喬慶華

摘 要 科學(xué)概念的建構(gòu)對(duì)科學(xué)核心概念的建立有著重要作用，教師在教學(xué)過程中要想凸顯出科學(xué)核心概念的教育價(jià)值，科學(xué)概念的建構(gòu)是第一步的扎實(shí)基礎(chǔ)。教師可以基于科學(xué)本質(zhì)，通過以科學(xué)探究為載體，緊抓科學(xué)概念的源頭；以思維導(dǎo)圖為抓手，促進(jìn)科學(xué)概念的形成；以生活情景為背景，強(qiáng)化科學(xué)概念的遷移等教學(xué)手段，促進(jìn)核心概念的建構(gòu)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 科學(xué)本質(zhì) 科學(xué)概念 建構(gòu)策略

1科學(xué)本質(zhì)

科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵豐富，它指出自然界是有規(guī)律的，這種規(guī)律是可以被認(rèn)識(shí)的?？茖W(xué)知識(shí)的形成是一個(gè)不斷修正、不斷深入，以逐步逼近客觀存在的過程。而科學(xué)是以多樣統(tǒng)一的自然界為研究對(duì)象的科學(xué)探究活動(dòng)。它是一個(gè)相對(duì)開放的系統(tǒng)，科學(xué)知識(shí)具有相對(duì)的穩(wěn)定性并不斷發(fā)展和進(jìn)步，只在一定范圍內(nèi)適用?？茖W(xué)能促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步，且受到科學(xué)道德和社會(huì)道德的雙重約束。科學(xué)教育的總目的就是讓所有的學(xué)生獲得以科學(xué)方式處理事物的整體能力，就是“科學(xué)素養(yǎng)”這一術(shù)語的含義。

2科學(xué)概念的內(nèi)涵及特征

科學(xué)概念是在科學(xué)發(fā)展的過程中建立起來的，是對(duì)科學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)本質(zhì)的概括化和抽象化的思維形式，它可以反應(yīng)同類事物產(chǎn)生的規(guī)律和本質(zhì)屬性。是人類認(rèn)知過程中形成的概念體系中的基本單元，雖然不同于科學(xué)教育中的大概念，但正是由于這些一般概念彼此聯(lián)系，彼此依托，才促成了科學(xué)核心概念的完善，才使得科學(xué)大概念的視角越來越清晰，越來越形象具體。從而幫助人們對(duì)科學(xué)大概念的理解和認(rèn)同，更本質(zhì)地提升一個(gè)人的核心素養(yǎng)。美國課程專家埃里克森是這樣對(duì)核心概念作出解釋的：“核心概念具有超越課堂之外的齒距價(jià)值和遷移應(yīng)用價(jià)值的概念性知識(shí)、原理和方法，它們是居于學(xué)科中心的。教學(xué)的中心應(yīng)該從記憶事實(shí)轉(zhuǎn)移到深層理解核心概念和學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展”。位于一線教師的我們知道，唯有腳踏實(shí)地基于科學(xué)本質(zhì)地落實(shí)好每一個(gè)一般的科學(xué)概念，才能真正促成科學(xué)思維的改變。就想高樓大廈的建立都離不開切切實(shí)實(shí)的磚和瓦。

科學(xué)概念具有以下特征：（1）統(tǒng)領(lǐng)性。所謂統(tǒng)領(lǐng)性，就是基于科學(xué)事實(shí)能夠統(tǒng)領(lǐng)概括出該現(xiàn)象所具有的共同屬性，從而總結(jié)得到相應(yīng)的規(guī)律。當(dāng)然科學(xué)概念的得出最終將為科學(xué)核心概念的闡述貢獻(xiàn)力量，進(jìn)而幫助學(xué)生理解科學(xué)教育中的大概念。（2）遷移性?？茖W(xué)概念作為對(duì)眾多事實(shí)和現(xiàn)象的高度概括總結(jié)，其本身就具有強(qiáng)大的解釋力，包括了相關(guān)現(xiàn)象的解釋和對(duì)應(yīng)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)。這使得科學(xué)概念的習(xí)得過程可以轉(zhuǎn)化為一種概念學(xué)習(xí)的工具，可以為其他問題的解決提供思路和方法。

