科学概念是科学知识的简单替代吗

一“语”激起千层浪，随着郁波老师的《关注科学概念》报告与广大科学教师的一次次见面，科学概念可以说是眼下小学科学教育界最为热火的话题之一。说到科学概念，不免想起曾让人欢喜让人忧的科学知识；也不免疑惑于科学概念是不是科学知识的简单替代？如果不是的话，那科学概念和科学知识之间到底存在着什么样的逻辑关系？我想，只有对此予以透彻的剖析，才能实现郁波老师的期望——真正关注科学概念，而不是走回到关注科学知识的老路上去。

（一）

现今广大的科学教师，因为对科学概念和科学知识这两大词汇，有着不同的理解和认可程度，所以存在着以下两种观点。

1、雷打不动——科学概念就是科学知识

持有这种观点的科学教师，在心底里还没有接受科学概念这个词汇、这种提法。在他们的思想意识中，还是觉得科学知识较好理解、把握和检测。他们对科学概念的理解也仅停留在科学知识的层面，没能领会科学概念丰富的内涵，想当然地把科学概念等同于科学知识，主要反映在，一是教学目标的表述；二是日常的科学教学。之所以会出现如此情形，一是力不从心，暂时还没有能力对两者进行区分；二是贪图省力，不想动脑思考两者的区别和联系。

2、脱胎换骨——科学概念不是科学知识

持有这种观点的科学教师，他们通过自己的阅读和钻研，已经接受并理解科学教育专家们提出的科学教育要关注科学概念；要用科学探究活动帮助孩子们构建科学概念的意义。对科学概念的理解，他们已经知道科学概念的形成是建构在孩子们已有的事实性科学知识与经验基础之上，即科学前概念阶段，也知道这是孩子们新的科学概念建构的基础。一言以蔽之，科学概念不是科学知识，“科学概念”也决不是原有认识中的“知识性概念”，它的内涵远比“知识性概念”要丰富、深刻。

（二）

从科学概念的内涵可以发现，科学概念除了包括一般的科学事实和知识性概念之外，更重要的是它还包括孩子们对科学的观念、想法和看法。

1、科学概念包括一般的科学事实和知识性概念

研究表明，儿童在认识世界的过程中，直接接触的是某一个（或某一种）事实现象，也可称之为未组织起来的直觉。比如自然事物“水”，孩子们经过长期的观察，以及和水的亲密接触，已建立起“水”是一种会流动的、没有固定形状的、无色的、没有气味的、会被污染的、可以解渴的、动植物都需要的东西。这就是一种事实性知识的罗列，一种未组织起来的直觉，孩子们还没有形成水的科学概念，只停留在“知识性概念”或前概念阶段。表现在思维活动层面，孩子们所进行的思维仅是一种初级层次的思维活动。

2、科学概念还包括科学的观念和对科学的看法

科学概念还包括科学的观念和对科学的看法，国外干脆把科学概念定义为一种看法、想法或观念。如果孩子们进行的仅是一种以科学事实为中心的研究活动，那只能属于较低水平的认知活动，只有超越所给的事实信息，获得重要的、可迁移的观念，用正确的科学观念去看待自然，这才是科学课的最终目标。比如孩子们在对“水”的事实信息经过思维提炼后，形成“水是一种液体”这一原理性的科学概念，那么即使孩子们在今后的学习、生活中，不能一一说出水的具体功能，但“水是液体”将永不磨灭留在他们头脑中。由此可见，科学概念的习得远比掌握大量事实性知识更为重要。这也是当今为什么提出关注科学概念的原因之一。

那么，从对事实性知识的提炼，到形成原理性的科学概念，需要经过什么样的流程呢？下图是一小学科学教育专家的对此问题的思考。

图表清晰地指出，当前的科学教学仅仅停留在科学事实的罗列和科学主题的探究，还没有迈向具体概念和核心概念的建构。也非常清楚地指明，科学教育今后研究的重点是怎样帮助孩子们建构核心科学概念？

