促进深层次理解：基于素养发展的小学科学概念教学公开课.docx

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1、促进深层次理解：基于素养发展的小学科学概念教学作者：邵锋星作者简介：邵锋星（1973-），男，浙江建德人，杭州经济技术开发区景苑小学校长，浙江省特级教师，浙江省基础教育课程改革专业指导委员会成员，杭州市小学科学教育专业委员会会长（浙江杭州310018）o原发信息：现代中小学教育（长春）2019年第201912期第47-50页内容提要：科学概念一直是国际科学教育界关注的焦点问题之一，小学科学教学中应提倡：体现连贯，系统发展对概念的理解；聚焦实践，学习像科学家那样思考；促进综合，获得对概念的整体理解。从而实现学生对科学概念的深层次理解，促进科学知识的系统化和结构化，发展学生的探究能力、推理能力，提

2、高科学素养。关键词：科学概念/促进理解/科学探究/科学思维期刊名称；素质教育复印期号：2023年04期科学概念一直是国际科学教育界普遍关注的焦点问题之一。美国科学教育的两大指导性文件美国国家科学教育标准和科学素养的基准把科学概念与过程”确定为最重要的学习内容；2017年我国教育部颁布的义务教育小学科学课程标准（简称课程标准）提出要理解科学概念”，重点强调了对科学概念的理解学习。因此，小学科学教学中如何实现学生对科学概念的深层次理解，促进科学知识的系统化和结构化，发展学生的探究能力、推理能力，提高科学素养，是小学科学教学的主要任务之一。-体现连贯，系统发展对概念的理解小学科学课程标准涉及四个领域

3、一共75项学习内容。教育科学出版社科学教材把教学内容细分为36个学习主题（单元），每个主题都包含7至8节连贯性教学内容，需要儿童进行一到两个月的持续学习,使得儿童有充分的时间围绕某一主题进行深入学习。这种大单元的教学使课程中的有关内容有了联系起来的可能，从事实与事实间、事实与概念间有了联系起来的可能，使儿童能够随着经验的丰富不断修正和完善已有的认识，对概念的理解逐步深入。1 .在单元内部，以学习主题引领事实间的联系因为有了大单元的平台，使教学能够集中在一个主题中展示一个个有结构的、层层递进的科学探究活动。例如，一年级上册比较与测量单元，从提出怎样比较物体的大小，引发儿童的认知冲突开始，引出比较

4、需要公平和方便的原则，随后设计了确定起点和终点的游戏。在儿童经历了用手测量，发现测量结果有差别之后，通过用物体测量的活动，进一步让儿童认识到，用不同物体或相同物体测量物体的长度也仍然会有差别的事实，由此产生用标准物测量和制作测副氏带的需要。在这样一个连续性的探究活动中，儿童紧紧围绕比较与测量”这一主题，从心理上重演了人类测量工具发现的过程，弄清了比较和测量规范产生的原因，在后续的一系列观察和实验中他们会有意识地使用比较与测量的思想及其工具。2 .在同一学段的单元之间，保持概念的连贯性促进概念的深层次理解，需要在同一层面针对一个大概念从不同的主题展开，让儿童了解概念所具有的广泛的解释能力，形成横

5、向的连贯性理解。儿童对世界的认识主要来源于身边用感官可以感受到的一个个物质组成的个体，课程标准在物质科学领域要求低年级小学生能够通过观察和描述认识物体具有质量、体积等特征，在生命科学领域能够说出常见动物和植物的名称及其特征。因此，在植物动物和我们身边的物体”三个单元的教学中，将儿童身边熟悉的物体区分为有生命的和没有生命的两类，分别引导学生研究这些物体的属性，帮助他们建立物体都具有可观察和描述的特征及这些特征又可以被人们认识并进行分类这样一个基本概念。3 .随着年级的升高，发展更为复杂的概念以生命科学领域的教学为例，儿童是从认识动植物的身体组成、外部形态特征并进行简单的分类开始的，为生物多样性的

