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指向思维进阶的初中科学概念教学

摘要：概念教学是初中科学教学培育科学思维的重要一环。教师可根据相关专家的研究，解析思维发展层级，设计指向思维进阶的概念教学。具体教学中，教师可通过“促生问题研究，调动思维动力”“分析映射关系，搭建思维台阶”“探究变量关系，建构科学概念”“解释生活现象，提升系统思维”“统整学科概念，培养科学观念”等环节，引导学生联结事物的具体特征与抽象术语之间的关系，建构相关科学观念。此外，教师还需关注促进概念理解、建构科学观念、发展学科思维，引领学生发展学科核心素养。

关键词：思维进阶；概念教学；初中科学

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“《义教科学课标》”）指出，科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。思维培养是关键能力发展的重要内容，而其中非常重要的一点是引导学生进行思维方式的运用，即引导学生逐步学会基于事实证据和科学推理对不同信息、观点和结论进行质疑和批判，予以检验和修正，进而提出创造性见解的品格与能力［1］。概念教学是初中科学教学培育科学思维的重要一环，但当下的教学中，教师往往只是简单地给出概念。如“压强”教学，许多教师只是通过简单的压力作用效果定性实验得出压强的概念。这样的教学过程设计不够完整，缺少对学生已有错误前概念的修正，并且概念建构的过程存在断层，不利于学生学科思维的培养以及学生核心素养的发展。

富含思维的科学课堂教学需要一个渐进式、螺旋上升的进阶水平发展过程。下面，笔者以浙教版义务教育教科书《科学》七年级下册第3章第7节《压强》第1课时为例，先根据郭玉英等人提出的五个思维进阶层级［2］，分析出各层级应达成的目标，再具体阐述指向思维进阶的概念教学。

一、概念教学中的思维发展层级解析

科学思维发展分为五个水平进阶，分别为经验（水平1）、映射（水平2）、关联（水平3）、系统（水平4）、整合（水平5）［3］。据此，笔者针对《压强》一节的内容，对思维发展层级进行了具体的描述，并设计了相应的思维进阶过程（如表1所示），以促进学生对科学本质的理解和内在联系的认识。

二、指向思维进阶的概念教学设计

在教学中，笔者发现如下问题：一是学生对分别放在海绵和木板上的相同物体虽产生了不同的形变，却有着相同的压强备感疑惑；二是由于“压强”的概念运用了比值定义法，而学生对压强、压力、单位面积这三者的比值关系不清晰，很难建立它们间的定量关系，只能依靠浅层的机械记忆。于是，笔者尝试进行思维进阶设计，从五个思维发展层级模型进行概念教学，利用生活中的零散经验和事实，联结事物的具体特征与抽象术语之间的关系，探究压强、压力、单位面积的比值关联，建立三者间的定量关系，帮助学生建构相关科学观念。

（一）促生问题研究，调动思维动力

在教学中，教师需要创设真实的生活化情境，激发学生的学习动机，促使学生生成研究性问题。如笔者以“快递”这一学生熟知的生活化情境引入，引导学生自主分析造成物品破损的原因，凭借已有的经验去猜想答案。此时，学生的思维还处于一种混沌的状态，需要教师对学生的思维进行调整。

【生活化情境】一直以来，易碎品的运输都是个难题。如何解决快递运输中物品的破损问题？请以鸡蛋为例进行研究。

【活动体验】学生利用报纸、快递盒包装好鸡蛋，再将快递盒向高处抛出，待其落地后观察盒内鸡蛋的破损情况。

【引出问题】破损说明鸡蛋受到力的作用，在力的作用下发生了形变。那么，鸡蛋形变与哪些因素有关呢？

此时，学生可能会出现思维上的混沌。生活经验会让学生感觉重力是导致鸡蛋形变的原因。因为鸡蛋是受到地球的吸引，从而掉落到地面破碎的。因此，教师需要协助学生厘清思维，做到去伪存真，让学生理解产生这一现象的本质原因。

（二）分析映射关系，搭建思维台阶

教师可通过问题链的方式引导学生分析问题，找到概念间的简单联系，进而学会从表观现象中抽象出概念的本质内涵。在此过程中，教师要充分利用学生对基本概念的原始认知，为概念建构搭建起思维的台阶，让学生在思维冲突中寻找出物理量的映射关系，经历思维完善的加工过程。

【认识压力】鸡蛋发生形变是压力引起的还是重力引起的？教师通过问题让学生思考压力与重力的区别，结合创新实验让学生直观地观察到——物体发生形变时，它的重力不变，但所受压力的大小在改变。

实验：将金属块置于塑料直尺上方，将压力传感器的压敏电阻置于金属块与直尺之间，用手将直尺一端缓缓抬升，观察抬升过程中压力传感器的示数变化。（该实验可让学生马上理解引起物体形变的原因与压力有关，而与物体的重力无关）

【感受压力】学生用两根食指同时按压铅笔两端，感受笔尖和笔尾处手指的疼痛感，并观察手指接触面的形变程度。在感受压力的活动中，学生两食指所承受的压力相同，但形变情况却不同，可见压力的作用效果与受力面积的大小也有关。

【关注受力面积】