基于核心素养的小学科学思维型概念建构教学范式的实施策略

孙强

摘要：基础教育课程改革以来，小学科学逐渐由传统注重科学知识教学向倡导学生通过探究实践活动建构科学概念转变。教学中，教师要通过科学思维训练，帮助学生建构科学、严谨、规范的科学概念，形成相应的科学观念。基于此，教师可以运用思维型概念建构教学范式，设计有效教学活动，促进学生的深度学习。

关键词：核心素养；思维型概念；教学范式

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下通称“新课标”）提出了对学生科学核心素养培养的相关要求，要在科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面，加强对学生科学核心素养的培养。其中，科学观念是在理解概念、规律、原理的基础上，形成对客观事物的总体认识。这就要求教师在教学中应通过思维型科学概念建构教学范式，采用有针对性的策略，引导学生开展科学学习，帮助学生建构严谨规范的科学概念，促进学生科学观念的形成，进而提升学生的核心素养。

小学科学思维型概念建构教学范式，是指在科学教学过程中，教师按照一定模式，指导学生通过探究学习和科学思维训练，自主建构科学概念，形成科学观念（见下页图1）。教学中，教师可通过以下策略来实施这一范式。

一、利用科学前概念，夯实科学教学基础

在科学教学中，我们通常把学生在新课学习前，对所学知识已有的认识和了解称为前概念。前概念是学生展开科学学习的基础，是教师开展教学可以参考的重要内容之一。为了了解和利用好前概念，教师可以设计这样的问题：“关于……你了解多少？”“关于……你都知道哪些？”通过学生的回答，教师进行判断，并决定下一步可以从哪里起步，从而确定教学起点。另外，学生的前概念有时也是教师设计教学情境的重要参考。

例如，“四季循环”是苏教版科学教材五年级下册“地球的运动”单元的一节课，本节课的教学目标是科学观念的形成，旨在引导学生通过模拟实验，认识到地球上因为太阳光的照射不同，导致温度有高有低，进而产生了春夏秋冬四季变化。

上课伊始，教师提出问题：“在我们的家乡大连，一年中四个季节分别有什么显著的特征？”学生回答：“冬天冷，夏天热，春天和秋天不冷不热。”教师继续提问：“为什么冬天冷，夏天热呢？”学生提出假设：“可能和太阳的远近有关”“可能与太阳光的照射有关”。

学生对自己家乡一年四季的温度变化很熟悉，这也是他们开展本课学习的前概念。活动中，学生发现，夏天物体影子短，冬天物体影子长，是因为太阳光的直射与斜射造成的。那么，温度的变化是否与太阳光的照射角度不同有关？教师充分运用学生前概念与模拟实验中的科学发现建立联系，继续引导学生进行探究。

在接下来的活动中，学生又发现，当把两个电子温度计的探头分别放在一束光的直射点和斜射点时，直射点温度计的温度升高速度远远快于斜射点的温度计。由此，学生得出结论：夏天温度高、冬天温度低和太阳光的直射与斜射有关。

正是因为教师很好地利用了学生的前概念，在探究过程中，学生很容易就把地球上四季温度变化与太阳光照射的角度不同联系起来，进而建立“四季温度变化与太阳光的直射和斜射有关”这一科学概念。

教师要善于利用学生已有前概念，高效、合理地开展教学。了解学生前概念方式还有很多种，可以通过提问，也可以通过调查问卷、谈话等。这样，教师利用前概念，夯实教学基础，就可以做到有的放矢，有针对性地组织科学学习。

二、做实科学探究活动，引领学生动手学科学

在科學学习过程中，探究科学事实是学生学习的重要方法。在感知事实阶段，教师要引领学生通过探究活动，认识、了解真实的客观世界。学生的探究活动主要包括观察、比较、实验、组装、测量等，通过记录相关数据，获取一定信息。

教学中，教师要从提出高质量科学问题（创设真实情境）开始，引领学生动手开展探究实践活动。问题设计（情境创设）指向要具体明确，简洁易懂，符合学生心理认知，便于学生独立思考。