6、概念奠定基础。到了中年级，通过动物的生命周期”（养蚕）和植物的生长”（种植凤仙花）认识生命个体从小到大的动态变化过程，建立有关发育的概念。其后，在认识了生物多样性和个体发育的基础上再探索环境对生物的影响。在这个过程中，对动植物身体组成的观察与比较不仅是分类的基本依据，而且是研究动植物的发育和繁殖、结构与功能不可跨越的概念。面对发育和繁殖、结构与功能的研究必然导致认识生物和环境的关系，并由此延伸到生物的演化。这样一步一步循序渐进的学习过程，逐步丰富和发展了生命科学领域的核心概念，并向儿童提供了一个认识自然界的基本框架。物质科学的概念发展是从认识物体的属性开始的，然后由物体的基本成分引出材料的概念

7、，再由材料过渡到物质。中年级学段学的“空气”和水的循环是对主要和常见物质的探索，变化则是从混合和溶解的角度形成对物质状态变化的认识。到了五年级“沉和浮讨论的是物体在水中的沉浮现象，在由判断到解释的过渡中，实现了由物体到物质认识的转换。六年级的“化学实验则是从化学变化的角度真正从物质的层面展开，为中学阶段形成物质的认识打下基础。地球与宇宙科学领域的概念发展，体现了由近及远、由具体到抽象的认识顺序。一年级的我们的地球家园”通过一日内太阳在天空中的位置变化、季节的变化和月相变化，初步了解地球上可以观察到的时空现象。中年级的天气空气和水的循环岩石、矿物和土壤”是从地球物质的角度建立大气层、水圈和岩石圈

8、的概念，”地表的变化则从地球的内部了解地壳、地幔和地核。到了高年级，通过环境和我们地球的运动和“宇宙的学习，形成人与地球的关系、有关地球运动和其他星球运动的概念认识，并激发儿童对地球与宇宙的探究热情及想象空间。二、聚焦实践，学习像科学家那样思考在美国的科学教育新框架中，首位关键词已经由“科学探究”变更为科学实践2。这个变化，不仅有利于扭转课堂教学中科学探究僵化、模式化的倾向，更重要的是，深化了我们对科学探究的认识，把科学探究理解为一种融合了社会、认知和行为等多个维度的实践活动。科学教育中的科学实践包含了通常所说的行为维度，比如，科学实验、种植养殖、科学考察、社会调查、科技制作等；也必须反映科学

9、探究的社会性活动特点，例如，合作学习、汇报交流、开放性讨论、科学论证和辩论等；还需要体现科学探究的核心目标：培养学生的核心思考能力，即帮助他们越来越自觉和自如地运用证据进行推理，并且不断改进自己的科学理论。这就要求教学中的设计，不仅关注“动手的活动，还必须蕴含大量创造性思维和科学理性的动笔、动嘴与动脑的活动。1 .确定儿童可以理解的概念性目标”以往的小学科学教学中，事实性目标大量存在。例如：了解食物在身体内的消化过程认识植物种子的几种不同传播方式等，它们以事实性知识为目标，而不是概念性目标。显然，以了解食物在身体内的消化过程为教学目标，教学过程中就会呈现为知道消化器官的名称，了解消化的过程，这

10、样的教学停留在以识记事实性知识内容为中心的浅层次上，对于发展儿童的深层次思维是没有什么意义的。因此，在以促进学生深层次理解的科学课教学中，首先需要将事实性目标转化为学生能够学习的概念性目标。例如，把“了解食物在身体内的消化过程”的教学目标转化为消化系统的各个组成部分具有不同的功能，目的是促使食物被人体吸收”会更好地激发学生对概念的理解力。又如三年级的种子的传播一课，将教学目标定位在“让学生认识植物种子的四种传播方式，教学活动中侧重于记忆主题中包含的知识点，学生学习的结果是知道植物种子有四种传播方式以及各种传播方式中具体的代表性植物是什么。如果教师将本节课的教学目标转化为帮助学生理解种子的传播方

11、式与其自身的结构有密切联系”，教学过程中围绕目标引导学生思考、讨论为什么种子有不同的传播方式？它们的传播方式与什么有关系？，教学的效果就会有所不同。2 .在探究教学设计中融入元认知策略儿童需要理解学习的意义，逐渐形成独立学习的能力，在学习中不断反思自己的学习过程，并作出积极的自我调节。发展这种元认知策略已经被许多国家列为基础课程的重要特征。小学科学教学中，将每个单元的起始课都设计为相关前概念的测查，通过头脑风暴、画图等形式调取学生的原有认识，使他们明白自己及同伴关于即将学习的主题知道些什么还想知道些什么。在单元的学习过程中，提示学生和自己先前的认识进行比较，看一看自己的认识发生了什么变化。单元

