引导学生建构科学概念的几点思考

王宪芳

摘要在2020年山东省“互联网+教师专业发展”观评课活动中，笔者有幸观摩了这些优秀课例，执教教师在试教新教材时体现课程改革新理念，以科学素养的培养为导向，让学生亲历科学发现的全过程，让学习真正发生。重视指导学生亲历科学探究与发现的过程，在教学资源的提供和教学方式的创新上彰显了教育智慧。本文结合具体课例，谈谈个人的几点思考。

关键词 科学概念 引导 建构

中图分类号：G424文献标识码：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年山东省“互联网+教师专业发展”观评课活动中，笔者有幸观摩了这些优秀课例，执教教师在试教新教材时体现课程改革新理念，重视指导学生亲历科学探究与发现的过程，在教学资源的提供和教学方式的创新上彰显了教育智慧。现结合具体课例，谈谈个人的几点思考。

科学概念的建构需要结构性的材料做支撑

《小学科学教育的“探究—研讨”教学法》一书指出：材料应和科学上一个重要的概念有关；使用这些材料应该能揭示许多的有关现象。这就是我们称之为“结构”的特性。因此，在准备教学材料时，就要考虑到它的趣味性、典型性、层次性以及特殊性。

例如，在《弹簧里的学问》一课中，为了指导学生建构“弹力”概念，教师准备了以下实验材料：容易发生形变且能恢复原来形状的弹性材料，如皮筋、压簧、拉簧、钢尺、海绵等明显具有弹性的典型材料；不明显具备弹性特征的“特殊”材料，如橡皮泥、纸条、铁丝、粉笔等。像这样准备的两组材料就具有了明显的结构性。

活动中，当用力拉弹簧时，学生观察到弹簧被拉长，弹簧形状发生变化的同时，双手也感受到来自弹簧相反方向的拉力；形变越大，拉力越大；双手停止用力，慢慢松手时，弹簧又恢复到原来的形状。当手掌用力压弹簧时，发现弹簧缩短了，弹簧被压缩的同时，手掌又感受到来自弹簧向上顶的力；弹簧被压缩的形变越大，感受到的弹簧向上顶的力量就越大；手掌停止用力，慢慢松手时，弹簧又恢复到原来的形状。接下来，再利用皮筋、钢尺、海绵等材料做实验，学生会发现这些材料具有共同的特点：在外力作用下容易发生形变，去掉外力后能恢复原来的形状，这种来自材料内部恢复原来形状的力，就是弹力。通过这样一组典型的实验材料，学生真真切切地感受了弹力的存在。

是不是所有的材料发生形变后都具有弹性呢？经过实验发现，橡皮泥、铁丝形变后不能恢复原状，纸条、粉笔在拉力作用下容易被扯断，这些材料就不具有明显的弹性，也不会产生弹力。实践证明，典型材料和特殊材料的分层次提供可以帮助学生建构清晰的弹力概念，使他们认识弹力是和材料的形变相伴而生的，发生形变且能够恢复原来形状的材料才明显具有弹力，这样建构起来的弹力概念更能揭示弹性材料具有的本质特征。

科学概念的建构要借助指向性明确的问题

探究始于问题。创设源于生活或贴近生活实际的问题情境，引导学生质疑问难，明确探究问题，产生解决问题的内在需要和动力，接下来的观察实验等实践活动才会有明确的目的和方向。

以《杠杆》一课为例，教师创设问题情境：一块大石头，仅靠双手的力量难以搬动，怎么办呢？教师鼓励学生猜想各种办法，通过交流得出最简便有效的办法是：拿一根棍子，找到一个支点，轻轻松松撬动了石头。由此推想，杠杆可能有省力的作用。教师继续提出挑战性问题：使用杠杆一定能省力吗？在接下来的模拟实验中，学生发现，当支点距离力点的位置发生改变时，使用杠杆不一定省力。究竟什么情况下使用杠杆才会省力呢？在教师的再次质疑下，学生作出假設：使用杠杆是否省力可能与杠杆上支点、力点和重点三者的距离有关系，并将探究杠杆作用的实验活动向前推进。在递进式的问题情境中，学生亲历了探索科学问题、寻求科学答案的历程。

科学概念要经历建构的过程

小学科学课程内容包含物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域，从这四个领域中选择适合小学生学习的18个主要概念，每一个领域又包含了诸多的分解概念，列出了具体的学习目标，每一个学习目标的落实都要基于事实信息的搜集、整理和思维加工，通过经历有探究意义的实践活动来建构科学概念，学生探究能力的培养才能真正落地。

