李霞

科學(xué)教學(xué)的重要任務(wù)之一是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)觀念，并將其應(yīng)用于科學(xué)現(xiàn)象的解釋與實(shí)際問(wèn)題的解決[1]。科學(xué)觀念是學(xué)生在理解科學(xué)概念、原理、規(guī)律的基礎(chǔ)上，逐步形成的對(duì)客觀世界的總體認(rèn)識(shí)[2]?？茖W(xué)觀念的形成依托科學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)，核心概念不同于一般的科學(xué)概念，它是基于具體事實(shí)和一般概念基礎(chǔ)上抽象出來(lái)的深層次的、可遷移的概念[3]。小學(xué)階段，如何有效開(kāi)展核心概念教學(xué)，是新課程改革以來(lái)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的重要問(wèn)題。思維型教學(xué)原理已被證明可以有效發(fā)展學(xué)生的科學(xué)觀念及其他科學(xué)素養(yǎng)，本文以思維型教學(xué)原理為指導(dǎo)，在對(duì)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017）中科學(xué)概念進(jìn)行梳理和分析的基礎(chǔ)上，建構(gòu)了思維型概念教學(xué)模式，提出了有效開(kāi)展核心概念教學(xué)的操作要點(diǎn)和應(yīng)用案例。

小學(xué)科學(xué)課程中科學(xué)概念梳理和學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)分析

小學(xué)科學(xué)概念的進(jìn)階梳理

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017）的課程內(nèi)容確定了18個(gè)主要概念、75個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容、207個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)。18個(gè)主要概念是指適用于一定范圍內(nèi)物體和現(xiàn)象的概念，其抽象程度較高、適應(yīng)范圍較廣，對(duì)整個(gè)小學(xué)階段的概念學(xué)習(xí)具有統(tǒng)領(lǐng)作用，是小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的核心概念。75個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容是指用于特定觀察和實(shí)驗(yàn)的一般概念。根據(jù)小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，由淺入深、由易而難，課標(biāo)將學(xué)習(xí)內(nèi)容再次解析，在低、中、高3個(gè)學(xué)段設(shè)計(jì)了207個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)[4]。從學(xué)習(xí)目標(biāo)到學(xué)習(xí)內(nèi)容再到主要概念，以概念進(jìn)階的方式描述學(xué)生在各學(xué)段所應(yīng)完成的、連貫深入的概念學(xué)習(xí)要求。

下面以主要概念1“物體具有一定的特征，材料具有一定的性能”為例，對(duì)于“材料具有一定的性能”可梳理出概念學(xué)習(xí)進(jìn)程圖（見(jiàn)圖1）。圖中主要概念、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)均為課標(biāo)規(guī)定內(nèi)容。箭頭表示了下位概念和上位概念間的關(guān)系。上位概念的綜合和抽象程度高于下位概念。1個(gè)下位概念可以是多個(gè)上位概念的基礎(chǔ)，而1個(gè)上位概念可能需要多個(gè)下位概念作支撐。上位概念的學(xué)習(xí)需要以下位概念的學(xué)習(xí)為前提，需要學(xué)生經(jīng)歷一系列的探究活動(dòng)。

小學(xué)生科學(xué)概念學(xué)習(xí)的特點(diǎn)

依據(jù)兒童思維發(fā)展的基本規(guī)律，結(jié)合本人長(zhǎng)期的課堂教學(xué)實(shí)踐，對(duì)小學(xué)生科學(xué)概念學(xué)習(xí)的特點(diǎn)分析如下：低年級(jí)學(xué)生對(duì)自然事物和現(xiàn)象的感知積累還較少，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)一般局限于事物的外部特征，主要通過(guò)觀察和動(dòng)手做的方式認(rèn)知世界，還處在形象思維主導(dǎo)階段。中年級(jí)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力、書(shū)寫記錄能力、描述復(fù)雜現(xiàn)象的能力逐漸提高，能使用所學(xué)的科學(xué)術(shù)語(yǔ)描述并解釋常見(jiàn)現(xiàn)象的一些共同特征，思維方式逐漸由形象思維向抽象思維過(guò)渡。高年級(jí)學(xué)生能嘗試自己獨(dú)立完成科學(xué)探究活動(dòng)，能利用所學(xué)概念和知識(shí)描述現(xiàn)象的變化過(guò)程，并能初步解釋變化的原因，具備一定的分析綜合能力和抽象上位概念的能力，開(kāi)始進(jìn)入抽象思維主導(dǎo)階段。

