研究地图:概念整合的有效方式

徐 杰

(江苏省南通市海门区海南小学,江苏 南通 226100)

《义务教育科学课程标准(2022年版)》要求,科学课程的教学要聚焦学科核心概念和跨学科概念,理解教材设计,关注知识间的内在关联,促进知识的结构化,改变碎片化、割裂式的教学倾向。地图是使用制图方法,依据一定的绘制法则表达各种事物的空间分布、联系及发展变化的状态的图形。受“地图”启发,笔者在教学中采用“研究地图”策略,引导学生根据设定的研究目标筛选研究步骤、绘制研究路径、亲历研究过程,聚焦核心概念,整合学科知识,以发展学生对科学学习的深度理解。

一、研究地图:促进概念整合之需

(一)时空的“无可奈何”

在小学科学教材中,同一单元或是相邻几篇课文的教学内容通常是指向同一个核心概念的。核心概念是科学教学活动中的基轴与重点,它把零散的科学知识串珠成链,但是下课铃声常常会切断这根“金丝线”。例如《食物的旅行》和《食物与营养》,从内容上看,两篇课文共同指向“生命系统的构成层次”这一学科核心概念,因此可以将其细化为“消化系统帮助人体从食物中汲取充足、丰富的营养物质并排出废物”。不难发现,“消化器官”与“食物营养”这两个概念是相互融合、紧密关联并贯穿整个核心概念的构建。然而,小学科学课一般每周1—2节,教师们一般都是按照课文的编排顺序开展教学活动,因此在完成消化器官的教学后往往间隔一周才进行食物营养内容的教学。由于课内学习时间有限,课外又缺少可持续的探究实践,其直接后果便是学生每节课学到的都是较为零碎的知识,概念往往是被“割裂、肢解”的,因此很难真正认识理解更高阶的上位的核心概念。

(二)思路的“晕头转向”

教师在指导学生探究实践时常常会发现学生在探究拓展上思路不开阔、创新思维匮乏。例如,在经历了两个教学内容、4个课时的学习后,学生一般可以记住人体消化器官的名称、消化的过程、食物的营养成分等碎片化的知识,但是在进一步思考“为什么要认识消化器官,为什么要知道食物所含的营养成分,消化器官和营养成分之间有什么关联”等问题时却容易陷入知其然而不知所以然的境地,即不能厘清知识之间的先后关系、因果关系、主辅关系、顺承关系等,思维较为混乱、条理不清。因为缺少研究的主线,学生往往不能全面系统地分析、思考问题,需要得到教师的帮助,再按图索骥地探究实践。

(三)探究的“浮光掠影”

要使学生成为学习的主人,就得有“可探究、真探究”的活动。例如,在学习《食物的旅行》时组织学生在围裙上粘贴各种消化器官的名称,在教学《食物的营养》时设置按照一定的营养成分“给食物分类”的活动等。值得注意的是,由于活动与活动之间缺乏联系,学生也不明白为什么要做这些活动,按要求完成探究活动仅仅是解决课堂上某个事实性知识的表征,学生只是单纯地按照教师提供的步骤来探究,习得的往往是片面的、局部的知识。而核心概念的学习,注重的是学生学习的历程,即有组织的结构化学习、有效迁移的学习和学以致用的学习,因此应当给予学生更多亲历知识的发现、形成、发展的机会。学生只有自主建构概念,对现象和问题进行深入的思考,才会避免学习上的浮光掠影和蜻蜓点水。

二、研究地图:亲历概念整合之意

(一)激发“概念整合”意识全景化

贯彻立德树人的育人目标,教师必须要有全局意识、整体观念和系统观点。小学科学教学不能仅仅让学生获得零星、琐碎的知识,而是要帮助他们围绕核心概念、跨学科概念重新组合知识框架。

使用“研究地图”策略时,可以通过创设一个真实的问题情境,把相关的科学知识串联为一条教学主线。这种联结不是简单的知识叠加,而是需要教师基于学生的认知基础、学习规律和整合实际生活和学生的生活经验去部署学习任务。这个真实情境中的“大问题、真问题”就是研究地图的“终点”,当学生面对的是一个无法用一句话或是一个实验就能解释清楚的科学问题时,就会自然而然地提出方方面面相关的“小问题”。“以终为始”的逆向设计,既可以激发学生“整体”考虑问题的全局意识,由点连成线,由线形成面,将所学知识活化在日常生活之中,进而通过对大问题、真问题的探究形成“全景化”战略意识和提高科学素养,也可以有力助推教师全面实现教书育人的目标。

(二)促进“概念整合”思维结构化

教师要越来越多地指导并鼓励学生进行深度思考。在这一过程中,教师自身的思考和问题意识起着指导、引导的重要作用。“你如何证明自己已经掌握了相应的知识?”这一问题就是促进学生表达的“引火线”。所谓“表达”,简单说就是用自己的方式表述对问题的认识。因此,当学生沿着研究地图亲历了完整的探究实践的“旅程”后,教师可以鼓励学生多角度、多侧面阐述看法或表达意见,展示新知在生活中应用迁移的成果,这种外化、活化的过程即“教是最好的学”的真正体现。

