邢曉

摘? 要：

科學(xué)觀念是在建構(gòu)科學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成的?？茖W(xué)觀念的形成取決于建構(gòu)的科學(xué)概念促使客觀事物對(duì)人產(chǎn)生的積極的事實(shí)意義與作用，它主要包含三個(gè)要素：具有事實(shí)意義、基于真實(shí)問題解決、借助科學(xué)概念的遷移。這也指明了促進(jìn)科學(xué)概念形成的一種教學(xué)框架：解構(gòu)核心概念，形成遷移通路；設(shè)計(jì)基本問題，聚焦事實(shí)意義；開展項(xiàng)目化探究實(shí)踐，促進(jìn)科學(xué)理解。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；科學(xué)觀念；科學(xué)概念；理解；能量

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本文系江蘇省蘇州市陶行知研究會(huì)“十四五”規(guī)劃教育科研課題“生活教育視域下的大概念單元整體教學(xué)實(shí)踐研究”（編號(hào)：SZTY210062）的階段性研究成果。

科學(xué)觀念是義務(wù)教育科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)的一個(gè)方面，形成初步的科學(xué)觀念是義務(wù)教育科學(xué)課程的總目標(biāo)之一。那么，形成科學(xué)觀念與建構(gòu)科學(xué)概念是一回事嗎？引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念的教學(xué)策略對(duì)幫助學(xué)生形成科學(xué)觀念仍然有效嗎？我們是否需要新的教學(xué)策略？怎樣的教學(xué)策略才能有效幫助學(xué)生形成科學(xué)觀念？厘清這些問題，能幫助我們明晰如何形成科學(xué)觀念，有效落實(shí)新課標(biāo)理念。

一、科學(xué)觀念建構(gòu)在科學(xué)概念的基礎(chǔ)上

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）明確界定：科學(xué)觀念是在理解科學(xué)概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成的對(duì)客觀事物的總體認(rèn)識(shí)。［1］從表述的語法上不難看出，“科學(xué)觀念是……的總體認(rèn)識(shí)”，也就是說，科學(xué)觀念是一種認(rèn)識(shí)，而不是具體的科學(xué)概念、規(guī)律與原理。再從定語上看，科學(xué)觀念是對(duì)“客觀事物”的認(rèn)識(shí)，而非對(duì)具體科學(xué)概念、規(guī)律與原理的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，從新課標(biāo)對(duì)科學(xué)觀念在各學(xué)段具體目標(biāo)的表述中，我們可以發(fā)現(xiàn)，新課標(biāo)仍然沿用了科學(xué)概念的廣義定義（包含科學(xué)規(guī)律與原理）。那么，我們至少可以判定：科學(xué)觀念是一種認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)的對(duì)象是客觀事物而非科學(xué)概念，理解科學(xué)概念是服務(wù)于對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)的。比如，“同一個(gè)擺在相同時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)相同”是科學(xué)概念，“擺因?yàn)榫哂械葧r(shí)性，所以能用來計(jì)量時(shí)間”是科學(xué)觀念。前者是通過對(duì)擺的科學(xué)探究建構(gòu)的一個(gè)擺的科學(xué)概念，后者是應(yīng)用該科學(xué)概念形成的關(guān)于擺和計(jì)量時(shí)間的一個(gè)科學(xué)觀念。

但很多時(shí)候，科學(xué)觀念和科學(xué)概念在語言表述上是相同的。這容易造成“科學(xué)觀念等同于科學(xué)概念”的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。比如，“合理的飲食習(xí)慣有利于身體健康”。如果學(xué)生只知道“合理的飲食習(xí)慣有利于身體健康”，即使同時(shí)還知道具體的合理飲食習(xí)慣，它也只是一個(gè)科學(xué)概念。而如果學(xué)生能通過對(duì)合理飲食習(xí)慣與身體健康之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，開始理解“合理的飲食習(xí)慣有利于身體健康”，并用這種理解來指導(dǎo)自己的飲食，那它就是針對(duì)飲食習(xí)慣和身體健康的科學(xué)觀念了?？梢钥吹?，科學(xué)概念和科學(xué)觀念雖然表述相同，但卻有著本質(zhì)的區(qū)別。而后者才是我們要著力培養(yǎng)的。

