小学科学概念教学问题及对策论文
［摘要］科学概念是科学理论体系的基础，小学生科学概念学习的两个阶段———概念获得和概念应用，是通过科学理论的解释和预测功能联系起来的。从小学生的科学认识过程入手，从解释和预测功能视角出发，对北京市小学科学教学评优视频进行整理和分析，发现在科学概念教学中存在的问题为：注重概念结论，忽视方法引导；注重概念获得，淡化概念应用；概念获得和概念应用未能协调。提升小学科学概念教学质量的对策为：概念获得的过程与方法并重，概念获得和概念应用缺一不可，概念获得和概念应用有机联系。
［关键词］小学科学；概念教学；解释与预测
《科学（３－６年级）课程标准（实验稿）》（以下简称“科学课标”）在前言部分指出：“从小就必须注重培养学生良好的科学素养，通过科学教育使学生逐步领会科学的本质，热爱科学，学会用科学的思维方式解决自身学习、生活中遇到的问题。”［１］１由此可见小学生掌握科学知识、运用科学知识的重要性，小学生只有掌握了科学知识、会运用科学知识，才能够真正地爱科学、学科学、用科学。小学生科学素养的培养要在各种各样的科学活动中进行，而科学概念的学习是科学认识活动的基础。科学理论有解释和预测功能［２］６３－６４，这对于科学概念同样适用，即学生在获得科学概念后，应该“用科学”，才能体现科学的意义。概念学习包括概念获得和概念应用两个阶段，概念应用通过概念的解释与预测功能体现出来，学生只有获得并理解科学概念后才能准确应用，这两个阶段都不能偏废，而最重要的就是建立概念获得和概念应用之间的有意义联接。这种联接需要教师在教学中充分协调概念获得和概念应用两个环节，有意识地帮助学生建立联系。
一、解释与预测功能对小学生科学概念学习的意义
人类的科学认识过程是从客观事实到科学事实，再到科学认识，最后是科学认识的应用。通过观察与实验从自然界中的客观事实得到科学事实，再用思维加工科学事实得到科学认识［２］４２。科学认识的成熟形态是科学理论，得到科学认识之后用科学认识解释自然现象，实现科学理论的功能。当科学认识出现反常或危机时，就会出现修正科学认识或产生新的科学认识，这是一个永无止境的发展过程。虽然小学生的科学认识过程不具备人类科学认识过程的严谨性、复杂性，但是其基本重演了人类的科学认识过程［３］。小学生在科学学习中经历两个阶段：首先，通过探究实验获得科学事实，在积累科学事实后通过归纳概括、思维加工，逐步获得科学认识；然后，用获得的科学认识去解释和预测一些生活中的常见现象。科学概念是科学理论体系的基础，科学概念的学习与学生科学知识的掌握、合理的科学认知结构的形成以及科学能力的提高都有密切关系。概念学习的过程包括概念获得和概念应用，分别对应学生科学学习的两个过程。概念获得通常是以观测和实验的结果为依据，通过抽象、概括由经验获得的事实，进而归纳出科学结论。而概念运用则是从一些作为原理的判断形式出发，通过逻辑推理，解释科学现象和理解科学原理。科学课标强调科学学习要以科学探究为核心［１］２。当前，在小学阶段的科学教学中教师组织学生花费大量时间进行探究活动，通过观察实验得到科学事实，并引导学生分析归纳出科学概念。这种概念获得方式在小学科学教学中已小有成效，学生在科学课堂中不仅能够获得大量概念，而且有了主动权，获得了更多主动参与、亲身体验的经历。中学阶段，学生获得概念之后，往往会用大量的练习作业来巩固所学。虽然大量的练习并不符合小学科学教学特点，但其中也有借鉴意义。不同阶段的学生，其认知情感发展特征不同，科学教学的侧重点也应有所区别。小学阶段，虽然学生的认知结构不完善，抽象思维能力不够强［４］，但他们逐步开始有一定的推理能力。由于其认知能力和理解能力等方面的不足，有时无法解释科学概念中的原理，所以只要求他们能够把课堂知识与现实生活联系起来就足够［５］。而对于这一联系的过程，目前则相对忽视。在学生获得科学概念过程中，教师只注重学生是否获得了概念，而很少联系到概念应用，也有的教师在学生获得概念后只是简单地拓展甚至直接结束教学，不利于学生知识的巩固和应用意识的培养。学生只有获得了清晰明确的科学概念才能准确进行解释和预测，在应用科学概念解释和预测现象中也能加深其对于科学概念的把握和理解，两个过程都不能偏废。
二、小学科学概念教学存在的问题
教师是课堂教学中的引导者、组织者、合作者，因此学生对概念的掌握程度与教师的引导和组织有极大的关系。如果只注重概念获得、忽视应用，教师的教学组织就会存在偏差，学生在学科学之后难以用科学。由于传统教育思想的影响，在小学科学实际教学活动中存在一些问题直接影响教学质量的提高。对北京市２０１５年小学科学教学评优课视频进行整理和分析，发现教学中存在的一些问题。
