基于科学思维素养的初中科学概念构建的教学策略
陈峻
摘 要： 科学概念构建的课堂教学不仅是让学生掌握科学知识，更是指向学生的科学思维素养发展，在科学概念构建的教学中的策略是：基于科学思维素养，突出概念构建的体验过程;基于科学思维素养，注重概念构建的合作过程;基于科学思维素养，设计概念构建的探究过程.促进科学课堂教学的进一步深化，提高学生的核心素养能力.
关键词： 核心素养;科学思维素养;概念构建;教学策略
学科核心素养为初中科学教师“培养什么人，怎样培养人”指明了方向，成为教师课堂教学变革的热点话题.核心素养属于一种跨学科素养，强调在各学科都可以发展的、对学生最有用的东西，为自己的终身学习打下良好的基础[1].我国著名心理学家林崇德教授为首的专家组将核心素养划分为社会参与、自主发展和文化修养三个领域、十项核心素养指标.具体到科学学科，核心素养体现为学科素养（包括科学基本知识与技能、科学思想与方法、科学问题解决能力、科学情感、态度与价值观、科学精神等）、科学语言素养、科学信息素养、科学能力素养、科学思维素养等[2].此中科学思维素养是科学学科核心素养的重要组成部分.什么是科学思维素养：“是形成并应用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系;它是科学知识在认识的统一过程中，有机整合了各种科学的思维方法，它是人类实践活动的产物[3] ”.科学概念是科学知识的基本元素，是科学知识结构的基础，构建科学概念是深刻认识自然现象本质特征的标志，也是领会自然规律的基础[4].科学概念构建的课堂教学不仅要让学生掌握书本知识，更重要的是要基于科学思维素养，引导学生掌握科学的学习方法，掌握如何应用所学知识的科学思维去解决实际问题，培养学生分析、评价等高阶思维能力.以下谈谈基于科学思维素养的初中科学概念构建的教学三个策略，为提升科学课堂教学改革的进一步深化提出点滴思考.
1 基于科学思维素养，突出概念构建的体验过程
前苏联教育家维果斯基指出，“科学概念的直接教授是不可能的，而且也是没有效果的.一位试图如此做的教师，除了空洞的言辞和儿童鹦鹉似的背诵外，一无所成;虽然模仿了相应的知识，但实际上是一片空白[5]” .教师教学时，不要把概念和规律直接告诉学生，教师的教学理念要由过去的“重结论”向现在的“重过程和方法”转变，向学生的科学思想、思维动态生成转变.教师首要的是教给学生学习的方法，让孩子从学会科学知识到会学科学知识.怎样提高学生的学习知识的效能呢？教育学家经研究发现，单从听而来的学习效能是10%，单从看而来的学习效能是15%，从与人讨论而来的学习效能是40%，从亲自体验中而来的学习效能是80%.由此说明，最理想的学习效能来自学生亲身体验，教学中教师应尽量做到让学生通过自己的所见、所闻、所感去体会和感悟知识，以主动而有质量的参与为有效学习，以利于促进学生对所学知识的主动建构.课堂教学要强调学生的直接体验，让学生“身临其境”学习，比如用手触摸，用眼辨别，用耳倾听，用鼻嗅闻，用脑思考，这样学生才能体验知识的生成，体验科学教学的思维与方法.
案例1 ?密度
师：已知如图1所示物品由两种物质组成5个正方体中，V1最小，且4V1=2V2=2V3=V4=V5
?师：你能否想办法将5个物品分成两类？
学生用手触摸金属块，掂量金属块的质量.
生1：5个正方体金属块中，我们组实验时，把金属块2和3对比，2轻3重;把金属块4和5对比，4轻5重，金属块1无法比较.
生2：已知物品由两种物质组成，我感觉3和5一组较重，2和4一组较轻，金属块1也是无法比较.
师：同学们思考、讨论一下，金属块3和5或2和4是否同一类物质，它们的体积关系怎样？质量关系又是如何呢？
师追问：它们质量和体积是成正比增大还是不成正比增大？
学生体验正方体物品并实验 归纳得出.
