浅谈建构科学概念的教学策略

周昌明

《鱼就是鱼》故事梗概：池塘里生活着鱼与蝌蚪，后来蝌蚪变成了青蛙，跑到陆地上看到了人、老虎、鸟等，它回到水中把看到的事物告诉了鱼。鱼根据青蛙的描述，就想象出有腿的鱼就是人的样子;张着血盆大嘴的鱼就是老虎的样子;有翅膀的鱼就是鸟的样子。也就是说，鱼是按照自己的生活经验来认知新事物的。

“鱼就是鱼”是心理学建构主义理论的著名论断，建构主义理论认为：学生在学习新的科学知识之前，在他们的头脑中已经生成自己对事物的看法和认知的生活经验。不过，这些生活经验往往是片面的，甚至是错误的。由于学生受认知规律及心理发展水平的限制，其认识的事物和掌握的生活经验往往停留在事物的表象阶段上，拘泥于事物局部的片面性认识之中，无法把握事物本质，更不能脱离原有观念的束缚，概括形成抽象的概念思维。所以无论学生头脑中的前概念处于怎样的认知水平，科学概念的重新构建还是要基于前概念的基础上，借助完整的探究过程来实现，教师要让学生参与到知识形成的整个思维过程中，让他们经历引导、开发、提升、重组科学知识的过程，在积极愉悦的课堂氛围中提高自己的认知，并建构起正确的科学概念。

下面是笔者在科学教学活动过程中，针对如何利用学生原有的生活经验，建构新的科学概念，取得的一些实践成效。

利用知识基础，建构科学概念

学生并不是空着脑袋走进课堂的，他们的头脑中存在着自己对事物的原有认识和理解，即前概念;这些存在于学生头脑中的前概念与新授内容之间往往会有很大的偏差，甚至有的认识是错误的，但就在这包含着学生原有经验和假设的“结节”处，正是催生新的核心概念的生长点。我们要做的是充分把握学生的前概念，找准生长点，通过搭建系列探究活动，引发学生的认知冲突，促使学生改变原有的认知习惯，并在原有认知基础上催生新的概念体系，达到概念建构的目标。

1.敲击矛盾点激趣质疑

在科学课堂上，学生会经常处于生活经验与所学新概念相矛盾的状态，这时就需要教师及时地把握住时机，找准学生认知的矛盾点，并适时加以“敲击”，从而启发学生学会观察、质疑提问、自主探究验证，激发他们积极思维的能力，使他们的原有生活经验与新接触的科学概念发生充分“碰撞”，激起思考探究的欲望，激发建构科学概念的内驱力，从而达到事半功倍的教学效果。

比如，教学“物体在水中是沉还是浮”内容时，当教师出示：石头、回形针、橡皮、蜡烛、泡沫块、空瓶子、萝卜等，让学生预测哪些物体下沉，哪些物体上浮。学生预测的结果是：石头、回形针等下沉，泡沫块、空瓶子等会上浮。大部分学生的理由是：重或小的物体容易下沉，轻或大的物体容易上浮。显然学生的认识是片面的，还局限于自己的生活经验之中。此时，教师可以顺着学生的前概念加以旁敲侧击：“在上一节课的学习中我们已经知道，同一种材料构成的物体，在水中的沉浮与它们的轻重、体积大小没有关系。那么，不同材料构成的物体，在水中的沉浮与它们的轻重、体积大小有关系吗？”启发学生重新思索、探究、整理概念。

学生认知的“矛盾点”在教师的敲击下进一步激化，课堂在学生产生强烈质疑欲望的氛围中展开。此时，教师再组织学生将各种大小轻重各不相同的物体放入水中，逐一验证并记录观察结果，学生科学探究的兴趣和质疑的欲望，在教师适时对“矛盾点”的敲击下得以激化。

