立足科学探究 建构科学概念

徐莉莎

科学概念和科学知识是有区别的，科学知识是对事物的描述；科学概念是认识事物的模型。科学概念教学，就是帮助学生建构“模型”的过程。建构性教学，是在原有前概念基础上建构新概念的教学。探究活动，是建构科学概念的基本途径。在定向探索时暴露前概念，在探究活动中初建新概念，在解释拓展后形成科学概念，是我在小学科学教学实践中提炼出的科学概念教学模式。运用该模式，能够提高小学科学教学有效性。

为了提高小学科学教学有效性，探索不同课型的基本教学模式，笔者对小学科学概念教学问题进行了认真的学习、实践与思考，在研究中获得了两点新的认识。

一、科学概念不完全等同于科学知识

许多小学科学教师，包括以前的我，以为科学概念就是科学知识，其实不然。科学概念是对科学知识的抽象，是关于事物普遍规律的模型。科学概念除了包括一般的科学事实和知识性概念，还包括科学的观念和对科学的看法，它的内涵要比科学知识更丰富更深刻。

《科学课程标准》（小学3-6年级）在论述课程总目标时指出，“通过课程的学习，知道与周围常见事物有关的浅显的科学知识，并能应用于日常生活，逐步养成科学的行为习惯和生活习惯。”显然，只有从事实性的知识层面上升到普遍性的概念层面，才能使学生领会科学的本质，逐步学会用科学思维方式解决自身学习、日常生活中遇到的问题。也可以通俗地理解为：科学知识陈述事实，科学概念提供模型。

正如教科版小学《科学》主编郁波老师所言：“科学概念就是用一句完整的话，表达的对事物或现象的理解和解释。反映了事物或现象间的联系，体现的是一种科学观念。科学概念是以事实为基础的，是对事实的超越。根据概括程度的不同，科学概念可分为核心概念、具体概念等不同的层次。”

二、建构主义理论适合应用于科学概念教学

课堂教学的改进，需要教育教学理论的指导，可以提高教学改革的科学性和有效性，避免走弯路。在建构主义理论基础上发展起来的概念转变学习理论认为：科学学习是学生原有概念的改变、发展和重建的过程，也就是学习者的前概念向科学概念转变的过程；建构性教学，实际上是推动学生科学概念建构的教学，即促进学生在原有前概念基础上不断建构新的科学概念的教学。把建构主义理论应用到小学科学概念课堂教学中，指导改进小学科学概念教学策略，探索新的概念教学模式，切实可行。

基于上述两点认识，我在小学科学教学中坚持把握：科學概念建构在学生前概念基础上，建构的途径是探究活动。本文试以我的同事执教的《水和水蒸气》（三下教材，区公开课，下文简称案例）为例，阐述小学科学概念教学“建构性”模式：在定向探索时暴露前概念，在探究活动中建立新概念，在解释拓展后形成科学概念。本模式可用流程图简明表示为

（一）定向探索，充分暴露前概念

科学概念教学的起始阶段是定向探索，该阶段的主要任务是引出并诊断学生的前概念。

前科学概念，也有人称日常概念、生活概念，就是学生在日常生活、学习中已经形成的关于事物的认识。这种认识，往往有片面性，甚至是错误的，但也能够真实地反映学生思维中一些潜在的、原型的想法。例如，案例中的三年级学生，基本上已经知道水会变成水蒸气跑到空气中去，但水蒸气还会凝结成水，知道的学生就不多了。课堂交流中发现，几乎所有的学生已有的经验都误认为“水烧开后冒出的白气就是水蒸气”，这种认识与“水蒸气是看不见摸不着的”相矛盾；还误以为水的沸腾就是水的蒸发，把“蒸发”与“沸腾”两个概念混淆了。在互动讨论中，学生暴露出很多关于“水和水蒸气”正确的、不正确的生活经验，即前概念。

