基于探究的科学概念建构实践研究

黄海妹

随着课程改革的推进，教师不再是纯粹地讲授科学知识，而是让学生亲自参与探究过程。这是科学课程的一大进步，充分地调动了学生的主动性、积极性。然而，目前部分教师对科学课程的设计和实践更多地偏重于活动，活动形式多样，课堂热闹非凡，似乎这一假象让人满意，实则活动失去了它应有的教学本质，这样的科学探究还有意义吗？因此，我们需要回归科学课的原点——建构科学概念。

科学概念是组成科学知识结构的基础，也是科学思维的基本形式之一。爱因斯坦曾说过：“形成概念的科学方法不同于我们日常生活中所用的方法，不是在根本上，而是在于概念和结论有比较严格的定义；在于实验材料的选择比较谨慎和有系统；同时格外地重视逻辑推理。”科学概念和科学概念之间是存在着严谨的逻辑关系，直接指向客观事物的本质特征，这也是科学探究之根本所在。而新课程标准也明确指出了在科学探究中关注科学概念，学习应围绕学生科学概念建立的进程来开展。由此可见，科学课堂要高效，离不开建构科学概念这一核心内容。

一、探查学生前概念，为建构科学概念立基础

学生进入学习情景时，并不是一张白纸，任由教师进行图画，而是已经对日常生活现象和事物有了自己特定的认识和理解。个体在没有接受正式的科学概念教育之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的对事物非本质的认识称为学生的“前概念”。简单来说，前概念就是用来解释概念的初始认识。这些认识有的是正确的，有的是片面的，有点甚至是错误的。正确的前概念对学生的学习有促进作用，错误的前概念对学生的学习有阻碍作用。所以教师要详细了解学生已有的前概念，在此基础之上采取恰当的教学策略，给予学生合理的指引，进而深入修正学生的前概念。

探查学生前概念方法一般有以下几种：观察法、访谈法、问卷调查法、画图法。其中，笔者认为最有效的方法是问卷调查法。问卷多以选择题和开放式问题为主，比较弹性，也具有更高的效率。在问卷中，问题的设置也是至关重要的。所提的问题不但反映学生的前概念，而且很好地反映科学概念、认知之间的联系。比如《声音是怎样产生的》一课，学生对于再熟悉不过的声音到底有着怎样的认识呢？声音是怎样产生的？学生对振动的描述又是怎么样的？我在课前设计了一张问卷调查表。

同学们，我们的世界充满各种各样的声音，你知道这些物体发出的声音是怎样产生的？请把答案填入下表中：

很多学生都会填“拨动尺子”“敲鼓”“弹琴”。由此可见绝大多数学生关注物体发声的外部动作，如敲击、碰撞、弹拨等，缺少对物体发声时的状态的观察。就算个别学生注意到发声的物体在振动，他们也只是关注到像琴弦这种明显观察到的振动。以上表明，学生建构声音是由物体振动产生的前概念是存在的，但是理解上有偏差，模糊不清的。对于类似鼓、桌子、空气这些不能观察到明显振动的物体，学生注意力还是放在使物体发声的动作上。其次，学生对于发声物体振动的描述是五花八门的，如晃动、摆动、跳动、拨动、弹动等等。可见，学生对于振动这种机械运动的描述还是比较浅薄的，未抓住到共性。通过对学生前概念的探查与剖析，教师顺利找到教学的最佳切人点，以及采取恰当的教学手段和方法。

二、学生亲身经历探究，实现科学概念的建构

事实表明，学生大脑普遍存在着科学前概念，且這些概念具有不科学完整性、顽固性、反复性等特点，单靠传统的教学方式很难改变。在新授课中，若不能及时地将前概念转变为科学的概念，势必影响学生形成新的概念和知识体系。因此，必须让学生经历一系列的有思维参与的科学探究活动，通过分析、综合、比较、抽象、概括得到事物的本质特征，进而形成科学概念。例如，在《声音是怎样产生的》探究活动中，笔者提供给学生尤克里里、鼓、钢尺、橡皮筋、纸张等。学生在探究中发现有些方法是不能使物体发声的，有些方法能够使物体发出声音。顺着学生的思维，我引导学生仔细观察发声物体，比较两者发声物体和不发声物体有什么不同；再观察钢尺、琴弦在发声的时候有什么共同点；紧接着，提示学生把碎纸屑放在鼓面上，观察发声时的鼓面。每次活动后，要求学生描述这些发声体的特点，并让学生用手的动作模拟自己观察到的现象，最后得出：像这样来回快速的运动叫作振动。利用多方位的刺激，激起学生关注的盲点，促进学生从发声物体的外在动作向物体本身的运动转移。在描述中理解了“振动”的内涵，弥补了前认知水平的不足，顺理成章地建构了新的科学概念，提高了课堂效率。