3基于科學(xué)本質(zhì)促進(jìn)科學(xué)核心概念建構(gòu)的教學(xué)策略

3.1以科學(xué)探究為載體，緊抓科學(xué)概念的提煉

從知識(shí)結(jié)構(gòu)圖科學(xué)事實(shí)-科學(xué)一般概念—科學(xué)核心概念—科學(xué)主題這一線索中，我們可以發(fā)現(xiàn)核心概念位于一般概念的“上層”，處于核心的地位。在教育教學(xué)中，教師第一步要做的就是基于科學(xué)本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，從而幫助學(xué)生科學(xué)地建構(gòu)一般的科學(xué)概念，在此基礎(chǔ)上逐步提煉，尋找本質(zhì)屬性，得到核心概念，從而理解科學(xué)主題。

案例1：力臂的教學(xué)。

力臂是學(xué)生學(xué)習(xí)杠桿時(shí)接觸的一個(gè)概念，這一概念的成功建構(gòu)有助于學(xué)生對(duì)杠桿平衡這一狀態(tài)的理解，可以幫助學(xué)生更好的理解力和運(yùn)動(dòng)這一科學(xué)核心概念。但實(shí)際教學(xué)過程中，不少教師采用直接對(duì)力臂下定義的方法—所謂力臂就是杠桿的支點(diǎn)到力的作用線的距離。這樣的教學(xué)根本談不上對(duì)概念的建構(gòu)和理解，力臂概念是強(qiáng)加給學(xué)生的。為此，我們可以嘗試著基于科學(xué)本質(zhì)，以科學(xué)探究為載體進(jìn)行力臂概念的建構(gòu)過程。

用如圖1所示的杠桿，杠桿后襯一張硬紙板，硬紙板上畫一組等距同心圓，圓心恰在杠桿的支點(diǎn)。開始是，杠桿的左邊與支架之間連接一條橡皮筋，杠桿右端翹起。

教師：用彈簧測力計(jì)對(duì)著杠桿右邊某點(diǎn)豎直下拉，使杠桿在水平位置平衡（如圖1甲），讀出現(xiàn)在彈簧測力計(jì)對(duì)杠桿的拉力是多少？

教師：將彈簧測力計(jì)的拉力的作用點(diǎn)向外移一格，仍豎直下拉，并使杠桿仍在水平位置平衡，即保持彈簧測力計(jì)拉力的作用效果不變，如圖1乙所示，此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)有什么變化？你能解釋這一現(xiàn)象么？

學(xué)生：彈簧測力計(jì)示數(shù)變小，變?yōu)?N了。因?yàn)榱Φ淖饔眯Чc力的作用點(diǎn)有關(guān)。作用點(diǎn)變了，產(chǎn)生相同的作用效果，拉力的大小也變了。

教師：現(xiàn)在改變彈簧測力計(jì)對(duì)杠桿拉力的方向，使杠桿仍在水平位置平衡，即彈簧測力計(jì)拉力的作用效果保持不變。彈簧測力計(jì)的示數(shù)有什么變化？你能解釋這一現(xiàn)象么？

學(xué)生：彈簧測力計(jì)讀數(shù)逐漸變大。因?yàn)榱Φ淖饔眯ЧΦ姆较蛴嘘P(guān)，現(xiàn)在彈簧測力計(jì)拉力方向改變了，要想產(chǎn)生相同的作用效果，拉力的大小也會(huì)發(fā)生改變。

教師：（當(dāng)彈簧測力計(jì)讀數(shù)減少到4N時(shí)，如圖1中丙所示，）現(xiàn)在彈簧測力計(jì)的示數(shù)也是4N，與圖1甲情形相同。兩種情況相比，彈簧測力計(jì)的拉力的作用點(diǎn)不同，拉力的方向也不同，但為什么拉力的大小相同呢？我們一起來尋找隱蔽的相同因素是什么？

若學(xué)生有困難，可讓學(xué)生做出彈簧測力計(jì)拉力的作用線，再進(jìn)行觀察，尋找相同因素。

學(xué)生：甲和丙的共同點(diǎn)在于，拉力的作用線與同一個(gè)圓相切，拉力的大小都相同。

教師：我們通過兩種情形概括出來的結(jié)論是否具有普遍性？怎么設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)？

學(xué)生：如果在改變彈簧測力計(jì)拉力的作用點(diǎn)，并改變拉力的方向，當(dāng)拉力的作用線與第三個(gè)圓相切時(shí)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)也為4N。

