朱倩云 何曙君

【摘? ?要】作為科學學習的重要組成部分，有效建構(gòu)科學概念對于發(fā)展學生核心素養(yǎng)有重要的意義。以教科版《科學》四年級上冊《聲音的高與低》一課為例，教師應“整合相關學科，激活已有經(jīng)驗；提供學習支架，助力科學探究；揭示科學本質(zhì)，促進概念建構(gòu)；運用多元評價，促進思維發(fā)展”，幫助學生實現(xiàn)對科學概念的理解和應用，提高學生的科學核心素養(yǎng)。

【關鍵詞】小學科學；科學概念；核心素養(yǎng)；科學觀念

《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確提出：科學觀念是科學課程要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)之一，科學觀念是在理解科學概念、規(guī)律、原理的基礎上形成的對客觀事物的總體認識。要形成科學觀念，必須掌握一定的科學概念。作為科學學習的重要組成部分，有效建構(gòu)科學概念對于發(fā)展學生核心素養(yǎng)有重要的意義。教科版《科學》四年級上冊《聲音的高與低》一課主要存在兩個教學難點：一是學生難以準確辨別聲音的高低；二是“物體的振動難以用肉眼辨識”，不利于建構(gòu)概念。對此，教師從學生的認知經(jīng)驗出發(fā)，借助學習支架展開概念教學，幫助學生掌握知識，提升思維能力。

一、整合相關學科，激活已有經(jīng)驗

在前期的調(diào)查中，教師發(fā)現(xiàn)有一部分學生容易將聲音的高低和聲音的強弱混淆起來。雖然學生在之前已經(jīng)學習了《聲音的強與弱》，但在實際的聽音辨別環(huán)節(jié)，他們依然分不清聲音的高低與聲音的強弱。在小學二年級的音樂課中，學生已經(jīng)學習了音階和簡譜的相關知識，有了對聲音高低的感性認知。基于此，教師聯(lián)系音樂學科展開教學，激活學生原有的知識經(jīng)驗。

（一）設置體驗活動，激活已有經(jīng)驗

課始，教師通過設置體驗活動“比比誰的聲音最好聽”，讓學生演唱歌曲《小星星》。在不同學生演唱展示后，教師提問：“你認為誰唱得好聽？為什么？”

生：我認為A同學唱得好，因為她每個音都唱得非常準。

生：我還有補充，A同學不僅音準好，而且唱出了高低起伏。

生：我也認為A同學唱得好，因為她的音調(diào)有高有低，有變化。

體驗活動能夠激發(fā)學生的學習興趣。教師要及時引導學生表達對聲音的高低的看法，激活學生已有的經(jīng)驗。

（二）整合相關學科，聯(lián)結(jié)已有認知

通過體驗活動，學生初步感知了聲音的高與低，但對于高低不同的聲音具備怎樣的特點并不清晰。為了幫助學生進一步認識高低不同的聲音，教師設計了如下學習任務。

提問：你能判斷聲音的高低嗎？

任務1：聽聲音，說一說聲音的高低。

任務2：聽幾組不同的音樂，并對照相應的樂譜，說一說高低不同的聲音分別具有怎樣的特點。

聲音的高低對于學生來說是一個較為抽象的科學概念。通過學習任務，學生將聲音的高低和音樂課中學到的簡譜知識相結(jié)合，使抽象的概念變得具體可感。學生了解到聲音的高與低并不是絕對的，而是相對的。

二、提供學習支架，助力科學探究

科學概念的形成需要經(jīng)歷分析、比較、抽象、概括、綜合的過程。四年級學生的抽象思維發(fā)展尚不完善，不能由表及里地歸納概念的本質(zhì)。根據(jù)概念的抽象程度，教師可以提供不同的學習支架，支持學生的學習，幫助學生自主建構(gòu)概念。對于《聲音的高與低》一課，學生在“區(qū)分強弱、高低不同的聲音；把握物體特征與聲音高低之間的規(guī)律；探尋產(chǎn)生高低不同的聲音的本質(zhì)原因”存在困難。因此，在學生進行科學探究的過程中，教師要提供具體相關學習支架：語言支架——科學詞匯；思維支架——圖表與過程記錄單；實驗支架——設計方案。這些學習支架能夠幫助學生對已有經(jīng)驗、事物特征和實驗活動進行有效整合。