所谓定向，就是教师创设特定的探究性问题情境，为学生的自主探究学习指明指向。为了引导学生用自己已有的认识经验尝试解释科学问题，课堂上常用“你已经知道了什么？”“对于这个问题你想说什么？”“请把你的想法告诉大家好吗？”“关于这个问题你有什么困惑？”等启发式提问，使学生对于研究主题的既有经验显山露水，即引出学生对这个研究主题的前概念。例如，案例《水和水蒸气》课堂上，上课伊始教师在黑板上用抹布蘸水写了四个字，让学生观察黑板上的“字”有什么变化。接着，又让学生用浸湿的纸巾在手背上划一水痕，观察水痕变化。两个小活动后，以“水哪里去了”为主题，让学生讨论。这样处理，确定了这节课研究的主题和方向——研究水和水的蒸发问题。

教学中，教师充分了解了学生前科学概念，那么指导学生建构科学概念时，就能够有的放矢，把重点放在学生有错误或者认识模糊的前科学概念上。这样做的针对性强，可以节省课堂教学时间，提高效率。而且，在学生对某一现象原始想法基础上善加利用，会有迎刃而解的好效果。就如上述《水和水蒸气》案例，因为教师通过几个观察活动、一番谈话交流，充分了解学生把“沸腾”跟“蒸发”搞混了，把悬浮着的已是液态小水珠的“白气”跟看不见摸不着的“水蒸气”当一回事了，所以在后续的教学环节中对症下药，着重加以区别。

定向探索阶段，教师要提出一些启发性问题，设定探究主题和方向，提供探究活动的材料，让学生进行自主探究。在探究活动中，学生可能会获得一些结果，也可能一无所获，但这些不是主要的，重要的是在探索中汇集更多的与概念相关的事实，让学生的既有经验跟科学事实产生冲突，在暴露前概念的同时激发探究的欲望。

（二）探究活动，初步建立新概念

《科学课程标准（3-6年级）》强调，科学学习要以探究为核心，亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。郁波老师在《关注科学概念》一书中同样指出：“核心概念和‘大概念的构建无法通过讲授和记忆得到，主要依靠于科学探究的过程。”因此我认为，科学概念教学还是以学生参与丰富多彩的探究活动为主要教学形式，通过活动让学生亲身体验科学发现，在探究活动中建构科学概念。这个理念在定向探索阶段已经体现。本模式的第二阶段，教师更要注重精心组织探究活动。当然，探究活动要紧紧围绕科学概念的构建开展。

案例《水和水蒸气》一课，需要学生建构三个具体概念：水变成水蒸气的过程叫蒸发；水蒸气变成水的过程叫凝结；加热能加快水的蒸发。而真正需要上升到科学本质的核心概念有两个：物质是不断变化的，温度对物质的变化有很大影响。正是后两个隐性概念，从个别物质“水”抽象到一般物质，这才是学生以后看待事物的模型，教师一定要帮助学生建构好。

为帮助学生建构“蒸发”概念，教师设计的学生探究活动有：水涂在手背上并观察；猜测视频中“鱼缸”水位的变化；小组讨论生活中类似的“水慢慢干了”的现象。从多个具有共同特征的事实，引导学生归纳出像这样“水变成水蒸气的过程叫作蒸发”，并在黑板上用图表示（见下图）。

“凝结”这个概念的建构，教师设计了一个分组实验和一个演示实验。先分组实验：四人为一组，每组提供两个盛有温水的杯子，分别同时盖上冷玻璃片和热玻璃片，观察玻璃片上产生的现象，并思考“冷玻璃片上的水珠从哪里来的？热玻璃片上为什么没有水珠？”接着，教师演示：他从塑料袋中取出一瓶冰冻矿泉水，先请一学生检查后告诉大家瓶子外壁是干的；过一会儿，再让多名学生摸摸瓶子，告诉大家瓶子外壁湿漉漉的；请学生思考“瓶子上的水又是怎么来的？”然后，引导学生从上述两个实验观察到的现象，归纳出“水蒸气变成水的过程叫凝结”。在黑板上把图补充完整：

显而易见，从本案例中可以看出，科学概念的初步建构，要建立在学生对熟知的生活现象探究之上，要在学生的具体探究活动中完成，教师不能把科学概念直接呈现给学生。所设计的探究活动也要为建构科学概念服务。

