摘 要：“科學(xué)作為探究”強(qiáng)調(diào)了學(xué)生對(duì)科學(xué)的理解，指向科學(xué)概念的教學(xué)需要引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷探究式的學(xué)習(xí)過(guò)程?；趯W(xué)生的前概念，要珍視學(xué)生在探究過(guò)程中的獨(dú)特感悟，通過(guò)科學(xué)思維和科學(xué)探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)科學(xué)概念。

關(guān)鍵詞：科學(xué)概念 科學(xué)探究 自主建構(gòu)

小學(xué)科學(xué)課程的改革，從以“自然知識(shí)”為核心的性質(zhì)轉(zhuǎn)為“科學(xué)教育”的性質(zhì)，經(jīng)歷了科學(xué)作為知識(shí)、科學(xué)作為過(guò)程、科學(xué)作為探究的三個(gè)發(fā)展階段。我們從追求事實(shí)性知識(shí)轉(zhuǎn)變到關(guān)注科學(xué)概念，實(shí)際上是從“科學(xué)作為知識(shí)” 向“科學(xué)作為探究”的質(zhì)性轉(zhuǎn)變。從學(xué)習(xí)科學(xué)的角度來(lái)看，有用的知識(shí)是圍繞重要概念或“大觀點(diǎn)”來(lái)聯(lián)系和組織的?！翱茖W(xué)作為探究”正強(qiáng)調(diào)了學(xué)生對(duì)科學(xué)的理解，指向科學(xué)概念的教學(xué)需要學(xué)生經(jīng)歷探究式的學(xué)習(xí)過(guò)程?；谶@樣的認(rèn)識(shí)，筆者在科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中對(duì)學(xué)生科學(xué)概念的建構(gòu)予以關(guān)注和研究，現(xiàn)結(jié)合科學(xué)課堂教學(xué)案例作些回顧和梳理，以求教于廣大同仁。

一、記憶：科學(xué)概念的虛假建構(gòu)

“科學(xué)概念并不是為兒童所掌握和記憶，也不是用記憶汲取的，而是借助他們自己思維的全部積極性的最緊張工作而產(chǎn)生和成型的?！?/p>

——維果茨基

【案例1】《聲音的產(chǎn)生》教學(xué)片斷

1.讓學(xué)生聽各種各樣的聲音，并提問(wèn)：關(guān)于聲音，你有哪些問(wèn)題想知道？

2.形式化的猜想后，提出本課要研究的問(wèn)題：聲音是怎樣產(chǎn)生的？

3.給出各種材料（如尺、橡皮筋等），要求學(xué)生通過(guò)撥、彈等方法使它們發(fā)出聲音，觀察發(fā)聲時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并交流。

4.在交流的基礎(chǔ)上，初步得出：物體振動(dòng)了，就會(huì)產(chǎn)生聲音。

5.以“用嘴吹空瓶子產(chǎn)生聲音”來(lái)驗(yàn)證氣體發(fā)聲也是振動(dòng)的結(jié)果。

6.以“要使產(chǎn)生的聲音消失怎么辦”這個(gè)問(wèn)題，從反面再驗(yàn)證聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。

7.討論“人說(shuō)話的聲音是怎樣產(chǎn)生的”，組織學(xué)生對(duì)概念加以運(yùn)用。

案例1中學(xué)生雖然參與了模仿實(shí)驗(yàn)、比較歸納等活動(dòng)，在行為層面上有了主動(dòng)的表現(xiàn)，但一系列的思維活動(dòng)大都是在教師的指令下開展的，缺失內(nèi)在的誘因，認(rèn)知狀態(tài)未被主動(dòng)開啟，導(dǎo)致認(rèn)知活動(dòng)僅停留在記憶層面，而沒(méi)有真正觸及學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)核。對(duì)“物體的振動(dòng)產(chǎn)生聲音”這一概念的獲取過(guò)程看似流暢、簡(jiǎn)潔，實(shí)際上讓學(xué)生能感知的具體事實(shí)的量與質(zhì)偏弱，概念概括偏早，缺乏對(duì)學(xué)生認(rèn)知生長(zhǎng)點(diǎn)的“探底”過(guò)程，本應(yīng)富有思維含量的抽象活動(dòng)缺失了思維活動(dòng)的漸進(jìn)性，沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)概念的“自然生長(zhǎng)”。

二、前概念：科學(xué)概念的建構(gòu)源頭

“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生原有的知識(shí)狀況去進(jìn)行教學(xué)?！?/p>