“海报表达”为学生提供了阐述自己的认识和想法的机会,学生必须将已有认知、学习经验、生活场景和“研究地图”的探索历程紧紧地连接在一起,重新构建自己的认知。这是一种循环往复的自学、对话、批判、建构、生成的整体认知过程,有利于提升学生的认知能力、逻辑能力和结构化思维能力。

(三)凸显“概念整合”历程自主化

教师要培养学生踊跃展示表达的能力,因为理解永远不可能通过“灌输”实现,科学概念的习得是让学生亲身经历有意义的科学探究实践过程。当然,对于每位学生来说,从初级阶段到获得核心概念会经历一个较为漫长的过程,因此教师在教学中必须要对零散的教学内容进行整合并将之设计成有序的有效的实践板块,同时提供丰富的学习资源,采用“研究地图”策略,引导学生通过活动菜单,进行选择性学习和自主性建构,一步步经历项目的选择、计划的制订、过程的实施、成果的表达、活动的反思与评价等整个探究实践的全过程。在整个过程中,学生自主规划、创新甚至创造不同的探究路径,选取合适的方法分析并解决“大问题、真问题”,实现真正意义上的自主整合概念。

三、研究地图:亲历概念整合之举

(一)锚定目标:激发整合意识

研究地图中的“目的地”,是指以核心概念为主线,由教师将零散的碎片化的相关概念、知识、事实、经验整合而成的一个驱动性问题。例如,可以将《食物的旅行》和《食物与营养》这两课内容整合为一项主题探究活动——人体“充电”的奥秘,提出一个真实的驱动性问题:“机器人工作时,电池里储存的能量就能为机器人提供支持。人类每天也在活动,还在生长,也需要‘充电’。那么,人所需要的‘电’是从哪里来的呢?”学生立刻想到人体是通过食物获得“电”的,教师追问:“我们每天要吃各种各样的食物,从食物吃进嘴里一直到发挥作用,中间究竟会发生什么?”这里的问题就是研究地图从“大视野”的角度为学生指明的探究“终点”。问题的设计必须要聚焦核心概念,因此教师在认真学习科学课程标准的同时,还要考虑各学段学生的思维特征、学习能力及其他相关学科掌握的程度,立足生活实际,创设合适的学习情境。教学设计中,教师甚至可以运用逆向思维,与学生一起锚定目标,激发学生“全景”琢磨的思维意识。

(二)绘制路线:梳理整合思路

正确的思路对于问题的有效解决至关重要。当学生明确探究的“目的地”后,就要围绕经过哪些“地点”、如何到达、到达的先后顺序等进行规划。在课堂上,教师是引导者,学生是知识学习、探究实践的参与主体。教师不要直接告诉学生怎样研究,而是要反问学生“你想研究什么”“你想怎样研究”“你还可以怎样探究”。例如,“要想搞清楚人体‘充电’的奥秘,首先要搞清楚哪些相关的问题?”围绕人体消化器官和食物营养这两条“线”,教师首先要调动学生的前概念,启发学生先个体思考然后再集体讨论交流,将共同整理出的研究问题记录下来,教师适时提醒学生“有待研究的问题其实是相互关联的,一个问题研究清楚了才能继续研究下一个”,引导学生筛选出必须要研究、要解决的“问题标签”,鼓励学生沿着一定的逻辑线自主绘制研究地图。在学生遇到问题或者研究地图不清晰时,教师适当提供多种结构化的支架给予帮助,如给学生推荐合适的、丰富的学习资源,给予适时的指导,巧用提问、追问等以引领学生“研究地图”的逻辑走向。

(三)按图索骥:亲历概念整合

让学生亲历探究过程是科学课程学习的主要特点。学生的直接体验是理解抽象概念的基础。学生根据自己的研究地图开展完整的系统的探究活动,有助于概念的建构和整体观的形成。例如,在《人体“充电”的奥秘》探究活动中,学生根据自己绘制的研究地图,对“人体有哪些消化器官”“消化器官各自有什么作用”“食物有哪些营养”“不同的营养成分对人体分别有什么作用”等关键问题依次展开研究。研究时空不限于课堂,学习形式可以是资料查阅、模拟实验、数据整理分析汇报等。各小组整合各成员的研究成果,制作海报草稿,再根据海报草稿进行组内交流,形成汇报文案,用图文并茂的方式将人体“充电”的奥秘解释清楚。这可能给人一种“教师没做多少实际工作”的印象,但事实绝非如此。教师的这种角色转变虽然减少了主动管理和讲解,但是在精心备课及与学生共同解决问题方面投入更多。

当然,“研究地图”策略对学生亲历概念整合是否有效?教师还必须进一步思考并参照预期效果进行评估(评估标准见表1),以便及时调整教学设计并优化教学实践。

表1 “研究地图”策略实施预期效果评估标准

总之,使用“研究地图”寻找知识框架间的关系和秩序,重组概念被点醒,原有知识会转化为“活的知识和活的能力”(即当下我们要努力培养的“核心素养”)。所以,“研究地图”策略的实施,能够有效帮助学生形成层次分明、意义突出、结构合理的概念体系,真正体悟学以致用、知行合一,领悟科学学科的本质和灵魂,有助于教师实现科学育人和全方位、全过程育人的教学目标。