科学探究活动对促进学生科学概念构建的作用分析

摘 要：小学科学课程的总目标是培养学生的科学素养，主要概念包括物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程4个领域。科学探究活动对这四个领域衍生的科学概念又有什么作用呢？文章以科学探究的基本要素“提出问题、作出假设、制订计划、收集证据、处理信息、得出结论、表达交流”为线索，展开对构建科学概念的研究。主要的研究方法有查找文献、问卷调查、因素分析法。基于一线的任教经验，用真实的案例解释科学探究活动对促进学生概念构建的作用。

关键词：科学探究活动;科学概念;构建;前概念

科学探究主要是指通过科学研究来寻找事物的规律和本质，而进行的一些探究性活动和自主性学习过程。建构主义认为，科学概念的构建是将前概念转变为科学概念的一个过程。前概念绝大部分是来源于孩子前期的生活经验，这些经验常常是片面的，甚至是错误的，比如学习弹簧测力计引入重力概念时，生活中孩子们对秤的认识往往是用来称物体重量的，通过科学探究活动发现并不是这样的。科学探究活动能让学生主动地构建并且不断地完善科学概念。学生的认识是一种能动的建构过程，而不是被动的接受过程。问题解决是开展建构性认识或学习的有效途径，而科学探究实际上是解决问题的一种方式。科学探究是以建构主义为认识论基础的，科学探究方法能够使学生“建构性”地学习科学知识，并且给学生大量的情境性体验和过程经验。科学探究和科学概念之间的关联性，可以归纳为，科学概念是内容，科学探究是一种途径或手段，是学习和理解科学概念的有效途径。通过科学探究的方法，能够更好地掌握科学概念。因此在课堂教学活动中，教师可以通过利用科学探究活动，让学生构建科学概念，由片面不完整的前概念向科学合理的科学概念转变。现在从科学探究的基本要素方面，分析对科学概念的构建有哪些促进作用。

一、 提出问题，打破前概念

要想让学生构建正确的科学概念，首先要了解他的前概念，所以关注孩子们的前概念尤为重要，老师可以通过创设情境谈话法了解学生的前概念，比如“生活中，你们观察过烧开水吗？”“超市的饮料为什么都没装满？”从而知道孩子们对所学知识的了解程度。但对于有些错误的前概念往往是根深蒂固的，要想新盖一栋大楼，必须推翻旧楼，我们可以创设矛盾的情境，激发孩子提出疑问。

比如，在学习五下《沉与浮》单元时，在孩子们的生活经验告诉他们物体在水中有些能浮，有些会沉，但他们潜意识里认为重的、大的会沉，轻的、小的会浮，在展示了大量材料时发现胡萝卜在水中是浮的，回形针在水中是沉的，当现象和前概念发生冲突时，更容易引发思考，激发孩子提出问题，影响沉浮的因素究竟是什么？当孩子们提出问题时，错误的前概念就被打碎了，这是后期正确概念构建的基础。

二、 作出假设，审视前概念

猜想假設是一种高级的思维活动，能引发思考，推动科学探究的进行。假设往往是基于孩子的前概念基础上，孩子们根据自己之前的生活经验对问题进行假设，至于假设的对与错，就需要通过进一步探究活动来验证，所以在教学过程中要鼓励学生大胆地猜想。假设就是前概念的一种反馈。

再比如，在教科版三上《材料在水中的沉浮》一课中，在将实验材料放入水中观察沉浮情况之前，要求孩子们先进行预测。这个过程就是前概念的一种反馈，当孩子们通过探究活动发现事实和自己的预测相反时，才能引发更深层次的思考。

再比如，教科版五上《种子发芽实验（一）》中，提出种子发芽需要哪些条件时，鼓励学生说出自己的猜想，根据自己的经验，他们会猜测水、空气、土壤、阳光、适宜的温度等等，只有大胆地猜想，思维才能得到锻炼，才能从其中一个猜想中进行深入探究，从而构建新的科学概念。

三、 制订计划，把握构建概念的方向

众所周知，有计划才会有方向和目标，科学探究活动离不开计划，学生通过制订计划，思维会变得更严谨，这是构建科学概念的有力保障。

在教科版五上《雨水对土地的侵蚀》一课中，有要求学生设计实验计划，在设计实验中，同学们要考虑是否要设计对照组，实验组和对照组哪些条件要相同？需要改变的条件是什么？要用什么实验器材？什么装置？这都需要一个详细的计划，这个过程中其实就已经形成了概念的前期条件。为后面概念的构建把握了方向。

