沈曉英

【摘 要】概念的建構(gòu)和思維能力的提升是科學(xué)教學(xué)不可或缺的重要目標(biāo)，兩者應(yīng)當(dāng)是協(xié)同發(fā)展的關(guān)系。教學(xué)要起到預(yù)期的這種效果，一方面，必須對科學(xué)概念和科學(xué)思維含義本身作進(jìn)一步的厘清并充分理解兩者的關(guān)系，另一方面，在具體的教學(xué)設(shè)計(jì)中可以從以下三個(gè)方面加以踐行：利用材料的豐富結(jié)構(gòu)性，發(fā)展科學(xué)思維，揭示科學(xué)概念；利用概念的進(jìn)階從屬性，發(fā)展科學(xué)思維，升華科學(xué)概念；利用教師的人文性，推進(jìn)科學(xué)概念與科學(xué)思維的協(xié)同發(fā)展。實(shí)踐證明，注重“概念建構(gòu)和思維能力協(xié)同發(fā)展”的科學(xué)課能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)概念；科學(xué)思維；協(xié)同發(fā)展；教學(xué)設(shè)計(jì)

目前使用的小學(xué)科學(xué)教材，遵循概念的遞進(jìn)發(fā)展脈絡(luò)展開是其編排的重要特點(diǎn)之一。一般教材的每一個(gè)單元是一些從屬概念，每一課是一些小概念。事實(shí)上，促進(jìn)概念的有效建構(gòu)是科學(xué)教學(xué)的重要目的之一。但是概念的建構(gòu)并不是指記憶概念中的文字，而是在思維中去建構(gòu)，其本身就是一個(gè)思維活動(dòng)的過程。因此，教師應(yīng)立足于概念建構(gòu)和思維能力協(xié)同發(fā)展來設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)。但綜觀當(dāng)下的教學(xué)實(shí)際，恰恰在這方面存在普遍的缺失現(xiàn)象，這確實(shí)應(yīng)當(dāng)引起我們足夠的重視。本文試就相關(guān)問題展開敘述并提出一定的教學(xué)建議。

一、進(jìn)一步厘清“科學(xué)概念”“科學(xué)思維”的含義

“科學(xué)概念”“科學(xué)思維”是出現(xiàn)在日常教學(xué)中的高頻詞。但它們的含義，還需要科學(xué)教師進(jìn)一步的厘清。

（一）科學(xué)概念的內(nèi)涵及獲取路徑

科學(xué)概念（Scientific Concepts）是指組織起來構(gòu)成的、系統(tǒng)的科學(xué)知識。作為一種科學(xué)知識，科學(xué)概念必須是基于實(shí)證研究，且被科學(xué)家共同體所接受和承認(rèn)的。2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中涉及的科學(xué)概念，主要是指直接來自于人類對自然界的觀察。這些科學(xué)概念之間的聯(lián)系，涉及的范圍亦不同。對涉及范圍小的，稱之為特定的概念；涉及范圍大的，則稱為普遍的概念，或大概念。當(dāng)然，科學(xué)概念并非是一成不變的。由于科學(xué)知識不斷更新，科學(xué)概念也在發(fā)展甚至糾正，但都必須基于科學(xué)研究的結(jié)果。例如“九大行星”的概念就在近年發(fā)生了改變。

目前，科學(xué)教師可以從兩條途徑來獲取小學(xué)科學(xué)教學(xué)的科學(xué)概念或者主要概念。一是《科學(xué)教育的原則和大概念》；二是《課程標(biāo)準(zhǔn)》。前者一共有10個(gè)科學(xué)概念和4個(gè)關(guān)于科學(xué)的概念。后者有18個(gè)主要概念，分別分布在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域、生命科學(xué)領(lǐng)域、地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)與工程領(lǐng)域。

毋庸置疑，只有教師掌握了概念體系，厘清并反思每個(gè)單元與整個(gè)概念體系之間的關(guān)系，才能用合適的方式轉(zhuǎn)達(dá)給學(xué)生。