——奧蘇貝爾

【案例2】《物體在水中是沉還是浮》教學(xué)片段

（教師提供一組材料：泡沫、回形針、牙簽、瓶蓋、西紅柿、蠟燭頭、石頭。）

師：今天，老師給大家?guī)?lái)了一些物體，這些東西同學(xué)們都認(rèn)識(shí)嗎（投影出示）？如果把這些物體放入水中，可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？你認(rèn)為哪些物體會(huì)沉、哪些物體會(huì)浮呢？填寫表格，并說(shuō)一說(shuō)猜測(cè)的理由。

（學(xué)生開始猜測(cè)并填寫猜測(cè)理由，然后實(shí)驗(yàn)并匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。）

師：為什么會(huì)推測(cè)錯(cuò)呢？剛才你們是根據(jù)什么來(lái)推測(cè)物體沉浮的？

生：大小、輕重。

師：物體在水中是沉還是浮，和大小、輕重有關(guān)嗎？

生：是的。

師：按照物體的輕、重不同排列，然后按照大、小不同排列?，F(xiàn)在，你又有什么發(fā)現(xiàn)？

生：物體在水中是沉還是浮，好像和大小、輕重?zé)o關(guān)。

師：同學(xué)們，我們明明感覺(jué)到物體沉浮和大小、輕重有關(guān)，可是，老師提供的材料為什么又使這兩個(gè)因素?zé)o關(guān)了呢？物體在水中沉浮究竟和什么有關(guān)？我們應(yīng)該選擇怎樣的一組材料來(lái)觀察呢？

生：應(yīng)該選擇大小一樣、輕重不同的一組材料。

生：應(yīng)該選擇輕重一樣、大小不同的一組材料。

師：是啊！當(dāng)有兩個(gè)因素共同起作用的時(shí)候，我們就要對(duì)其中一個(gè)因素進(jìn)行控制，再來(lái)研究另外一個(gè)因素，這是科學(xué)研究中常用的方法。

（教師分別提供學(xué)生所述的兩組材料，通過(guò)觀察材料的特點(diǎn)，進(jìn)而開展實(shí)驗(yàn)。）

案例2中，教師從暴露學(xué)生的前概念開始，通過(guò)有結(jié)構(gòu)的材料，引起學(xué)生的概念沖突，促使學(xué)生開始重新思考前概念的正確性。經(jīng)過(guò)思考、交流，教師再次提供有結(jié)構(gòu)的材料，并不斷“搭橋”，材料一步步改變著學(xué)生的前概念，概念箭頭直指科學(xué)概念。

三、錯(cuò)誤：科學(xué)概念的建構(gòu)資源

“科學(xué)就是在改正一個(gè)又一個(gè)錯(cuò)誤的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的?？茖W(xué)經(jīng)常會(huì)得出不正確的結(jié)論，但是，這些結(jié)論不是最終的，而是暫時(shí)的?！?/p>

——卡爾·薩根

【案例3】《電和煤氣燒水，哪個(gè)更合算》教學(xué)片段

某市煤氣漲價(jià)，家長(zhǎng)紛紛抱怨。一位小學(xué)六年級(jí)同學(xué)在科學(xué)課后問(wèn)老師：媽媽說(shuō)煤氣又漲價(jià)了，不知道現(xiàn)在燒一壺水用煤氣合算還是用電更合算。老師，你說(shuō)這個(gè)問(wèn)題我們能研究嗎？

老師在班上鼓勵(lì)了這位同學(xué)，并請(qǐng)大家都來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題。但如何開展探究，探究方法是什么，老師沒(méi)有給予具體指導(dǎo)。

各小組探究后，教師組織同學(xué)們?cè)诎嗌辖涣?，結(jié)果得出了不一致的結(jié)論，有的說(shuō)燒一壺水用煤氣省錢，有的則說(shuō)用電省錢，爭(zhēng)論不休。

教師：同學(xué)們，每個(gè)小組都得出了自己的結(jié)論，大家的結(jié)論并不一致，可是大家都覺(jué)得結(jié)論只能是一個(gè)，而且都覺(jué)得自己的對(duì)。請(qǐng)同學(xué)們思考：我們僅僅這樣爭(zhēng)論下去，都說(shuō)自己是對(duì)的，能最終得出結(jié)論、判斷出誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)嗎？

