浅谈小学“生命世界”科学概念建构策略

1、浅谈小学“生命世界”科学概念建构策略 “学科学意味着学生在学习过程中修正、拓展自己观念，而不是记住事实性的信息和定义。”（摘自人是如何学习的）所以小学生学习科学不仅是科学知识和科学课中概念的理解和储备，更应是修正、拓展自己观念的过程。从这一层面上理解，科学课的教学，就是改变学生的初始概念（前概念）、建构科学概念的过程。科学课程内容标准之一的“生命世界”，由于其丰富多彩，融入学生生活，为小学生提供了诸多培养科学素养的机会和可能。儿童对神奇的生命世界表现出来的好奇和神秘是与生俱来的，科学课就是要使他们对生命世界的好奇心得以细心呵护，促使他们从对生命现象和事物的表面认识向本质认识发展，积极引导他们关

2、注生命，关注环境，关注生命科学的发展。可我们在生命科学教学中，由于教师对学生的科学概念建构过程和规律了解不够而缺乏有效的方法指导，导致学生在生命科学概念的建构过程中出现许多困难，达不到科学概念教学“修正、拓展自己观念”的目标。生命科学的概念建构有着科学课概念教学的共性，也有其个性。生命科学探究的是活生生的生命世界，有些生命世界科学概念的建构可能需要几个月甚至更长。本文试从一些生命科学的典型案例探讨小学科学“生命世界”科学概念建构的过程和要点。（一）建构概念的基础：清晰学生前概念。维果茨基“最近发展区”的理论告诉我们，儿童的学习过程，也就是其“最近发展区”不断上升的过程。这一理论给我们的启示之一

3、是科学课上帮助学生建立的概念，要和学生原有的真实想法相互作用建立起联系。清晰学生的前概念也是小学生重新建构科学概念，展开科学学习的基础。为了达到此目的，我们可以利用访谈、调查、绘图、解释等多种行之有效的方法获悉学生前概念。例如访谈。访谈就是研究性交谈，是以口头形式，根据被询问者的答复搜集客观的、不带偏见的事实材料，以准确地说明样本所要代表的总体的一种方式。访谈研究法的优点是非常容易和方便可行，具有较好的灵活性和适应性，如能引导深入交谈可获得可靠有效的资料。该活动一般放在导课或者单元起始环节。【案例】种子发芽实验（一）师：植物的一生是从种子发芽开始的，种子发芽需要哪些条件？生: 需要浇水。生：需

4、要合适的温度。生：需要阳光。生：需要一定的养料。生：需要土壤。关于种子发芽需要的条件学生多少会知道一些。但是不管对还是错，每个学生都有自己的生活经验的启示。教师通过师生谈话的形式，知道了学生的基础，暴露了学生对“种子发芽条件”的前概念（其中有生活经验的启发，有知识储备的应用），不管是正确的，还是错误的前概念，都将成为我们科学教学的起始点。在几个班的教学中，不难发现学生都会把土壤和养料作为种子发芽的条件，究其原因，学生的前概念中把种子发芽和植物生长需要的条件相互关联，为此在后续的教学中，着重要剔除。（二）建构概念的节点：架设“脚手架”科学概念的发展来源于科学探究活动的全过程。维果茨基“最近发展区

5、”的理论告诉我们，教师的任务在于思考如何在儿童的“最近发展区”内对儿童学习给予恰到好处的帮助和支持，这就是搭建“脚手架”。学生还是学生，他们的初始概念具有固定性，思维具有韧性，所以，在初始概念到科学概念的发展道路上，需要教师搭建“脚手架”。这是科学课有效教学的需要，更是学生科学概念发展的关键所在。策略一：问题的设计应体现概念本质的达成。概念的提炼需要教师在设计问题时，多应用求同思维，而不是发散思维。多问一些有什么共同的地方，而不是不同的地方。【案例】大树和小草本课设计了三个活动：第一个活动是认识一些周围常见的小草，选择一种小草进行观察，用画简图的方式进行描述记录；第二个活动是比较大树与小草的相