（一）科學詞匯——助力精準表達

科學教育的重要功能就是通過對兒童的科學學習進行干預，讓他們從日常的研究轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W探究，其中非常重要的就是發(fā)展他們的表達和交流能力?！堵曇舻母吲c低》一課的教學中，教師要為學生提供必要的科學詞匯，如高的聲音可以用“尖、脆”來描述，低的聲音可以用“渾厚、粗重”來描述，幫助學生準確、流暢地表達。

（二）圖表與過程記錄單——探尋科學規(guī)律

1.利用圖表

利用圖表有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，揭示事物之間重要的、共同的特征，助力學生理解概念本質(zhì)。在《聲音的高與低》一課中，教師通過使用條形統(tǒng)計圖（如圖1），幫助學生探尋聲音高低的規(guī)律。

教師提問：通過觀察這些統(tǒng)計圖，你們有什么發(fā)現(xiàn)？

生：我們小組發(fā)現(xiàn)：物體越大，發(fā)出的聲音越低；物體越小，發(fā)出的聲音越高。

生：我們小組探究出的結(jié)果是：物體越長，發(fā)出的聲音越低；物體越短，發(fā)出的聲音越高。

生：我們小組發(fā)現(xiàn)：物體越粗，發(fā)出的聲音越低；物體越細，發(fā)出的聲音越高。

這一教學環(huán)節(jié)中，教師借助圖表清晰呈現(xiàn)了各組的探究情況。學生通過研討，不僅找到了物體特征（大小、粗細、長短）與聲音高低之間的關系，對于如何判斷聲音的高低也有了新的認識。

2.利用過程記錄單——明確科學結(jié)論

在探究實踐中，教師要讓學生把觀察到的現(xiàn)象、自己的想法和發(fā)現(xiàn)記錄下來。記錄單由此產(chǎn)生。記錄單是全班進行交流的學習材料，是學生了解其他學生想法、反思自己想法的載體，能幫助學生在科學學習中從科學現(xiàn)象得出科學結(jié)論。通過記錄單（如圖2、圖3）可以發(fā)現(xiàn)：部分學生的發(fā)現(xiàn)仍停留在觀察到的現(xiàn)象的層面；部分學生已經(jīng)通過現(xiàn)象建立起了聲音的高低與振動之間的關系，得出了正確結(jié)論。通過對科學記錄單的匯報，學生的認知得到了發(fā)展。

（三）方案設計——外顯科學方法

科學方法是人們在認識和改造客觀世界的實踐中總結(jié)出來的正確的思維方式和行為方式。每一個科學概念的得出，都有相應科學方法的參與。學生只有在每個概念得出的過程中，掌握科學方法，才能真正理解科學概念。

四年級的學生不具備設計整個實驗方案的能力。因此，教師需要給學生提供一定的幫助，如根據(jù)實驗要求，幫助學生設計實驗方案。在《聲音的高與低》一課的教學中，教師帶領學生設計了“振動的尺子”實驗方案（如圖4），借助對比的科學方法，討論實驗結(jié)果。

通過各小組的展示交流匯報，學生意識到對比實驗的作用，知道實驗成功的一個標志就是“尺子的振動幅度一樣”。

三、揭示科學本質(zhì)，促進概念建構(gòu)

具有形象性和直接性特點的學習過程有利于學生建構(gòu)科學概念。教學時，要讓學生先從已有的知識經(jīng)驗出發(fā)，經(jīng)歷探究實踐，獲取科學事實，揭示科學本質(zhì)，最后理解科學概念。

（一）主動建構(gòu)，抽象概括

建構(gòu)科學概念前，學生要先感受概念產(chǎn)生的必要性、合理性。概念建構(gòu)的過程就是學生自主分析、發(fā)現(xiàn)、探究、解釋的過程。