二、科學(xué)觀念的形成基于人對(duì)客觀事物科學(xué)本質(zhì)的理解

如前所述，科學(xué)觀念是一種認(rèn)識(shí)。認(rèn)識(shí)是人腦反映客觀事物的特性與聯(lián)系并揭露事物對(duì)人的意義與作用的思維活動(dòng)。人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)主要取決于該客觀事物對(duì)人產(chǎn)生的意義與作用。觀念是人對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)的另一種表述。觀念的形成意味著客觀事物對(duì)人已經(jīng)產(chǎn)生了意義與作用。同時(shí)，形成的觀念又并不一定是科學(xué)的。決定觀念是否科學(xué)的關(guān)鍵是我們通過什么樣的方式讓客觀事物對(duì)人產(chǎn)生意義與作用。如果是通過客觀事物背后的科學(xué)概念使客觀事物對(duì)人產(chǎn)生意義與作用，那么將會(huì)形成一個(gè)科學(xué)的觀念；如果是通過與客觀事物相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)、感受等心理體驗(yàn)對(duì)人產(chǎn)生意義與作用，則形成的觀念可能是科學(xué)的，也可能是不科學(xué)的。由此，可以對(duì)科學(xué)概念的建構(gòu)與科學(xué)觀念的形成得出兩個(gè)重要判斷：一是客觀事物背后科學(xué)概念的建構(gòu)對(duì)于科學(xué)觀念的形成是一個(gè)必要條件；二是能否形成科學(xué)觀念，并不取決于客觀事物背后科學(xué)概念的建構(gòu)，而是取決于建構(gòu)的科學(xué)概念能否促使客觀事物產(chǎn)生積極的事實(shí)意義與作用。

可見，科學(xué)觀念的形成過程是人對(duì)客觀事物科學(xué)本質(zhì)的理解過程。杜威認(rèn)為，理解是學(xué)習(xí)者探求事實(shí)意義的結(jié)果［2］；布魯姆的教育目標(biāo)分類法指出，理解意味著能夠智慧地和有效地應(yīng)用與遷移，它能超越信息本身［3］；珀金斯將“理解”定義為能夠靈活利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考和行動(dòng)的能力［4］；威金斯等在《追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)》一書中指出，理解是對(duì)知識(shí)、技能等的遷移，并在遷移的過程中產(chǎn)生（對(duì)學(xué)習(xí)者的）意義［5］。盡管他們對(duì)理解的觀點(diǎn)或定義不盡相同，但都指向了意義與遷移，即理解能通過遷移幫助學(xué)習(xí)者產(chǎn)生客觀事物對(duì)自身的事實(shí)意義。因此，科學(xué)觀念的形成至少包含三個(gè)要素：具有事實(shí)意義，基于真實(shí)問題解決，借助科學(xué)概念的遷移。

三、促進(jìn)科學(xué)觀念形成的教學(xué)框架

基于科學(xué)觀念的形成要素，我們可以得到這樣一種教學(xué)框架：首先，對(duì)新課標(biāo)明確提出的學(xué)科核心概念進(jìn)行解構(gòu)，依托核心概念的聯(lián)結(jié)性形成具有解釋性和遷移性的基礎(chǔ)概念群，并通過基礎(chǔ)概念群再次聯(lián)結(jié)具體科學(xué)概念或知識(shí)，形成教學(xué)內(nèi)容；其次，設(shè)計(jì)具有真實(shí)意義的、指向核心概念的基本問題（真實(shí)問題），并在解決問題的邏輯框架下，結(jié)合基礎(chǔ)概念群，形成基于問題解決的問題群；最后，設(shè)計(jì)指向問題解決的項(xiàng)目任務(wù)，開展項(xiàng)目化探究實(shí)踐。下面，以教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《能量》單元為例，分享促進(jìn)“能量守恒和轉(zhuǎn)換”科學(xué)觀念形成的教學(xué)框架。

（一）解構(gòu)核心概念，形成遷移通路

通過對(duì)核心概念的解構(gòu)，為科學(xué)觀念的形成與發(fā)展搭建遷移通路。首先是科學(xué)概念遷移、進(jìn)階的通路，這是顯性的通路。一方面，核心概念是基于新課標(biāo)提煉出的處于單元學(xué)習(xí)中心位置的概念，它聯(lián)結(jié)著單元內(nèi)眾多的具體概念，是科學(xué)概念建構(gòu)與進(jìn)階的方向與目標(biāo)。另一方面，在學(xué)科邏輯下，通過對(duì)核心概念的解構(gòu)，形成聯(lián)結(jié)核心概念與具體概念的基礎(chǔ)概念群，呈現(xiàn)科學(xué)概念的進(jìn)階樣態(tài)。其次是科學(xué)觀念遷移、發(fā)展的通路，這是隱性的通路。一方面，建構(gòu)的科學(xué)概念在解決真實(shí)問題的過程中形成對(duì)應(yīng)的科學(xué)觀念。另一方面，在建構(gòu)的科學(xué)概念與形成的科學(xué)觀念的相互作用下，隨著科學(xué)概念的遷移與進(jìn)階，不斷帶動(dòng)相應(yīng)科學(xué)觀念的遷移與發(fā)展。