例如，苏教版科学教材二年级下册“磁铁的磁力”一课，主要是让学生知道磁铁能吸引铁和镍。教师可提出问题：“下面这些物体，哪些是磁铁的‘朋友？”学生通过小组活动，按照自己的已有经验找出磁铁的“朋友”。在这个活动中，前概念成为学生判断的标准。但对于那些不熟悉的物体，学生会进行推测或者模糊判断，进行选择。教师继续提问：“你们找得对不对呢？请拿出磁铁辨别一下吧。”于是，学生手拿磁铁，一个一个地靠近物体，并准确分成两类：能被磁铁吸引和不能被磁铁吸引。

在这个活动中，如果教师直接让学生用磁铁找“朋友”，学生则缺少了思考空间，前概念就会与实操活动脱节。长此以往，学生会增强依赖性，对动手活动会变得机械、不思考，进而导致对活动的探究兴趣降低，不利于科学素养的培养。

再如，教学“点亮小灯泡”一课时，教师创设情境：突然停电，实验室漆黑一片，如何动手制作一个照明装置来帮助老师准备上课器材？学生的思维瞬间指向实验室：可以点燃蜡烛；可以点燃酒精灯；可以设计一套电路系统，点亮小灯泡。

与以往让学生盲目尝试不同，教师先让学生小组内设计图纸（思维训练），然后再依据图纸组装电路。在不断调整图纸方案设计、改变电路连接方式之后，学生终于成功点亮小灯泡。

本课中，教师创设情境、调动思维（设计连接方案）、依据方案连接电路（动手操作），充分依据四年级学生的年龄特点设计活动，开展教学，较好地解决了科学事实学习（动手活动）环节学生科学素养培养中存在的问题。

教师要设计符合学生年龄特点的探究实践活动，让学生在活动中自主发现、自主建构，从而展开科学学习。这些科学探究活动，如同盖楼的“脚手架”、过河的“渡船”，学生能够借助“脚手架”或“渡船”，自己获取一定科学知识，而不是靠教师讲授得来。教师在课堂教学中要改变传统方式，变 “带着知识走向学生”为“带着学生走向知识”。在感知事实环节，教师应该以高质量问题为牵引，给学生留有足够的假设和设计空间以及充足的观察、比较、测量等动手活动时间，让学生在对科学现象研究的过程中发现引发现象的根本原因，为下一步规律的提炼与梳理做好铺垫。只有抓实科学探究活动，发挥学生学习主体的积极性，学生才能真正融入对科学现象的研究中，为后续学习打下坚实基础。

三、以探究实践为基础，引领学生总结科学规律

在感知事实阶段，学生会有各种发现，也会记录很多数据。接下来，教师要帮助学生认真分析、处理获取的多种信息，总结出一定科学规律。这个环节是感知事实和建构概念之间的重要环节，既是对感知科学事实所经历活动的总结，又是建构科学概念的思维基础，是真正从“此岸”到“彼岸”过渡环节。

例如，苏教版科学教材四年级“摆的研究”一课，在学生充分认识摆的组成后，教师提出核心问题：“摆摆动快慢与哪些因素有关？”学生提出假设：“可能与摆锤轻重有关，也可能与摆角大小有关。”学生依据假设，展开探究。结论是摆动快慢与摆锤轻重和摆角大小无关。于是，教师拿出长短不一的线绳分发给各学习小组，让其安装实验装置，再次实验。实验结束后，教师请各小组把线绳挂在黑板对应数值的钉子上。学生惊喜地发现：按照数值由高到低，对应的是线绳由短到长。教师在三组实验基础上，引领学生对实验结果进行分析，让他们自己寻找出摆动的规律，最终得出结论。

再如，苏教版科学教材五年级下册“撬重物的窍门”一课，教学目标是让学生认识简单机械杠杆，知道杠杆分为省力杠杆、费力杠杆、等力杠杆三种类型。活动中，教师提供杠杆尺、钩码，引导学生通过向杠杆尺左右不同位置挂钩码，让杠杆尺平衡。在教师的引领下，学生以小组为单位，按照任务单开展活动，搜集数据。然后，教师把每组数据都呈现在黑板上，再让学生以小组为单位对全班所有数据进行分析、比较，发现内在规律。学生借助杠杆尺模型，认真分析全班实验得出的数据，最终发现杠杆尺平衡规律，进而认识杠杆的三种类型。