（二）科學(xué)思維的含義及相關(guān)理論

科學(xué)思維，也叫科學(xué)邏輯，即形成并運(yùn)用于科學(xué)認(rèn)識活動(dòng)，是對感性認(rèn)識材料進(jìn)行加工處理的方式與途徑的理論體系。

皮亞杰的研究理論認(rèn)為，思維發(fā)展可以分為四個(gè)階段。最初階段是“自我中心”階段（0～2歲）。在這個(gè)階段，兒童還不能把自己和外部世界完全分開，認(rèn)為自己對事物的認(rèn)識是絕對的。直覺階段（2～7歲），表現(xiàn)為自我中心觀減弱，直覺與所感知的現(xiàn)象產(chǎn)生聯(lián)系。具體運(yùn)算階段（8～10歲），則完全脫離自我中心，思維出現(xiàn)可逆現(xiàn)象，并能提出模型來客觀地解釋所觀察到的相互作用。形式運(yùn)算階段（11～12歲），兒童會假設(shè)條件并揣測可能的結(jié)果（公理—假設(shè)體系中的活動(dòng)）。聯(lián)系該理論，對指導(dǎo)教師進(jìn)行科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)有著重要意義。

2016年9月發(fā)布的《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)——全面發(fā)展的人》中，也包含了“理性思維、批判質(zhì)疑、勤于反思”等與科學(xué)思維有關(guān)的要點(diǎn)，說明當(dāng)前科學(xué)教學(xué)最主要的目的就是培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性能力（在國外被稱為高階思維能力）。

綜觀當(dāng)下的科學(xué)教學(xué)，除了不夠重視高階思維能力的培養(yǎng)外，也缺乏對“觀察和思考”的關(guān)注。“觀察和思考”是兒童認(rèn)識世界必不可少的素養(yǎng)。因?yàn)橹挥杏^察，沒有思考，意味著學(xué)習(xí)并沒有發(fā)生。

二、對科學(xué)概念與科學(xué)思維關(guān)系的進(jìn)一步認(rèn)識

思維是在人的頭腦里進(jìn)行的。除非進(jìn)行某種交流，否則一個(gè)人永遠(yuǎn)無法知道他人在想什么或者處于何種思維層次。語言是人類交流思想的一種方式，對科學(xué)概念的建構(gòu)顯得尤為關(guān)鍵?？茖W(xué)教學(xué)不同于機(jī)械訓(xùn)練，除了要有助于科學(xué)概念的建構(gòu)外，還應(yīng)立足于科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。由此可以發(fā)現(xiàn)，通過并基于語言這一中介，建構(gòu)概念和培養(yǎng)思維能力可以并且應(yīng)當(dāng)互為協(xié)同，共促發(fā)展。大量的例子說明：科學(xué)經(jīng)歷激活了語言，語言產(chǎn)生了思維，而思維又可能產(chǎn)生新的語言，如此反復(fù)。在日常教學(xué)中，它們的發(fā)展順序是：個(gè)人置身于有結(jié)構(gòu)的材料之中，產(chǎn)生前語言思維；集體研討的開始階段，個(gè)人表達(dá)各種觀察結(jié)果所用的語言與自己的思維產(chǎn)生相互作用；一起參加探討的人的語言和思維產(chǎn)生相互作用；形成解釋（科學(xué)概念）；對這些解釋進(jìn)行驗(yàn)證?？梢?，科學(xué)概念是科學(xué)思維的基礎(chǔ)，科學(xué)思維是科學(xué)概念的發(fā)展，它們是協(xié)同、螺旋發(fā)展的。假如把科學(xué)概念和科學(xué)思維比作番茄和雞蛋，毋庸置疑，它們各有營養(yǎng)，當(dāng)把它們組合時(shí)，將會產(chǎn)生更美好的價(jià)值！而這種價(jià)值，恰恰是學(xué)習(xí)對象應(yīng)當(dāng)具備的素養(yǎng)，需要科學(xué)教師致力于此類相關(guān)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的研究。

