围绕核心概念开展《感受我们的呼吸》课教学活动

黄丹波

〔摘    要〕  落实科学概念是培养学生科学思维、发展核心素养的重要路径。科学概念的形成不是一蹴而就的，需要建立在大量科学事实的基础上，学生对科学概念的学习，需要经历多层次的、有结构的学习活动。教师要通过教学活动设计，帮助学生搭建认知支架，重组形成正确、完整的科学概念，进而逐步提升学生的核心素养。

〔关键词〕  小学科学；认知冲突；概念建构；核心素养

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  11-0043-03

2022年版《义务教育科学课程标准》提出的13个核心概念，是所有义务教育阶段应该掌握的科学课程的核心内容。通过对核心概念的学习，理解4个跨学科概念，将核心素养的培养有机融入学科核心概念的学习过程中。

《科学教育的原则和大概念》一书指出：科学教育的目标不应该是获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念进展的过程。由此可见，教师在组织课堂教学前，首先需要提炼教学内容所反映的核心概念，在核心概念的引领下，逐级分解为若干学习内容，形成概念的层级框架，并通过活动体验、寻证研究、实践拓展等方法，引导学生自我构建完整的概念体系。如今以“探究”为核心的科学学习理念已成为大家的共识。随之而来的问题是，有些教师认为只有科学的“过程与方法”才是学习科学的唯一目的，只注意引導学生在“做中学”“玩中学”，而忽视了概念的教学，从而影响了学生进一步的学习。

科学概念不等同于科学知识。从科学概念的内涵可以发现，科学概念不仅包括一般的科学事实和知识性概念，更重要的是它还包括科学的观念、想法和看法。科学概念的形成不是一蹴而就的，需要建立在大量科学事实的基础上，学生对科学概念的学习，需要经历多层次的、有结构的学习活动。这就需要教师在教学活动中扮演好一个设计者、组织者和引导者的角色，引导学生重组凌乱模糊的概念，在研讨交流的过程中形成科学概念。本文以《感受我们的呼吸》一课为例，让学生搭建思维之架，结概念之果，从而促进学生核心素养的发展。

一、借前概念，揭认知起点

前概念是学生在日常生活中，根据生活经验形成的认知，任何学生在走进课堂前，都不是一张白纸，对待问题他们有自己的观点。而在“前概念”中，有一部分与学习的科学概念是一致的，但还有一些与科学概念不一致。例如呼吸，学生都知道人每时每刻都需要呼吸，但因为人体结构的特殊性，学生在生活中观察不到，而三年级学生以具体形象思维为主，这对概念的建立产生了障碍。

（一）借助前概念经验认知，认识呼吸器官

在学生的认知中，呼吸时气体会从鼻子和口腔进入，但对于里面的器官学生就很难说清楚了，因为人体内部气管结构学生“看不到”“摸不到”，给学习带来了一定难度，有些知识丰富的学生会知道还有肺，但也是模棱两可的。我们可以借学生的前概念为起点，顺势而下，通过微视频、文字等多种方式的介绍，让学生对前概念进行补充完善。

（二）借助前概念突破重点，了解呼吸过程

在学生的固有想法中，吸气时我们的肚子应该是会鼓起来，呼气时会瘪下去。

这源于他们的想当然，而没有真正去观察体验，同时也正是因为人体内部器官的不可视性，导致学生错误的认识。人体的呼吸过程并不简单，学生的生活经验并不能帮助他们建构这个呼吸过程。

学生前概念所暴露出来的问题，也正是我们在课堂教学建构科学概念时，需要突破的重点和难点。因此，在对学生的前概念转变过程中，最关键的并不是用新的、正确的概念完全替代，而是要对学生原有概念进行分析。就如这节课，我们要探析学生认为的呼吸过程，大多数学生有“吸气时气体进入人体腹部会鼓起来，呼气时正好相反”这一错误概念，当学生出现认知冲突时，我们就以此为契机，通过“感受呼吸”这一体验活动，让学生发现自己的认知错误。作为教师往往会忽视这一个过程，从而导致学生很难从前概念中加以转变。

二、搭认知支架，推概念生成

（一）借助微视频，获得直观认识

在小学科学教学中，为了让学生能将原本零散的科学知识系统化，实现概念建构，微视频是必不可少的一种方式，它不仅能促使学生正确地理解科学概念，还可以帮助学生把握科学本质，奠定学生建构科学概念的基础。

在教学中，三年级学生学习知识的特点是直观感受体验。教师借助视频，弥补学生前概念中的不足。学生在观看学习视频之后，获得直观认识，在头脑中建构正确科学概念。

学生依靠头脑中原有的知识，积极主动地获取信息，通过视频进行自主学习，并在学习过程中逐步建构科学概念。在这一建构过程中，学生会比较视频学习内容和自己的前概念，吸收有效信息，选择性进行再建构，弥补原有认知的不足，从而不断形成正确的、完整的科学概念。这是一个科学概念自我构建的过程，也是发生在学生头脑内部的科学探究过程。在学生学习过程中，教师提供必要的认知支架，帮助学生建立必备的前期知识，为后续学习做准备。

