有效构建科学概念，让学生的思维“生长”

——浅谈如何在科学概念教学中发展学生科学思维

嘉兴南湖国际实验学校  杨海群

【摘要】在科学教学中，会遇到很多关于“科学概念”的教学，在有关“科学概念”的教学中，我们常常看到在一堂热热闹闹动手做的科学课之后学生的头脑依然一片空白，对相关科学概念的认识仍停留在原有认知水平上，科学思维能力也没有太多实质性的提高。理想的科学课堂中，科学思维应该是围绕科学概念的建立而展开的，而科学概念的建构过程是发展学生科学思维能力的载体。如何在构建科学概念中让学生的思维富有“生命力”，从而较好地发展学生的科学思维，这是一个极具教学机智的挑战。本文中笔者以《地球内部引起的地形变化》一课为例，就此方面做的思考和实践作一阐述。

【关键字】科学概念  构建  科学思维  发展

一、科学思维是科学探究的核心和灵魂

新课程强调“科学学习要以探究为核心”，有的教师把“探究”片面地理解为活动，因此只有“做”没有“思”的科学课堂比比皆是。实际上，让学生通过亲历科学探究活动学习科学，活动，仅仅是发展科学探究能力、培养科学素养的载体。科学探究的能力，其核心是科学思维方式的形成。科学探究的终极目标就是培养学生的这种理性的思维方式，从而形成科学研究的技能和方法。因此，科学探究过程就是用科学的思维方式获取知识的过程。在教学实践中，科学探究和科学思维更是无法分割，科学思维是科学探究的核心和灵魂，对探究程序和方法起统帅作用，支配着探究程序的设计、方法的选择和使用。可以说，缺少了科学思维的活动只是一种形式上的探究，科学教育的过程要真正体现科学探究的本质，就必须把焦点置于发展学生的科学思维能力。

  例如，在《地球内部引起的地形变化》一课，教学参考为编排了相当丰富的地球内部运动引起的“板块”运动模拟实验。在教学实施过程中，如果仅仅是把焦点置于对各种模拟实验的观察活动上，也许我们能看到一堂气氛相当活跃的科学课，但是，学生的这种行为参与只是浅层次的，思维的参与才是更重要更核心更本质的。在本堂课中，教学的重点应该是通过“典型”的模拟实验，引导学生在模拟实验的基础上，运用比较的方式发现“板块”会运动，通过交流与反思归纳“板块”的不同的运动方式导致地形的不同变化，产生不同的新的地形，从而发展学生的比较、分析、归纳和概括等科学思维能力。

二、概念的建构过程是发展科学思维能力的载体

概念是反映事物的一般的本质的特性或联系的思维形式。概念是理性认识，教学生形成概念，就是将学生已有的感性认识发展成为概念。发展的过程就是“抽象”――“经过思考的作用，将丰富的感性材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的改造……”，“思考的作用”也就是思维加工。科学概念是科学知识的基本单位，是发展学生思维能力最有效的“载体”，如本节课的地形的变化与地球的内部运动等。这些科学概念的形成过程是分析、比较、抽象、概括、判断、推理等思维加工的过程，因而其智力价值主要体现在对学生科学思维能力的培养上。所以，这些科学概念的建构过程是发展科学思维能力的“载体”。

在《地球内部引起的地形变化》一课中，如何来通过有效的科学概念建构发展学生的科学思维，让学生清晰地认识到火山和地震会改变地球表面的地形。火山和地震是由于地球内部的运动造成的。地球内部的运动会引起地壳的运动，从而形成山脉、高原、裂谷和海沟等地形地貌。地球表面的变化有时是迅猛激烈的，有时是缓慢不易觉察的。我采用了这样一条线索是：“地形概念的引入→地形会发生变化，有的缓慢和有的剧烈→地形的变化需要力量，力量来自哪里，从而引发地球内部运动的探究→通过对地球内部结构的认识，模拟地球内部运动，从而理解“板块”运动与地形变化”，让学生的思维随着的概念有序建构一步步深入。

三、以有效的概念建构发展科学思维的策略

教师精心设计的概念建构过程，对推进思维能力的发展显得至关重要。教师在帮助学生建构科学概念的科学探究过程中，从学生的实际出发，可以从确定与科学概念同步的科学思维能力目标、设计好概念建构中的问题等方面出发，与学生碰撞出思维的火花，让学生的科学思维富有“生命力”。

1、从学生实际出发调整需要建构的科学概念

教师只有把学习者带到学习任务中的已有知识和观念作为新教学的起点，才能促进学生的学习。所以我总觉得作为一线科学教师理解教材和了解学生科学前概念是教师备课和展开课堂教学的前奏，也是根本。根据学生已有的认知层次，有必要时可对教学内容做适当的调整。

如在对《地球内部引起的地形变化》进行教学设计是时，根据学生的实际情况，对教材结构进行了调整，有补充有删减，增加了地形概念，强化了“板块”运动的概念，删去了自然力对地形变化的作用概念。一堂课的知识点不在于“广”，而在于“深”，这样的增减更符合实际的学情。

2、确定与科学概念同步的科学思维能力目标

在设计教学环节时，教师要根据具体教学内容和学生思维发展的水平，确定与科学概念同步发展的科学思维能力目标，从而为他们学习重要的科学概念和发展科学思维能力创造最佳的机会。为此，教师必须对每节课的科学概念心中有数，并在教学目标中表现出来。

