基于学习进阶的初中科学核心概念教学探析

徐国美

【摘要】核心概念在教学中处于枢纽性的位置。借助学习进阶理论，我们可以在教学中实现核心概念教学的优化。教师如能能够精准确定核心概念，并基于学习进阶的思想，紧扣生活与实验，借助概念图来进行核心概念的有序建构，将使概念的学习有条不紊，提升课堂思维含量。

【关键词】初中科学;核心概念;学习进阶;学情;实践

【中图分类号】G632.4【文献标识码】A【文章编号】1992-7711（2020）30-183-02

概念是人脑反映自然界事物客观规律的本质属性的思维形式。英国科学教育家哈伦指出：“科学教育不能让学生去收获一堆散乱无序的知识，而应去实现一个向核心概念回归的进展过程。”教师要帮助学生整合与建构各种片断化的信息，形成具有逻辑联系的知识结构，这个知识结构的节点就是核心概念。因此，核心概念在教学中处于枢纽性的位置，是促使学生知识迁移与思维深化的“原点”与“中转站”。

学习进阶理论认为，学生的知识学习应该是一个由知识表征、知识建构、知识应用与知识创新组成的过程，这是一个密切联系、层次分明的递进系统。借助学习进阶理论，我们可以在教学中实现核心概念教学的优化，以下以“光的直线传播”这一核心概念的教学为例，与同行分享。

一、基于学习进阶，由学情定起点

为了准确了解学生的学习基础，教师除了要了解小学科学教材外，还可以依据学习进阶设计对学生进行教学前测，以便准确呈现学生的前概念。比如对于“光的直线传播”我们可以制定了如下进阶表：

由这份表格与现实情况进行对照，笔者发现在我校七年级学生相关内容教学前，仅有10%的学生已经达到第3级水平，而70%的学生处于第2级水平，余下的学生还处于第1级的水平。由此，针对第2级水平进行经验唤醒，让学生纠正“影子是一种物体”、“月球是光源”之类的迷失概念，对小学学习的小孔成像实验进行深入探究，通过具体观察与抽象化形成知识关联是教学的起点，而通过光线图的制作与实践应用来系统化知识、学会创新则是教学的重点与难点。

二、紧扣实践，促进核心概念的有效建构

当下的课堂探究教学存在着一种不良倾向，有的教师过份看重课堂探究过程并形成了一套固定模式，这使得学生学习科学的思维方法变得机械化，还有的教师认为科学探究就要让学生重复科学家发现科学规律的过程，非常重视对科学知识的逻辑证明，却忽略了生活与实验在科学知识形成过程的重要性。对于象光学这样的知识，重视生活与社会实践的作用，让学生在概念的形成的不同阶段加强实践感知、参与多角度的生活关联，有助学生的概念获得更准确、更有效、更具应用性。

1.提升概念获得的准确性

学生对生活现象的理解往往是肤浅的，小学阶段学习的知识很多也只是停留在感性层面，没有精确地把握其实质。科学教学必须借助一定的方案通过实验来进行系统验证规律，从而使概念获得既准确、又可信。

案例1：“光的直线传播"的探究

（1）验证光在空气中的传播路线

教师拿出激光枪，天花板上出现一个亮点，学生由此说明光是沿直线传播的，但又说不出怎么去验证它。于是教师引导学生联系生活中看到的光线传播例子，学生想到了城市夜空的激光束、影视镜头中穿过树林的光柱，扫地时因为尘土飞起看到阳光照进室内的光线。受此启发，学生想到用喷水制造雾气、撒粉笔灰、拉上窗帘制造黑暗环境等方法。

（2）验证光在水中的传播路线

受上述过程的影响，学生马上提出了观察到水中光线的方法：在水中滴上墨水、放些粉笔灰、放点红糖……然后分别进行不均匀与均匀糖水的传播实验，最终得出：光沿直线传播的条件是必须在同一种均匀的透明介质中。

【分析】教师展示激光后学生看不清激光的传播路径，只有开花板上的一个亮点，虽然学生都说出了光是沿直线传播的，但这只属于前概念。学生的理解水平在学生进阶中位于1、2级层次，概念属性掌握得非常粗糙，准确度不够。通过实验设计来验证其正确性，并探讨“光沿直线传播的条件是什么”对学生有较大的挑战性，也易于激发探究兴趣。

在教师的引导下，学生经历了“①光在不同介质中也可沿直线传播;②光只有在同种介质中才会沿直线传播;③光在同种均匀的介质中才能沿直线传播”的认识更新过程，逐步完成从原始经验到科学知识的进阶。