1.借助感性材料，感知科學概念

科學概念的建構(gòu)來自學生對外界事物的感性認知，而具體的建構(gòu)過程需要建立在學生對外界事物的感悟和體驗的基礎上。好的學習材料能幫助學生真實地體驗學習過程。本課教學中，教材中的材料是口琴、鋁片琴和鋼尺。敲擊鋁片琴分辨聲音高低的活動比較容易，因為學生已經(jīng)能夠?qū)⒁延械囊綦A知識轉(zhuǎn)化為音高知識。但吹奏口琴分辨聲音高低的活動對學生來說是比較陌生的，且口琴內(nèi)部的特征不易觀察。因此，教師為學生提供了用不同粗細的琴弦和橡皮筋制成的發(fā)聲教具、大小不同的燒杯、喇叭、鋁片琴和長短不同的音叉等材料，幫助學生找到物體特征（大小、粗細、長短）與聲音高低之間的關系。利用這些材料，學生對聲音高低的認識從抽象變?yōu)榫唧w。

2.經(jīng)歷探究實踐，建立科學概念

學生在找到物體特征（大小、粗細、長短）與聲音高低之間的關系后，聯(lián)系“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”這一知識點，自主探究聲音的高低與物體振動之間的關系。為了使實驗現(xiàn)象更加明顯，教師借助共鳴箱放大聲音效果，借助小木塊控制振動幅度。學生用看一看和聽一聽的方法觀察實驗現(xiàn)象，在記錄單上記錄實驗現(xiàn)象和自己的發(fā)現(xiàn)。通過探究實踐，學生對科學概念有了更深的認識。

（二）深度思考，完善理解

一個科學概念和一個實驗結(jié)論的得出需要經(jīng)過多次驗證。為了幫助學生深度思考，教師可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)。

1.信息技術(shù)輔助，厘清概念本質(zhì)

鋼尺實驗需要進行定性探究，讓學生判斷聲音的高低與振動的快慢之間的關系。如何使振動的快慢現(xiàn)象變得更加清晰明顯？教學中，教師可以借助視頻處理軟件慢動作回放鋼尺的振動過程，逐個呈現(xiàn)鋼尺伸出8厘米、12厘米、16厘米時的振動情況。然后將三組視頻放在同一界面進行對比，突破“物體的振動難以用肉眼辨識”這一難點，幫助學生厘清概念本質(zhì)。

2.智能軟件支持，凸顯實驗本質(zhì)

隨著科技的發(fā)展，越來越多的智能實驗器材被用于科學教學中，帶來了更加直觀、可視化的視覺效果，同時也增加了課堂的趣味性。本課中，利用相關智能軟件可以使“看得見的振動速度的快慢變成數(shù)得出的振動次數(shù)”，使不同特征的物體的振動快慢以數(shù)據(jù)的形式凸顯出來。

（三）發(fā)展素養(yǎng)，遷移運用

科學概念的習得是為了科學觀念的形成和科學素養(yǎng)的發(fā)展。具體表現(xiàn)為用所學知識解決實際問題。本課中，教師設置了以下學習任務，考查學生能否遷移運用科學概念。

教師學習任務：為什么男生的聲音普遍比女生低？請你作出解釋。

生：男生的聲帶可能比女生的粗。

生：我還有補充。男生的聲帶可能比女生的聲帶長。

教師出示聲帶的圖片（如圖5）。

由此可見，學生已經(jīng)能夠用所學知識解釋現(xiàn)象，并能對“人能發(fā)聲是聲帶振動的結(jié)果”這一知識進行綜合應用。

四、運用多元評價，促進思維發(fā)展

評價是檢驗學生概念建構(gòu)情況的重要方式。教學中，教師應嘗試建立一個目標多元、方法多樣的評價體系，以此診斷學生學習情況，調(diào)整和完善教學活動，激發(fā)學生概念建構(gòu)過程中的認知內(nèi)驅(qū)力。在《聲音的高與低》一課中，教師通過設計“聲音的高低”的前概念調(diào)查、教學過程中的形成性評價和教學后的評價，并借助評價工具使學生的思維顯性化，從而達成教學目標，促進學生發(fā)展。具體如表1所示。

學生在學習科學概念之前已經(jīng)有了自己的一些認識。教學時，教師要基于學生視角，為學生提供學習工具，豐富學生的感性認知，化抽象為具體。這樣，學生才能逐漸從主觀判斷走向理性思考，經(jīng)歷科學概念的習得、理解和運用過程，不斷提升學習能力，發(fā)展科學思維。

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