（三）解释拓展，形成科学概念

解释与拓展，一般安排在科学概念初步建构之后，也是本教学模式的第三阶段。

1.这里的解释，是指学生对自己原有的经验及探究中获得的事实进行抽象，成为便于表达的语言形式，用来陈述自己的观点。在师生、生生的互动交流中，对自己的解释进行修正、求证与评价，达成共识。

小学生的年龄特点和认知水平，决定了概念的抽象、概括、形成往往不是一次完成的，而要经过一系列反复的过程。也就是说，需要经过多层次的比较、分析与综合，才能真正形成明晰的科学概念。这就需要对科学概念进行语言诠释。如案例中，教师为了让学生用科学语言叙述“凝结”概念，他是这么做的：先引导学生解释观察到的两个现象——冷玻璃片上的水来自哪里？为什么聚集在冷玻璃片上？冰冻矿泉水瓶外壁的水又来自哪里来的？假如换做装温开水的塑料瓶，瓶壁还会聚集水珠吗？学生众多的回答最后归结为：杯子中的水蒸气遇冷凝结成水，空气中的水蒸气遇冷也凝结成水。就这样，从反复的解释交流中学生渐渐形成“水蒸气遇冷变成水叫作凝结”这个科学概念。

2.这里的拓展，是指学生要扩展自己的概念，从个别事物推广到普遍事物，并能应用所建构的新概念解释其他事物，以此巩固科学概念，建立模型。

应用科学概念，既是学习科学概念的目的，也是检验科学概念掌握情况的重要标志，还是加深对科学概念理解的必要手段。因为，只有通过应用，学生才能掌握科学概念；同时，在应用过程中也能显露出学生对科学概念理解上存在的问题，以便进一步指导学生对科学概念的正确理解。这就需要对科学概念进行拓展应用，从而实现对新概念的验证、应用、巩固和提高，使新获得的概念在应用和拓展中成为“科学模型”固化在头脑中。

就如案例中，在学生初步理解“加热能加快水的蒸发”后，教师让学生找找生活中类似的例子，学生列举了“衣服晾晒在太阳底下干得快”、“用电水壶烧水时，如果忘记了，不久水烧干了”等等，这些生活实例说明学生已经掌握“加热能加快水的蒸发”这个概念。在建立“凝结”概念后，教师又让学生说说生活中的凝结现象：冬天早晨房间内窗户玻璃上的水雾、清晨草地上的露珠、烧菜做饭时锅盖里面的水滴等等。这样拓展，为的是让学生用刚建构的科学概念解释生活事实，巩固新学概念。

为了从具体概念抽象到核心概念，案例中执教教师在课的结束阶段这样处理：刚才我们研究了水的蒸发和凝结问题，那么，其他的液体如酱油、盐水等会不会蒸发呢？温度对这些液体的蒸发有没有影响呢？请大家发表意见。这么做，为的是引导学生从个别事物“水”扩展到一般事物“液体”，触及本课的两个核心概念，虽然教师没有用语言文字明确的描述这两个概念，但是学生若有所悟，为以后的学习做好了铺垫。

小学生科学概念的形成，要经历反复的过程。像这样的解释拓展活动，不仅推动学生准确掌握科学概念，而且培养了学生课后进行实践探究活动的能力；不仅使学生加深对概念的理解，还激发了学生科学学习的兴趣。

三、结语

小学科学概念建构性教学，是一种以学生的前科学概念为基础，通过概念转变不断建构新的科学概念的教学模式。概念建构的主要途径是探究活动。在教学过程中，教师要创设自由探究的情境，让学生充分暴露已有的前科学概念，学生经由活动探究、讨论验证彼此前概念的异同，并与教师的意见交换、沟通，呈现可能的认知冲突，进行同化与顺应，建构新的科学概念，并通过对新概念的解釋、拓展与应用，强化科学概念，形成科学模型。实践证明，该模式有助于提高科学教学有效性。

【作者单位：湖州市织里镇太湖小学 浙江】