文|韋鈺（中國工程院院士，國家總督學顧問，原中國教育部副部長）
實際上，圍繞概念來組織科學教學，並不是這次修改科學教育標準中新提出來的方法。在小學自然課的標準中，列出的主要知識點就是科學概念的一種表達。原來新教改制定的標準中，也體現了應該圍繞科學概念來進行科學教學的理念。東南大學葉善專教授曾經詳細對比過這三個標準內容中涉及的概念，在物理、生物和地球科學三個大的領域，這三個標準之間並沒有太大的差別，只是這次課標修改稿中希望把科學概念提得更明確和準確一點，並增加了分級。在領域方面，增加了技術和設計的領域。
按概念來教學，也不是科學課所特有的。在我們熟悉的數學教學中一直是這樣進行的。數學的教學中一定會讓學生逐步建構一些概念，如整數（正數、負數、零）、分數（真分數、假分數、帶分數）、正方形、長方形、三角形、平行四邊形等等。學生在掌握這些概念以後，才能了解和掌握不同的運算規則和定律。
為什麼我們要圍繞科學概念來組織科學教育呢？
因為這樣做符合我們人認知發展的特點，是我們有效認識世界的途徑。 在繽紛繁雜的大千世界裡，我們無法記住所有的事物和事件，我們需要將它們類比、分類、歸納，推理，找尋其規律和聯繫，組織成為系統的知識。
過去，人們以為兒童並不具有形成概念和學習概念的能力。近幾十年來，關於兒童概念發展的研究方面，至少有近萬篇論文已經發表。這些研究結果告訴我們：嬰兒在不會說話時，已經開始對面部和語音進行分類，1-2歲可以接受某些概念，2歲半左右可以運用歸納的方法，學前兒童已經能夠具有抽象推理的能力，並形成他們自己的概念。當然，這些概念的形成和概念涉及的領域有關，有些領域概念的形成先於其他一些領域，而且和兒童成長的環境有關，表現出兒童之間存在著個體的差異。兒童形成的概念很可能是不全面和不正確的，我們需要及早地幫助他們建構正確的概念，以利於他們進一步的學習。總之，在小學科學教育中，圍繞概念來組織科學教育不僅是可能的，而且是必要的。
近幾十年來的研究，證明以下一些觀點是不正確的：
1.概念的作用只是為了組織經驗。
2.在兒童發展中存在認知能力發生突然變化的質變時期。
3.七歲的兒童才具有接受抽象概念和推理的能力。
4.兒童概念的形成都必須從具體的感知信息開始。
我們原來小學科學課取消一、二年級的科學課，在國家標準的案例中出現像「雞瘟」這樣的案例，可能和不了解有關兒童學習理論的最新進展有關。
在小學科學中圍繞科學概念來組織教育，對提高兒童的學習效率，促進兒童發展是十分重要的。因為這種教學方法不僅可以讓學生有效地組織和記憶知識，而且有助於他們鑑別、類比、和推理。有些經驗他們可能並沒有遇到，但是可以運用已經建立的概念去理解，去擴展，學會運用核心知識和模型來「觸類旁通」。可以說，概念是兒童建構更複雜能力的基石。
現在提出的探究式科學教育和原來自然課的教育都是圍繞概念來進行，那麼兩種教育方法有什麼不同呢？在自然課教學中，比較常用的是演繹式的（Deductive）教學方法。教學中一般由教師講解概念，也可以給出一些實際的例子，或是讓學生動手實驗。希望學生掌握概念以後，能夠舉一反三地運用概念解決問題。而現在提倡探究式的方法來進行科學教育，是一種歸納式的（Inductive）教學方法。讓學生從自己身邊的事實出發，逐步建構出概念來，親歷概念形成的過程，以在掌握概念的同時，學會探究的方法，培養他們探究的能力。期盼他們不僅能將結論舉一反三，而且能將探究概念的能力，如提出問題、設計實驗、進行觀察和實驗、收集數據、進行解釋等等，擴大到探究其他的問題上。
這裡特別要強調的是，這種探究應該在教師引導、組織和支持下進行，在一個學習的集體中，通過交流和討論來實現，不是只靠兒童自發的閉門造車。這也是「雞瘟」這個教案對探究式教育理解錯誤的地方。對這一點我們還需要進一步討論。
下面我們試著列舉一些例子，看圍繞概念和不圍繞概念來組織教學有什麼不同。
例一：養蠶
養蠶是普遍在幼兒園和小學中採用的案例，很有中國特色。有的教學中，讓學生詳細地觀察和記錄蠶脫了幾次皮？每次相隔多少時間？每次脫皮時，蠶有多長？蠶在結繭時是怎麼進行的？甚至觀察蠶結繭時用了什麼樣的架子？這些架子是什麼材料？是什麼形狀？等等。當然培養學生仔細觀察的能力是好的，可是這些具體的過程和知識學生可能記不住，也難運用到理解生物的共同特點上。如果我們從了解生物的基本特徵：生命周期和生存條件著眼，讓學生重點在觀察如何從卵開始，蠶經過一個生命周期，從新產卵，延續後代。有條件和時間還可以觀察蠶維持生存所需的條件。這樣，學生可以通過這個實例，體驗到生物都有一個生命的周期，需要一定的生存條件，需要繁殖後代。這些科學概念的形成有利於學生理解其他的生物。
例二：沉與浮
學生很喜歡水，也喜歡把不同的材料放在水裡，觀察他們是沉還是浮。這類案例在幼兒園和小學的科學課和教材中經常可見。
物體在水裡沉與浮，涉及密度的概念。密度的概念是很重要的，又是很難建立的。看過「居裡夫人的科學課」這本書的朋友，可以發現，居裡夫人花了很大的精力在幫助學生建立密度的概念。
在現有的教科書指導下，很多課堂裡讓學生用橡皮泥來做沉與浮的試驗。先讓學生把一團橡皮泥丟到水裡，看橡皮泥沉入水底了，教師讓學生把橡皮泥打成扁平形狀，橡皮泥就可以浮在水上了。這實際上在加強學生一個錯誤的前概念—物體的形狀決定沉浮。
如果教師了解學生這種錯誤的前概念。為了幫助學生糾正不正確的概念，拿一根火材和一根粗的鐵釘讓學生實驗，看看那根會沉？結果粗的鐵釘沉了，似乎因為火材比鐵釘細，所以粗的鐵釘沉入水裡了。如果教師針對學生的這種錯誤概念，再請學生用一根細的縫衣服的針和火材一起丟入水中，學生會發現，即使是縫衣針比火材細，縫衣針還是沉入了水裡了。老師不妨再拿一個很大的塑料衣架和細小的縫衣針一起丟入水裡，學生一定對形狀反差這麼大的兩個物體在水中沉浮的情景留下深刻的印象。所以，圍繞科學概念正確的組織教學，有利於學生形成正確的科學概念。
這個例子也說明，認為只要是有探究的過程，只要學生動手，就是探究式科學教育，是對探究式教育不正確的理解。也說明只靠學生自發的自我探究，自我發現，並不是有效的學習方法。這就是「雞瘟」教案中值得討論的地方。
有的教師反應，掌握科學概念有一定的困難。我們認為利用概念圖可能是一種好的方法，可以幫助教師和學生掌握科學概念，建立科學模型，還可以用於學生的評測。
（來源：韋鈺的個人BLOG）
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