修订后的教科版教材慎重提出了探究的“双螺旋”结构——科学概念和科学探究。与修订前的教材相比,现行教材更加突出了科学概念在培养学生科学素养中的重要性。科学概念包括科学的观念和对科学的看法。它是科学的观点和思考,包括抽象的解释,看待自然界的方法等。“学科学意味着学生在学习过程中修正、拓展自己观念,而不是记住事实性的信息和定义。”所以小学生学习科学不仅是科学知识和科学课中概念的理解和储备,更应是修正、拓展自己观念的过程。从这一层面上理解,科学教学就是改变学生的初始概念(前概念)建构科学概念的过程。

当我们审视和反思当前的科学课堂教学,由于教师对科学概念本身的理解不到位和对学生科学概念建构过程和规律了解不够,致使产生诸多的认识和行为上的误区。导致学生在科学概念的建构过程中出现许多障碍,达不到科学概念教学“修正、拓展自己观念”的目标,以致影响科学素养的提高和发展。

 误区一:“拉丝拔高”——忽略科学概念建构的基础。

维果茨基“最近发展区”的理论告诉我们,儿童的学习过程,也就是其“最近发展区”不断上升的过程。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建立起联系。清晰学生的前概念是小学生重新建构科学概念,展开科学学习的基础。儿童对周围的事物和现象都十分好奇,但他们认知水平低,积累的科学事物的表象和生活经验相对贫乏。他们在构建科学概念之前,如果对于与该概念有关的事物有所了解,并且这种有关的知识越丰富,对概念的理解与构建也就越容易。所以,教师在教学中,如果不能向儿童提供大量的事实和信息,让他们充分地感受和认知,在理解的基础上去构建科学概念,势必导致他们对科学概念一知半解,或者形成不科学的概念。

如在《观察金鱼》一课有这样的教学片段。

在生初步观察了金鱼后的交流活动中:

师:同学们在刚才的观察中发现了什么?

生:鱼鳍能帮助鱼运动。

师追问:怎样运动?

生:摆动。

师:鱼是怎样运动的?

生:嘴巴一张一张的。

生:可能是向前运动。

师:对!向前运动。(板书:游动)

很显然,学生观察到的鱼(金鱼)在水中是静止的或者是相对静止的,而教师要想帮助学生达成的科学概念是“鱼儿在水中能用鳍游动”,学生观察到的现象和教师所要帮助学生达成的科学概念之间存在较大的差距。然而,教师为了急于达成教学目标,忽视了低段学生的认知水平,拉丝拔高,生硬地把学生的认知拉到“鱼儿在水中能用鳍游动”上来。

又如,在《磁铁有磁性》的教学中,学生用磁铁对回形针、铁钉、铁夹子、铝片、铜棒、橡皮筋、铅笔、纸片、木块等材料进行试吸后,进行汇报交流时,学生说能被磁铁吸引的有回形针、铁钉和铁夹子,教师追问:“这些材料有什么共同点?”学生说,这些材料都是金属。教师马上说,这些材料都是铁做的。这位教师的做法与前面的那位教师一样,他们都没有考虑到儿童的认知水平,在生硬地帮助学生构建科学概念。

 误区二:“游离探究”——忽略科学概念建构的载体。

科学课以探究为核心,科学探究是由一个个活动构成的。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径,活动是建构科学概念的载体。教师在教学设计时要充分考虑在概念构建的活动板块及每个活动承载的概念内涵。然而,在科学课的课堂上,往往存在着与科学学习者自主探究不一致的现象,教师在帮助学生建构科学概念时,不是基于学习者的课堂上的探究活动,而是基于他们的不一定科学的生活经验。也就是说,科学概念建构游离于学生的课堂上的科学探究,游离于课堂的实验和观察。

如在《生的食物和熟的食物》一课的教学中,“熟的食物与生的食物的比较”教学片段。

师:熟的食物与生的食物比较有什么好处?

生:有营养,易吸收。

师引导:易消化。

生:好吃。

师:对,口感好。还有吗?

生:不塞牙。

……

这些科学概念的形成看似课堂上通过观察实验活动,其实都是学生的生活经验。学生在课堂上没有尝过马铃薯和鸡肉,也没有吃过其他的食物,那他们是怎么知道熟的食物“有营养,易吸收”“好吃”和“不塞牙”的?他们无非是通过自己的生活经验而得来的。那课堂的观察和探究实验还有必要再进行吗?他们的科学概念的发展有事实依据吗?假如这样也可以的话,教师还有必要花费那么多的时间和精力去准备实验吗?所以,教师在实验后的交流和小结时,要以实验和观察为依据,进行必要的逻辑判断、分析和推理,帮助学生形成科学的概念。

 误区三:“以偏概全”——忽略科学概念建构的逻辑。

小学生的科学概念是小学生在课堂中形成的对某类科学事物和科学现象的理解和看法,也应属于概念的范畴。所以,科学概念的形成和构建,也应遵循概念形成的原则和途径。即学习者可以对同类事物的各种实例进行分析,对比它们与其它事物的区别,发现这类事物的共同关键特征,从而形成完整的科学概念。然而,许多科学教师在教学中往往忽视了概念形成的逻辑程序,将下一级概念的内涵直接提升为上一级概念的内涵,以偏概全,即归纳推理不完全。

如:在《动物的卵》教学中构建动物的卵这个概念时,有这样一个教学片段:

师:鸡是鸡蛋孵化出来的,你还知道那些动物也是由卵孵化出来的?

