【内容摘要】
概念教学，是当下小学科学教学研究的一个方向。学生的科学概念形成，需要一个概念的暴露、重组、深化和巩固的构建过程。在教学实践中，往往因缺少有效的构建途径而导致科学概念无法合理达成。本文力图以一个课例为蓝本，通过“多轮认知”概念教学的行动研究，来探索科学概念有效构建的策略和方法，以践行科学概念教学的实践模式。
【关键词】 小学科学 概念教学 多轮认知 模式 实践
关注科学概念是当前发达国家小学科学教育的一大特点，其研究已取得丰硕的成果。随着国际交流和合作的不断扩大，国内对科学概念教学的研究也不断兴起。力图通过研究和实践，来深化科学概念教学的理论，丰富科学概念教学的手段，提升科学概念教学的实效。这样的探索，既是国内小学科学教学改革的需要，也是小学科学教育自身发展的需要。
一、对小学科学“多轮认知”概念教学模式的定位与思考
小学科学“多轮认知”概念教学模式的提出，源于笔者对于国内外“概念教学”理论及实践的学习、吸收和研究，结合小学科学新课程标准（讨论稿）的解读，并在小学科学教学实践中不断尝试、探索和思考的结果。
试图理解和解释前概念如何转变为科学概念的理论，就是“概念转变学习”理论（美国科学教育研究者波斯纳，1982年）。除此之外，波斯纳等四位教授又联合提出了“科学概念的顺应”理论。他们认为，实现顺应需要满足四个条件：首先，学习者对原有概念产生不满；其次，新概念具有可理解性，学习者对新概念形成统一和谐的内部表征；再者，新概念具有合理性，学习者的其他知识或信念与新概念一致；最后，新概念具有有效性，意味着学习者把它看作是解释某问题的更好的途径。对于学习者错误的前概念，美国学者修森提出了为转变概念而教的指导原则：学生和教师的观念要明确成为课堂话语的一部分，即要让学生在课堂上有表达自己观点的机会；降低或提高概念的地位。
国内从事小学科学教育研究的部分学者，在敏锐捕捉国外先进理念的基础上，通过大胆引进和尝试，更多的从实践层面来阐释研究观点和寻找策略。温州研究学者陈素平认为，“科学概念”的教学实践可以从四个方面着手实施：一是构建概念体系，明确概念层次；二是思考学习过程，确定“此岸”和“彼岸”的关系；三是挖掘活动内涵，安排“踏脚石”予以铺垫；四是推敲教学策略，促进有效教学的进行。
依据国际科学教育改革的趋势，以及我国基础教育课程改革的要求和科学课程的现状，新一轮小学科学课程标准（讨论稿）对科学概念有明确的注解。在设计思路中，提出了从物质科学、生命科学、地球科学等领域选取多个核心概念作为学习的科学知识，采用核心概念螺旋建构的方式，由简单到复杂分级设计，即将每一个核心概念分解成若干具体概念，并对具体概念进行分级。由此可以看出，科学概念教学将是今后国内小学科学教学实践和研究的一个重要方向。
正是基于上述理论和实践的学习，再辅以对小学生年龄、心理等特点的研究，提出和尝试在小学科学教学中实施“多轮认知”概念教学的模式。小学科学“多轮认知”概念教学模式是指在教学过程中，根据学生学习状况的变动情况，采用多种跟进策略，引导学生主动学习科学概念的定义，理解概念的内涵与外延，建构新的概念体系，并通过多轮认知深化训练达到灵活运用，从一般到特殊的科学概念教学模式。
二、小学科学“多轮认知”概念教学的实践模式
“多轮认知”概念教学模式是以学生前概念为前提，以小组合作学习为基本组织形式，以科学探究为基本方式，以促进概念重建为根本目的的多轮认知不断深化型学习过程。该模式突出对科学本质的理解，以学生在学习活动中的主体参与为目标，不断优化和改进教师的设计能力。可通过如下图标来阐释：
接下以六年级下册“小苏打和白醋的变化”一课为例，阐释该模式实施的过程、策略和方法。
1．首轮认知：暴露概念——在定向参与中质疑冲突
定向参与是概念重建教学过程的启动阶段。它的主旨是创设积极的富于驱动性的教学情景，帮助和促使学生形成明确并有价值的问题，使学生参与到学习任务中来。学生根据已有经验，做出预测或猜想，并讨论和交流他们的预测与解释，旨在暴露学生的另类概念，引发学生的认知冲突。
教学《小苏打和白醋的变化》一课，目的是引领学生通过对混合现象的研究，构建两种物质混合的变化是化学变化的科学概念。小苏打和白醋，学生对这两种物质有所认识，但基本是基于外在特征层面的了解。对于两种物质混合后会产生哪些变化，是属于什么变化，还不具有准确的科学概念。学习本课之前，学生对于两种物质混合的前概念一般限于：食盐和水混合，白糖和水混合等，这些物质的混合，没有明显的现象变化，也没有产生新物质。所以，在教学中，要设计和实施暴露学生前概念的环节，达到：唤醒学生前概念的数量及种类——了解学生对于前概念的认知水平——明确有探究价值的问题——引发与新概念的认知冲突。这符合“科学概念的顺应”理论中的第一个条件，学习者对原有概念产生不满。
环节设计可如下：
2．二轮认知：重组概念——在架桥策略中深化探究
