張燦永

摘 要： 英國(guó)的溫·哈倫認(rèn)為學(xué)習(xí)科學(xué)課程時(shí)掌握了14個(gè)核心大概念就能讀懂科學(xué).義務(wù)教育階段的科學(xué)教學(xué)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)每位學(xué)齡兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，教師要重視整合教材，課前要精準(zhǔn)提煉每節(jié)課的核心概念，在課堂設(shè)計(jì)上凸顯學(xué)生的靈動(dòng)探究，積極建構(gòu)科學(xué)核心概念，課后參與拓展延伸，從而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，真正實(shí)現(xiàn)回歸科學(xué)本源的教學(xué).

關(guān)鍵詞： 核心概念;學(xué)情;學(xué)為中心;課后拓展

《科學(xué)教育的原則和大概念》（溫·哈倫編著，韋鈺譯）一書中提出了科學(xué)教育的14個(gè)大概念，它們包括物質(zhì)、能量、遺傳、細(xì)胞、力和運(yùn)動(dòng)等等，其核心要點(diǎn)是學(xué)生只要掌握了這些核心概念，就能讀懂科學(xué)這門課程.當(dāng)然，此觀點(diǎn)是十分準(zhǔn)確的.科學(xué)核心概念是位于課程中心的概念性知識(shí)，包含了重要概念、原理、規(guī)律等的基本理解和解釋，是科學(xué)課程結(jié)構(gòu)的主干部分.綜觀浙江省義務(wù)教育階段自小學(xué)一年級(jí)至初中九年級(jí)共9年的學(xué)習(xí)時(shí)間，學(xué)生能否全面理解科學(xué)核心概念，完全依賴于每一章節(jié)每一節(jié)的核心概念的教學(xué).也就是說(shuō)，每一節(jié)課也有核心概念，下面以浙教版（2013年）八年級(jí)科學(xué)上冊(cè)第一章第三節(jié)“水的浮力”為例，其中涉及的核心概念有浮力、重力、浮沉等概念.如在課堂及作業(yè)訓(xùn)練中把握這幾個(gè)核心概念的內(nèi)涵、外延及拓展的內(nèi)容，基本上能達(dá)到教學(xué)的預(yù)期目的.

1 課前“以學(xué)定教”，確定框架：提煉核心概念

基于學(xué)情的教學(xué)才是真正的因材施教.目前，針對(duì)初中學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)薄弱、邏輯計(jì)算能力低下、科學(xué)素養(yǎng)缺乏等現(xiàn)狀，課前對(duì)學(xué)生進(jìn)行“摸底式”診斷，教師能得到第一手的學(xué)情資料，以便對(duì)教材“進(jìn)行適度的調(diào)整、修訂等方式”的整合，以便精準(zhǔn)調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容和授課策略，以期待達(dá)到最佳的教學(xué)效果.以浙教版科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)第一章第3節(jié)“水的浮力”為例，本節(jié)課可謂難點(diǎn)集中，運(yùn)算要求極高，教學(xué)面臨多重困難.加之聯(lián)系密切的密度計(jì)算、壓強(qiáng)壓力計(jì)算已經(jīng)調(diào)整至七年級(jí)上冊(cè)和七年級(jí)下冊(cè)的教學(xué)內(nèi)容中，因此關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)不是大多遺忘，就是一知半解.在上述的多種因素考慮下，本節(jié)核心概念可再次分解為二級(jí)核心概念，二級(jí)核心概念又可分解為三級(jí)核心概念，三級(jí)核心概念又可分解為四級(jí)核心概念……（見(jiàn)表1）.

教師需要在課堂中展示多種教學(xué)智慧才能化解這些難點(diǎn).