学生动手实践后，教师不要急于得出结论，而应在学生实验观察、得出数据基础上，引导学生围绕核心问题，进行组内讨论、分析、辩论，充分活跃思维，发现规律，得出结论。学生只有这样，才真正做到动脑学科学。

四、依据发现规律，引导学生建构科学概念

教师引导学生建构的科学概念，指的是学生在科学探究实践基础上，在头脑中建立起对事物的个体看法或观点，形成自己对事物本质属性的解释。对于学生个体来说，建构的科学概念是具有个性化、带有个人色彩的科学认知，也是科学知识在头脑中的有机沉淀。

依据建构主义理论，在引导学生建构科学概念过程中，教师要把握三个环节，即初步建构概念、不断完善概念、熟练应用概念。

例如，苏教版科学教材“声音的产生”一课，开始教师引领学生“制造声音”——拍手掌、弹小尺、敲桌子等，让学生初步感知声音可能与物体振动有关。教师继续引领学生实验：敲击钹，“咣咣响”；捂在身上，钹不振动，声音消失；敲击音叉，“嗡嗡响”；放在水面，水花四溅；捂住音叉，水花停止飞溅，声音消失……通过几组实验，学生发现，钹、音叉等物体振动，会发出声音，当它们停止振动，声音消失，从而进一步认识到声音是因为物体振动产生的。

教学中，教师提供有结构的材料，通过多组活动，引领学生发现声音与物体振动之间存在的联系，即“物体振动，产生声音；物体停止振动，声音消失”这一规律，帮助学生建构“物体振动产生声音”科学概念。随后，学生通过“看得见”的实验活动——音叉溅水、敲响音钹等，进一步完善“声音是物体振动产生的”这一科学概念。

所以，教师引导学生建构科学概念，要在学生初步建立认知基础上，再通过适当活动，进一步强化和完善，从而帮助学生建构起正确、严谨的科学概念。科学概念建构之后，教师还要引导学生在实际生活和学习中，运用这些概念来解释常见现象，从而帮助学生意识到科学学习价值，真正理解“科技改变生活”的含义。

学生经历事实学习、发现规律、建构概念，这也是学生科学思维高度活跃的过程。在客观发现基础上，学生对搜集的证据、数据等进行分析、提炼，寻找内在规律，这是从感性认识上升到理性认识的关键环节。活动中，学生提出假设、设计活动方案、发现内在规律、得出相关结论，建构科学概念，这些都是创造性思维活动的具体表现，也是思维型探究实践活动的主体环节，教师要提供足够时间和空间，让学生在“做”中开展科学学习。

五、以科学概念建构为基础，促进科学观念的形成

科学观念是在建构科学概念基础上形成的。如果说科学思维是核心，探究实践是支架，态度责任是科学学习动力，那么，科学观念则是科学核心素养中的基础和主线。

随着科学知识的丰富，学生会对自己的认知体系进行反思和梳理，并在实践中验证自己认知的真伪，从而让头脑中的认知体系趋于科学严谨，形成科学概念。

在科學教学中，教师应注重引领学生发现事物本质属性，帮助学生建构科学概念，并运用科学知识解决生活中的相关问题，理解科学学习的本质。这样一来，就能帮助学生在建构科学概念过程中形成相应的科学观念，真正达成“科学观念是科学本质和属性的集中体现”这一新课标要求。

教学中，教师要学会按照一定步骤、流程，引领学生建构科学概念，培养科学素养，不能一味地注重“教”，而忽略了学生的“学”。因为“教”只是条件，“学”才是关键。学生只有会“学”，才能潜心去“悟”，从而在头脑中建立起自己的“科学概念”，并形成一定科学观念。

总之，随着新课标的发布和实施以及核心素养培养研究的深入，教师在使用思维型概念建构教学范式开展科学教学时，可以依据学校、学生等具体情况，适当调整教学方法，采用恰当的教学策略，引领学生进行探究实践活动。整体教学思路应从学生前概念出发，在事实学习基础上，探寻规律，建构科学概念，进而形成科学观念。在这个过程中，教师要注重学生科学思维的训练，聚焦科学素养的内涵，培养真正符合新时代需求的、综合素质过硬的学生。

参考文献：

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

［2］李霞.小学科学思维型概念教学模式建构及应用［J］.中国科技教育，2021（9）.

（责任编辑：杨强）