（二）感受体验，引发认知冲突

我们知道，学习的过程是一个认知由平衡到不平衡再到平衡的过程。认知冲突，是一个人由于原有在头脑中建立的认知结构，与当前正面临的学习情境之间存在的暂时矛盾与冲突，使已有的知识和经验与新知识之间存在某种差距而导致的心理失衡。只有经历过这样一个失衡的过程，建立起来的新概念才是深刻的。

在感受体验呼吸活动中，适时聚焦课堂的动态生成，帮助学生生惑、辩惑、释惑，正是这些疑惑，助推学生探究活动的深入开展，进而促使学生思维发展，发展核心素养。

学生在体验活动中，已能感受到吸气时腹部收缩，而不是自己原有认知中的扩张，胸腔扩张；呼气时腹部扩张，胸腔收缩。这样的体验结果已经在学生心中产生疑惑，但受固有思维的束缚，还不能很好地解释、辨析。这时通过全班的交流辩论，让学生建构正确的科学概念。

交流过程是教师引导学生对核心问题的研究逐步深入的过程，这个过程可以促进学生创新思维的发展，有利于学生学习严谨的表达方式，培养严谨的科学态度。学生的感受是正确的，可是却难以突破原有的认知，这时在学生交流讨论时，教师适时引导，为学生建构科学概念搭建一个认知支架，经过这一课堂动态地辨析过程，学生疑惑解决，新的科学概念在逐渐形成，学生建构起正确的科学概念。

（三）模拟探究，开展寻证研究

学生对呼吸过程中人体的变化能认识到肋骨的运动，并不能感受到膈肌的收缩和舒张，这就需要教师在设计教学活动时，能逐级深入，引领学生开展科学论证，发现事物的内在联系和规律，从而引导学生自主建构科学概念。因此在教学中，先引领学生认识是否肋骨上升就能让空气进入人体肺部。

通过，肋骨模拟装置的演示，让学生从自我感知吸气、呼气时肋骨的变化，推测出人体肺部在胸腔扩张、收缩的作用下也会像气球一样被动吸气、呼气。将呼吸时身体的变化和肺的吸气、呼气联系起来，形成学生的认知基础。进而再引出膈肌的运动，学生自然而然地形成完整的科学概念。学生通过“经验感知—体验探究—认知冲突—内化建构”这样的思维路径，在课堂中不断重塑并形成正确的科学概念。

有了前一个环节的模拟体验，学生很自然地能根据看到的现象推测出膈肌运动引起吸气呼气过程，进一步完善对呼吸过程的认识。最后通过微视频辅助教学，進一步巩固学生的概念理解。

（四）健康教育，使概念具有生命力

2022年版《义务教育科学课程标准》有关生命系统构成层次这一核心概念，其中一个学习内容要求就是描述人体用于呼吸的器官，列举保护这些器官的方法。由此可见健康教育的重要。在本课教学中，通过呼吸时对各器官的认识，让学生意识到用鼻子呼吸，并保护鼻子的重要性；平时生活中要加强体育锻炼，营养均衡，让肋间肌、膈肌这些肌肉更强壮，呼吸功能更强大。

三、建概念体系，促高阶思维

本节课采用“微视频辅助—感受体验—模拟实验—类比推理—健康教育”五个环节，符合学生的认知过程，正如一级级台阶，层层递进，在学生的直观感受、反思交流、迁移类比中推动概念的建构，完善本堂课的概念体系，促进学生的思维发展。在概念的结构过程中，发展学生的核心素养，实现科学课程育人的价值体现。

科学教育的先驱兰本达教授曾把学习比喻成“过河”。在此岸和彼岸之间有一条流水淙淙、变化无常的河待渡，按照概念的形成过程而安排路线。河中有不同大小的踏脚石，错综复杂。学生可以从一块石头跳到另一块石头，各自有不同的路线。他们朝着概念的箭头前进，他们有意义地选择自己的路径，每个学生的内心都起了变化，得到了“长进”，这就是“学习”。

总之，教师在教学过程中，围绕核心概念组织教学，应始终贯彻2022年版的《义务教育科学课程标准》的课程理念，培养学生科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面的核心素养。

参考文献

[1]喻伯军.浙江省中小学学科教学建议案例解读[M].杭州：浙江教育出版社，2015.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[3]何秀娟.浅谈科学课堂中如何引导学生建立科学概念[J].学苑教育，2020（17）：83-85.

[4]赵建春.基于核心素养的小学科学课堂教学[J].中外交流，2017（24）：222.