价（预测学生原有水平）”“调查（概念的探索）”“对话（概念的介绍）”“运用（概念的运用）”四个环节开展探究式学习。

二、研究过程

（一）初中科学概念属性

概念教学要建立在熟悉各种科学概念自身特点的基础上，分析初中科学概念的特点。概念可分为三类——具体概念、抽象概念和定义概念。如表1。

（二）四阶学习环探究模式教学设计步骤

1.教材、学情分析。“长度测量”是浙教版科学七年级第一章第三节第一课时的内容，在以学生生活认知和已有能力为基础，力求将“观察、分析、下操作性定义”的科学方法和“定性到定量、感性到理性”的科学思想融入“测量”概念的科学认知过程中，为后续物理量测量奠定基础。七年级学生有浓厚的兴趣，也有一定的测量实践经验和知识，但学习时常只关注结果不关注过程，也没有概念学习经验，常采用“记—练—理解”的学习模式。

2.教学目标分析。从具体的实践中归纳出测量本质，理解测量标准公认的意义;寻找单位命名的规律及换算关系，估测物体长度，体会生活与科学之间的联系;通过测量实践，归纳长度测量注意事项，理解刻度尺及刻度特征、意义，体会好方法对学习的促进作用。

3.教学过程设计。教学环节一（评价阶段）：思考日常生活中有几种测量方式？这些测量是为了达到什么目的？

教学环节二（调查阶段）：请用测量以外的方法，区分绑在不同窗户上的木板（长度差异小）哪块长。每人先独立设计，两分钟后再以四人小组为单位讨论、完善方案。

教学环节三（对话阶段）：对话交流，揭示测量的本质就是将物体和公认标准进行比较，公认标准随时代不断变化。

教学环节四（运用阶段）：用视频介绍长度测量的公认标准为1米，并完成以下任务。

（1）填上合适的长度单位或完成单位换算：

校园南北距离为200   ;学校教室高35   ;50分米=    千米=    毫米;20毫米=    分米=   微米。

（2）思考：都有哪些长度单位？单位换算时有何方法？

教学环节五（调查阶段）：请学生以小组为单位，利用所提供的厚木制刻度尺测量学案纸的长度，说出测量过程可分为几步，并分析每个步骤的原因或注意事项。

教学环节六（对话阶段）：对话交流，梳理长度测量的步骤和注意事项。

师：为什么不挑另外两把木尺？——生：一个太长不方便（量程不合适），另一个1厘米以下只能估计测量（最小刻度太大，测量不够精确）。

师：如果这张纸紧贴在墙上，你用厚刻度尺测量有何弊端？——生：容易斜着读数，读不准。

师：如何克服这个弊端？——生：侧着放刻度尺，使刻度线紧贴被测物。

教学环节七（运用阶段）：仔细观察塑料尺，说说有什么独特的设计能更好实现测量的操作要求。

4.教学设计意图。在“教学环节一”中先让学生独立思考再小组讨论，相互评价，统一观点。第一问唤起已有认识，第二问分析具体事例，并在对比中分析出测量目的——为了“区分差异”。通过提问不仅促使学生建构概念，也便于教师评价学生的知识和能力，为下一环节教学做准备。

“教学环节二”为建构抽象概念，通过实验、观察找到支持观点的现象证据，而非简单调查、检索现成结论。让学生自主实践，设计出两块木板直接比较和借助外物（如手掌）间接比较两种方法，再统一用相同外物（相同的铅笔、人民币）进行间接比较，经过由生活经验→现象分析→抽象归纳→下操作性定义的过程，以此锻炼科学思维。

“教学环节三”是概念建构的核心，须按科学的思维模式，采用合理的科学方法完成概念建构，并了解概念的现实意义和建构思想、方法。通过对话分析，间接比较概念与测量的联系，引导学生概括出“测量就是与相同标准进行比较”，进而提出测量的定义，再从测长度延伸到测质量、测时间，实现测量概念的建构。借助视频，让学生了解长度标准演变历史，理解国际单位制重要性，体会科学知识是暂时的、动态性的，是在探究中不断修正的，激发学习科学的兴趣，培养学生的思维品质。

“教学环节四”通过对比，熟悉物体长度，估计不熟悉的长度，用科学知识和方法分析现实情境，既是对测量概念的一种灵活运用，也是对长度标准的理解和应用。再通过复习长度单位相关知识，引导学生分析长度单位背后的规律，将零碎的知识结构化，提升学生思维能力。

“教学环节五、六、七”属于第二轮探究，因刚完成相关内容学习，此轮探究式学习省略“评价阶段”。“教学环节五”通过学生自主测量，将整个长度测量过程进行分解。“教学环节六”将学生说出的零散的操作过程或注意事项，整理为“选—放—看—读—记”有序的步骤，同时在操作分析的过程中穿插进行量程、最小刻度、估读的介绍。“教学环节七”让学生用所学的测量知识，解决现实问题，注重学生观察能力的锻炼，这也是科学与生产技术的结合，是STEAM理念的一种应用。通过观察现象和知识对比，实现“研究现象——科学知识——解释现象”的科学认知过程。

三、实践反思

确定“测量”概念和“长度测量步骤”为“科学测量”的两个重点，两次利用四阶学习环探究模式，将概念教学中旧知唤醒、实验探究、概念建构、概念应用四个环节按评价、调查、对话、运用四个 阶段有序展开，将科学观念、科学方法、科学思维以及态度责任融入学生的探究活动中，激发学生学习兴趣，促使学生全程参与。学生不仅能掌握科学知识，训练基本技能，而且能自主思考、分析现象，通过使用归纳、分析、比较等一系列科学方法自主建构概念并得出结论，使学习知识所用的科学方法、科学思维得以锻炼提升。

四、结语

四阶学习环探究模式其最初主要应用在生物课的具体概念教学上，概念的建构常采用调查等方式探究，而将其应用到“测量”等抽象概念教学时，应根据具体教学内容的特点进行适当调整。总之，四阶学习环探究模式应用要灵活，不要机械死板。

参考文献

[1]郑永爱.论科学教育学习环模式的涵义和发展[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2005（06）：33-35.

[2]陈志伟，陈秉初.中学科学教学论[M].北京：科学出版社，2012.