围绕大概念建构发展学生思维能力的科学课

赵伟秀

摘  要：探究活动必须指向“大概念”，活动不再只是为了一般的科学概念而活动，更要挖掘一般概念后的本质，真正关注活动能指向一个具体方法与教育价值的大方向，发展学生的科学思维，以自己的亲身体验来理解科学的本质和精神。文章以六年级上册第四单元“生物的多样性”中的一课为例，阐述如何围绕大概念，设计教学环节，建构发展学生思维的科学课堂，培养学生的科学素养。

关键词：核心概念；思维能力；科学素养

一、用问题引出大概念，引发思维的发散性

在上这节课之前，学生已经研究了校园中常见生物、多种多样的植物和种类繁多的动物，已经初步建立了生物多样性的概念，而且在探究过程中也认识到同一种生物不同个体也是千差万别的，因此，学生的头脑中便生成了这样的问题：是什么造就了他们的不同？基于这样的概念，教师上课一开始便设计了一个简单的游戏，出示一些特征明显的动物的部分图片，让学生猜猜这是什么动物，并说说是根据什么猜测的。在了解了大量的特征明显的动物后，教师顺势提出：你们认为它们这样的形态结构跟什么有关？用问题引出核心概念，学生结合生活实际提出自己的看法。

二、用层次性的对比观察建构大概念，引领思维的结构性

教材用两个观察活动“不同环境中的植物”和“不同环境中的动物”来建构大概念，观察植物的根、茎等局部，再观察动物的整体，来分析形态结构究竟跟什么有关。因此，教师在设计观察活动时，基于学生已有的知识和概念，挖掘教材，围绕大概念的建构，设计层次性的对比观察，引领学生思维的结构性。

（一）串式思考，引领学生思维向纵深发展

层次一：典型的两组植物根、叶的比较。

出示有二组图片的资料袋：一组是浮萍、小草的根；另一组是仙人掌、香蕉树叶子。请每位学生仔细观察图片，比较一下叶、根有什么不同？它们的这些不同是什么？与什么有关呢？每组进行讨论。

教材上呈现的是六种植物，教师在第一层次的对比观察中，只选择了典型的四种植物，通过特征鲜明的小草和水生植物浮萍根的形状、粗细的对比观察，结合它们的生活环境，学生自然能分析出其与什么有关。同理，对陆地上的植物仙人掌和香蕉，两组学生的思维自然也明确地指向“形态与环境相适应”，为大概念的建立打下了良好的基础。

（二）网状思考，促使学生思维更具条理性

层次二：同一环境下不同植物的根比较；同一环境下同种植物的根、叶比较观察。

学生认知里的“环境”往往指的是气候（热带、沙漠）、温度（炎热、寒冷）、生长的环境（水生、陆生），而实际上“环境”的概念远不止这些。就单单从生物学来说，环境是指生物生活周围的气候、生态系统、周围群体和其他种群。因此，教师设计了第二层次的对比观察：

1. 仔细观察小草的根和玉米的根，为什么两种根的形态不一样？这是与什么相适应？

2. 仔细观察仙人掌的茎、根等其他组织，它们又是与什么相适应？

通过第二层次的对比观察，学生明白是为了适应环境。同样是生活在陆地上的根，因为植株本身大小不同，为了支撑自己，抵御自然灾害。而对仙人掌，学生往往是把目光聚焦在叶子变成刺，减少水分蒸发这点上，而忽视对其茎、根的观察，实际上一个物种要适应环境的变化并不是一种器官或组织的功能，而是整个个体相互协调，相互作用的，沙漠中仙人掌的根系生长迅速，十分发达，有些品种能深入地下几十米深。当教师展示整颗仙人掌的图片时，对学生的冲击力是非常大的，因为这颗仙人掌根系的长度是仙人掌的几倍，根又大又长。