师:看书本第34页,看书上的哪几块讲了动物的卵?(PPT出示图片与讲解)

师:这些卵有哪些相同点和不同点?

生:一般是圆形或椭圆形。

生:大部分是一片一片连在一起的。

生:大多有保护作用。

师:同学们说得很好,这就是动物的卵的共同特征。

在这里,教师引导学生对各种动物的卵进行了观察和比较,构建了动物的卵这个科学概念。而忽视了对其他动物的卵的内部构造的认识,归纳推理不完整,形成了一个不完整的科学概念。

又如,在《声音是怎样产生的》的一课中,教师只是对皮筋和尺子的振动进行了观察,就匆匆地归纳出“声音是由物体振动产生的”这个科学概念,犯了与上面的例子雷同的错误。

 误区四:“一蹴而就”——忽略科学概念建构的顺序。

维果斯基的最近发展区理论认为,“教学应着眼于学生的最近发展区,为学生提供带有难度的内容,调动学生的积极性,发挥其潜能,超越其最近发展区而达到其困难发展到的水平,然后在此基础上进行下一个发展区的发展。”然而,有的老师自己对科学概念也是一知半解,理解不到位;而或是教学资料的缺乏,在课堂上只能运用一些“搬来”的专业名词来解释学生的科学概念,造成学生对科学概念无法理解,难度过大。如在去年的省小学科学课堂教学评比活动中,一位教师在执教《我是怎么出生的》中,使用了“桑葚胚”、“胚囊”、“动脉血”等连教师都不理解的名词术语,造成学生对“我是怎么出生的”的无法理解。

又如在《相貌各异的我们》课始的教学片段。

师:首先一起走进一位伟大的科学家:孟德尔。

师:他有一个很有意思的故事:经营一片豌豆地,进行8年的研究。

师:谁能说说过你见过的豌豆吗?

(课件,出示豌豆)

师:孟德尔发现了豌豆有不同。

师:他观察了豌豆哪几个器官?植物分为哪几大部分?

生:根。

师追问:是,还有呢?

生:花。

师:真棒!

师:接着他观察了种子的哪个部分?

生:种皮一种是有花纹的,另一种是没花纹的。

师:最后给他这种情况起个名字,叫做性状。

师:从这个图中,可以得出一个什么结论?

豌豆的同一性状会有不同的表现。

师:下面我们试着把这一结论推到其他物体上,看看这个结论成不成立。

(课件:桃花)

师:谁来说,你看到了什么?

生:我观察到了,桃花的花有大有小,颜色有深浅。

师:对,还有呢?再看有一朵花只有5片,还有一朵花有6片。

(课件:三只猫)

师:三只猫(是同一个妈妈生的),谁能说说看。

师:如果我们试着可以得出一个结论的话,你们说可以试着得出怎样的结论呢?

生:同一个物种它的性状是不同的。(老师:我先记下你的说法)

师:下面我们将要把视角转向你、我、他。

……

通过上面的教学,学生能理解“性状”吗?他们更不能理解“同一个物种,它的性状是不同的”这个科学概念。主要原因是学生对性状这个科学概念不理解,导致了“同一个物种它的性状是不同的”这个科学概念的不理解。

误区五:“一知半解”——科学概念理解不科学。

科学3-6年级课程标准指出,教师是学生科学学习的引领者、组织者和学习伙伴,教师的科学专业基础和科学思想直接影响学生的学习。然而,很多科学教师的专业基础较为薄弱,自己对科学概念的理解不到位,导致了学生构建的科学概念不科学。如在去年的省小学科学课堂教学评比活动中,一位教师在教学《观察金鱼》时,竟然说“尾鳍不是鳍”。还有一位科学教师在教学《热起来了》一课时,错误地讲,人的正常体温是37℃。课后在交流时说起,他说,在体温计上37℃有一个方框,他就以为人的正常体温是37℃。还有一位教师的教学《测量力的大小》时说重力就是万有引力。看当时的教学片段。

师:弹簧测力计是由指针、挂钩等组成,是从哪方面去讲?

……

师:看来我们弹簧测力计上标的单位是什么?

生:牛。

师:是牛顿,简称牛。以前用克力作为重力单位,现在已经不用克力做单位了。

师:有的同学是约等于,有的同学是等于,这又是为什么呢?地球上不同的地方,位置改变后,重力也会发生改变

比如100克的苹果拿到月球上,还是100克,但重力会改变。

师:重力是怎么产生的?

生:重力是万有引力。

师:对,重力是万有引力,万有引力就是地球对它的吸引力。

这位教师错误地把万有引力等同于地球引力,也是专业基础薄弱的原因,还有就是科学态度不严谨,自己不懂的事物不去求证,结果把错误的科学概念教给了学生。

学生的科学概念发展和构建要在教师的科学引领下,要基于学生的科学探究,不能随意猜测和基于生活经验。“影响学习最重要的因素是我们已经学习到了什么。” (戴维.奥苏比尔)从反思当前的科学课堂教学来看,忽视学生前概念的存在,漠视科学概念的构建,这些现象仍比较普遍。所以我们要关注科学概念建构的误区,了解误区我们才能走出误区,才能为我们要研究科学概念建构的途径提供帮助。