在概念建构的过程中支撑思维活动的“脚手架”是什么呢？一个是精心设计的问题，以此驱动学生思维沿着“概念箭”的方向前进；另一个就是表征实验现象、物体特征的符号或数据，帮助学生从直观到抽象思考事物或现象的本质特征来建构科学概念。

在执教《蒸发》一课时，有的教师仅仅通过指导学生对比观察下雨时和雨过天晴后路面干湿的不同，就直接给出了“蒸发”概念，其中缺失了学生体验和足够的事实论证，显然不利于学生理解这个概念。科学概念的建构必须引导学生经历基于尽量多的事实和现象的分析与思考。教师应补充生活中晾衣物、晒粮食、水迹变干或观察一杯水静置多天后的变化等现象，启发学生思考其中的变化和原因。例如，教师在黑板上用湿毛巾写一个“水”字，让学生安静地观察水迹慢慢变干的过程，并思考：水“跑”到哪里去了？你看到了吗？说明水变成了什么物质？（没有颜色、没有气味的水蒸气。）水是一下子变干的吗？（凸显“慢慢”二字。）像这样，学生在亲历观察和思考的过程中才能真正建构“蒸发”概念。

再如，基于“洗澡时从水里出来感觉到凉”的亲身体验，引导学生作出“水蒸发会使周围的温度降低”的假设，然后让学生借助温度计设计实验进行验证。实验前先猜测：把温度计的玻璃泡浸入水中，玻璃泡上裹着的纱布被浸湿，将温度计移出水面后，温度可能会怎样？（会降低。）能说明什么问题？（水在蒸发的过程中会使周围的温度降低。）这样让学生带着问题去验证才会增强实验的目的性。学生活动后，教师要给予学生依据实验观察和记录进行充分描述与表达的机会，“玻璃泡部分的水分在蒸发的过程中，温度计显示的温度是否下降了？是怎样下降的？下降了多少？”教师一定要指导学生认真分析实验中获取的实验数据，得出“水蒸发会使周围的温度降低”的结论，培养学生的实证意识。

概念的建构过程要凸显思维的逻辑性

概念的建构过程是一个由表及里、由浅入深、去粗取精、去伪存真、由直观到抽象、将感性认识上升为理性认识的思维加工过程。思维能力的培养要以活动为主体，概念为核心，逻辑为线索，而活动的设计有助于学生思维能力的培养，活动的开展以培养学生的思维能力为目标。

例如，《声音的产生》一课的教学活动主线是：制造声音，观察物体发声时的相同点—推想声音是怎样产生的—设计实验验证推想—归纳形成结论。思维活动的主线是：运用求同归纳法推想“声音是由物体振动产生的”；运用演绎推理法验证推想的正确性。每项活动的设计都要围绕一个具体的问题来展开，促进学生积极思考。

活动伊始，教师指导学生“制造声音”，敲响鼓面时，鼓面上的黄豆在跳动；敲响的音叉靠近悬挂的塑料泡沫小球时，小球在振动；拨动琴弦时，琴弦在振动。通过“制造声音”的活动，学生发现鼓面、音叉、琴弦等物体发声时的相同点：这些物体发声时都在振动。由诸多类似的现象得出“声音是由物体振动产生的”假设性结论，这就是归纳。之后的活动运用演绎推理法设计实验验证假设：物体发声时都在振动吗？通过实验发现，发声的音叉接触水面时，平静的水面溅起水花；按住发声的锣面（振动停止），声音立即停止，诸多实验进一步证明“声音是由物体振动产生的”。概念建构的过程经历了由直观到抽象、将感性认识上升为理性认识的思维加工过程，思维具有鲜明的逻辑性。

总而言之，每一节科学课都应该以科学素养的培养为导向，点燃学生思维的火花，让学生实实在在地亲历科学发现的全过程，让学习真正发生。在科学概念的建构过程中，让动手能力和思维能力同步发展，同时让学生的情感、态度、价值观潜移默化地生成和提升，让科学素养在科学实践活动中真正落地。

（本文系2019年度山东省基础教育教学改革重點项目“传统文化视野下促进教育公平的小学科学课程资源开发与应用研究”的阶段性成果，课题批准号：BHA140081。）