在这个过程中，教师作为组织者、引领者，既不能替代学生探究，也不能替代学生思考，而是要提供充足的材料，留出充裕的时间让学生进行探究。也只有这样，学生对科学概念的自主建构才能得到实现，学生的科学素养才能得到培养和发展。

三、有效交流研讨，实现共同建构科学概念

交流研讨是科学探究的核心环节之一，它是学生与学生，学生与教师的互动过程。有效的交流研讨不断激发学生的认知冲突和智慧，推动学生沿着科学概念方向前进。

例如，在《声音是怎样产生的》的教学中，学生利用钢尺、橡皮筋、鼓、尤克里里等物体发出声音后进行交流研讨。

师：同学们，你们通过什么方法使鼓、钢尺和橡皮筋发出声音的？

生：敲鼓，拨动钢尺，挑拨橡皮筋。

师：声音是怎样产生的？

生：声音是物体受到力的作用产生的。

生：声音是物体运动产生的。

师：当我们用力按压锣鼓、弯曲钢尺、拉伸橡皮筋时，此时物体也受到力，也会产生运动，却没有发出声音，那么，物体发声和不发声时到底有什么区别？

（教师让学生观察鼓、钢尺、橡皮筋发声时的现象，每次活动后，用手模拟观察到的现象。）

生：物体发声时，上下来回运动或左右来回运动。

师：科学上，像这样来回快速的运动叫作振动。

师：发声的物体都在振动吗？

生：敲桌子，人说话时，我们似乎没有观察到类似的现象。

（教师让学生边说话边把手放在喉咙处感受；让学生将纸屑放到桌面，敲击桌面发声，观察现象。）

教学中，交流讨论的内容是多方面的，教师不单让学生交流观察的现象与实验结果，还应包括探究过程中各方面的收获。如研究实验的过程，分析实验成功和失败的原因，反思实验设计方案，与同学合作的体会感受，对其他小组探究结果的评价，等等。教师只有精心设计交流研讨环节，组织好课堂的每一次讨论，才能使科学概念一步一步为学生所内化和建构。

四、实际运用概念，促进学生深化科学概念

科学概念的实际运用是检验科学概念掌握情况的重要手段，也是深化科学概念的重要环节，更是学习科学概念的终极目标。因为只有通过运用，学生才能真正理解科学概念，同时，学生对科学概念的理解缺陷也才能暴露出来，以便教师进一步采取针对性的措施纠正、完善和深化学生对于科学概念的理解。例如，在《声音是怎样产生的》一课，学生掌握了“声音是由物体振动产生的”的概念后，布置学生制作一个关于声音产生的小制作。学生会根据所学概念制作成小喇叭、会“跳舞”的小纸人、会“唱歌”的气球、会“唱歌”的纸杯、蔬菜乐器等，甚至有学生制作了一个放大鼓面振动的装置——将乒乓球悬挂贴近鼓面，敲击时鼓面振动，乒乓球也来回摆动。在具体操作过程中，学生不单要思考如何使物体发出声音，还得思考作品的用材、操作步骤、美观性等因素。学生亲历这一概念的具体化过程，进一步理解科学概念，同时也体会到“概念”与实际应用之间的辩证关系和区别。

总体而言，在小学阶段，科学概念的形成和发展都是基于科学探究活动的全过程，因此教师要重视引导学生经历有效的探究活动，重视探究过程中的思维因素，以及注重培养学生富有实践的探究，才能有效实现学生自主建构科学概念。

[作者单位：广州市乐贤坊小学 广东]