以“材料具有一定的性能”這一主要概念的學(xué)習(xí)為例，其下位的學(xué)習(xí)內(nèi)容，低年級(jí)主要是認(rèn)識(shí)常見(jiàn)材料的外部特征和一般特征，例如生活中常見(jiàn)的物品是哪種材料做的等，采用觀察、描述、分類、比較的方法比較適合;中年級(jí)主要了解材料的某些性質(zhì)，例如怎樣證明材料是否具有導(dǎo)電的特性等，除了采用觀察、描述、分類、比較的方法外，還增加了變量控制實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、歸納、概括的方法;高年級(jí)主要是認(rèn)識(shí)材料的變化，例如怎樣做可以使人工世界和自然世界更和諧等，增加了較多建模、推理、論證、質(zhì)疑的方法。

由以上分析可知，學(xué)生建構(gòu)核心概念的過(guò)程就是在探究實(shí)踐中對(duì)現(xiàn)象和事實(shí)不斷分析綜合、歸納推理、抽象概括的過(guò)程，在此過(guò)程中，需要持續(xù)激發(fā)學(xué)生的思維動(dòng)機(jī)，保持思維動(dòng)力，觸發(fā)思維監(jiān)控，引發(fā)思維遷移[5]。而思維型教學(xué)原理正為這樣的教學(xué)提供了有力的理論指導(dǎo)和實(shí)施保障。據(jù)此，作者在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中基于思維型教學(xué)原理，結(jié)合概念的進(jìn)階特性和學(xué)生概念學(xué)習(xí)的特點(diǎn)建構(gòu)了思維型概念教學(xué)模式。

小學(xué)科學(xué)思維型概念教學(xué)模式的建構(gòu)

教學(xué)模式是在某種教學(xué)思想、學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，圍繞教學(xué)目標(biāo)在一定的教學(xué)環(huán)境中，形成的具有相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的教學(xué)范型[6]。它是對(duì)復(fù)雜教學(xué)組織方式的簡(jiǎn)約表示[7]，體現(xiàn)了教育價(jià)值取向，決定了行為規(guī)則，整合了教學(xué)方法和策略，是將教學(xué)理論和教學(xué)實(shí)踐緊密聯(lián)系起來(lái)的橋梁。小學(xué)科學(xué)思維型概念教學(xué)模式以林崇德、胡衛(wèi)平（2002）提出的“思維型課堂學(xué)習(xí)原理”作為指導(dǎo)理論。胡衛(wèi)平認(rèn)為教學(xué)的核心是思維，思維是能夠有效銜接不同素養(yǎng)的核心，多維素養(yǎng)的發(fā)展需要以思維的發(fā)展為基礎(chǔ)。他提出課堂教學(xué)的動(dòng)機(jī)激發(fā)、認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控、應(yīng)用遷移五原理[8]，以五原理為教學(xué)規(guī)律，以思維為素養(yǎng)核心，在科學(xué)探究實(shí)踐中整合多維素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展[9]。

作者在教學(xué)中，將對(duì)課標(biāo)中各級(jí)概念的教學(xué)與思維型課堂學(xué)習(xí)原理有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了小學(xué)科學(xué)思維型教學(xué)模式。下面具體從該模式的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)環(huán)境、教師專業(yè)能力要求5個(gè)要素進(jìn)行闡述。

教學(xué)目標(biāo)

聚焦科學(xué)素養(yǎng)，以學(xué)生的日常概念或下位概念為基礎(chǔ)，以核心概念為方向。在探究實(shí)踐中，通過(guò)深度的思維參與，獲得上位概念，發(fā)展科學(xué)觀念，同時(shí)使科學(xué)思維、解決問(wèn)題能力、科學(xué)情感態(tài)度等方面的素養(yǎng)得到綜合提升。

教學(xué)過(guò)程

本模式基于思維型教學(xué)五原理之間內(nèi)在的邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)了教學(xué)過(guò)程的五環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)分別從學(xué)生活動(dòng)和教師活動(dòng)2個(gè)維度進(jìn)行了提煉和設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖2。

環(huán)節(jié)一，教師創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，暴露學(xué)生已有概念和經(jīng)驗(yàn)。

操作要點(diǎn)：創(chuàng)設(shè)情境。

要求：與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)從而引發(fā)興趣，與探究的問(wèn)題相關(guān)從而暴露已有概念。

