建构概念 形成观念 提升素养

朱倩云 何曙君

【摘   要】作为科学学习的重要组成部分，有效建构科学概念对于发展学生核心素养有重要的意义。以教科版《科学》四年级上册《声音的高与低》一课为例，教师应“整合相关学科，激活已有经验；提供学习支架，助力科学探究；揭示科学本质，促进概念建构；运用多元评价，促进思维发展”，帮助学生实现对科学概念的理解和应用，提高学生的科学核心素养。

【关键词】小学科学；科学概念；核心素养；科学观念

《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出：科学观念是科学课程要培养的学生核心素养之一，科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识。要形成科学观念，必须掌握一定的科学概念。作为科学学习的重要组成部分，有效建构科学概念对于发展学生核心素养有重要的意义。教科版《科学》四年级上册《声音的高与低》一课主要存在两个教学难点：一是学生难以准确辨别声音的高低；二是“物体的振动难以用肉眼辨识”，不利于建构概念。对此，教师从学生的认知经验出发，借助学习支架展开概念教学，帮助学生掌握知识，提升思维能力。

一、整合相关学科，激活已有经验

在前期的调查中，教师发现有一部分学生容易将声音的高低和声音的强弱混淆起来。虽然学生在之前已经学习了《声音的强与弱》，但在实际的听音辨别环节，他们依然分不清声音的高低与声音的强弱。在小学二年级的音乐课中，学生已经学习了音阶和简谱的相关知识，有了对声音高低的感性认知。基于此，教师联系音乐学科展开教学，激活学生原有的知识经验。

（一）设置体验活动，激活已有经验

课始，教师通过设置体验活动“比比谁的声音最好听”，让学生演唱歌曲《小星星》。在不同学生演唱展示后，教师提问：“你认为谁唱得好听？为什么？”

生：我认为A同学唱得好，因为她每个音都唱得非常准。

生：我还有补充，A同学不仅音准好，而且唱出了高低起伏。

生：我也认为A同学唱得好，因为她的音调有高有低，有变化。

体验活动能够激发学生的学习兴趣。教师要及时引导学生表达对声音的高低的看法，激活学生已有的经验。

（二）整合相关学科，联结已有认知

通过体验活动，学生初步感知了声音的高与低，但对于高低不同的声音具备怎样的特点并不清晰。为了帮助学生进一步认识高低不同的声音，教师设计了如下学习任务。

提问：你能判断声音的高低吗？

任务1：听声音，说一说声音的高低。

任务2：听几组不同的音乐，并对照相应的乐谱，说一说高低不同的声音分别具有怎样的特点。

声音的高低对于学生来说是一个较为抽象的科学概念。通过学习任务，学生将声音的高低和音乐课中学到的简谱知识相结合，使抽象的概念变得具体可感。学生了解到声音的高与低并不是绝对的，而是相对的。

二、提供学习支架，助力科学探究

科学概念的形成需要经历分析、比较、抽象、概括、综合的过程。四年级学生的抽象思维发展尚不完善，不能由表及里地归纳概念的本质。根据概念的抽象程度，教师可以提供不同的学习支架，支持学生的学习，帮助学生自主建构概念。对于《声音的高与低》一课，学生在“区分强弱、高低不同的声音；把握物体特征与声音高低之间的规律；探寻产生高低不同的声音的本质原因”存在困难。因此，在学生进行科学探究的过程中，教师要提供具体相关学习支架：语言支架——科学词汇；思维支架——图表与过程记录单；实验支架——设计方案。这些学习支架能够帮助学生对已有经验、事物特征和实验活动进行有效整合。

（一）科学词汇——助力精准表达

科学教育的重要功能就是通过对儿童的科学学习进行干预，让他们从日常的研究转变为科学探究，其中非常重要的就是发展他们的表达和交流能力。《声音的高与低》一课的教学中，教师要为学生提供必要的科学词汇，如高的声音可以用“尖、脆”来描述，低的声音可以用“浑厚、粗重”来描述，帮助学生准确、流畅地表达。

（二）图表与过程记录单——探寻科学规律

1.利用圖表

利用图表有利于发现数据之间的联系，揭示事物之间重要的、共同的特征，助力学生理解概念本质。在《声音的高与低》一课中，教师通过使用条形统计图（如图1），帮助学生探寻声音高低的规律。

教师提问：通过观察这些统计图，你们有什么发现？

生：我们小组发现：物体越大，发出的声音越低；物体越小，发出的声音越高。

生：我们小组探究出的结果是：物体越长，发出的声音越低；物体越短，发出的声音越高。

生：我们小组发现：物体越粗，发出的声音越低；物体越细，发出的声音越高。

这一教学环节中，教师借助图表清晰呈现了各组的探究情况。学生通过研讨，不仅找到了物体特征（大小、粗细、长短）与声音高低之间的关系，对于如何判断声音的高低也有了新的认识。

2.利用过程记录单——明确科学结论

在探究实践中，教师要让学生把观察到的现象、自己的想法和发现记录下来。记录单由此产生。记录单是全班进行交流的学习材料，是学生了解其他学生想法、反思自己想法的载体，能帮助学生在科学学习中从科学现象得出科学结论。通过记录单（如图2、图3）可以发现：部分学生的发现仍停留在观察到的现象的层面；部分学生已经通过现象建立起了声音的高低与振动之间的关系，得出了正确结论。通过对科学记录单的汇报，学生的认知得到了发展。