生1：2和4質量与体积之比是成正比增大，应该是同一种物质，3和5质量与体积之比也是成正比增大，应该是同一类物质;所以同一种物质它的质量与体积的比值是一个定值的.
生2：补充一下，在相同条件下，同一种物质质量与体积比值是一个定值，但是1还是不好比较？
师：1正方体金属块不好比较，我们是否可以测量它的质量和体积？
生3：我们小组测量：1正方体金属块质量是5正方体金属块1/4， 已知体积也是1/4，1和5质量与体积比值是相同.
学生思考讨论，归纳得出：物质的质量与单位体积的比值，科学上把这个比值称为物质的“密度”.
上述教学过程当中，运用科学思维与方法，在分类的过程中，学生应用已有的经验可以解决一些问题，如学生对同体积的2和3或4和5进行比较时，仅利用轻重经验就可以解决，但解决另一些问题时却碰到了困难，如对金属块1却无法归类.意识到新问题与原有看法的不一致时，原有观念遇到了挑战.从而使他们产生学习的心理需求，激起学生的学习念头，引发学生的求知欲.于是学生开始意识到自己经验的不足，意识到有寻找新知识的必要，体验不仅是理解知识的需要，更是激发学生思维活力、促进学生思维成长的需要，运用科学思维的方法构建概念.学生在学习科学概念构建时，从科学知识认知发展的水平来看，都离不开体验的支撑.教师并没有带领学生直奔密度的概念，而是让学生进行一个直观的物品分类体验活动，同时给予学生足够的思考和活动体验的机会，让他们经历成功和困惑，培养学生分析问题能力和思维能力.可以说，此时密度概念引入就水到渠成，学生建构起来的密度概念是生动、深刻的.
2 基于科学思维素养，注重概念构建的合作过程
在科学概念建构中，有时单个学生能力有限，活动可以通过多位同学合作进行，学生间以各种不同方式进行小组合作学习，迸发科学思维的碰撞，产生解决问题的新方法.这不仅帮助学困生改进学习，也会使学优生进一步得到锻炼，提高学生科学利用科学思维问题解决能力，有利于营造和谐的科学课堂构建概念.
摘 要： 科学概念构建的课堂教学不仅是让学生掌握科学知识，更是指向学生的科学思维素养发展，在科学概念构建的教学中的策略是：基于科学思维素养，突出概念构建的体验过程;基于科学思维素养，注重概念构建的合作过程;基于科学思维素养，设计概念构建的探究过程.促进科学课堂教学的进一步深化，提高学生的核心素养能力.
关键词： 核心素养;科学思维素养;概念构建;教学策略
学科核心素养为初中科学教师“培养什么人，怎样培养人”指明了方向，成为教师课堂教学变革的热点话题.核心素养属于一种跨学科素养，强调在各学科都可以发展的、对学生最有用的东西，为自己的终身学习打下良好的基础[1].我国著名心理学家林崇德教授为首的专家组将核心素养划分为社会参与、自主发展和文化修养三个领域、十项核心素养指标.具体到科学学科，核心素养体现为学科素养（包括科学基本知识与技能、科学思想与方法、科学问题解决能力、科学情感、态度与价值观、科学精神等）、科学语言素养、科学信息素养、科学能力素养、科学思维素养等[2].此中科学思维素养是科学学科核心素养的重要组成部分.什么是科学思维素养：“是形成并应用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系;它是科学知识在认识的统一过程中，有机整合了各种科学的思维方法，它是人类实践活动的产物[3] ”.科学概念是科学知识的基本元素，是科学知识结构的基础，构建科学概念是深刻认识自然现象本质特征的标志，也是领会自然规律的基础[4].科学概念构建的课堂教学不仅要让学生掌握书本知识，更重要的是要基于科学思维素养，引导学生掌握科学的学习方法，掌握如何应用所学知识的科学思维去解决实际问题，培养学生分析、评价等高阶思维能力.以下谈谈基于科学思维素养的初中科学概念构建的教学三个策略，为提升科学课堂教学改革的进一步深化提出点滴思考.