本节课的学习目标可表述如下：

①认识地球的不同地形→培养学生比较思维能力；

②认识到地球的内部结构及其特点→培养学生的建模思维能力；

③认识到地球上的地形会变化，这种变化有时缓慢，有时剧烈→培养学生的比较思维能力；

④知道火山和地震会改变地球表面的地形→培养学生的抽象概括思维能力；

⑤掌握火山和地震是由于地球内部的运动造成的→培养学生的综合分析思维能力；

⑥理解地球内部的运动会引起地壳的运动、大陆板块的运动，从而形成山脉、高原、裂谷和海沟等地形地貌→培养学生的分类思维能力；

3、以概念建构中的问题启动科学思维

基于“任务驱动”的科学探究教学具有“以学生为主体、以任务为主线、以自主探究为核心、以小组合作为主要形式”等特点，也是以问题推进教学的一种教学思路。“问题”产生于任务情景中，是激发思维的火花，问题的背后隐含着某些科学概念，同时又与学生的原有知识经验相关联，因此，教师必须重视各个环节教师提问的设计。问题必须具有“承载力”，指向明确，蕴涵或体现相关的科学概念。

如在帮助学生构建“地形的变化有时是缓慢的”这一科学概念时，考虑到因为生活中只有剧烈的变化人们容易发觉，而缓慢的变化，如果说不能找到一个很好的参照，是非常不容易察觉到的，也就不能够让学生形成比较的思维能力。基于此，在教学过程中，我先出示了“山地中发现大规模海洋生物化石”的图片，然后提了3个问题：“山上出现了大量的海洋生物化石说明什么？（这里原来是海洋）”、“原来是海洋现在是山地又说明了什么？（说明地形发生了变化）”、“你认为这样的变化是缓慢的还是短时间内形成的？（缓慢的）”3个问题的提出指向性明确，环环相扣，顺利地帮助学生完成了概念的建构，启动了学生的思维，学生通过对比意识到地形的缓慢变化，并由此进入到地形的剧烈变化探究中去。

4、找好学生概念建构的“最近发展区”，让学生的思维不“断层”

前苏联心理学家维果茨基认为，认为儿童有两种发展水平：一是儿童的现有水平，即由一定的已经完成的发展系统所形成的儿童心理机能的发展水平，如儿童已经完全掌握了某些概念和规则 ；二是即将达到的发展水平。这两种水平之间的差异，就是“最近发展区”。教育教学的作用就在于创造“最近发展区”，推动或加速儿童内部的发展过程，为儿童的心理发展创造条件，最终跨越“最近发展区”而达到新的发展水平。

在让学生认识了地球内部构造之后如何帮助学生建构地球内部运动会造成板块运动从而引发地形变化这一科学概念上才不会让思维割裂，我找到了这一概念的“最近发展区”：即地球内部运动会造成地壳运动，通过播放煮沸的粥会将锅盖顶起的视频，再自然过渡到接下来对地球内部运动会造成板块运动从而引发地形变化，学生的思维没有跳跃，顺利地完成了综合分析思维能力的构建。

5、关注概念建构中的合作与交流，促使学生思维的修正与完善

在科学教学中，小组内的合作及各种不同形式的交流是探究的主线，也是贯穿科学概念建构的主线。在我们的科学课堂中，应关注概念建构中的合作与交流，做出实效，而不是走过场，这是一个让学生的已有的知识和思维外显化的过程，随着同学间合作和交流的深入，思维不断地修正和完善。当出现有不同的意见或结论时，教师不要牵强地把学生“诱导”到正确结论上，而是要按照学生讨论中实际表现出来的真正思路去自然而然地相互讨论，逐渐澄清问题，从而达到对原来观念的调整，并能以调整后的概念解决新情景中的问题。这样不仅可以使学生从个别事物的表象提高到科学概念层次，而且还可以发展以思维能力为核心的一系列能力。

在本课中，有2个重要的合作和交流环节，一是：地震和火山发生前后，地形会发生怎样的变化？试着用简图画一画或用文字描述。二是：通过模拟地球内部运动，观察“板块”将会怎样运动和变化，并在记录单上用简图或文字描述。在这两个环节，我都安排了足够的时间，让学生先充分讨论，再全面交流，尽量外显学生已有的知识和思维，随着交流的深入，学生对于地球内部运动所造成的板块运动方式以及不同的板块运动方式造成的不同的地形变化出现，如山脉、高原、裂谷、海沟的形成，得到了很清晰的认识，概念的建构和思维的提升都水到渠成。

 有人说，思维是人的智慧中最美丽的花朵，而科学思维就是这朵花里最高贵的花蕊。通过有效的概念建构，发展学生科学思维，追求的是一种深度，一种课堂求学的意境，提升的是学生的学习力，提升的是教师教学的境界！

参考文献：

[1] 曾小兰．《在建构概念的过程中完善科学思维》．3edu教育网．2010.9

[2] 阳志长．《由教师提问到学生提问》．科学教育网．2009.4

[3] 邹小斌．《基于科学概念有效形成的课堂教学策略研究》．中国教育创新.2010.7