四、 实验验证，初步构建科学概念

验证猜想的唯一办法就是实验，周密的实验计划，规范的实验操作，才能获得有力的证据来构建科学概念。

比如五上中探究摩擦力大小与接触面状况的关系时，不改变的条件是重量、弹簧测力计、运动轨迹，改变的条件的接触面状况，实验组接触面是桌面，相对光滑，对照组接触面是毛巾，相对粗糙。结果显示，在桌面上的摩擦力小，毛巾上的摩擦力大。为了避免误差，我们又重复了三次实验，结果相同。通过对比实验，学生们初步得到感知，形成最初的科学概念：物体间接触面光滑，摩擦力小;物体间接触面粗糙，摩擦力大。

五、 处理信息，得出结论，形成科学概念

实验的成功并不是一蹴而就的，往往经过反复多次的实验验证，加之小学生的思维能力和认知水平还处于发展阶段，所以要经过不断分析处理信息，才能通过现象逐渐构建抽象的科学概念。

比如四上《物质在水中是怎样溶解的》一课中，在探究不同物质在水中的溶解时，我们选用了食盐、沙子、面粉为材料，生活的经验很容易让他们猜想出沙子是不溶于水的，而食盐溶于水，但面粉存在较大争议。经过探究活动，比较面粉、沙、食盐和高锰酸钾在水中的状态，从能否看见颗粒、分布是否均匀、是否有沉淀出现角度比较，同学们很容易得出沙子是不溶于水，食盐和高锰酸钾一样，溶于水中。但是面粉，很多同学误认为也是溶于水。最后，我们通过过滤的方法分离，发现面粉和沙子一样，能被分离出来，而且如果静置时间足够长，面粉在水中是有沉淀的。同学们通过坚持不懈的分析处理，再分析再处理，才能真正区别溶解和不溶解的区别，最终构建出科学概念：溶解是形成均一的、稳定的液体，静置后没有沉淀，不能用过滤的方法分离。

六、 表达交流，运用科学概念

经过科学探究活动后，新课标要求学生还要能够简要讲述自己的探究过程与结论，并与同学讨论交流。在生活中运用科学概念是我们学习科学概念的目的，检验学生们对科学概念的掌握程度，也加深了学生们对科学概念的理解。科学概念来源于生活，应用于生活，只有在生活中运用科学概念，才能真正地掌握科学概念，同时，在应用的过程中还会暴露出问题，我们可以让学生进一步加深对科学概念的理解。

比如在四下的《食物》单元，学生们学习《食物包装上的信息》时，首先，笔者带来了生活中同学们喜欢的食物，瞬间吸引了同学们的注意，学习的概念来自生活，那就让学生们真实地走进生活，而不只是在课堂;其次，笔者让学生们寻找食物包装上都有哪些信息，找到并记录下来;然后，对一些感兴趣和不明白的信息进行处理;最后的亮点就是学以致用环节，模拟超市购物，准备一些三无食品和过期食品，让学生上来挑选自己喜欢的食物。在学以致用环节，同学们很积极踊跃，通过科学概念的学习，他们在购物中会注意食物包装上的信息，在询问购买的理由时，他们知道选择健康的、合格的产品。科学概念在应用的过程中已经变成了他们的思维模式、生活习惯，这就是构建科学概念的目的。

七、 成果与反馈

采用科学探究活动进行教学，对学生构建科学概念有哪些促进的作用呢？笔者用调查问卷的方法对南平实验小学四年级的学生进行调查。其中在调查“你更喜欢哪种方式来评价你的综合素养”时，83.7%的学生喜欢通过“探究及创新”和“实验操作能力”方面来评价;81.84%的同学在探究实验中能提出科学问题;88.62%的同学能在探究中发表自己的观点;经过一学期的科学探究活动，71.27%的同学认为，获得的科学知识有很多;90.51%的同学实验动手能力有所增强;96.21%的同学认为自己的科学素养有了一定的提高。

研究发现，科学探究活动对科学概念的构建有促进作用，对培养学生的思维能力有非常重要的作用，体现在科学探究的各个环节中。教师能在科学概念的基础上指导学生进行科学探究活动，科学探究活动同时也是构建科学概念的有效方法。

参考文献：

[1]汤晓鹏，梁芳.小学科学构建科学概念的策略研究[J].教育教学论坛，2016（12）：255-266.

[2]徐学福.模拟视角下的探究教学研究[D].重庆：西南师范大学，2003.

[3]殷蕊.对小学科学探究过程的研究[D].北京：首都师范大學，2008.

[4]戴婷婷，程琳.小学科学概念构建教学的问题及对策研究[J].课程教育研究，2017（24）：26-27.

作者简介：陈慧，福建省南平市，福建省南平实验小学。