三、基于科學(xué)概念與科學(xué)思維協(xié)同發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)

通過上述分析，我們應(yīng)當(dāng)明了，科學(xué)概念與科學(xué)思維協(xié)同發(fā)展，不僅是課程改革和學(xué)科教學(xué)的使命，更是源于“科學(xué)概念”“科學(xué)思維”兩者之間存在著很強(qiáng)的內(nèi)生關(guān)系。教師應(yīng)當(dāng)立足于概念建構(gòu)和思維能力的協(xié)同發(fā)展來實(shí)施教學(xué)。

（一）利用材料的豐富結(jié)構(gòu)性，發(fā)展科學(xué)思維，揭示科學(xué)概念

一套好材料成就一節(jié)好課?？茖W(xué)教學(xué)中的好材料，指的是材料的結(jié)構(gòu)性，即通過操作材料可以揭示自然現(xiàn)象間的某種關(guān)系。這種關(guān)系的模式即是描述現(xiàn)象的概念，概念是從材料的“幕后”關(guān)系推導(dǎo)出來的結(jié)果。具有豐富結(jié)構(gòu)性的材料是發(fā)展科學(xué)思維、揭示科學(xué)概念的最基本的保障。

以三年級下冊《磁鐵有磁性》一課為例。教學(xué)時(shí)，教師提供各種各樣的鐵制品和磁鐵，作為學(xué)生的研究材料。這樣的材料，可以讓學(xué)生在探究中很容易地發(fā)現(xiàn)相似之處，即這些鐵制品都可以被磁鐵吸引，隨即得出結(jié)論——磁鐵能吸鐵。但是，不排除學(xué)生會得出另一個(gè)結(jié)論——磁鐵能吸金屬。究其原因，是這組材料的結(jié)構(gòu)性比較單一，如果增加一些其他金屬材料，比如銅制品，學(xué)生就能比較確信磁鐵能吸鐵，至少可以避免“磁鐵能吸金屬”概念的得出。

毫無疑問，材料越豐富，學(xué)生對事實(shí)的綜合也就越全面，但材料豐富所帶來的干擾也越大。對結(jié)構(gòu)性材料的選擇，考量著科學(xué)教師是否懂得科學(xué)，是否了解學(xué)情，是否具備相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)。歸根結(jié)底，材料能否引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入良好的研究狀態(tài)，能否明確地指向核心概念和科學(xué)思維，才是材料選擇的關(guān)鍵點(diǎn)。

（二）利用概念的進(jìn)階從屬性，發(fā)展科學(xué)思維，升華科學(xué)概念

美國教育心理學(xué)家奧蘇伯爾說：“假如讓我把全部的教育心理學(xué)僅僅歸納為一條原理的話，那么我將一言以蔽之：影響學(xué)生學(xué)習(xí)新知唯一重要的因素，就是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，要探明這一點(diǎn)，并應(yīng)據(jù)此進(jìn)行教學(xué)?！苯處熤挥忻鞔_目標(biāo)，才能有的放矢。而這一目標(biāo)，通常是指可以量化的科學(xué)概念。因此，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)前須厘清概念網(wǎng)絡(luò)圖，做到了然于心，才能讓課堂教學(xué)正確而踏實(shí)。

例如，教師設(shè)計(jì)六年級下冊《小蘇打和白醋的變化》一課時(shí)，須提前厘清與這一課相對應(yīng)的大概念（如下表所示）。

通過以上五個(gè)維度的分析，教師由大概念逐步走向更為精準(zhǔn)的小概念或者從屬概念。此時(shí)，教師如能對學(xué)情做出正確的分析和判斷，就能設(shè)計(jì)出適合學(xué)生思維發(fā)展的教學(xué)活動(dòng)，幫他們建構(gòu)起這一課應(yīng)該建立的科學(xué)概念。