《能量》單元教學(xué)，通過發(fā)現(xiàn)身邊的能量表現(xiàn)形式、奧斯特實(shí)驗(yàn)、電磁鐵、小電動(dòng)機(jī)等探究活動(dòng)，幫助學(xué)生初步形成能量、能源等科學(xué)概念，并借助學(xué)生熟悉的電和磁開展對(duì)能量的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和探討，促進(jìn)學(xué)生初步形成“能量守恒和轉(zhuǎn)換”科學(xué)觀念。通過對(duì)“能量守恒和轉(zhuǎn)換”這一核心概念的解構(gòu)，可以形成如下基礎(chǔ)概念群：能量的形式是多樣的，能量存在于一切物質(zhì)中，在一定條件下能量可以轉(zhuǎn)移，在一定條件下能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換過程中總量不變。每一個(gè)基礎(chǔ)概念又都聯(lián)結(jié)著相關(guān)的具體概念與知識(shí)，如聲光電磁、能源（可再生能源、不可再生能源）、電可以轉(zhuǎn)換為磁、電磁鐵、小電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等。可以看到，聲光電磁、能源等相關(guān)具體概念的建構(gòu)與遷移形成了對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)概念的建構(gòu)與遷移，基礎(chǔ)概念的建構(gòu)與遷移又最終指向了“能量守恒和轉(zhuǎn)換”這一概念的建構(gòu)與遷移。由此，形成了科學(xué)概念的遷移與進(jìn)階通路。

（二）設(shè)計(jì)基本問題，聚焦事實(shí)意義

教育唯一“合法”的目的就是解決問題，這里的問題不是指局限在學(xué)校范圍之內(nèi)的問題，而是指向真實(shí)世界的問題。［6］基本問題（真實(shí)問題）作為核心概念的航標(biāo)，不僅是指向和突出核心概念的問題，還是指向真實(shí)世界，對(duì)學(xué)生具有事實(shí)意義的問題?；締栴}又通過

與核心概念的聯(lián)結(jié)，在解決問題的邏輯框架下，以問題解構(gòu)的方式形成基于解決真實(shí)問題的問題群。如果說核心概念是學(xué)生理解科學(xué)概念、形成與遷移科學(xué)觀念的“暗線”，那么，基本問題及其問題群就是學(xué)生理解科學(xué)概念、形成與遷移科學(xué)觀念的“明線”。它通過對(duì)核心概念、教學(xué)內(nèi)容與真實(shí)世界的聯(lián)結(jié)，在實(shí)現(xiàn)教學(xué)連貫性的同時(shí)，為學(xué)生理解科學(xué)概念、形成與遷移科學(xué)觀念提供具有事實(shí)意義的探究實(shí)踐過程和對(duì)象。

《能量》單元教學(xué)呈現(xiàn)的基本問題是“如何解決‘我們的天峻縣科考站所需要的能量？”?！敖ㄔO(shè)我們的天峻縣科考站”是基于創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境提出的項(xiàng)目任務(wù)?！叭绾谓鉀Q‘我們的天峻縣科考站所需要的能量？”這一基本問題，不僅指向“能量守恒和轉(zhuǎn)換”這一核心概念，更是“建設(shè)”我們自己的天峻縣科考站需要解決的實(shí)際問題。在解決問題的邏輯框架下，對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)概念群，可以將基本問題解構(gòu)為：科考站需要哪些能量？能量從哪里來？電能是如何滿足科考站其他能量的需求的？電能從哪里來？怎么設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)？怎樣減少電能在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換中的損耗？科考站能量是如何滿足需求的？在“天峻縣科考站”與每個(gè)問題所聯(lián)結(jié)的學(xué)生真實(shí)生活的交互作用下，建構(gòu)的科學(xué)概念在解決實(shí)際問題的過程中不斷觸發(fā)事實(shí)意義，形成相應(yīng)的科學(xué)觀念，并向著“能量守恒與轉(zhuǎn)換”的核心觀念遷移與發(fā)展。同時(shí)，學(xué)生也將圍繞“建設(shè)自己的天峻縣科考站”這一真實(shí)任務(wù)，經(jīng)歷一個(gè)完整、持續(xù)的科學(xué)探究實(shí)踐過程：明確科考站需要的能量—認(rèn)識(shí)所需要能量的來源（能源）—規(guī)劃、制作科考站模型—理解電能是科考站需要的主要能量—確定用風(fēng)力發(fā)電—設(shè)計(jì)、制作風(fēng)力發(fā)電機(jī)—完善模型—模擬科考站運(yùn)行。

