精准把脉学情 促进科学概念建构

王新烽

【摘   要】学生个体成长经历的不同，导致他们前概念的水平不一，表现复杂。基于对学生认知的把脉分析，探寻可以引发科学探究的契机，是引导学生建构科学概念的重要途径。实践证明，通过“运用测试分析，了解学生前概念;根据前概念水平，设计学习支架;聚焦疑惑点，推进概念建构”的方式进行教学，可促进学生实现科学概念的有效建构。

【关键词】把脉学情;小学科学;概念建构

学生是带着日常生活经验学习的。在科学学习中，学生同样不可避免地从自身的前概念出发，在探索新事物时作出合乎自身世界的解释。因此，教师要充分了解并利用学生的原有概念，找到符合学生认知结构和发展水平的切入点，采取恰当的教学策略展开教学，促进学生科学概念的建构。

一、运用测试分析，了解学生前概念

为有效掌握学生前概念的特点，准确设计学习切入点，教师要采用合理的方法进行前概念调查，要根据教学内容设计适合的题目，使调查最大程度地反映学生的真实想法和水平。

（一）立足单元，分析学生的生活接触点

现行的教科版教材是以大概念的方式构建科学单元课程内容的。教師应当立足单元大概念，厘清单元大概念与儿童原有认知之间的联系，分析儿童口中的“大白话”与科学概念之间的差异，找到儿童的语言、生活经验与科学概念的联系点，并将其分解到每一节科学课上。

比如教师在解读教材二年级上册第一单元“我们的地球家园”时，先在大概念与小概念间建立起联系，再把每个教学目标转化为学生能听懂的科学大白话，帮助学生理解。“地球是一个复杂的系统，是人类生存的家园”是个大概念，“人类利用地球资源如空气、水、土壤等”是小概念，这些小概念更符合二年级学生的认知水平。空气、水是儿童生活中接触广泛，感受深刻的物质，而学生对土壤的接触比较少，理解时容易产生偏差，教师需要着力帮助学生理解。需要注意的是，教师在细化大概念时，不能仅仅把一连串的事实或者小概念进行堆彻，而应指向儿童的生活经验，在经验与科学概念之间建立联系，让学生沿着概念发展的“箭头”，指向单元大概念的学习。

（二）精设问题，摸准学生的学习起始点

从了解学生的原有想法开始，设计针对性的问题，以不记名的方式调查学生的认知，能使得学情分析更客观。准确设计调查单的问题，才能真正了解学情。精准的问题设计要体现梯度、形式多样，要便于儿童表达自己的想法。如四年级下册《种子孕育着新生命》一课的学前调查，教师设计了如下内容。

从以上测试中发现，大部分学生对种子的构造并不了解，他们基本都不清楚种子里面长什么样子，对能够长成根、茎、叶的部分更不清楚。这样的测试能帮助教师更好地进行教学设计，让设计更能促进学生深入思考，让探究更符合学生的发展需求。

（三）分类归纳，明晰学生探究阻力点

对学生的前概念进行把脉、分类，发现他们的学习困难所在，能让教师的教学设计更有针对性。儿童的前概念主要来源于日常生活，如，根据经验认为铁比木头重;根据油不溶于水，想当然地认为酱油也不溶于水;受到“鱼”字的影响，认为鲸鱼是鱼类;等等。在对儿童前概念进行有效的分类，并用归纳的方法找到学生学习探究的阻力后，教师可以设置启发性问题，提供实验材料，帮助儿童更好地建立前概念与科学概念之间的联系。

二、根据前概念水平，设计学习支架

学生要获得准确的科学概念，需要经历原有概念转变、发展和重建的过程。教师要抓住学生已有经验与科学概念之间的差异，创设认知冲突，设计恰当的支架进行有效教学。

（一）问题导向，聚焦有共性的冲突

在了解学情，发现学生在学习中存在的问题后，教师应聚焦学生的共性冲突，将需要达成的概念转化为问题，引发学生主动思考。

如教师在教学四年级下册《点亮小灯泡》一课前先进行课前调查，请学生判断4种连接方法中，哪几种可以让小灯泡亮起来（如图1）。

调查结果显示，班级中有一半以上的学生认为有方法可以让灯泡亮起来，其中选择A方法的人数最多，选择D方法的人数最少。因此，在教学时，教师让学生对4种方法都进行了实验验证。验证后学生发现只有D方法可以让小灯泡亮起来，在实验结果与学生的原有认识产生了矛盾时，教师顺势提出了几个问题：（1）比较A和D，这两种方法有什么不同？（2）D方法多出来的那根导线有什么作用？（3）灯泡哪个部分会发光？（4）是什么使灯丝发光？在问题的帮助下，学生逐步明晰了小灯泡发光的原理。

以上案例中，教师依据儿童前概念中的共性冲突，设计有结构的问题支架，使得儿童的思维朝着建构“点亮小灯泡的电路需要通路”这一概念的方向前进。

（二）思维可视，指向有依据的逻辑

科学学习的特点之一是需要思维的高度参与。让思维可视化，可以帮助教师判断儿童科学概念的建构是否有效。如教学五年级上册《摆的研究》一课时，教师出示荡秋千的情境图，让学生回忆荡秋千的过程，再猜想摆的运动快慢与哪些因素有关。在可视化的情境中，学生得到以下猜想：（1）摆锤越重，摆得越快。因为让轻重不同的人荡秋千，重的人荡得快。（2）摆绳越长，摆得越慢。因为摆绳越长，摆来回的路线就越长。（3）摆的角度越大，摆得越快。因为秋千荡得越高，人坐在上面会感觉荡下来的速度越快。