情境的內(nèi)容：低年級(jí)宜偏重興趣，高年級(jí)則可偏重探究?jī)?nèi)容。

策略：開(kāi)展科學(xué)游戲，借助有趣的小實(shí)驗(yàn)，利用科學(xué)史故事或生活中真實(shí)的事件等。

環(huán)節(jié)二，教師呈現(xiàn)具體例子，引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，使學(xué)生基于認(rèn)知沖突進(jìn)入探究。

操作要點(diǎn)：精選例子。

要求：學(xué)生的下位概念不能解釋該例子，從而引起學(xué)生認(rèn)知上的不平衡，引發(fā)學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。

例子的內(nèi)容：可以是同化原有認(rèn)知，也可以是順應(yīng)原有認(rèn)知。

環(huán)節(jié)三，教師提供學(xué)習(xí)材料，預(yù)設(shè)啟發(fā)性問(wèn)題鏈，學(xué)生自主建構(gòu)上位概念。

操作要點(diǎn)：合作感知和抽象概括。

學(xué)生認(rèn)知水平相近，感知模式相似，學(xué)生通過(guò)合作交流，豐富感知經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)自主思維加工提供基礎(chǔ)。依據(jù)小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，低、中年級(jí)可以從具體的或?qū)W生熟悉的日常物品入手，利用韋恩圖等形象的手段引導(dǎo)學(xué)生尋找、發(fā)現(xiàn)共同點(diǎn);中、高年級(jí)學(xué)生已具備了某些下位概念，可引導(dǎo)學(xué)生直接從外部的、非本質(zhì)的特征向內(nèi)部的、本質(zhì)特征深入，一步步抽象，達(dá)到概括。

環(huán)節(jié)四，教師引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過(guò)程和思維方式，并通過(guò)同伴合作進(jìn)行評(píng)價(jià)。

操作要點(diǎn)：自我反思和合作評(píng)價(jià)。

自我反思就是通過(guò)學(xué)習(xí)支持單、評(píng)價(jià)表格、課堂或課后作業(yè)的方式反思自己的學(xué)習(xí)過(guò)程。合作評(píng)價(jià)就是組織學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)評(píng)價(jià)、班級(jí)評(píng)價(jià)，聽(tīng)取不同的觀點(diǎn)并從中得到啟發(fā)，進(jìn)而能從不同角度完善對(duì)概念的理解，發(fā)展自己的思維。

環(huán)節(jié)五，教師提供新情境，鼓勵(lì)應(yīng)用新概念，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念的遷移應(yīng)用。

操作要點(diǎn)：提供新情境。

概念學(xué)習(xí)完成之后，教師精心選擇新的問(wèn)題情境，使學(xué)生將新概念遷移到新情境中，不斷加深對(duì)概念的理解和應(yīng)用，做到融會(huì)貫通，發(fā)展高階思維。

教學(xué)評(píng)價(jià)

1節(jié)課中上位概念學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，對(duì)學(xué)生概念學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)有多種方式，可以是基于理解層次的解釋概念，也可以是基于創(chuàng)造層次的利用概念解決問(wèn)題，具體方法有：①借助生活實(shí)例解釋自己對(duì)概念的理解。②課內(nèi)完成練習(xí)性測(cè)驗(yàn)或水平性評(píng)測(cè)。③畫(huà)概念圖將多個(gè)概念和觀點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)。④提出新問(wèn)題，使用概念解決問(wèn)題。

單元或階段的學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，需要注意加強(qiáng)對(duì)學(xué)生應(yīng)用概念解決問(wèn)題的評(píng)價(jià)，以發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。教師需要重點(diǎn)關(guān)注不易理解的概念內(nèi)容。歸類如下：①比較抽象復(fù)雜的概念，如高年級(jí)學(xué)生對(duì)光合作用概念的理解。②要求不斷自我反思才能完全理解的迷思概念，如中年級(jí)學(xué)生理解聲音如何在固體中傳播。③不易直觀感知的概念，如中低年級(jí)學(xué)生理解看不見(jiàn)的東西也同樣有重量等。教師可以通過(guò)多次評(píng)價(jià)找出學(xué)生的誤解之處，評(píng)價(jià)除了在課堂結(jié)束之前進(jìn)行，更需要過(guò)一段時(shí)間在單元學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)進(jìn)行。在形成性評(píng)價(jià)過(guò)程中，學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)自己的誤解之處，不斷糾正自己錯(cuò)誤的理解，以評(píng)價(jià)促進(jìn)概念學(xué)習(xí)，真正理解和掌握概念。