6、同和不同，此项活动可以在课堂上进行；第三个活动是利用维恩图整理比较的结果，揭示大树和小草的共同特点，指向生命体的特征。“我们认识了狗尾草，也认识了其它一些草（课件出示草图），为什么我们把这些植物都称为草，你认为，草有哪些共同的地方？”问题显得精炼而集中，舍弃了教材中寻找草不同点的要求，因为寻找共同点，更能够发现草的本质特征。策略二：材料的设计应体现科学性和结构性。材料的种类和组合以及交给孩子们的次序就是材料的结构。结构是孩子们将材料与科学问题、教学目标相联系的桥梁，是将发散思维转化为聚合思维的向导。【案例】动物的卵本课教学重难点：观察鸡蛋的外、内部构造和作用；打开鸡蛋，观察鸡蛋的内部结构及其对

7、生命的意义。由于小学生对鸡蛋太熟悉，又充满好奇，因此许多教师在上动物的卵一课时经常由于课堂秩序的混乱影响学生科学概念的建构。通过实践研究，我们认为精心设计材料及展示时机可以有效解决课堂秩序问题，并能通过材料隐含的信息帮助学生建构“动物卵的生命特征”的科学概念。具体操作如下：一是设计有结构的材料。教师为每组学生提供了2只有胚的鸡蛋、2只放大镜、1个手电筒、1套培养皿、半个熟鸡蛋等材料。二是科学设计材料呈现的时机。为了学生探究活动的有序化与层次感，我们分两个环节进行，第一环节先提供生鸡蛋，启发学生用肉眼观察鸡蛋外壳的生命特征，而后依据学生的探究进展适时提供放大镜等材料；第二个环节适时提供培养皿和熟

8、鸡蛋，以帮助学生观察和对比。这样就提高了学生的观察效率，促使学生的思维逐步深入，最终形成了科学概念。材料引起活动，活动发展思维。本课中，教师为了发展学生的科学概念，通过有结构的材料，有序呈现，通过教师不断的引导，一步一步改变着学生的初始概念。策略三：数据的提升应把握概念发展的方向。【案例】花、果实和种子小心剥开一个快要成熟的油菜的果实，观察里面的油菜种子，数数一个油菜果荚里有多少粒种子，交流我们在观察中发现的问题。数种子的意义在哪里，数据怎么处理。我们设计了如下表格：油菜荚种子数量统计表（组号 ）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2

9、0（颗）说明：在对应的数据上，画一个方框。分析一下，小组内的油菜荚里有多少种子。将各小组的统计表数据再汇总，形成全班的统计表。这样做的目的在于分析全班种子的正态分布曲线。在运用表格整理实验信息的过程中，我们特别注重：一是数据的科学利用，在引导学生统计数据时不仅要统计本组同学的数据，还要横向比较其他同做本实验的小组的实验数据；二是数据的有效提炼，在保证数据来源科学性的基础上，启发学生思考：数据告诉我们什么？数据对我们的结论起着什么作用？帮助学生在对数据的分析与提炼中领悟科学概念油菜荚里的种子分布是有规律的。（三）建构概念的载体：设计有效的探究活动。科学课以探究为核心，科学探究是由一个个活动构成的

10、。活动是建构科学概念的载体。教师在教学设计时要充分考虑在概念主题下的活动板块及每个活动承载的概念内涵。策略一：有机形成概念链。几个活动形成一条活动链，几个活动形成的概念形成一条概念链。一些大的概念是由多个小的概念组合形成的。概念链将这些活动和概念有机的连接。这样，学生的活动就紧紧围绕本课的概念主题而展开。【案例】相貌各异的我们教材有三个活动。“观察我们的不同”以周围的同学为观察对象，选择几个自己感兴趣的相貌特征，认真地观察一下，看看他们到底有什么不同？“做一次班级相貌普查”将观察的范围扩大到整个班级，将观察的对象聚焦到几种相貌特征，我们又会有什么发现呢？如果我们将眼皮描述为相貌特征，那么我们就

