科学素养视域下科学课程概念建构策略

江苏无锡市新吴区新苑实验小学（214028） 陈心华

科学概念是对科学领域基本概念、基本原理和科学学科内部规律的高度提炼与概括，它是学生学习科学的前提和基础。然而，小学科学课程概念教学现状并不理想，教师对科学概念教学认知存在一定的偏差，重视程度不够，教学存在较大的随意性，不注重概念教学方法，没有形成完整的教学体系。如何引领小学生有效地建构科学课程概念，需要在各个概念之间建立起联系，找到科学概念之间的枢纽，此时，科学素养便是最有效的桥梁。因此，小学科学课程概念建构要确立科学素养视域，通过科学概念建构，引领小学生系统性地了解科学知识，形成结构化的知识体系，亲历科学研究与探索的过程，掌握科学课程学习与实践活动开展的一般方法，培养学生利用科学知识解决实际问题的能力。

一、科学素养视域下小学科学课程概念建构的教学价值

1.科学概念建构的结构化

在小学科学概念教学中，不少教师主要采用灌输式教学方法，缺乏结构化教学思想，导致科学概念之间缺乏有机的关联。科学素养视域下，科学概念建构将紧紧围绕小学科学素养发展，实现科学概念教学价值的自然回归。科学概念教学指向科学素养发展，需要在不同的科学概念之间建立起联系，而小学科学概念建构有助于改变碎片化概念建构现象，实现科学概念建构的结构化，使不同的科学概念基于科学素养形成有机的概念体系。

2.科学本质理解的深度化

小学科学教学中，教师由于教学认知存在偏差，课堂概念教学主要以呈现科学事实为主，学生通过科学概念的学习，尽管了解了一些科学概念，但是，由于科学概念教学建立在科学事实和单向度输出的基础上，因此学生对科学概念的理解还不够深入，仍然只是简单地停留在“是什么”的浅层阶段。确立科学素养视域将有助于改变这一现状。学生在建构科学概念时，借助科学观察、分析、思考和判断等自主建构过程，充分调动学科学习经验和生活经验，对科学概念展开进一步的解读，从科学事实、科学现象等深入到科学本质，从而抵达“为什么”的深度化建构层级。

3.科学课程学习的素养化

不少科学教师对科学概念教学定位不高，只简单地停留在“识记”阶段，没有认识到科学概念在促进学生科学素养发展方面的积极作用。科学素养视域下，科学教师的教学认知发生重大变化，教师基于学生科学素养发展的价值取向对科学概念教学进行优化设计，注重创设科学概念情境，引领学生亲历科学概念建构的过程，能够帮助学生深化对科学概念认识，丰富学生的科学知识，让学生学会科学探索，不断积累科学探索的方法。在此基础上，教师又从课堂学习延展开去，就能提高学生运用科学知识解决实际问题的能力，从而实现科学课程学习的素养化，使概念建构直指学生科学素养的发展。

4.概念教学取向的生本化

科学素养视域下，小学科学概念教学价值取向将发生重大变化，从传统意义的科学概念识记和理解向概念的运用转变。教师可根据学生科学素养发展的需要，立足于学生的主体性，突出学生在概念建构中的主体地位，化被动为主动，引导学生主动建构概念，深化学生对科学概念的理解，并在学生理解科学概念的基础上，引导他们运用科学概念解释生活中的科学现象。学生掌握了科学概念，无形中就会运用科学概念和科学原理指导生活，从而使科学概念向科学素养转变，学生的科学素养得以发展，科学概念教学的生本化理念也得以体现。

二、科学素养视域下小学科学课程概念建构的基本策略

科学素养视域下，小学科学课程概念建构要充分发挥学生的主观能动性，教师要重构概念教学价值，通过多样化的策略，引领学生自主建构科学概念，实现学生科学素养的有效发展。下面以教科版三年级上册《压缩空气》的教学为例，谈一谈科学概念建构的基本策略。