教學(xué)環(huán)境

思維型概念教學(xué)模式的教學(xué)環(huán)境，從學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)資源2個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)環(huán)境井然有序、學(xué)習(xí)資源結(jié)構(gòu)合理的同時(shí)，為盡可能豐富學(xué)生概念建構(gòu)所需的感知和表象，需開(kāi)發(fā)利用適切的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)環(huán)境。①對(duì)于學(xué)生不易感知的事物，可利用計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù)做成有關(guān)其組成和結(jié)構(gòu)的課件，使學(xué)生可以體驗(yàn)和觀察，獲得對(duì)事物的表象。②對(duì)于學(xué)生不易直接親歷的事件，可將其設(shè)計(jì)為連續(xù)動(dòng)畫(huà)或視頻，激發(fā)學(xué)生聯(lián)想或喚醒其長(zhǎng)期記憶中的某些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，從而使學(xué)生能同化正在學(xué)習(xí)的新概念。③對(duì)于學(xué)生不能同時(shí)面對(duì)的多個(gè)問(wèn)題情境，在盡量保證其復(fù)雜度和真實(shí)性的前提下，設(shè)計(jì)出數(shù)字化、有意義鏈接的自然生活場(chǎng)景和問(wèn)題情境組合，使學(xué)生進(jìn)行概念遷移。④對(duì)于不能同步觀看其他小組進(jìn)行的動(dòng)手操作、學(xué)習(xí)記錄等，可以利用手機(jī)同屏技術(shù)播放手機(jī)拍攝的現(xiàn)場(chǎng)照片、視頻等，對(duì)比各小組的信息數(shù)據(jù)、概念圖等，使學(xué)生補(bǔ)充或修正自己的概念。

教師專業(yè)能力要求

教師是學(xué)生概念學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)者和支持者，教師需要做到：①明確教學(xué)中的主要概念，并理順上位、下位概念間的關(guān)系。②按照學(xué)生形成概念的認(rèn)知順序?qū)⑾嚓P(guān)材料進(jìn)行排序。統(tǒng)一的教材不可能完全按照自己所帶學(xué)生的認(rèn)知順序進(jìn)行編寫，故教師要對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行整合、增補(bǔ)和排序。③挑選概念學(xué)習(xí)材料，列舉正面或反面例子。④事先設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備足夠多的有結(jié)構(gòu)材料。⑤依據(jù)概念的復(fù)雜程度合理安排教學(xué)時(shí)間。對(duì)于復(fù)雜程度高的分解概念或大概念，可以連續(xù)安排幾節(jié)課進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可以安排在不同的學(xué)期。

小學(xué)科學(xué)思維型概念教學(xué)模式的應(yīng)用

根據(jù)思維型概念教學(xué)模式5個(gè)要素的具體要求，以各版本小學(xué)2年級(jí)《科學(xué)》教材都有設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容“識(shí)別生活中常見(jiàn)的材料”為例，說(shuō)明如何進(jìn)行思維型概念教學(xué)模式的設(shè)計(jì)。主要闡述教學(xué)程序中，如何幫助學(xué)生從對(duì)各種常見(jiàn)材料的模糊、碎片化的認(rèn)識(shí)（日常概念），進(jìn)階到一種物品用多種材料共同組成，會(huì)更好用（上位概念），并為不同材料具有不同的性能（學(xué)習(xí)內(nèi)容1.2）作好準(zhǔn)備，在此過(guò)程中發(fā)展學(xué)生的各維度科學(xué)素養(yǎng)（見(jiàn)表1）。

結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于一般的概念教學(xué)，思維型概念教學(xué)模式重視對(duì)學(xué)生在概念學(xué)習(xí)進(jìn)程中上、下位概念的聯(lián)結(jié)及核心概念的深度建構(gòu)，重視對(duì)學(xué)生自我反思的指導(dǎo)和核心概念的遷移應(yīng)用。在學(xué)生感知體驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)展分析概括能力，在互動(dòng)交流過(guò)程中發(fā)展邏輯思維能力，在反思評(píng)價(jià)中發(fā)展對(duì)知識(shí)模糊性的理解力和包容力。本模式能夠幫助教師有效開(kāi)展聚焦核心概念的教學(xué)，幫助學(xué)生豐富學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生不斷形成科學(xué)觀念，發(fā)展科學(xué)思維，提升真實(shí)情境中的問(wèn)題解決能力，進(jìn)而發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。