（一）注重概念结论，忽视方法引导
在“热对流”①一课中，教师通过烧热水的生活情境引导学生思考：“水为什么会热，甚至沸腾？”接着学生进行模拟烧水的探究实验，给烧杯中的水加热，并在烧杯中放少量锯末，观察锯末的运动路径。学生观察到的路径有锯末先上升再下降、锯末在水中从下到上转圈两种，这两种路径都是热水上升、冷水下降的缩影，只要稍加引导便能得出结论。然而，教师没有引导学生了解“锯末运动的路径”与“水的流动”之间的关系，使得学生难以总结结论。最后教师只好告诉学生底部热水类似于热空气会上升，上面的水温度低冷水会下降，如此循环往复就会使水变热，甚至沸腾，这就是水的热对流。这时再让学生复述解释“水为什么会热，甚至沸腾”，学生仍然十分迷茫，教师又在多媒体设备中出示了结论让学生朗读，并告诉学生这种传递热的方式叫对流。此时，让学生解释“为什么冬天开暖气会很暖和，而且暖气安装在室内下方”，有学生回答时还出现了“热传递”的字眼，但很难说出“对流”。观察与实验设计主要有三种方法：放大法、转换法和对比法。放大法是将观察对象放大，以利于形成强刺激或对细节的感知理解。转换法是将不明显或无法感觉的科学现象转换为可清晰感知的现象。对比法是将两个或多个具有同种性质的科学现象或变化过程进行比较观察，突出观察对象或通过比较作出逻辑判断。本节课中教师采用了转换法，即把不明显的现象“水的流动”转换为能够清晰感知的“锯末的运动”，用锯末运动的路径表示水流动的路径从而得出水的'对流的结论。由于小学生理解能力和思维水平有限，因此他们很难由锯末运动联想到水的流动，在教学中教师没有让学生直观感受到转换法的应用，没有由锯末运动引导学生转换到水的流动，使得学生很难得出“水的热对流”结论，都是教师直接给出结论然后让学生朗读复述，学生并没有懂得“对流”概念的真正含义，很难区分“热对流”和“热传导”。事实上，在教学中教师可以先让学生直接观察热水的流动，在学生观察无果的情况下再提出间接看到水流动路径的方法，加入锯末进行实验。注意把整个转换的过程教给学生，加深学生对方法的理解，从而得出“对流”的结论。这样在应用环节问到暖气安装在室内下方的原因，学生才能准确回答。
（二）注重概念获得，淡化概念应用
新课改以来，我们一直强调科学学习要以探究为核心，探究是掌握科学概念的重要方法，因此在科学教学中，教师加入了更多的探究环节，给学生更多动手、动脑的机会。探究往往很难把握的是时间问题，一节课的时间是有限的，为了给学生更多探究的时间，教师常常淡化了在探究之后、概念获得之后对于概念的应用，长此以往容易造成科学课堂与学生实际生活的分离，学生很难学以致用。在“距离变化对磁力大小的影响”②一课中，教师先通过钓鱼游戏（磁铁吸引曲别针的多少）引导学生思考距离与磁力大小的关系，接着让学生设计实验、进行实验，然后再让学生用改进的实验材料进行实验，最后学生总结出结论：磁铁与被吸引物体之间的距离对磁力大小有影响，距离越近磁力越大，距离越远磁力越小。整节课十分活跃，教师也很注重细节，基本达到教学目标，只是学生很少思考：这节课与实际生活有哪些联系？关于磁现象的知识离学生生活较遥远，学生在之前可能很少接触相关知识或者很少关注过此类现象，对于这节课的学习会很快忘记。如果在本节课的最后环节增加一些生活中的应用，如用绳子拴着小磁石便能很方便地取出掉入装有液体的瓶内的铁制品，就可以起到事半功倍的效果，既能增强学生对磁现象概念的理解，又能实现概念对生活现象的解释与预测。
（三）概念获得和概念应用未能协调
在“光的折射”③一课中，教师由射靶游戏引入，第一次让学生直接瞄准空水槽中的靶心，大多数学生都能射中，第二次让学生瞄准装满水的水槽中的靶心，绝大部分学生都没射中，通过两次对比引导学生思考加水之后射不中的原因。接着教师引导学生用实验探究光从空气进入水中的现象，经过启发，学生发现光会有偏折，这种现象就是光的折射。在认识了光的折射之后，回到射靶游戏，询问学生第二次射靶游戏中应该瞄准哪儿就能射中靶心？学生回答不一，有的说瞄准靶心下面一点，有的说瞄准靶心上面一些。对此，教师出示图片，问眼睛看到的靶心和实际的靶心分别是哪一个，学生回答也比较犹豫。为什么会出现上述现象？学生在前面学习中已经知道光从空气进入水中会发生偏折，而第二次射不中靶心的原因就是因为光的折射，可是瞄准哪儿才能射中靶心学生很难回答出来。究其原因就是概念获得和概念应用两个阶段未能协调。本节课的教学应该分三个步骤。第一步，一条光线不能确定物体位置，一束光才能确定物体位置。实验中我们观察到一条光线能产生折射，那么多条光线也有折射现象，多条光线实际就是光束。第二步，我们能看到物体是由于物体反射太阳光束进入我们的眼睛，产生了视觉，眼睛看到的是物体的像。第三步，折射导致像的位置发生变化。水中的靶心反射的太阳光在传播中发生偏折，我们看到的只是靶心的像，实际靶心偏下方。在本节课教学中，学生获得的概念是光线从空气进入水中会发生偏折，而在应用环节教师提出的问题是物体的像与实际物体的位置关系，显然这两个环节产生脱节，教师未能很好地协调：一方面，教师没有认识到概念获得和概念应用之间的联系，所以造成两个环节脱节，学生在获得概念后难以解释和预测生活现象；另一方面，学生对于获得的概念，本身可能理解不够深入。