1 基于科学思维素养，突出概念构建的体验过程
前苏联教育家维果斯基指出，“科学概念的直接教授是不可能的，而且也是没有效果的.一位试图如此做的教师，除了空洞的言辞和儿童鹦鹉似的背诵外，一无所成;虽然模仿了相应的知识，但实际上是一片空白[5]” .教师教学时，不要把概念和规律直接告诉学生，教师的教学理念要由过去的“重结论”向现在的“重过程和方法”转变，向学生的科学思想、思维动态生成转变.教师首要的是教给学生学习的方法，让孩子从学会科学知识到会学科学知识.怎样提高学生的学习知识的效能呢？教育学家经研究发现，单从听而来的学习效能是10%，单从看而来的学习效能是15%，从与人讨论而来的学习效能是40%，从亲自体验中而来的学习效能是80%.由此说明，最理想的学习效能来自学生亲身体验，教学中教师应尽量做到让学生通过自己的所见、所闻、所感去体会和感悟知识，以主动而有质量的参与为有效学习，以利于促进学生对所学知识的主动建构.课堂教学要强调学生的直接体验，让学生“身临其境”学习，比如用手触摸，用眼辨别，用耳倾听，用鼻嗅闻，用脑思考，这样学生才能体验知识的生成，体验科学教学的思维与方法.
案例1 ?密度
师：已知如图1所示物品由两种物质组成5个正方体中，V1最小，且4V1=2V2=2V3=V4=V5
?师：你能否想办法将5个物品分成两类？
学生用手触摸金属块，掂量金属块的质量.
生1：5个正方体金属块中，我们组实验时，把金属块2和3对比，2轻3重;把金属块4和5对比，4轻5重，金属块1无法比较.
生2：已知物品由两种物质组成，我感觉3和5一组较重，2和4一组较轻，金属块1也是无法比较.
师：同学们思考、讨论一下，金属块3和5或2和4是否同一类物质，它们的体积关系怎样？质量关系又是如何呢？
师追问：它们质量和体积是成正比增大还是不成正比增大？
学生体验正方体物品并实验 归纳得出.
生1：2和4質量与体积之比是成正比增大，应该是同一种物质，3和5质量与体积之比也是成正比增大，应该是同一类物质;所以同一种物质它的质量与体积的比值是一个定值的.
生2：补充一下，在相同条件下，同一种物质质量与体积比值是一个定值，但是1还是不好比较？
师：1正方体金属块不好比较，我们是否可以测量它的质量和体积？
生3：我们小组测量：1正方体金属块质量是5正方体金属块1/4， 已知体积也是1/4，1和5质量与体积比值是相同.
学生思考讨论，归纳得出：物质的质量与单位体积的比值，科学上把这个比值称为物质的“密度”.
上述教学过程当中，运用科学思维与方法，在分类的过程中，学生应用已有的经验可以解决一些问题，如学生对同体积的2和3或4和5进行比较时，仅利用轻重经验就可以解决，但解决另一些问题时却碰到了困难，如对金属块1却无法归类.意识到新问题与原有看法的不一致时，原有观念遇到了挑战.从而使他们产生学习的心理需求，激起学生的学习念头，引发学生的求知欲.于是学生开始意识到自己经验的不足，意识到有寻找新知识的必要，体验不仅是理解知识的需要，更是激发学生思维活力、促进学生思维成长的需要，运用科学思维的方法构建概念.学生在学习科学概念构建时，从科学知识认知发展的水平来看，都离不开体验的支撑.教师并没有带领学生直奔密度的概念，而是让学生进行一个直观的物品分类体验活动，同时给予学生足够的思考和活动体验的机会，让他们经历成功和困惑，培养学生分析问题能力和思维能力.可以说，此时密度概念引入就水到渠成，学生建构起来的密度概念是生动、深刻的.
2 基于科学思维素养，注重概念构建的合作过程
在科学概念建构中，有时单个学生能力有限，活动可以通过多位同学合作进行，学生间以各种不同方式进行小组合作学习，迸发科学思维的碰撞，产生解决问题的新方法.这不仅帮助学困生改进学习，也会使学优生进一步得到锻炼，提高学生科学利用科学思维问题解决能力，有利于营造和谐的科学课堂构建概念.