1.发挥大概念统摄作用，建构系统科学概念

科学概念如何实现从知识向科学素养的转变，结构化是一个必不可少的教学途径。如何将科学概念进行结构化的处理，需要教师深入解读科学教材的编制特点，基于章节内容之间的逻辑性，引领学生进行系统化的概念建构。目前，教科版科学教材在编制时主要以大概念的模态，依托大概念进行核心概念的教学。因此，小学科学概念教学中，教师可以基于教材特点，发挥大概念的统摄作用，将各个核心概念按照一定的逻辑关系进行结构化处理，引领学生走出碎片化建构方式，形成系统性的科学概念体系，让学生的科学知识更加丰富，并且形成一个有机的整体，促进学生科学素养的发展。

《压缩空气》一节是“空气”一章中的一个教学内容，“空气”一章主要由八个小节构成。《压缩空气》在该章中处于第三个章节，前面两个小节是《感受空气》和《空气占据空间吗》。为此，笔者在教学设计时，基于“空气”的大概念，借助第一节、第二节的学习，引领学生直观感受空气，认识到空气占据一定的空间，从而引领学生建构“空气占据的空间可以被压缩”“压缩的空气具有弹性”等科学概念。

基于大概念统摄，各学习内容之间形成有机的教学体系，感性认识空气成为前提和基础。在感性认识支持下，学生逐步地了解到空气占据一定的空间，因此空气像其他物质一样，可以被压缩，在此基础上再引导学生建构“压缩空气具有弹性”的科学概念就显得水到渠成了。大概念统摄效应的实现还需要教师基于概念所在的体系，对概念所在的微观环境进行分析，了解新概念生成的基础，以及概念的生长点，从而使科学概念教学自然地植入概念体系中，帮助学生形成科学概念体系，实现科学概念的深度融合，避免科学概念碎片化教学现象，提高科学概念教学质效。

2.借助前概念认知经验，拓展科学概念深度

学生认知发展需要经历一个不断升级的过程，在学生建构科学概念之前，学生由于生活经历和认识水平的发展，形成了前概念，即学生自己对科学概念的看法和认识，这些前概念缺乏系统性，部分前概念甚至存在认知偏差。因此，教师要基于学生前概念认识水平，合理地运用学生的前概念认知经验，并以此作为科学概念的起点，拓展科学概念建构的深度。

《压缩空气》一节教学之前，笔者通过与学生谈话交流的方式对学生的前概念情况进行了解，不少学生知道空气占据一定的空间，但是在交流“空气占据的空间大小能不能被改变”时，很多学生表示不清楚，或者不确定。部分学生能够做出猜测，但说不出猜测的依据。之后，笔者又以“水”为对象，组织学生交流水占据的空间能不能被压缩。学生普遍表示水占据的空间不能被压缩，而且能够说出自己的依据。基于学生前概念学情实际，笔者在课堂概念教学的过程中结合学生的谈话和交流，提出一个问题：水占据的空间不能被压缩，空气占据的空间是不是也如此？

该环节教学设计借助交流谈话的形式，既找准了学生认知的起点，又利用了学生的前概念，引导学生在比较中形成认知冲突，使学生科学探究的热情和愿望被激发出来，学生带着强烈的好奇心主动参与科学概念建构。学生在概念建构的过程中，将前概念与科学概念进行比较，通过比较学习活动，学生对前概念中存在的认知偏差进行调整，对科学概念的认识逐步走向深入。此时，前概念被巧妙地转变为学生科学概念建构的资源。

3.设计层级化科学活动，深化科学概念体验

小学科学概念建构如何才能走出传统概念教学“速记速忘”的困境，需要教师根据小学生的认知特点和认知规律，让学生亲身参与科学探索的过程，引领学生掌握科学探索的一般方法。这就需要优化小学科学活动设计，改变科学活动设计的随意性做法，使不同的科学探究活动形成层级，通过层级化科学活动深化学生对科学概念的体验。学生通过亲身体验获得的概念才更加深刻，才能从语言文字向科学本质迈进。

《压缩空气》一节，围绕前概念调研生成的认知冲突，笔者设计了一个科学实验活动。实验开展前，笔者先让学生针对空气占据的空间是否能够被压缩，提出自己的猜测。然后，借助实验验证猜测。实验活动设计笔者进行了细化，给学生提供了两个相同的注射器以及水等实验器材，第一个实验预测活塞位置的变化，第二个实验预测空气占据的空间是否变化。基于不同的预测，笔者让学生以小组合作的方式，自主设计实验方案，并按照小组合作实验的方式开展实验，记录实验现象、实验结果，得出实验结论等。