三、提升小学科学概念教学质量的对策
知识来源于生活又作用于生活，应该把知识和生活紧密联系起来，由生活引出知识，再把知识回归生活。在小学科学概念教学中，应该把概念学习和实际生活联系起来，根据上述出现的问题提出如下对策。
（一）概念获得的过程与方法并重
概念获得是概念运用的坚实基础，只有学生对获得的概念有深入的了解，他们才能准确解释和预测科学现象。在“小灯泡是怎样亮起来的”④一课中，教师从生活中常见的小灯泡为切入点组织学生展开研究。首先，让学生用给定的材料尝试点亮小灯泡，会有学生发现小灯泡亮的连接方法，此时组织学生观察、分析连接方法的特点。然后，带着发现的问题和教师提出的观察思考问题再次投入到实验中去，在成功发现多种连接方法之后，组织学生进行分析比较，最终归纳总结出“闭合回路”这个科学概念。最后，学以致用，分析小灯泡不亮及小风扇能够转动的原因，学生能快速回答出正确答案。在这一节课的教学中，教师采用了放大法，先给材料让学生寻找小灯泡亮的连接方式，在学生发现多种方法后引导学生思考原因，把原本小灯泡内部看不见的结构放大，让学生观察外部导线与灯泡内部的连接方式，进而得出结论。学生在概念获得阶段层层深入，充分掌握和理解了使小灯泡亮起来的方法，所以在应用阶段学生很自然回答出原因。这里教师十分注重对学生概念获得过程的引导，为概念应用打下了坚实的基础，学生在获得概念后能够很好地解释其他科学现象。
（二）概念获得和概念应用缺一不可
在“电能产生磁”⑤一课中，教师先带领学生再现奥斯特实验“通电导线对小磁针的作用”和安培实验“通电线圈对小磁针的作用”，得出电和磁之间有联系的结论：电能产生磁。然后，让学生判断：两个学生在野外不同位置（一个靠近高压电线、一个远离电线）使用指南针会有什么不同，提醒学生在野外使用指南针时的注意事项。本节课的亮点是最后的迁移运用环节，教师在学生掌握本节课教学内容后并没有立即停下来，而是接着把知识和实际生活联系起来，给学生直观的感受。概念获得和概念应用是概念学习的两个阶段，二者缺一不可。概念的获得阶段是一节课的重心，教师在这个环节应当多让学生自主探究，获得对概念的深入理解，学生只有在准确把握概念的基础上才能解释和预测生活中的现象。科学有解释和预测功能，学习科学就是为了更好地用科学服务生活，用科学也能促进知识的掌握和理解，因此应用环节必不可少。
（三）概念获得和概念应用有机联系
在“轮轴”⑥一课中，教师首先让学生用转动的竹筒把重物提起来，为建构“轴能够绕固定点转动”做事实依据。接着用竹筒和小竹棍组合把重物提起来，在过程中引导学生说出“是竹棍带动竹筒转动，并且两者组合更省力”，为“轮带动轴转动省力”做铺垫。然后把小竹棍换成长竹棍，发现更省力，为建构“同一个轴，轮越大越省力”的规律积累事实资料。运用更多的竹棍，怎么能使手运动的距离变近？引导学生认识到竹棍的运行轨迹是圆，从竹棍中抽象出轮，上升到抽象的轮和轴的组成、运行上来。学生对轮轴就有一个慢慢建构的过程，并且直观感受到轮轴可以省力。这时再拓展到生活中辘轳提水的装置，学生很容易判断出是轮轴装置，并分辨出哪里是轮和哪里是轴。在本节课中，教师在概念获得环节层层深入，一步一步引导学生自己说出轮轴，整个探究过程中学生能很直观地认识到轮和轴，并且联系生活实际，把概念获得和应用有机联系起来。教师在学生获得轮轴概念时就把轮轴的建构过程也就是轮轴的运用考虑进去，所以学生很容易解释和预测生活现象。当然，应用不一定单独成一个环节，可以在学习概念的过程中注意拓展应用。斯宾塞曾提出过“科学知识最有价值”的著名论断，从中可以看出科学知识对生产、生活有着十分重要的作用，应该培养学生爱科学、学科学、用科学的精神。在小学科学教学中，教师应该重视概念获得的过程与方法，把概念获得和概念应用放在同等位置，并且充分协调两个阶段的联系，把概念获得和概念应用有机联系起来，促进学生的迁移，用学过的概念、原理解释和预测生活现象，把科学学习与实际生活联系起来。
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