2.激发内驱力探究释疑

教师帮助学生建构正确科学概念的过程，是基于学生与前概念产生认知冲突的起点上进行的，是遵循学生身心发展规律、遵循学生个体认知科学概念发展规律的过程。教师在学生原有的生活经验与新知产生认知偏差时，及时准确地抓准学生的“兴奋点”，予以引领、敲击和催化，进而激发学生自主实践探究的内驱力，让学生在独立思考、自主探究、合作交流的过程中更新经验、转变旧知、解疑释惑，从而在原有的认知“结节”处催生、构建出新的科学概念。

比如，执教“物体在水中是沉还是浮”内容时，学生的前概念是：重的物体容易下沉，轻的物体容易上浮;大的物体容易上浮，小的物体容易下沉。教师采用相应的引导策略，提问：“现在请同学按体积大小（物体轻重）顺序排列以上几种物体，再标出它们在水中的沉浮情况，想一想物体的沉浮和它的体积大小（物体重量）有关系吗？” 学生会发现在这一实验中并不是体积大（重量轻）的物体容易浮、体积小（重量重）的物体容易沉的，教师问：“为什么与我们想象的情况不一样？”在学生的生活经验与新知产生冲突时，教师再进一步激趣引导：“当遇到这种情况时，科学家往往采用控制其他因素不变的方法，来研究某一个因素是否对物体产生作用，接下来请同学们思考我们该如何调整实验方案？”学生探究兴趣被完全激发，在强烈探究释疑欲望的内驱力下，教师再顺势引导学生把一组相同大小的球按轻重顺序排列，先推测它们在水中的沉浮情况，再通过实验观察它们在水中的沉浮情况，想一想物体的沉浮和物体的轻重有什么关系。又把一组轻重相同的球按大小顺序排列，同样先推测它们在水中的沉浮情况，再实验观察它们在水中的沉浮情况，想一想，物体在水中的沉浮和物体的体积大小又有什么关系。学生最终得出结论：体积相同时，重的物体容易沉，轻的物体容易浮;重量相同时，体积大的物体容易浮，体积小的物体容易沉。这样，学生就顺理成章地进行思维重组，建构起“物体在水中的沉浮，不仅跟物体的大小、轻重有关，也跟物体的形状、表面积的大小、体积的大小等多种因素有关”的科学概念。

利用知识迁移，强化科学概念

我们要了解学生，要利用多种举措调动学生思维的积极性，重视学生知识技能的概括水平和对知识技能之间相似关系的觉察能力，以及学生自觉运用科学知识解决实际问题能力的培养。教师要引导学生充分利用原有的知识概念，准确分析各种知识技能之间的内在联系，举一反三，巧妙地进行各种迁移训练，最大限度地提高学生知识运用的能力，做到由此及彼、触类旁通，促使知识迁移的发生，进而使学生能够从一個维度中习得的知识迁移运用到新的维度中去，从而达到“强化科学概念、提升科学素养”这一目的。

1.类化情境，巩固科学概念

一个新概念的内化，要利用主题经验中已有的同类题，进行反复练习。学生在类化情境中运用知识解决问题，能加深对科学概念的理解，同时也会在运用的过程中，暴露学生对科学概念理解上存在的问题，也就便于我们进一步修正和深化概念教学。

比如，执教“身体的结构”内容时，教师问：“有哪些方法可以帮助我们了解身体的结构？”引导学生采用类化情境的方法，启发联想中医看病时运用“望、闻、问、切”等方法的情境，并将这些方法迁移到人体内部结构观察的教学中。如模仿医生摸脉搏的跳动，可以知道身体内部的脉动;用简易听诊器听心脏跳动，学生知道了人体内心脏的有规律搏动。再如：学生对人为什么是生活在球形的地球表面很难理解，教师可借助知识的迁移，引导学生展开想象：像蚂蚁一样小的人，在地球仪的模型上行走，是否能看到地球上的曲面？通过模拟、讨论、教师讲解，使学生认识到地球太大了，而生活在地球上的人类实在太过于渺小，我们无法感觉到地球的全貌，所以很难感受到地球是球形的。借助类似模拟情境，帮助学生建立直接经验，促使学生深化科学概念，并把科学知识技能内化为自己的东西，转变成内在的科学素养。