（三）利用教師的人文性，推進(jìn)科學(xué)概念與科學(xué)思維的協(xié)同發(fā)展

“真正的教育技能和藝術(shù)就在于，一旦有必要，教師就能隨時(shí)改變課時(shí)計(jì)劃。一個(gè)好教師就在于他能感覺出課的發(fā)展邏輯，使課的結(jié)構(gòu)服從于思維的規(guī)律性?！?0分鐘的課堂隨時(shí)有可能出現(xiàn)一閃而過的教學(xué)契機(jī)，它具有動(dòng)態(tài)性，是稍縱即逝的。教師要敏銳地捕捉這些生成性資源并對其加以合理利用，創(chuàng)造推進(jìn)科學(xué)概念與科學(xué)思維協(xié)同發(fā)展的條件。

以五年級上冊《光和影》一課為例。課堂上，教師提供了一個(gè)教具（木塊），讓學(xué)生根據(jù)材料自行研究“光和影”的規(guī)律。有個(gè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，如果用尺子擋住木塊，只有尺子的影子，卻沒有木塊的。這一“節(jié)外生枝”的情況，是在課堂教學(xué)情境中通過積極的師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，在共同思考與共同發(fā)展中產(chǎn)生的超出教師教案設(shè)計(jì)的新情況。

馬斯洛認(rèn)為：“只有在真誠、理解的師生關(guān)系中，學(xué)生才敢于和勇于發(fā)表見解、自由想象和創(chuàng)造，從而熱情地汲取知識、發(fā)展能力、形成人格?！笨茖W(xué)教師應(yīng)秉承“科學(xué)概念可以被不斷地完善和修正”的理念，創(chuàng)造出一種利于學(xué)習(xí)的場景，使學(xué)習(xí)行為具有廣泛的自由，耐心等待學(xué)生對正在發(fā)生的事所建立的模型進(jìn)行加工修正，這實(shí)際上是建立概念過程中的一種操練。

教師的人文性使得學(xué)生在心理安全的氛圍中敢于表達(dá)和行動(dòng)，圍繞生成性問題，再度進(jìn)行探究和討論，孕育了“奇跡”的發(fā)生。案例中的生成性問題帶來如下的意義：第一，鞏固了“影子產(chǎn)生的條件中少了光”這個(gè)從屬概念；第二，明確了“在影子里，是看不到光的，因?yàn)楣馐茄刂本€傳播的”的概念；第三，可以把這種現(xiàn)象與六年級下冊《日食與月食成因》一課簡單掛鉤。雖然本課是單元的起始課，但它是開放的，不能拘泥于書本的三個(gè)實(shí)驗(yàn)死死不放，應(yīng)著眼于學(xué)生科學(xué)概念的建構(gòu)與科學(xué)思維的培養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。

“科學(xué)作為知識”“科學(xué)作為過程”“科學(xué)作為探究”，這三個(gè)方面的關(guān)系不是簡單的平行關(guān)系，而是發(fā)展的關(guān)系?！翱茖W(xué)作為知識”指的就是科學(xué)概念，后兩者指向“科學(xué)思維”。有些教師喜歡在每堂課結(jié)束時(shí)進(jìn)行總結(jié)，以達(dá)到建構(gòu)某個(gè)從屬概念的目的。這本無可厚非，但教師更要關(guān)注和反思的是學(xué)生得出科學(xué)概念的方法是什么。注重“科學(xué)概念和科學(xué)思維協(xié)同發(fā)展”的科學(xué)課，會讓每一個(gè)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)科學(xué)的快樂和期盼科學(xué)課的欲望。只有這樣，科學(xué)概念、科學(xué)思維乃至其他的素養(yǎng)，才能一并得以發(fā)展和提升。科學(xué)課就該有這樣的追求和風(fēng)景……

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（浙江省寧波市行知實(shí)驗(yàn)小學(xué) 315100）