（三）方案设计——外显科学方法

科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践中总结出来的正确的思维方式和行为方式。每一个科学概念的得出，都有相应科学方法的参与。学生只有在每个概念得出的过程中，掌握科学方法，才能真正理解科学概念。

四年级的学生不具备设计整个实验方案的能力。因此，教师需要给学生提供一定的帮助，如根据实验要求，帮助学生设计实验方案。在《声音的高与低》一课的教学中，教师带领学生设计了“振动的尺子”实验方案（如图4），借助对比的科学方法，讨论实验结果。

通过各小组的展示交流汇报，学生意识到对比实验的作用，知道实验成功的一个标志就是“尺子的振动幅度一样”。

三、揭示科学本质，促进概念建构

具有形象性和直接性特点的学习过程有利于学生建构科学概念。教学时，要让学生先从已有的知识经验出发，经历探究实践，获取科学事实，揭示科学本质，最后理解科学概念。

（一）主动建构，抽象概括

建构科学概念前，学生要先感受概念产生的必要性、合理性。概念建构的过程就是学生自主分析、发现、探究、解释的过程。

1.借助感性材料，感知科学概念

科学概念的建构来自学生对外界事物的感性认知，而具体的建构过程需要建立在学生对外界事物的感悟和体验的基础上。好的学习材料能帮助学生真实地体验学习过程。本课教学中，教材中的材料是口琴、铝片琴和钢尺。敲击铝片琴分辨声音高低的活动比较容易，因为学生已经能够将已有的音阶知识转化为音高知识。但吹奏口琴分辨声音高低的活动对学生来说是比较陌生的，且口琴内部的特征不易观察。因此，教师为学生提供了用不同粗细的琴弦和橡皮筋制成的发声教具、大小不同的烧杯、喇叭、铝片琴和长短不同的音叉等材料，帮助学生找到物体特征（大小、粗细、长短）与声音高低之间的关系。利用这些材料，学生对声音高低的认识从抽象变为具体。

2.经历探究实践，建立科学概念

学生在找到物体特征（大小、粗细、长短）与声音高低之间的关系后，联系“声音是由物体振动产生的”这一知识点，自主探究声音的高低与物体振动之间的关系。为了使实验现象更加明显，教师借助共鸣箱放大声音效果，借助小木块控制振动幅度。学生用看一看和听一听的方法观察实验现象，在记录单上记录实验现象和自己的发现。通过探究实践，学生对科学概念有了更深的认识。

（二）深度思考，完善理解

一个科学概念和一个实验结论的得出需要经过多次验证。为了帮助学生深度思考，教师可以借助现代信息技术。

1.信息技术辅助，厘清概念本质

钢尺实验需要进行定性探究，让学生判断声音的高低与振动的快慢之间的关系。如何使振动的快慢现象变得更加清晰明显？教学中，教师可以借助视频处理软件慢动作回放钢尺的振动过程，逐个呈现钢尺伸出8厘米、12厘米、16厘米时的振动情况。然后将三组视频放在同一界面进行对比，突破“物体的振动难以用肉眼辨识”这一难点，帮助学生厘清概念本质。

2.智能软件支持，凸显实验本质

随着科技的发展，越来越多的智能实验器材被用于科学教学中，带来了更加直观、可视化的视觉效果，同时也增加了课堂的趣味性。本课中，利用相关智能软件可以使“看得见的振动速度的快慢变成数得出的振动次数”，使不同特征的物体的振动快慢以数据的形式凸显出来。

（三）发展素养，迁移运用

科学概念的习得是为了科学观念的形成和科学素养的发展。具体表现为用所学知识解决实际问题。本课中，教师设置了以下学习任务，考查学生能否迁移运用科学概念。

教师学习任务：为什么男生的声音普遍比女生低？请你作出解释。

生：男生的声带可能比女生的粗。

生：我还有补充。男生的声带可能比女生的声带长。

教师出示声带的图片（如图5）。

由此可见，学生已经能够用所学知识解释现象，并能對“人能发声是声带振动的结果”这一知识进行综合应用。

四、运用多元评价，促进思维发展

评价是检验学生概念建构情况的重要方式。教学中，教师应尝试建立一个目标多元、方法多样的评价体系，以此诊断学生学习情况，调整和完善教学活动，激发学生概念建构过程中的认知内驱力。在《声音的高与低》一课中，教师通过设计“声音的高低”的前概念调查、教学过程中的形成性评价和教学后的评价，并借助评价工具使学生的思维显性化，从而达成教学目标，促进学生发展。具体如表1所示。

学生在学习科学概念之前已经有了自己的一些认识。教学时，教师要基于学生视角，为学生提供学习工具，丰富学生的感性认知，化抽象为具体。这样，学生才能逐渐从主观判断走向理性思考，经历科学概念的习得、理解和运用过程，不断提升学习能力，发展科学思维。

参考文献：

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［4］王海英，黄海旺，张军霞.围绕概念建构实现科学学习进阶：人教/鄂教版小学《科学》的编写路径［J］.课程·教材·教法，2021，41（9）：108-116.