关注科学概念   优化教学过程

——“主题式”教研活动的实践与研究（二）

莲都区大洋路学校   陈建秋

一、背景说明：

1、2007年7月1日，我校申报的《小学科学“主题式”教研活动的实践与研究》成为教育部“十一五”规划课题《科学课程设计与实施的过程研究》的子课题，预计完成时间2007年6月—2009年6月。

2、上学期，我们开展了“有结构材料的选择与组织”主题教研活动。在区教研员蓝老师的指导下，在全组科学教师的共同努力下，我们的教研活动取得了显著的效果：莲都区教研组长会议上作题为《穷极思变破茧而出——小学科学“主题式”教研活动的实践与思考》的经验交流；《“有结构材料的选择与组织”主题教研活动案例》作为先进教研活动案例推荐到区、市交流。

附一：“有结构材料的选择与组织”主题教研活动方案

一、教研主题提出

二、主要研究内容

三、活动操作流程

四、活动开展原则

五、主要活动形式

六、教研活动行事历

七、研讨活动及会议记录

附二：“有结构材料的选择与组织”主题教研活动案例

一、教研策划的背景

二、教研活动的预设

三、递进式课例研讨

第一次活动主题：选择有结构的材料

第二次活动主题：利用“有结构的材料”调控科学课堂

四、活动的成效和思考

1、深入认识有结构的材料在科学课教学中的作用

2、形成有结构材料的选择策略

3、形成有结构材料的组织策略

附三：科学课活动中材料发放的时机与方式

1、事先放在桌子上。

2、事先藏在抽屉里。

3、分小组上台领取。

4、要用时教师临时发放。

5、分小组到材料区自主领取自己需要的材料。

3、确定本学期研究主题：关注科学概念  优化教学过程

二、活动简介：

1、为什么要关注科学概念？

2、怎样在教学中关注科学概念？

3、我们已经做了些什么？

4、后面我们还要做什么？

1、为什么要关注科学概念？

2006年1月5日—8日,在昆明举办的教科版教材全国培训会议上，主编郁波老师作了《关注科学概念》的报告。并建议将如何“在科学探究中帮助学生形成科学概念”作为下一步研究的主要方向，从而引发了广大科学教育工作者对“科学概念”的关注。

以下我摘录郁老师的部分观点进行说明：

首先，我想请大家思考一下：

思考：科学概念是不是就是科学知识？

案例一：《课标》关于“生物的基本结构和功能”的内容标准

3.1能指认植物的六大器官，知道各种器官的作用。

案例二：一位教师制定的《各种各样的花》活动目标：

科学概念：知道什么是完全花和不完全花、雄花和雌花、单性花和两性花。

解读课标内容与教师对于“科学概念”目标的描述，我们发现对“科学概念”的理解现在更多地是指向“知识性概念”，“知道、了解、掌握”等词经常被用于描述此类目标。比如“知道什么是完全花和不完全花、雄花和雌花、单性花和两性花。”便是此层面认识上对教学目标的理解与描述。在此目标的导向下，虽然学生是在参与性活动如“认一认”、“指一指”、“说一说”过程中达到上述目标，但教师在教学过程中对学生的引导必定指向对各种花形态特征的认识，对学生学习成效的评定也必定是指向“学生能否判别完全花和不完全花、雄花和雌花、单性花和两性花”。在很长一段时间内，我国科学教师一直在围绕“知识性概念”中心开展教学。

在昆明培训会上，郁波老师指出“对科学概念的关注和研究是当代科学教育的一个特点”。“科学概念”被提到一个核心的位置。这里的“科学概念”决不仅仅是“知识性概念”，它的内涵也远比“知识性概念”要丰富、深刻。

“科学概念”的涵义：

（1）科学概念包括一般的科学事实和概念：儿童在认识世界的过程中，他们直接接触的是某一个（或某一种）事实现象。比如关于“植物”，他们通过对多种植物的观察，认识到“植物由根、茎、叶、花、果实、种子等六大器官组成。根能吸收水分与养料、支撑植物体；茎能输送水分与养料；叶能进行光合作用；花是繁殖器官；果实起着保护种子帮助种子传播的作用；种子能发育成新的个体”，对这些事实现象的认识、理解，形成“知识性概念”仅仅是一种初级层次的思维活动，是他们认识世界的基础。