（三）開展項(xiàng)目化探究實(shí)踐，促進(jìn)科學(xué)理解

陶行知先生認(rèn)為，教育是“教學(xué)做合一”；教、學(xué)、做不是三件事，而是一件事；教與學(xué)都要統(tǒng)一在實(shí)踐上，要與實(shí)踐相結(jié)合。［7］新課標(biāo)為了突出科學(xué)課程的實(shí)踐性，將原來的“科學(xué)探究”修改為“探究實(shí)踐”。項(xiàng)目化探究實(shí)踐是依據(jù)新課標(biāo)、借鑒項(xiàng)目化學(xué)習(xí)方式開展的探究性實(shí)踐教學(xué)。它與傳統(tǒng)科學(xué)探究的本質(zhì)區(qū)別在于對(duì)學(xué)生理解科學(xué)學(xué)科本質(zhì)的設(shè)計(jì)邏輯的不同：項(xiàng)目化探究實(shí)踐是在解決真實(shí)問題的持續(xù)性實(shí)踐過程中建構(gòu)、理解、遷移、進(jìn)階科學(xué)概念，并借助“做項(xiàng)目”同步形成科學(xué)觀念，同時(shí)發(fā)展學(xué)生的探究實(shí)踐技能、科學(xué)思維、責(zé)任態(tài)度等核心素養(yǎng)；傳統(tǒng)科學(xué)探究是在對(duì)真實(shí)生活中科學(xué)現(xiàn)象的探究過程中建構(gòu)科學(xué)概念、發(fā)展探究技能后，再去解釋相關(guān)科學(xué)現(xiàn)象。項(xiàng)目化探究實(shí)踐把科學(xué)探究融于解決真實(shí)問題的項(xiàng)目實(shí)踐中，通過“做項(xiàng)目”，不僅能激活科學(xué)概念于學(xué)生的事實(shí)意義，使學(xué)生形成科學(xué)觀念，更使學(xué)生在不斷解決問題的項(xiàng)目實(shí)踐中遷移、發(fā)展科學(xué)觀念，促進(jìn)對(duì)客觀事物的科學(xué)本質(zhì)理解。

《能量》單元教學(xué)，在創(chuàng)設(shè)的我國天峻縣可燃冰開采、地理氣候等真實(shí)情境中形成探究實(shí)踐項(xiàng)目：為研發(fā)可燃冰開采與使用技術(shù)，我們需要在天峻縣建設(shè)一個(gè)科考站?！拔覀兊奶炀h科考站”項(xiàng)目要求學(xué)生能自己制作“天峻縣科考站”模型，并通過闡述科考站能量運(yùn)行的方式模擬科考站的運(yùn)行。在項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生需要先規(guī)劃、制作科考站模型，然后設(shè)計(jì)、制作風(fēng)力發(fā)電機(jī)，再完善科考站模型，最后模擬、闡述科考站的運(yùn)行。在規(guī)劃與制作階段，學(xué)生通過對(duì)科考站生活區(qū)、科研區(qū)、種植區(qū)、開采區(qū)、交通運(yùn)輸工具等的設(shè)計(jì)與制作，促進(jìn)了自身對(duì)“能量的形式是多樣的，能量存在于一切物質(zhì)中”的科學(xué)理解；在設(shè)計(jì)與制作風(fēng)力發(fā)電機(jī)階段，學(xué)生通過對(duì)奧斯特實(shí)驗(yàn)與電動(dòng)機(jī)工作原理的逆向思維，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)與減少科考站能量運(yùn)行損耗的設(shè)計(jì)與制作中，進(jìn)一步理解“在一定條件下，能量可以轉(zhuǎn)移和相互轉(zhuǎn)換”；在模擬、闡述科考站的運(yùn)行階段，學(xué)生基于科考站能量運(yùn)行的綜合理解與展示，深化了“能量守恒和轉(zhuǎn)換”科學(xué)觀念。

綜上所述，科學(xué)觀念的形成不僅需要建構(gòu)科學(xué)概念，更需要在解決真實(shí)問題的過程中遷移、應(yīng)用科學(xué)概念，并產(chǎn)生對(duì)客觀事物科學(xué)本質(zhì)的理解。核心概念、基本問題（真實(shí)問題）、項(xiàng)目化探究實(shí)踐三位一體的教學(xué)設(shè)計(jì)，在事實(shí)意義與遷移上，為學(xué)生科學(xué)觀念的形成提供了切實(shí)有效的路徑。

參考文獻(xiàn)：

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