（三）立体思考，使得学生的思维更丰满

层次三：观察不同环境中动物的身体特征；观察同种动物的外部结构和内部结构。

研究完了植物，学生的目光自然会聚焦到不同环境中的动物上，因此，教师设计了第三层次的观察：

观察金鱼和鸽子的身体特征，比较相同点和不同点，并推测这些特征的功能。

提供助学单，帮助学生了解金鱼和鸽子的内部器官特征，想想这些组织或器官的作用。

金鱼和鸽子，一个生长在水里，一个生活在陆地，因此各自有各自的身体特征，根据生活经验也能推测这些特征的功能。思维的冲突点在于，虽然是两种不同生长环境的动物，但其因为在运动时都要减少阻力，使得两种不同生活环境中的动物有了共同的身体形态，这一点能培养学生的思维，同时使用助学单的形式，帮助学生了解金鱼和鸽子的内部组织和构造，了解鱼鳔、鱼鳃、鸽子的骨骼中空等都是与其生活环境相适应的，这样通过立体的观察比较，使得学生对“形体结构与环境相适应”理解得更加透彻、更加丰满。

三、用交流丰满大概念，培养学生的逻辑思维

有效的交流是培养学生逻辑思维的重要途径。在课堂上，教师围绕核心概念，抓住关键问题，让学生通过明确的语言、透彻的分析、恰当的判断、论证性的推理，提出有依据的观点，发展学生的逻辑思维。

片段一：

師：你们有什么方法证明鱼的这种体型有利于它在水中前行呢？

生：模拟实验。

师：怎么模拟？需要什么材料？

生：用纸折不同形态的鱼，然后用相同的力推它前行，看看谁游得快？

师：这样可以吗？你们有什么想法？

生：怎样保证相同的力推它呢？

师：你们想想？怎样保证？有好的办法吗？能不能使这个力是定量的，多少能看出来？

生：是的。大家用同样的力去推。那怎样做到呢？

师：一定要推吗？拉力行吗？我们五年级让小车动起来是拉力还是推力？能提供下思路吗？

生：对，可以，我们就在鱼的前面用相同钩码去拉，就能保持一样大的力了。

师：另外还有什么要考虑的吗？

生：相同的时间、起点等，只要鱼的形状不同就行。

师：那折不同的鱼的形状可以吗？模拟实验最重要的是要模拟物体的相似度呢？

生：……（没有声音）

师：鱼是一个立体的动物，而我们折出来的鱼是平面的，这样可以吗？

生：那怎么弄出一个立体的鱼呢？

师：我们刚才分析鱼的外形是纺锤形，那我们能不能削一个纺锤形的东西，然后再削一个同体积的另外形状，然后用相同的力去拉，看看谁游得快？

在该片段里，教师围绕“有什么方法证明鱼的这种体型有利于它在水中前行”这个问题，在师生、生生的相互交流中完善模拟实验，同时也明晰了对比实验的相同点和不同点。尤其是对模拟实验中实际立体的鱼和折的平面的鱼的讨论分析，使学生进一步了解模拟实验的要求，在交流中培养学生的分析能力。

美国课程专家艾里克森指出：“要为教学单元确定一个聚合概念（大概念），如果没有一个大概念，那么单元的学习只能停留在较低的认知水平。”事实上，强调围绕核心概念进行教学，可以将分散的知识点逐级纳入知识网络中，在这样的主题结构中，分散的知识点不再是孤立的，它们之间的关系可以被整体显现出来，这样可以帮助学生加深对科学本质的认识，发展学生的思维能力，提高学生的科学素养。

参考文献：

［1］张梦琪，马剑敏. 利用科学史发展学生的科学思维能力［J］. 中学生物教学，2021（36）：4-6.

［2］沙淑静. 以发展学生思维能力为核心改进小学科学课教学［J］. 文理导航（上旬），2021（12）：79-80.

［3］张天芝. 以发展学生思维能力为重点 改进小学科学课教学［J］. 中国教育技术装备，2017（09）：110-112.

（责任编辑：罗  欣）