（2）科学概念还包括科学的观念和对科学的看法：《辞海》中对“观念”的解释是：①思想意识；②客观事物在大脑里留下的概括形象。与“概念”相比，观念属于更上位、更形而上、更抽象、更高层次的思维水平，是一种组织性的观念，是一种心理图示，具有永恒性、普遍性、抽象性和概念性。以一般的科学事实和概念为中心的学习活动属于较低水平的认知，超越所给的事实信息进行思维，获得重要的、可迁移的观念，形成解释，用正确的科学观念去看待自然，这才是科学课的最终目标。比如学生在认识到“植物由根、茎、叶、花、果实、种子等六大器官组成以及各部分的作用”等事实信息后，经过思维提炼形成“植物由不同的部分组成，这些部分在植物的生长过程中发挥不同的功能”的认识。这就是一种原理性的科学概念，即使在今后的学习、生活中，学生不能一一说出各部分的具体功能，但“这些部分在植物生长过程中发挥不同的功能”却是永不磨灭的留在他们头脑中可以用来解释自然界中植物特征的观念。这远比他们掌握大量事实性知识要重要。

因此，我们现在要关注“科学概念”的教学，就是指教师要注重引导学生在大量事实性知识的基础上进行提炼、升华，形成成原理性的科学概念（见图示），这也是我们目前的科学教学所缺乏的内容

 

（注：具体概念：基于事实性知识概括出的具体概念性观点，比如生物生命周期内各部分结构的机能。核心概念：从具体概念中提升出来的更上位的原理性观点，比如生命的共同特征之一——生物的生命周期。）

2、怎样在教学中关注科学概念？

（1）探究教学必须围绕核心概念展开：

案例三：《动物的卵》教学片段

师：你们准备从哪些方面去研究鸡蛋？

生：颜色、形状、结构、大小。

师：结构怎么观察？先观察里面还是外面？

师：外形怎么观察？

生：眼看、手模、掂重量。

师：里面的结构怎么观察？

生：针戳个洞。

生：打掉。

生：切成两半。

师：局部观察还是整个打开？

生：整个打开，蛋黄会流出来。

师：用镊子敲个小孔，要注意什么？

生：竖起来敲。

生：侧着敲。

学生观察活动后的汇报交流活动：

生：鸡蛋是椭圆形的，棕色，上面有小圆斑。

生：底部小黑点少一些。

师：你观察得真仔细！

生：鸡蛋头尖尾宽。

生：像个人头。

师：两头哪一头容易碎，猜猜看。

学生猜测后做“撞鸡蛋游戏”引出“气室”（没有把“气室”与繁殖联系起来）

生：蛋壳里有一层皮包着蛋清与蛋黄，蛋清是透明的，蛋黄里有一个白白的点在游动，蛋清比蛋黄数量多。

师：鸡蛋煮熟后内部结构有什么变化？

生：蛋清与蛋黄凝固了。

课后我们对学生进行了随机访谈，大多数学生认为自己从课堂上获取的新信息很少，在课堂上展示得更多的是原有对鸡蛋的认识而不是探究的成果。把在本案例放在单元结构、学生的能力发展体系中观察，我们也发现教师把教学重点定位在“通过不同的观察技巧去认识鸡蛋的外部形态、内部结构。”并不能促进学生思维的发展。因为通过三年级的科学学习，学生已经具备了用科学有效的观察方法去观察一个物体的能力，再在课堂上对观察方法、内容进行重点指导对于学生的思维来说只停留在重复练习而无更大的发展；另外“鸡蛋”是学生非常熟悉的物品，对于它的外形特征及内部结构在学生的知识结构中已有许多储备，在教学中，我们不能停留在显现学生已有知识的层面（如颜色、形状、蛋白、蛋黄等），应该在学生原有认识的基础上有所发展。本案例是四年级“新的生命”单元的后一课，本单元从“花”到“果实”、“种子”再到“种子的传播”、“种子的萌发” 无不指向核心概念——“繁殖”。《动物的卵》就是引导学生在认识植物繁殖的基础上拓展到对动物繁殖的认识。教学只有围绕“繁殖”这个核心概念，学生才会从“繁殖”这个新的视角去研究他们非常熟悉的鸡蛋，发现鸡蛋无论是形状还是内部结构都与繁殖密切相关，从而形成新的科学概念——动物的卵是各种各样的，但都有新生命发育生长的条件。

如果我们把课堂教学比喻成“过河”，活动好比一艘船，带着学生从此岸到达彼岸的过程中使学生发展了知识、过程与方法、情感态度与价值观，而科学概念就好比这艘船的舵，掌握着船行使的发现，没有行使发现的船是到不了彼岸的，课堂上没有科学概念为主线，三维目标是无法达成的。因此，我们的课堂探究活动应该在“科学概念”的引领下开展，引导学生用探究的方法形成概念，在形成概念的过程中发展科学素养。