（三）

不言而喻，要帮助孩子们建构核心科学概念，必须知道核心科学概念具有什么样的特点。所谓对“征”下药，就是这个道理。根据科学概念的内涵，可以发现它有着如下三个特点。

1、稳定性：

虽然科学知识是科学素质的基础，但面对当代科学技术发展的日新月异，不可能也没必要让孩子们掌握所有的科学知识，而应强调建构必要的科学知识，尤其是那些作为理解自然的钥匙，与培养孩子们科学世界观，对他们的以后社会生活可能产生重要影响的科学知识，或者说有着更大稳定性的科学知识。实际上，我们现在讲的科学概念就是处于这个层面的科学知识，即对科学的观念、想法和看法，

2、组织性

郁波老师说，科学概念是有组织的、有不同覆盖程度的、用抽象语言表达的、超越主题和事实的一些观念和思想。美国科学教育专家威廉和玛丽在“全景式教学方法”一书中是这样描述科学概念的这种特性，她们说，孩子们是基于观察而形成一种科学概念，并把它作为一个有组织的观念用于处理新的向性信息。它的作用一是能使孤立的信息和观察结果容易理解；二是所设想的关系可为组织新的信息提供概念框架。

3、个性化

因为科学概念包括科学的看法、想法和观念，所以它有着个性化特点。比如国外对科学概念的一般定义，就把它认为是一种对科学的看法、想法或观念，一种对科学本质的个性化理解。

（四）

根据对科学概念内涵和特点的分析，可以很清楚地发现，科学概念不应是科学知识的简单替代。正因为科学概念不是科学知识的简单替代，所以提出关注科学概念有着其合理、科学、先进的一面，即：

1、可以转变“知识本位”的科学教育观

过去，我们曾经一度沉陷于“知识本位”而不能自拔，即使像科学这种以探究为主的学科也不例外。现在，因为广大科学教育工作者对科学教育认识的不断加深，所以带来了对科学知识的理解和界定，也与以往大大不同，而其中最大的不同是，提出关注科学概念和帮助孩子们建构科学概念，即一种更上位的科学知识，也可理解为对科学的观念和看法。

因为对科学知识认识上的转变，所以带来的直接效果是，人们不再关注通过探究帮助学生获得多少事实性知识，更关注学生在科学探究过程中能建构起多少和怎么样的科学观念，一种对科学的理解和看法。就是科学教育的这种变化，有效地转变了“知识本位”的科学教育观，让科学教育走向真正培养人、发展人的认识论上。

2、可以深化“三维目标”的科学教育观

广大科学教师一度对“三维目标”的落实把握不好，特别面对科学知识，在思想上既怕回到知识中心的老路上去，在实际操作中又不敢放弃，从而造成知识与过程的脱节，这就是当前科学探究活动时时出现流于表面、流于形式的深层次原因所在。也因为对“三维目标”的认识和把握，还没有想清楚、弄明白，从而导致有些课出现了单纯发展能力或情感、态度价值观的倾向。也就是因为“三唯目标”的表述过于笼统与深泛，使得科学教学活动常常处在较低的认识水平和思维状态。有专家指出，一个理想的科学教学目标应该是，探究活动紧紧围绕科学概念的建立而展开，只有在目标的制定中提供具体科学概念，才能使教学目标变得具体和清晰，从而使科学教师真正解决课堂教学中如何“做”的问题。

（五）

科学教师在课堂教学中如何“做”呢？鉴于上面对科学概念的分析，要求科学教师不应再停留在教给学生事实性知识这一层面上，应该把孩子们的认识水平提升到科学概念的层次上。即必须明确：

1、建构科学概念的基点

孩子们在真正学习新的科学概念之前，已经有了对一些科学概念朴素而直观的理解，而不是空着脑袋走进课堂。这种理解可以称之为初始想法、前科学概念或错误概念等，它包含学生原有的经验和假设，但往往与概念的科学含义不一致。科学教学应该做的就是通过深入的探究活动，让孩子们直面错误概念，引发认知冲突，寻找证据，创建新模型，与自己的初始想法进行比较，在新的情境中运用新模型进行解释，以改变原有的朴素理解甚至是错误的观念。在奥苏贝尔看来，科学学习的心理机制就是同化，即学习者新旧知识之间相互作用产生联系，使原有认知结构中的知识被吸收并固定新知识。换言之，科学概念建构的基点就是孩子们原有的真实想法，孩子们的科学学习过程实际上就是不断修正和完善科学概念并做出解释的过程。