在此阶段，学生多以小组合作的方式，对问题作出猜想和预测，设计并制订探究方案，进行实验或实施调查，观察记录实验现象，收集处理数据资料，思考证据与结果的关系，进行初步分析和解释，在小组内交流和讨论。
在首轮认知中，学生已经预测小苏打和白醋混合会发生变化，可能会冒气泡，但大多仅此而已，至于会产生沉淀物、混合会吸收热量等现象，学生是没有概念基础的。所以，在此阶段，对于学生的概念需要重组，由于概念重组需要思维参与，学生个体的思维水平层次不一，这些特点决定了需要搭建一定的桥架，帮助学生深化探究，提高探究的质量，提升学生的思维参与力。搭建桥架，一般可以从两个维度思考：一是材料的结构性，帮助学生更加直观观察或感受到现象；二是思维的螺旋性，帮助学生进行思维点对点的链接，从而串成一根思维线。同时，需要思考清楚一个问题，就是哪些学生群体更需要搭建桥架，以便更有针对性的帮助其深化探究。笔者认为，后20%学生和中间部分学生才是真正需要搭建桥架帮助提升的主体。理清这些问题，方可以进行环节的设计与实施。这符合“科学概念的顺应”理论中新概念具有可理解性的条件。
在探究小苏打和白醋混合后变化中，冒气泡与产生气体，这对于前20%学生来讲，很容易构建起相关性。但是，对于后20%学生和中间部分学生来讲，不一定能立马联系起来，需要更加显性的铺上跳板搭一把才能构建。因此，笔者对教材中使用的实验材料玻璃杯进行了调整，设计尝试用塑料袋来替代玻璃杯进行实验，发挥材料的直观功能。当小苏打和白醋混合后，渐渐鼓起的袋子，加之里面猛烈的气泡，两者混合后会产生气体，相信对于每一个学生来讲都是那么的直观。对于鼓起来的袋子，学生天性激发，一定会促使其用手去触摸，在触摸的过程中，混合两种物质会吸热引起温度变化的现象，也在不知不觉中直观感受到。同时，还直观解决了冒气泡和产生气体之间的思维衔接。另，两种物质混合的变化，不仅仅局限在冒气泡，还有温度的变化，产生沉淀物等，扩大了学生对于两种物质混合变化的思维外延。学生的思维力得到锻炼，探究的深化也就水到渠成。
3．三轮认知：深化概念——在建构交流中启迪智慧
这一阶段是建构新的认识和初步形成解释的过程，也是使有关概念、原理或技能变得易懂、可理解的过程。在这个过程中，充满了学生不同的个人概念和认识之间、个人认识与事实证据之间、个人认识与科学概念原理之间的“冲突”矛盾和斗争。学生在这样的过程中，进一步暴露和明确自己的已有概念和认识，感受不同观点和解释之间的一致与差异。
在二轮认知中，小苏打和白醋混合大量冒气泡，即产生了气体，通过桥架的帮助学生很容易理解。但是，混合产生的是什么气体，学生很难用自己的知识结构体系来解释。对于气体，学生也有自己的前概念体系，那就是学生熟悉的几种常见的气体，如空气、氢气等。若这种气体与学生前概念中熟悉的气体特点进行比较，对于新概念的理解和深化将起到至关重要的作用。空气可以助燃，氢气比空气轻，可上升。认识到这些，便可以组织学生进行研讨、验证、排除等，一层层的抽丝剥茧，在思维层层递进中，明确小苏打和白醋混合，产生了二氧化碳，是一种新的物质，混合是一种化学变化。最终使概念构建变成易懂和可理解的过程，顺利完成“概念转变学习”的实施，同时符合“科学概念的顺应”理论中新概念的合理性条件。
笔者这样设计教学环节：出示学生熟悉的几种气体和特点 （氧气、氢气、氮气、二氧化碳、一氧化碳等）——设计检验的方案（用点燃的木条和浇火焰）——学生实验验证（分组实验）——交流确认该气体特点（不支持燃烧、比空气重）——排除法，排除不符合的气体（氧气、氢气等）——研读课本（科学家研究，更多证据证明）——确认气体（二氧化碳）——归纳结果（产生新物质，是化学变化）。
4．四轮认知：巩固概念——在解释拓展中激活思维
这是学生用前一阶段刚刚获得的科学概念在新情境中解决问题，从而实现对新概念的验证、应用、巩固的过程。当学生获取了新的认识后，必然需要经历一个解释和精致概念的过程。通过这个阶段，新旧经验经相互作用与联系得以整合，原有的认知结构经同化与顺应得到发展，新获得的概念、过程或技能得以精致。这也恰恰符合“科学概念的顺应”理论中，要实现顺应的第四个条件：新概念具有有效性，意味着学习者把它看作是解释某问题的更好的途径。
在日常生活中，学生对于雪碧、可乐等饮料非常熟悉，对于打开瓶盖后冒气泡的现象印象深刻，个别还有过因摇晃雪碧再打开瓶盖大量雪碧冲出来的经历，在学习好本课内容后，学生依据这种现象，可以推断出雪碧、可乐等饮料中含有二氧化碳气体的事实；根据本节课实验结果，可以推断出二氧化碳为什么可以作为灭火材料的原因；根据小苏打和白醋混合后猛烈冒气泡的事实，可以设计检验实验后的液体还是不是白醋的方法；可以设计检验白色沉淀物还是不是小苏打的方法。同时，也是两种物质混合产生新物质的概念得以强化的巩固过程，符合新概念具有有效性条件。
笔者的设计环节为：组织学生例举日常生活中的二氧化碳现象——分析使用二氧化碳灭火的原因——思考混合后的液体还是不是白醋的问题——设计验证的方法——学生尝试实验检验——最终确认混合后液体已不是白醋的结论。