儿童对摆的快慢的理解基于自己在荡秋千时的真实感受，虽然此时他们得到的猜想可能是不全面的，甚至是有错误的，但这样的可视化情境能让他们的猜想有依据，也能让教师快速发现不同学生的差异，了解他们的思维过程，为后续的概念建构找到入口。

（三）差异探究，获取可靠的证据链

真实的情境能让学习内容更具体，更有趣味性，也能让学生在研究的过程中体会到解决问题的成就感。让学生依据各自不同的前概念进行有差异的探究，可以帮助他们获取更可靠的证据链。

如在教学四年级下册《导体和绝缘体》一课时，学生要检测“塑料和金属组成的剪刀，谁的导电性更好”的问题，他们对检测的方法有分歧。有的学生认为让两个检测头分别接触塑料和金属即可，有的学生认为只需检测剪刀上金属或塑料的部分即可，也有的学生认为要先检测金属部分，再检测塑料部分。教师让学生把想法全部展示出来，然后展开讨论，借助电路检测器再次聚焦观察，逐步“明确检测由不同材料组成的物体，要分步骤一一检测所有材料后，才能说明不同材料的导电性”。

总之，依据学生的前概念，设计符合学生最近发展区的教学支架，有效运用差异化的教学资源，可以帮助学生明确探究方法，获得可靠的证据链，进一步丰富认识，从而在规范的探究方法与科学概念之间建立起牢固的联系。

三、聚焦疑惑点，推进概念建构

思辨是科学探究的魅力所在。要帮助学生实现科学概念的有效建构，必须在他们思维展開的关键环节下功夫，充分聚焦学生的思维疑惑点。

（一）结构式材料，支持探究活动

高质量的探究材料应具有结构性，能反映出学生思维的层次性和逻辑性，促进学生对科学概念的建构。如教学六年级上册《放大镜》一课时，教师先出示凸透镜、凹面镜、玻璃片、凹透镜，让学生通过观察与比较，发现凸透镜的特点，再出示凸度不同、直径相同的镜片，让学生发现镜片越“凸”，放大镜的倍数越大。在这一内容的教学中，材料在促进学生理解知识方面起到了重要的作用。运用结构性材料，有助于学生收集有效信息，使探究更自主，使认知水平和思维向前发展。可以说，结构性材料是科学探究活动的助推器。

（二）递进式实验，促进思维发展

教师在设计探究活动时，要注意使学生开展的探究与其能力一致，以促进学生思维的渐进式发展。如教学四年级上册《像火箭那样驱动小车》一课时，因为学生还不具备“气球里的气体喷出来时会产生一个与气体喷出方向相反的力”这一知识，所以教师不应直接安排教材上“用气球驱动小车”这个活动，更不能直接告知学生反冲力的概念，以免给他们的理解带来困扰。这时教师应该先设计让学生观察气球喷气现象的活动。当学生亲眼观察到从气球里喷出的气体吹动了风向标，风向标的箭头指向与喷气方向一致以后，再进入教材设计的活动。学生观察在到小车运动的方向与风向标在同一条直线上，但方向相反时，会自然地在气球喷出的气与小车的运动之间建立联系。然后，学生通过实践感悟到，气球里气体向外喷出时会对外面空气产生推力。同时，外面的空气也会对它产生方向相反的推力，这个推力刚好与小车运动的方向一致，是使小车运动起来的动力。

经历这样的体验式感知，学生的思维逐步从形象化走向抽象化。教师以递进式实验为支撑，帮助学生夯实了概念的内涵。

（三）论辩式交流，推动概念建构

在教学中，学生获得可靠的证据后，应严谨地表达出自己的想法，从事实的罗列，逐步得到简单的结论，最后形成科学概念。学生之间的相互讨论，有助于他们将实验证据、已有的科学概念和自己所提出的解释更紧密地联系起来。如教学五年级下册《液体的热胀冷缩》一课时，教师在学生收集好相关的实验数据（温度的变化与玻璃管内红墨水上升的高度）后，组织学生进行讨论，学生的认知过程与提供的证据如表1。

语言表达是促进思维发展的重要途径，是学生在经历证据分析与思维加工后逐步走向精准化建构科学概念的桥梁。在论证过程中，学生之间的互相质疑可以更好地引发他们进行自我反思。学生在教师的引导下经历提出质疑、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中有悖于事实证据的地方等论证过程，从而更好地在证据和科学概念之间建立联系，使科学概念的建构更有成效。

基于学情开展科学教学，是促进学生科学概念建构的重要基础。教师在了解学情的基础上，立足单元大概念，找准最佳切入点，设计合理教学支架，有效促进学生的思维品质往纵深方向发展，高效保障科学概念建构的有效性。

参考文献：

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[2]温哈伦.以大概念理念进行科学教育[M].韦钰，译.北京：科学普及出版社，2016.

[3]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.义务教育小学科学课程标准解读[M].北京：高等教育出版社，2017.

[4]夏洛，布里坦.儿童像科学家一样[M].高潇怡，梁玉华，孙瑾，译.北京：北京师范大学出版社，2015.

（浙江省海宁市桃园小学   314400）