教師：大家剛才都說(shuō)了，要公開展示各自的研究過(guò)程、方法和統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，讓大家一起來(lái)質(zhì)疑、來(lái)評(píng)價(jià)。下面，咱們各小組一個(gè)一個(gè)地說(shuō)。

……

教師：通過(guò)剛才各小組的過(guò)程、方法和數(shù)據(jù)展示，以及同學(xué)們自己的質(zhì)疑、批評(píng)、討論，大家知道了，要公平地對(duì)比兩種燒水方法的花費(fèi)大小，必須注意一些探究的規(guī)則。哪個(gè)小組沒(méi)有做好，自己再總結(jié)總結(jié)，想好了就給大家說(shuō)一說(shuō)。

……

教師：無(wú)論是從成功的探究中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，還是從失敗的探究中總結(jié)的教訓(xùn)，這次經(jīng)歷讓每位同學(xué)都有了不少收獲。這就是挫折和失敗的教育價(jià)值。我們說(shuō)“失敗是成功之母”，從自己的挫折和教訓(xùn)中得到的收獲對(duì)自己的長(zhǎng)進(jìn)有時(shí)更有影響。

……

在案例3中，學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的自主性很強(qiáng)。問(wèn)題是學(xué)生自主建構(gòu)的，探究方案的設(shè)計(jì)、探究過(guò)程的展開、探究結(jié)論的得出在較大程度上也是學(xué)生自主完成的。學(xué)生不僅自主建構(gòu)了關(guān)于不同燒水方法合算程度的知識(shí)，而且通過(guò)親歷探究，自主建構(gòu)了探究過(guò)程中變量控制和實(shí)驗(yàn)效度的概念。學(xué)生在探究、建構(gòu)的過(guò)程中不是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是在尋找知識(shí)、詰問(wèn)知識(shí)、評(píng)判知識(shí)。在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生會(huì)遭遇挫折和失敗，甚至出現(xiàn)花了很長(zhǎng)時(shí)間和精力卻找不到確切答案的現(xiàn)象。正是這個(gè)過(guò)程給了學(xué)生從錯(cuò)誤、挫折中學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。錯(cuò)誤應(yīng)看成是學(xué)生積極參與和共同建構(gòu)概念過(guò)程中必然伴隨的現(xiàn)象，是“入門”的積極信號(hào)，學(xué)生的錯(cuò)誤具有積極的、正面的、不可替代的教育價(jià)值。教師的寬容能讓學(xué)生有一種心理安全感，愿意表達(dá)與眾不同的見(jiàn)解，能夠增強(qiáng)學(xué)生的自信，相信經(jīng)過(guò)自己努力會(huì)成功。

四、探究：科學(xué)概念的自主建構(gòu)

“指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)大量的自由探究活動(dòng)，以此來(lái)建構(gòu)他們自己的科學(xué)概念?！?/p>

——大衛(wèi)·馬丁

有意義學(xué)習(xí)指的是學(xué)生將經(jīng)驗(yàn)、概念、原理、知識(shí)框架建構(gòu)起聯(lián)系的過(guò)程，正是在概念之間和概念內(nèi)建立聯(lián)系的過(guò)程中產(chǎn)生了有意義學(xué)習(xí)。建立概念之間聯(lián)系的重要方法是類比，它是促進(jìn)學(xué)習(xí)者在已有概念和知識(shí)的基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識(shí)的有效工具。在暴露學(xué)生前概念的基礎(chǔ)上，要充分挖掘?qū)W生前概念中可以利用的因素，親歷科學(xué)探究過(guò)程，尋找前概念與科學(xué)概念之間的差異與內(nèi)在聯(lián)系，為科學(xué)概念的建立牽線搭橋。

【案例4】《使癟的乒乓球鼓起來(lái)的決定性因素是什么》教學(xué)片段

師：乒乓球癟了，誰(shuí)有辦法使癟的乒乓球鼓起來(lái)？

（學(xué)生討論出兩種方法：用熱水泡;用電吹風(fēng)吹熱風(fēng)。）

師：這兩個(gè)方法到底行不行？小組同學(xué)不妨試一試。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，兩種方法都可以使癟的乒乓球鼓起來(lái)。）

師：同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，用加熱的方法可以使癟的乒乓球鼓起來(lái)，這是什么原因呢？