该环节有两大突破。第一个突破是教师基于学生科学概念建构，坚持以科学素养发展为导向，对实验进行细化，体现出实验的层级性，从而实现了学生科学概念的精细化建构，引导学生逐步、有序地建构科学概念。学生由于经历了实验的全过程，对科学概念的理解更加深刻，也获得了切身体验。第二个突破是概念实验设计模式的突破。教师让学生根据实验器材、实验目的，自主设计科学实验，学生设计实验的过程需要经历概念的初建构，这对于培养学生的科学探究能力具有重要价值。

4.重构具象化应用场景，促进科学概念吸收

科学与生活紧密相关，因此，科学教师要确立生活化价值理念，将科学概念教学与生活密切联系起来，重构具象化的应用场景，以此促进学生对科学概念的理解和吸收，同时达到深化科学概念运用的目的。

《压缩空气》一节，在学生形成被压缩的空气具有弹性概念的基础上，笔者利用多媒体展示生活中的一些科学运用案例，重构科学概念应用场景。一个案例是日常生活中实用的打气筒，一个是喷气式飞机。在呈现案例的基础上，笔者首先要求学生结合《压缩空气》的相关科学概念，解说打气筒和喷气式飞机的工作原理；然后，让学生调动生活积累，说一说生活以及其他领域中的类似现象。

该环节重构概念应用场景，将科学概念放在不同的场景中，实现了科学概念从有限场景向普遍场景的转移，让科学概念得到真正的内化。同时，教师又从案例引发开去，为学生提供支架，让学生调动生活经验和科学积累，自己列出相关的案例。学生在列举案例时，需要调动科学概念，这无形中深化了学生对科学概念的理解，使学生经历了二次概念建构的过程。

5.基于创造性教育理念，促进科学素养发展

科学学科研究的对象具有特殊性，这就导致科学教学的独特性。教师应基于学生科学素养发展的需求，将科学概念教学与科学发现、科学创造等有机结合起来。通过科学发现或科学创造，给学生创造运用科学概念的机会，让学生在创造性学习活动中运用科学概念，使科学概念向科学素养转变，达到科学概念教学的最终目标。

《压缩空气》一节，基于本节所学的科学概念，笔者从学生兴趣入手，融知识性和趣味性为一体，给学生布置了一项特殊的发明创造任务，要求学生利用被压缩的空气具有弹性，即能够被压缩或者扩张的原理，设计一个科学小发明：制作“小气枪”。一开始，学生有点找不到头绪。基于学生发明活动遇到的障碍，笔者降低了制作难度。首先，发挥教师的主导作用，给学生提供一组材料，包括吸管、细棒和土豆片等，学生可以利用这些材料进行创造性活动。其次，学生也可以根据所提供的材料，思考材料在制作中发挥的作用以及自己的发明创意，从生活中自主选择材料进行制作活动。最后，笔者对学生发明活动提出要求，要求学生注意安全，文明使用自制“气枪”，同时，选择材料时应注意节约资源，鼓励废物利用。

该环节基于科学概念向实践应用的转变，给学生提供了创造性学习的机会，让学生运用科学概念指导科学发明。科学发明设计时，笔者充分考虑概念运用的原理，给学生提供有效的科学理论指导，让学生利用“被压缩的空气具有弹性”这一科学原理进行发明。在学生科学发明初期遇到困难时，笔者给学生以适当的指导，给学生提供制作材料，但又不局限于所提供的材料，而是利用材料给学生以启发，让学生在材料提示下发挥主观能动性。活动要求还关注科学知识之外的教育元素，强化学生安全意识和环保意识，让科学内涵更加丰富。学生运用科学概念进行发明创造，较好地实现了科学概念向科学素养的升级。

总之，科学概念是科学课程学习和学生科学素养发展的基础，科学素养又是科学概念建构的归宿。作为科学教师，需要确立科学素养视域，明确科学概念教学的基本价值取向，并基于学生科学素养发展的需要，强化科学概念建构策略选择意识，将科学概念教学置于概念体系之中，并合理地利用学生前概念，让前概念成为新概念建构的重要资源。概念建构还应重视活动设计、场景重构和发明创造，丰富学生的学习体验，让学生在学中做、做中学，让科学概念建构更加有效，实现科学概念教学的进阶。