教師用如圖1丁所示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)預(yù)言。

教師：請(qǐng)大家討論一下，我們能否用一個(gè)量來描述這個(gè)共同的因素。你不妨通過畫圖尋找問題的答案。

學(xué)生作出支點(diǎn)到彈簧測力計(jì)拉力的作用線的垂線。

學(xué)生：過支點(diǎn)作拉力的作用線的垂線，支點(diǎn)都垂足間的距離相等。

教師：科學(xué)上把過杠桿的支點(diǎn)到作用在杠桿上的力的作用線的垂線，叫做杠桿的力臂。支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂線叫作動(dòng)力臂，支點(diǎn)到阻力作用線的垂線叫作阻力臂。

該教學(xué)過程中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，實(shí)際上經(jīng)歷了一個(gè)準(zhǔn)科學(xué)探究的過程，他們透過事物表象的變化尋找隱蔽的不變因素，透過事物的表象差異去尋找隱蔽的同。在整個(gè)建構(gòu)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生細(xì)心地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)彈簧測力計(jì)拉力的作用點(diǎn)和方向都改變時(shí)，力的大小可以保持不變，而不同的情況下彈簧測力計(jì)的示數(shù)相同，這些情況中勢(shì)必存在一個(gè)隱蔽的相同因素，通過做輔助線，學(xué)生得到了力的作用線與第三個(gè)圓周相切。從而概括出結(jié)論，只要彈簧測力計(jì)拉力的作用線與同一個(gè)圓周相切，則拉力的大小都相同。得出結(jié)論后再通過第4個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。所有這些過程都體現(xiàn)了科學(xué)本質(zhì)。

3.2以思維導(dǎo)圖為抓手，促進(jìn)科學(xué)概念的形成

在上述過程中，學(xué)生已經(jīng)了解了力臂的概念，然而，此時(shí)學(xué)生的科學(xué)概念是零散的，概念和概念間也缺乏聯(lián)系的紐帶。為了突破概念教學(xué)的難題，教師要學(xué)會(huì)將不同概念進(jìn)行整合，突出這一科學(xué)概念在科學(xué)核心概念中的作用和地位。例如，力臂這一概念作為杠桿的五要素，在杠桿平衡中發(fā)揮主要作用，從而可以繪制如下的思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生建構(gòu)完善的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（見圖2）。

3.3以生活情境為背景，深化科學(xué)概念的遷移

教學(xué)是促進(jìn)科學(xué)學(xué)習(xí)的工具，而學(xué)習(xí)的有效性則體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的遷移能力上，我們不禁要反思科學(xué)教育中科學(xué)核心概念教學(xué)的要義：圍繞核心概念，以科學(xué)事實(shí)為載體，通過分析來龍去脈、相互關(guān)聯(lián)，在把握一般概念的形成的過程中，領(lǐng)悟核心概念的本質(zhì)，形成科學(xué)的思維方法。換言之，一般科學(xué)概念的建構(gòu)有利于促成核心概念的建立，核心概念統(tǒng)率價(jià)值、融合價(jià)值才能得到真正地落實(shí)和體現(xiàn)，才能進(jìn)一步促成學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的形成。具體表現(xiàn)在特定的情境中，學(xué)生能鞏固提取認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)知識(shí)、概念、原理等，用于解決實(shí)際情境下的具體問題。因此，強(qiáng)化科學(xué)概念的形成有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)核心概念的理解和應(yīng)用。當(dāng)然對(duì)科學(xué)概念的理解和應(yīng)用還是要滲透在實(shí)際情境中。

4總結(jié)

從概念教學(xué)走向核心概念的教學(xué)是大勢(shì)所趨，自然走好第一步變成了重中之重，如何能基于科學(xué)本質(zhì)建構(gòu)科學(xué)概念，大大提高了科學(xué)教育的本質(zhì)意義。教師在教學(xué)過程中要想凸顯出科學(xué)核心概念的教育價(jià)值，科學(xué)概念的建構(gòu)是第一步的扎實(shí)基礎(chǔ)。教師可以基于科學(xué)本質(zhì)，通過以科學(xué)探究為載體，緊抓科學(xué)概念的源頭；以思維導(dǎo)圖為抓手，促進(jìn)科學(xué)概念的形成；以生活情景為背景，強(qiáng)化科學(xué)概念的遷移等教學(xué)手段，促進(jìn)核心概念的建構(gòu)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從科學(xué)事實(shí)轉(zhuǎn)向可科學(xué)概念，由科學(xué)概念走向核心概念；由核心概念走向科學(xué)素養(yǎng)。

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