2、建构科学概念的形式

科学概念建构的基点是孩子们原有的真实想法，而建构科学概念的形式主要是：

（1）同化概念

如果孩子们（感知者）缺乏合适的科学概念，那就不能对整体知觉进行同化。此时可以通过分析，揭示整体知觉中的熟悉成分，当这些熟悉成分能被概念系统所处理时，同化便开始发生。虽然这种同化只不过是把陌生的术语转化为熟悉的术语，但却是科学概念建构的最主要模式之一。比如从“溶化”到“溶解”就是同化概念。

（2）匹配概念

如果对科学探究获得的数据进行搜集与加工，那么就有助于觉察出某种关系模式（概念），当这些模式恰好与先前经验中获得的模式相匹配时，这种匹配关系的出现也能使学生产生新的体验，建构起相关科学概念。比如发现“摆的等时性和钟摆”的关系就是匹配概念。

（3）转化概念

如果探究者已有的概念系统无法解释某个感知事件，即使经过分析也是如此时，那表明他的概念系统不够充分。这时，如果提供一个更为充分的概念系统，或者他自己调整原有的概念系统使用其更充分，或者建立一个新的概念系统，结果会产生同化，产生新的概念。比如从科学概念“摆锤的重量与摆的摆动快慢无关”向“摆锤的长度影响摆的摆动快慢”科学概念转化，就是转化概念。

3、建构科学概念的载体

孩子们要形成对某种事物的行为、运动或变化的初步印象或概念；以及运用，证实、修正或发展初步印象和概念。它的载体是科学探究中的实验、观察以及解释所观察的现象活动。比如“溶解”，学生通过观察、描述食盐和沙在水中发生的变化，形成对“溶解”的初步印象是“变成肉眼看不见的微粒”；接着观察、描述面粉在水中的变化时，孩子们就会发现运用刚建构的概念解决不了眼前的现象，从而引起与原有经验的矛盾冲突，急切需要获得新的概念（过滤、沉淀活动）去解决。简言之，学生的概念就是在一个个的活动中得到不断地修正和发展，即建构科学概念的载体是探究活动。

4、建构科学概念的关键

建构科学概念的关键是集体研讨，或称之为思维推进。当孩子们对一系列彼此有联系的材料进行探究而获得有意义的经历之后，他们的内心已经有了相当的、等待开发的语言思维——一种可用语言表达的思维。这种由前语言思维向语言（概念）思维的转化有一个过程，科学教育专家兰本达教授指出集体研讨则是促进这种转化的有效途径。她是这样说的，在由具体的“彼岸”走向抽象的“彼岸”之间除了“讨论会”之外没有别的桥梁来沟通。也就是说，当教学内容所蕴涵的信息通过一系列活动呈现在孩子们面前时，孩子们只有超越所给的信息，才会获得重要的和可迁移的观念，才能适应知识膨胀和复杂的环境。而实现这种超越就是研讨。

5、建构科学概念的保障

科学概念的发展源于科学探究活动。因此，承载建构科学概念内涵的活动，不管是帮助学生整理活动中获取的信息，还是促进学生思维进一步推进，都要依赖有效的策略去保障。如科学概念“风化作用”的建构，无论是实验材料的选择，实验活动的组织，还是对关键问题的研讨等都需要相应的教学策略予以保障。

（六）

当郁波老师的殷切话语一次次在耳边响起时，科学老师啊！你们在进行科学教育，特别是制定科学教学目标时，在科学知识这一唯度上，一定要把它提升到科学概念的层次，不要以为科学知识，加上科学探究，再加上情感态度价值观，就完成了对科学课的改造，就成为了科学课。如果这样的话，我们在科学知识这样的领域内，还在原地徘徊，还没有跟上世界科学教育的发展潮流。