2 課中“學(xué)為中心”，靈動(dòng)設(shè)計(jì)：構(gòu)建核心概念

通過(guò)精準(zhǔn)摸底、診斷式備課后，對(duì)學(xué)生的學(xué)情已經(jīng)了然于心.對(duì)事先預(yù)設(shè)的核心概念有浮力、重力、浮沉的條件、浮沉條件的綜合應(yīng)用等等.如何突破這些核心概念，有賴于課堂的創(chuàng)新活動(dòng)設(shè)計(jì)和相應(yīng)的教學(xué)過(guò)程.課堂需要設(shè)計(jì)如下活動(dòng)：

活動(dòng)1：見(jiàn)第11頁(yè)圖1-16，將物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，讀出測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1，再將物體部分浸入水中，讀出測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F2.

思考：F1 ﹥ F2，為什么？

構(gòu)建浮力的概念：液體對(duì)浸入其中的物體產(chǎn)生一個(gè)豎直向上的力，應(yīng)明確豎直向上.（浙教版科學(xué)八上第12頁(yè)無(wú)“豎直”兩字，而華師大版科學(xué)八上第68頁(yè)有“豎直”兩字，筆者認(rèn)為應(yīng)該有“豎直”兩字）.

活動(dòng)2：探究浮力大小的相關(guān)因素.

讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究.探究中引導(dǎo)好三個(gè)問(wèn)題：

（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)有什么更好的改進(jìn)？

（2）要定量研究水的浮力大小與物體排開水的多少的關(guān)系，需要做什么？

（3）阿基米德原理的正確表達(dá)（文字表達(dá)和數(shù)學(xué)表達(dá)）.

對(duì)活動(dòng)的設(shè)計(jì)優(yōu)先于過(guò)程的設(shè)計(jì)，讓死的課本變成活的“生本”，從而積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自覺(jué)性，達(dá)到精準(zhǔn)教學(xué)的目的.鑒于學(xué)生計(jì)算能力的欠缺，在完成上述探究后必須進(jìn)行模型建構(gòu).

下面對(duì)阿基米德原理的建構(gòu)和應(yīng)用作如下探討：

2.1 數(shù)學(xué)模型建構(gòu)

用公式代入法解答浮力問(wèn)題時(shí)，直接應(yīng)用公式F=ρ液gV排液來(lái)解答浮力，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用三步法解答問(wèn)題：對(duì)于漂浮、懸浮等情況，直接運(yùn)用二力平衡法來(lái)解答問(wèn)題;對(duì)于物體置于液體中，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)減小等現(xiàn)象時(shí)，直接運(yùn)用二力相減法，即F浮=G-F拉來(lái)處理;對(duì)于上下表面壓力差已經(jīng)知道的情況下，直接用“成因分析法”，運(yùn)用直接相減的處理方式，即F浮=F向上-F向下.

2.2 對(duì)模型的反思?xì)w納

在四大模型建構(gòu)中，“公式代入法”比較規(guī)范，運(yùn)用公式直接代入時(shí)，ρ液的單位必須是kg/m3，V排液的單位必須是m3，同時(shí)有兩個(gè)導(dǎo)出公式：ρ液=F浮/gV排液; V排液=F浮/ρ液g.數(shù)學(xué)模型的建立能使得學(xué)生快速有效地解決問(wèn)題，這還需要學(xué)生精準(zhǔn)選擇公式以達(dá)到“秒殺”的解題目的，需要學(xué)生自身不斷地加以總結(jié)、歸納、比較、研究，從而全面建構(gòu)核心概念，以達(dá)到提高學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo).

3 課后拓展延伸，學(xué)以致用：融合核心概念

課堂教學(xué)因課時(shí)、教師綜合能力的限制而帶有天然的局限性，教學(xué)停留在《初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的教學(xué)范圍內(nèi)，在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的大環(huán)境下很有必要在課后對(duì)教學(xué)進(jìn)行適度的延伸、提高和拓展，從而實(shí)現(xiàn)更大范圍的實(shí)踐與研究.事實(shí)上，大多數(shù)學(xué)生的研究、創(chuàng)新、發(fā)明是通過(guò)課外時(shí)間的不斷比較、歸納、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐才得以成功的.那么，浙版（2013年版）八年級(jí)科學(xué)上冊(cè)第一章第三節(jié)“水的浮力”如何拓展呢？拓展需要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是拓展什么？二是如何拓展？