11、将单眼皮、双眼皮描述为眼皮这个相貌特征表现出的不同性状。人与人某一个相貌特征不同，就是说这个相貌特征表现的性状不同。通过班级调查活动，学生会发现某一个相貌特征表现出的不同性状是有限的，比如眼皮一般来说表现为单眼皮和双眼皮两种性状，有了这样的发现，学生们开始质疑“我们的相貌是唯一的吗？”将各种相貌特征的不同性状组合起来他们就会有新的发现了。经历了这样的探究活动，学生们会发现找不到两个完全相同的人的原因。由此也可以推想到找不到两个完全相同的生物的原因。本课教学紧紧围绕2条主线：探索的群体不断扩大；探索的目标越来越细。通过引入数学的统计，建构科学概念。对于这类课文的教学，教师要充分研读教材，把握教材

12、的结构。对于每个活动的设计都要设计到位：强化活动质量，提炼活动蕴含的科学概念。否则极易走过场。策略二：注重体验。生命科学概念的建立一定要建立在亲自动手实践的基础上。种植凤仙花，饲养蜗牛、蚕宝宝。没有这些真实的体验，很难发展科学概念。例如凤仙花种植，通过课前谈话发现学生都通过种种方式种过一些植物如水仙花、吊兰、兰花；甚至在家里还种植过葱。学生的活动单一的，兴趣也是非常短暂的。他们的目标无非就是好玩。凤仙花的种植，将引领学生观察绿色开花植物的生长发育历程，发现其生长变化规律。知道绿色开花植物的生长经历：“种子萌发”“幼苗生长”“开花结果”这样的生命周期，同时伴随生长过程，指导学生研究主要器官根、茎

13、、叶功能，初步认识植物体都有维持其生存的结构，结构与功能是紧密联系在一起的。凤仙花生命周期的观察历程至少3个月，这三个月中不但要培养学生的观察记录的习惯和能力，更重要的是信心与恒心的培养。这样的学习活动是丰富的观察、记录、交流；兴趣是持久的至少3各月甚至更长，体验更是深刻的，这和物质世界的体验是有区别的。这样的体验活动还有很多，例如饲养蚕宝宝、蜗牛、蚯蚓、蚂蚁等活动。策略三：强化实验。生命科学的实验不同于其它的实验，物质世界无论从时间和空间上来看往往是静态的观察实验较多，而生命世界则更多的在于动态的观察。生命世界的研究中，观察较多，而实验较少。尽管实验相对比较少，我们还是要精心设计。例如五上蚯

14、蚓的选择。五年级的学生已经掌握了一定的过程与方法技能，如观察、记录、简单实验等。在本单元中，他们将通过研究生物与环境的关系，掌握对比实验的探究技能，加强运用数据对实验现象进行分析、解释的能力。本课通过对蚯蚓与环境的研究，认识动物与无生命环境的关系，了解动物是会根据自身生存的需要对环境条件进行选择的。在这节课中，学生通将过对比实验，了解蚯蚓生活需要的环境条件。学生将经历两个实验。第一个实验是把蚯蚓放入半边明半边暗的纸盒里，观察蚯蚓往哪边爬。在这个实验中，盒子里的温度、湿度条件都一样，只有光的条件不一样。第二个实验是把蚯蚓放在干土和湿土之间，观察蚯蚓往哪边爬。在这个实验中，只有土的干湿条件不同，其