2.异化情境，深化科学概念

异化情境是指，让新创设的情境有别于原有的知识生成情境，对于学生来说是一个知识运用的变式练习。学生能灵活地运用所学知识解决生活实际问题，这是科学教学的目标和期望所在。因此，在课堂教学中，教师要巧设悬念，创设多种异化情境，进行有别于书本概念生成情境的变式练习，让学生把所学概念知识迁移到新的异化情境中，进而引發学生对概念运用的再度思考，激发攻克问题的欲望。

比如，执教“探索马铃薯沉浮的原因”时，教师引导学生通过实验比较发现，相同体积的马铃薯比盐水轻，所以马铃薯能够在盐水中上浮，进而得出“比同体积液体轻的物体在液体中上浮”这一结论。此时，教师随即异化情境，通过实验展示，并提问：“塑料块为什么能在水中上浮，而在油中下沉呢？”引发学生思考：在不同液体中，同一物体沉浮情况不同的原因究竟是什么呢？学生在强烈的探究欲望之下，通过合作探究得出：比同体积液体重的物体，在液体中下沉，比同体积液体轻的物体，在液体中上浮。又如在解释“极昼和极夜”内容时，教师在理清极昼成因后，异化教学情境：“你们觉得极夜又是怎么一回事呢？假如让你去南极考察，生活在北半球的我们什么时候出发比较好呢？” 这样，学生在教师所创设的类型各异的情境中，运用所学知识概念、经验技能解决实际问题，内化科学概念，满足不同层次的学习需求，全面加深了对所学科学概念的理解。

通过以上分析可见，在教学中运用“举一”进而“反三”类化和异化情境的方法，有助于培养学生分析知识概念之间的联系，辨别新旧知识结构的差别，从而提高认知结构的清晰度，还能巩固和深化科学概念，拓宽学生的视野，挖掘了学生思维的深度。使学生能把学得的知识与技能重组和扩大，形成内容更全、层次更高的认知结构。

利用知识整合，拓展科学概念

小学科学的知识面非常广泛，内容涉及“生命世界、物质世界、地球与宇宙、技术与工程”四大领域的18个主要概念、75个学习内容。而小学阶段学科间、学科内的课程内容存在交叉重复或缺乏联系现象时有发生，我们可以根据学科教学目标，按照教学内容脉络结构以及学生内化的前概念进行梳理，找到教学内容与已有知识之间的有机联系，将有些教学内容在学科间或学科内进行整合，把学生习得的科学概念继续延伸、强化和运用，更有利于学生整合知识、拓展科学概念。

比如，执教“水”相关内容后，学生明白了水的基本特性、水的三态变化等相关知识体系，同时了解到了水资源的宝贵，学习了一些节约用水的好方法。此时教师根据学科整合、知识整合原则，让学生回家后想出一些节约用水的方法，调查生活中有哪些浪费水的现象，制定节约用水的措施，写一篇整合语文、科学、品德等多学科教学于一体的调查报告，有的学生说：“可以在水箱中放一瓶装满水的饮料瓶，占一部分水箱的储水量，达到节约用水的目的。”有的说：“淘米水可以用来浇花、洗衣水用来冲马桶。”还有的说：“把空调排水管中的出水集中起来利用。”通过这样的学科知识整合教学，使学生不但养成节约用水的意识品格，更促使学生在调查实践的过程中认识到人应该与自然和谐相处，在完成教学任务的同时，也完成了情感态度与价值观的教学目标，拓展了科学概念。

教师要将建构主义理论应用于科学概念教学，让学生经历认知冲突，催化概念生长点，在知识的“结节”处催生、构建更为完整的科学概念体系。落实科学课程在已有的经验基础上满足学生发展需求这一教学目标，培养学生运用已有知识解决生活实际问题的能力。让我们的科学概念教学延伸到学生的生活中，延伸到更广阔的领域中，使学生的思维变得更加直观。