（2）探究教学中帮助学生建构科学概念的操作要点：

前概念是建构科学概念的基点。科学是一个在动手操作中的思考，不断修正和完善科学概念并做出解释的过程。学生的科学学习过程即概念改变过程。学生在真正学习新的科学概念之前，已经有了对一些概念的朴素的理解，而不是空着脑袋的，这种理解可以称为初始想法，或称之为前科学概念、错误概念等，它包含原有的经验和假设，但往往与概念的科学含义不一致。调查证明，儿童对一个问题所形成的看法，往往根深蒂固，以至成人之后仍然会影响他们的思维，形成认识的障碍。科学教学过程就是改变学生原有的朴素理解甚至是错误的观念，通过深入的探究活动，让学生直面错误概念，引发认知冲突，然后进行各种建构活动，寻找证据，创建新模型，并能与自己的初始想法做比较，在新的情境中运用新模型进行解释。在奥苏贝尔看来，学习的心理机制是同化，即学习者新旧知识之间相互作用产生联系，原有认知结构中的知识吸收并固定新知识的过程。这一理论给我们的启示之一是科学课上帮助学生建立的概念，要和学生原有的真实想法相互作用建立起联系。

活动是建构科学概念的载体。通过活动中的观察以及解释所观察的现象，孩子们首先形成对某种事物的行为、运动或变化的初步印象或概念；这种初步的概念在孩子们进行下一个类似现象的观察中，常常被运用，并可能被证实、修正或发展。比如“溶解”，学生通过观察、描述食盐和沙在水中的变化活动，形成对“溶解”的初步印象是“变成肉眼看不见的微粒”。接着在下一个观察、描述面粉在水中的变化活动中，他们发现运用原来的认识解决不了眼前的现象，引起了与原有经验的矛盾冲突，急切需要获得新的概念（过滤、沉淀）去解决。就这样，学生的概念不断地得到修正、得到发展，而这一切都是在一个个活动中实现的。

思维推进是建构科学概念的关键。当教学内容所蕴涵的信息通过一系列活动呈现在学生面前时，学生只有超越所给的信息进行思维，才会获得重要的和可迁移的观念，才能适应知识膨胀和复杂的环境。因此促进和发展学生的深层理解力，提高思维标准，已成为各国科学教育的热门话题。比如“动物的卵”，面对活动中获取的信息，学生只有通过整理，通过思维的进一步推进，才会形成“动物的卵有新生命发育生长的条件”的概念。还比如“油菜花开了”，学生在观察到一棵油菜花上既有花蕾，又有开放的花朵，还有谢了的花和已结成的果实等现象后，只有思维得到进一步推进，才会发现一棵油菜花中隐含着“生命发展的规律”，这也正是我们期望学生形成的观念性的概念。

教学策略是建构科学概念的保障。概念的发展来源于科学探究活动的全过程。因此，组织承载概念内涵的活动，帮助学生整理从活动中获取的信息，促进学生思维进一步推进都要依赖有效的策略去保障。如“溶解”，供学生观察的材料的选择，观察活动的组织，关键问题的使用等等都将影响到学生最终形成的概念的科学性。

3、我们已经做了些什么？

附件一：郁波《关注科学概念》讲座幻灯和文稿

附件二：教科版3-6年级科学概念

帮助学生发展科学概念：

在探究式学习中，学生的科学概念、探究能力和情感态度价值观是同步发展的。

从发展科学概念的角度，学生的学习可以分为检验观念、拓展经验、形成新的观念三个阶段。

学生科学概念的发展过程将遵循：熟悉事物→小观念→大观念→更大的观念→理论和原理系统的顺序，这个过程不会反向而行。

教学要根据学生的经验一步一步地拓展他们的观念，而不要跑到他们经验的前面是很重要的。

课例研讨: 《生的食物和熟的食物》

科学概念：

（1）为了保证对营养的吸收，有的食物适宜生吃，有的食物适宜熟吃；

（2）食物由生到熟会发生多方面的变化，其中有的变化是有利于人体对食物的消化和吸收的。

主要活动：

（1）食物品尝

（2）对比观察生熟食物

（3）让生猪肉变熟

4、后面我们还要做什么？

（1）做好活动资料的收集和整理；

（2）调查学生科学概念建构情况；

（3）教研组成员撰写教学体会；

（4）进行课题阶段性小结。