15、他条件都相同。通过以上两个实验，学生可以发现蚯蚓需要黑暗、潮湿的环境。本课的实验操作还是比较简单的，重点与难点还是在实验的设计上，尤其是对比实验的设计，变量的控制，是教师引领的重点。教师尤其要强化。学生科学概念拓展需要大量事实为支撑，所以本课中实验材料的也要学生自己准备。这需要强化。实验操作中，尽可能要请学生自己动手操作，这也是要强化的地方。由于材料是学生自己准备的，一定要在实验后将蚯蚓放回家，这是人文性教育的地方，更需要强化。策略四：概念图和图表的使用概念图和图表在小学生命科学里面用的较多的一种建构科学概念的策略。维恩图对于比较生命体的共同点，找出生命世界的核心本质起到了很好的作用。网状图的

16、使用，更使学生能够认识到无关事物之间的相关联系，发展科学概念。例如三上年级植物单元和动物单元对维恩图的广泛利用，四上我们的身体单元对网状图的广泛使用。我们来看一下，六下第一单元微小世界中用显微镜观察身边的生命世界（一）用显微镜观察身边的生命世界（二）是如何利用显微镜等实验工具和探究方法来修正和拓展学生对于细胞的认识，构建细胞概念的。师：观察橡树皮死亡细胞图，你对细胞了解多少？填入记录单中的气泡图（概念图一）很小，肉眼看不到细胞作用动物由细胞组成红细胞、白细胞植物由细胞组成细胞（图一）很小，肉眼看不到细胞作用动物由细胞组成红细胞、白细胞植物由细胞组成细胞洋葱表皮细胞洋葱细胞结构细胞里有细胞器图一

17、是学生对于细胞的前概念的表达，对于细胞的结构、作用、类别学生的前概念是空白和模糊的，这需要教师帮助学生修正和拓展。通过用显微镜观察身边的生命世界（一），用显微镜来观察洋葱表皮细胞，学生的科学概念进一步拓展到洋葱表皮上的一个个小房间似的结构是洋葱的细胞。进而拓展到洋葱表皮细胞里一个大液泡是细胞器。（概念图二）（图二）很小，肉眼看不到细胞学说细胞对生命体作用生命体由细胞组成细胞遗传作用光合作用植物细胞结构洋葱表皮细胞叶表皮细胞洋葱细胞结构细胞里有细胞器有叶绿体苔藓类植物细胞动物细胞血液细胞口腔上皮细胞运输作用构成生物基本单位保护作用用显微镜观察三大发现之一通过用显微镜观察身边的生命世界（二）的学习

18、，概念图发生了一些变化，对细胞概念进一步修正和拓展。（图三）概念图就这样不断引领学生的对于细胞科学概念不断修正修正和拓展。（四）建构概念的评估：运用多种评价方法。基于“科学概念”的探究教学，学生是否成功建构了科学概念，达到了什么程度的概念，是检验教学成效的标准，也是教师反思自己教学过程的指标。评价的方法很多，有情境解释、科学观察报告、试卷、课后自我小结等等。【案例】问卷调查植物的一生。本单元我们通过单元前测问卷对学生的科学前概念作了详细的了解，单元教学结束后，我们又用单元前测问卷对学生的科学概念进行一次调查。结果表明86%学生能基本清楚凤仙花生长过程中的典型特征，对“子叶”的正确认识也从原来的5%提高到65%，其中对于部分子叶在果实成熟时还长在植株上的现象，学生也能实事求是地记录，而不是人云亦云。最令人欣喜的是在学生“漫谈”凤仙花知识时，可以看出学生已把握了植物生长的基本规律：“凤仙花约一星期出土发芽；凤仙花的茎越长越粗，越长越红；凤仙花的子叶只有两片；凤仙花开花后就不长高了，要结果了；凤仙花的果实碰一下就会爆炸开来，有许多种子；”。当然，在总结分析过程中我们也发现了不少问题。比如关于“胚根、胚芽”的认识，学生难以通过种植过程中观察发现。还比如对于“子叶”的认识，学生在发现大多数子叶在植物生长过程中会枯萎脱落的同时，也发现少数子叶并没有脱落的现象，教师