2.提高概念获得的有效性

概念获得的过程中，教师如果直接给出方案让学生去探究，或者把个别学生的实验结果公布给大家，都难以体现对实验过程的探究，无法激发学生的学习积极性，而且这样会使学生的学习进阶过程被人为割裂，前概念被抛弃，新概念的建立过程变得无所依从。

案例2：小孔成像

教室内暂时关闭灯光、拉上窗帘，讲台上放有蜡烛与光屏，再提供一引起卡片纸，卡片中间分别开有圆形、三角形、正方形的较大孔。

师：如果将这些纸分别放在点燃的蜡烛与光屏之间，光屏上会出现什么现象？

生：分别会出现圆形、三角形、正方形光斑。（学生上台验证，结果与猜想一致。理解：类似墙上的人影）

师：如果卡片上的孔逐渐变小，光屏上又会出现什么现象呢？

生：圆形、三角形与正方形光斑慢慢变小。

师：为了让孔更容易缩小，你使用什么方法比较好？（学生认为可以将一张卡片纸盖住小孔的一部分，再慢慢移动位置，由于三角形的孔大小改变后形状可以不变，所以大家最终认为选三角形进行探究比较合适。）

师：如果现在全是很小的小孔，那么圆形、三角形、正方形小孔成的像分別是很小的圆形、三角形与正方形吗？

生：是。（经实验发现并不是，学生感到非常诧异，最终验证得到的光斑形状是倒立的蜡烛火焰。）

【分析】学生通过实验得到结论并不难，难的是错误前概念的转变。由于学生存在“光斑形状孔的形状决定”这一错误观念，如果不解决这一问题，很难点燃课堂的兴奋点。如果在探讨过程中产生了意见的分歧，或者出现了内在经验的矛盾，学生更易于从学习的生长点上衍生出问题，激发出情感，升华出共鸣。这段教学中，教师激发了学生的认知冲突，让学生经历了探索与认知建构不断融合的过程，使每一次的思考都有一定的落脚点，所以概念落实自然水到渠成而且非常深刻。

3.增强概念获得的应用性

案例3：综合练习。

① 下列现象中不能说明光沿直线传播的是

（   ）

A.晚间用手电筒照黑暗的天空

B.太阳从云层背后发射出一束光。

C.早上太阳还没有出现，我们却感到天亮了。

D.学生通过观察电子白板来学习知识。

②如右图，甲与乙两个人站在一面墙的两侧，如果要让甲、乙两人都能看到对方的全身，需要在墙上开一扇窗，那么窗的最小位置应该是（;;）

A.ad   B.ac   C.be   D.bd

③给你一根木制的米尺，你能否设计一个方案来估测学校操场边旗杆的高度？

【分析】根据光的直线传播规律解答综合性的实际问题，对学生思维能力的要求比较高，特别是与数学知识结合起来的综合应用，会使不少学生感到无从下手，但实践应用无疑是使核心概念掌握更牢固的重要渠道。

这里的三道综合训练题很好地反映了学习进阶的过程：其中第① 题属于第3层级的关联水平，即把新学知识与现实世界对应联系起来。第②题属于第4层级的系统水平，要求学把握光的直射的规律并学习制作光路图。第③题则属于第5层级的要求，在答案框架相对模糊的情况下要求学生综合运用所学知识进行合理创新。

三、借助概念圖，促进概念建构

学生通过绘制核心概念图，能提升思维品质，较好地建立知识之间的逻辑关系，并将核心概念融入知识脉络之中。如下图：

这一概念图以“光的直线传播”为中心进行拓展，衍生出很多子系统，同时“光的直线传播”又与“光的反射”、“折射”并列并从属于“光的传播”这一母系统。概念图中的提示性文字“月亮不是光源”主要起到纠正前概念并作强调的作用;提示性文字“孔较大时相似”则把小孔成像实验中孔较大时的情形视作小孔的外形在光屏中形成的影子来思考，使得”小孔成像”与“影子”之间形成关联。随着学生知识的深化学习，学生的概念图将进一步丰富完整起来，在大脑的记忆深处有序存储。

综上所述，在初中科学教学中，教师如能能够精准确定核心概念，并基于学习进阶的思想，紧扣生活与实验，借助概念图来进行核心概念的有序建构，将使概念的学习有条不紊，提升课堂思维含量，增进学生核心素养的培养。

【参考文献】

[1]高佳利，张静，李小青.核心概念学习进阶的理论建构及实证研究一以“几何光学"为例.天津师范大学学报 （基础教育版），2017（7）

[2]李光宇.基于“学习进阶"理论的物理习题教学策略[J].教学月刊（中学版），2016（7/8）