生：受熱膨脹。

師：使癟的乒乓球鼓起來(lái)的決定性因素，是因?yàn)檎l(shuí)受熱膨脹了呢？

（學(xué)生提出了三種猜想：乒乓球殼和球內(nèi)空氣受熱膨脹，兩者共同作用，缺一不可，使得癟的乒乓球鼓起來(lái);乒乓球殼受熱膨脹，就能使癟的乒乓球鼓起來(lái);球內(nèi)空氣受熱膨脹，就能使癟的乒乓球鼓起來(lái)。）

師：固體受熱能發(fā)生體積膨脹嗎？同學(xué)們能利用簡(jiǎn)易器材展開實(shí)驗(yàn)探究嗎（提供銅球、鐵環(huán)、酒精燈、火柴）？氣體受熱能發(fā)生體積膨脹嗎？同學(xué)們能利用簡(jiǎn)易器材展開實(shí)驗(yàn)探究嗎（提供礦泉水瓶、氣球、熱水）？

（學(xué)生經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)本來(lái)能通過(guò)鐵環(huán)的銅球在受熱后體積膨脹，不能通過(guò)鐵環(huán);開口套上癟氣球的礦泉水瓶，瓶?jī)?nèi)空氣受熱后體積膨脹，使氣球體積明顯發(fā)生膨脹。）

師：同學(xué)們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)，固體和氣體都能受熱膨脹，而且氣體的體積變化更明顯。現(xiàn)在請(qǐng)支持三種猜想的同學(xué)分別舉一下手？

（支持猜想三的同學(xué)明顯增多。）

師：是不是因?yàn)椴孪肴懈嗟耐瑢W(xué)支持，它就一定是真理呢？

生：未必，需要繼續(xù)探究。

師：就利用癟乒乓球，還可以怎樣進(jìn)一步探究？

（學(xué)生思考、討論后認(rèn)為：可以把癟乒乓球戳個(gè)小孔，泡入熱水，看看去除球內(nèi)空氣受熱膨脹的因素，單憑球殼受熱膨脹是否足以使癟的乒乓球鼓起來(lái)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)單憑球殼受熱膨脹不能使癟的乒乓球鼓起來(lái)。最后同學(xué)們一致認(rèn)為，通過(guò)加熱的方法使癟的乒乓球鼓起來(lái)的主要原因是：球內(nèi)空氣受熱膨脹。）

案例4中學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)物體受熱膨脹，但使癟的乒乓球鼓起來(lái)的原因是什么，究竟是誰(shuí)受熱膨脹？提供有結(jié)構(gòu)的材料讓學(xué)生探究。探究發(fā)現(xiàn)，固體和氣體都能受熱膨脹，而且氣體的體積變化更明顯。但使癟的乒乓球鼓起來(lái)的決定性因素是什么？再次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)主要原因是球內(nèi)空氣受熱膨脹使癟的乒乓球鼓起來(lái)。通過(guò)多層次的分析、對(duì)比，突顯事物的本質(zhì)特征和屬性，建構(gòu)了科學(xué)概念。

五、結(jié)語(yǔ)

科學(xué)概念的建構(gòu)，對(duì)于小學(xué)生而言無(wú)疑是一個(gè)復(fù)雜的思維過(guò)程。當(dāng)我們已習(xí)慣程式化的科學(xué)探究操作時(shí)，切不可程式化學(xué)生的思維。我們唯有在關(guān)注科學(xué)概念獲得的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)者認(rèn)知形態(tài)的透視分析，遵循學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律，才能有助于學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)概念本質(zhì)的真正轉(zhuǎn)化，構(gòu)建科學(xué)概念體系。其實(shí)，科學(xué)概念教學(xué)不僅承擔(dān)著具體科學(xué)概念的教學(xué)任務(wù)，還應(yīng)承擔(dān)起建構(gòu)和發(fā)展學(xué)生認(rèn)知方式的任務(wù)。只有學(xué)習(xí)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到和諧同步的發(fā)展，才是科學(xué)概念教學(xué)的本質(zhì)追求。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭毓信《科學(xué)教育哲學(xué)》.四川教育出版社。

[2]張紅霞《科學(xué)究竟是什么》.教育科學(xué)出版社。

[3]王晶瑩《科學(xué)探究論》.華東師范大學(xué)出版社。

[4]《科學(xué)（3—6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》（實(shí)驗(yàn)稿）.北京師范大學(xué)出版社。

作者簡(jiǎn)介

雷富平，男，1973年生，本科學(xué)歷，中學(xué)高級(jí)教師，鹽城市小學(xué)科學(xué)學(xué)科帶頭人，江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題《在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體的研究》主持人。