12、的最后一课，一般安抖弹元学习的整体回顾，尤其注意引导学生讨论认识的变化是如何随经验和证据的丰富而发生的。将这样的元认知策略引进早期的科学教育，不但是有意义的，同时也是可行的。儿童的兴趣和热情对于他们投入科学学习是非常重要的。只靠感官的刺激，探究的动力会逐渐衰竭。如何使儿童在科学学习中保持持续不竭的内动力，元认知理论认为，还是要让他们成为真正的学习者，积极对自我经验进行组织、发展、批判和论证，这时他们的积极性和创造性才有可能得到发挥。因此，鼓励儿童独立地表达自己的真实观点，同时又给他们提供合作和集体论证的机会，让他们在探究活动中切实体会到自我发展的成果，他们会更加自觉地投入科学学习活动，使自己成

13、为探究的主人。3提供思维工具，帮助儿童组织和利用经验儿童作为学习者和成人学习者的区别，也表现在经验的组织方面。根据杜威提出组织经验的两大原则：经验的连续性和交互作用，我们在浮科学教学中为儿童提供下列思维工具。(1)科学学习记录单。让每个儿童都独立地表达自己的观点并记载在自己的记录单和科学学习记录本上。鼓励作出解释，同时写出支持自己观点的事实和推理方法。这些记录单会在学习过程中反复使用，作为个体认知对比和发展的基础。(2)班级记录单。记录班级交流中的各种不同观点推理过程，供儿童了解其他同学的看法，并反复评估自己的观点。(3)科学词汇。科学教育的重要功能就是通过对儿童的科学学习进行干预，让他们从日

14、常的研究转变为科学探究，其中非常重要的就是发展他们的表达和交流能力。根据需要，在教学中增设科学词汇专栏，提供关于概念学习的相关词汇，以帮助儿童进行准确和流畅的表达。(4)各种组织和呈现数据的图表。图表和表格可以揭示数据之间的关系，对于儿童从中发现事物间的联系和运动规律是不可缺少的认识工具。教学中应设计测量纸带、条形图、点状图等用于组织和呈现,的图表以及比较实用的维恩图等。三、促进综合，获得对概念的整体理解综合的视角是指儿童在科学学习中应获得对概念的整体理解。美国科学促进会在其著名的科学素养的导航图一书中明确指出，对科学素养的形成而言，不仅单个概念是重要的，而且概念之间的相互支持以及相互作用的邻

15、近线索也十分重要。温哈伦在科学教育的原则和大概念一书中也提醒我们，科学教育具有多方面的目标，包括科学上有关的概念、科学能力和科学方法。这些多方面目标不是孤立的，在学习过程中它们是相互促进、相互综合的引。1 .结合科学概念学习，实施科学方法教育科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践中总结出来的正确的思维方式?口行为方式。作为一种基本的研究途径与方式，它与科学概念是平行的，包含在科学课程的范畴之中。科学方法不仅是科学课程的内容,而且还是获取科学概念的途径和手段，是理解科学概念的纲领和脉络，是运用科学概念的桥梁。科学概念与科学方法是一种互相促进的、水乳交融的关系，每一个科学概念的得出，都始终贯穿着科学方法的参与。或者说，科学方法是因，科学概念则是果，可见，只有使儿童在每一个科学概念得出的过程中，深切体会到科学方法的作用，科学概念才能真正被理解、掌握。结合科学概念的学习实蝌学方法教育，体现了科学方法教育路径的创新。由于科学概念的得出不仅与实验归纳法、控制变量法等探究方法密切相关，而且与分析、综合、判断、推理等思维方法密切相连，并且这两种方法常常交织在一起，因此，这种结合既要与探究方法结合，又要与思维方法结合。以比较材料的硬度”为例,学习任务中既包括了科学知识的学习，又结合了科学方法的教育。教师出示两块木头，问：它们的硬度是否一样？谁有办法比较？今天的活动就是比较不同材料的硬度