根據(jù)STEAM和STEM教育的啟示，對(duì)“物體在液體中的浮沉條件”這一內(nèi)容可以做以下一些拓展.如“密度計(jì)的使用原理”“潛艇發(fā)展歷史”“熱氣球氣艇的工作原理及應(yīng)用”等拓展性課程的開發(fā)與研究，要注意課程的內(nèi)涵和深度，能夠注意教材的適切性、靈活性、科學(xué)性等，從而達(dá)到適度拓展、精準(zhǔn)提升的目的.同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生撰寫科技小論文.科技小論文是用來(lái)表述科學(xué)研究和描述科研成果的文章，是探討、研究問(wèn)題的一種手段，又是學(xué)術(shù)交流的一種工具. 指導(dǎo)學(xué)生寫物體浮沉和浮力研究的小論文，要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)課題來(lái)查閱有關(guān)資料，閱讀相關(guān)書籍，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、閱讀，盡可能多地占有資料，切實(shí)學(xué)會(huì)運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)寫分析和解決某一實(shí)際問(wèn)題的文章，如撰寫“物體浮沉條件的推導(dǎo)和應(yīng)用”“物體浮沉成因研究”“潛水艇設(shè)計(jì)及研究”等小論文，可以發(fā)表到“中學(xué)理科”“理科園地”“少年發(fā)明與創(chuàng)造”等刊物上.這種科學(xué)拓展活動(dòng)既要符合學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)在需求，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;又有助于讓學(xué)生在活動(dòng)中學(xué)到知識(shí)、形成能力、提高素質(zhì)，無(wú)疑是一種極優(yōu)化的學(xué)習(xí)方式.

4 實(shí)踐與思考

課堂教學(xué)的成功與否，有賴于教師對(duì)學(xué)情的精準(zhǔn)把握，有賴于教師對(duì)教材的精要處理，有賴于教師對(duì)課堂的活動(dòng)和過(guò)程的精巧設(shè)計(jì)，更有賴于對(duì)課后拓展的適度開發(fā)和科學(xué)引導(dǎo).科學(xué)教學(xué)過(guò)程中指向、凸顯了核心概念，能順勢(shì)形成核心內(nèi)容的逐漸建構(gòu)，從而確立科學(xué)學(xué)科知識(shí)的框架，就容易使學(xué)生全面深入建立科學(xué)學(xué)科體系的內(nèi)容.

另外，核心素養(yǎng)的落地生根，也有賴于課程核心概念的深度理解和重點(diǎn)掌握，而課程核心概念的教學(xué)更加有賴于每一堂課的核心概念的教學(xué).可以說(shuō)，每一堂課的教學(xué)質(zhì)量如何將決定整體學(xué)科的教學(xué)水平.依照《科學(xué)教育的原則和大概念》（溫·哈倫編著，韋鈺譯）一書的14個(gè)科學(xué)核心大概念的框架，高質(zhì)量完成每堂課的核心概念教學(xué)，最終實(shí)現(xiàn)提升全體中國(guó)國(guó)民的科學(xué)素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)，其現(xiàn)實(shí)意義是深遠(yuǎn)的.因此，在單節(jié)課堂的設(shè)計(jì)研究上，教師要充分研究教材，精準(zhǔn)確定教學(xué)框架.從而能夠精準(zhǔn)設(shè)計(jì)課堂模式，讓學(xué)生真正從自我探究的科學(xué)境界中構(gòu)建核心概念，最終達(dá)到提升核心素養(yǎng)的教學(xué)終極目標(biāo)，并能夠自主拓展開發(fā)，把科學(xué)教學(xué)從課堂延伸到課外，把科學(xué)從文本內(nèi)容過(guò)渡到鮮活的生活與生產(chǎn)，積極實(shí)現(xiàn)社會(huì)參與，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生質(zhì)的提升，這是我們十分樂(lè)意看到的情景.

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