低年級段小學生科學認識特點和教學建議

葉寶生， 曹溫慶

(首都師范大學 初等教育學院， 北京 100048)

我國2001年頒布的小學科學課程標準針對的學段是三年級到六年級[1](文中稱為舊課標)，而2017年頒布的課程標準是從一年級到六年級[2](文中稱為新課標)。新課標將低年級段包括進來，是出于什么考慮？特別是在執行舊課標時，教材編寫、教師的教學體驗都是針對中年級段(三、四年級)和高年級段(五、六年級)，大家面對新課標對低年級段學生的要求，如何理解這個年齡段小學生的心理發展特點和把握科學認識特點進行有效教學？這成為一線教師面臨的重要問題。

在新課標頒布以后，接受挑戰的首當其沖是一線小學科學教師。他們必須開始教授低年級小學科學課程。在這個過程中，小學科學教師進行了教學實踐和教學研究。從發表的文章看，在低年級小學生科學觀察、科學探究和科學思維等幾個方面有很多思考。如張嬋老師的“小學低年級科學課堂觀察的有效性提升分析”[3]，邵巍、葉蓓蓓老師的“小學低年級科學探究性學習策略實踐與研究”[4]，王子羊老師的“小學低年級學生科學思維的培養策略”[5]。這些老師實踐研究的一個共同特點是基于教學經驗的探索，可供實踐借鑒，但同時具有很強的主觀性和零散性。但是小學科學教育研究者卻鮮有深入思考和相應的研究，難以提供低年級小學生的明確科學學習特點，難以提出清晰的教學策略。

本文試圖在分析低年級小學生心理發展特點的基礎上，闡釋他們在科學學習中心理特點，針對這些特點提出教學建議。

一、低年級段小學生的語言發展特點

語言是一種受生理結構影響的人類特有的能力。兒童的語言包括聽說與讀寫，也就是口語和書面語。這兩種語言能力的發展路徑不同?？谡Z是在社會交往中很自然地學會的：兒童借助言語中內含的大量手勢和環境來理解他人的話語；并且從他人那里獲得自己言語被理解的立刻反饋；沒有必要追求完美無缺的句子，因為不完整的句子常常足夠讓他人猜到兒童要傳達的意義。與口語不同的是，讀寫能力不是人類內在整體的一部分，而在我們物種的歷史上出現得相對來說比較晚。因而它是一種文化成就。聽說是人類進化的內在獨特功能，可自然學會；讀寫是人類的外在技能，需要特別訓練[6]。

兒童借助環境信息、手勢、體態，使用口語表達自己的想法，而且能使他人聽懂。同樣情況，也能聽懂他人的表達。盡管是“蹦詞”式的，不具有嚴格語法規則?？梢杂每谡Z表達以“類”形成的概念，但概念詞往往具有比喻性或模擬性的自造式?？梢杂每谡Z表達做事規劃，即腳本構建，但規劃在全面性和順序性上存在缺陷。對于讀寫，是呈現在書本的符號，這些符號表征兒童所認識的客觀世界。學生首先要將這些符號與客觀事物建立固定聯系，其次就是理解這些符號的意義，然后學習書寫這些符號，再將這些符號賦予聲音表達。這些能力都是后天獲得的，因此，讀寫比較困難，需要不斷訓練。

低年級小學生的語言發展，正處在口語可以達到聽說理解，但語句不完整；書面語作為文字表達，面臨很大困難，正在訓練發展?？茖W，從本體上看是關于自然世界的認識成果，表現為具有很強邏輯關系的知識體系。不論從科學結論的規范表達，還是閱讀與理解科學知識，低年級小學生都需要付出很大努力。這也就是舊課標沒有從低年級開始要求進行科學學習的原因。

二、低年級段小學生科學認知特點

認知指知識的獲取和應用，科學認知意味著學生學習獲得科學知識和運用科學知識。小學生進入學校開始接受正規的、系統的教育，低年級小學生處于最初階段，也是非常重要的適應、過渡階段。教師必須了解他們的科學認知特點。這里從皮亞杰和維果斯基關于兒童的認知特點進行討論。

在皮亞杰的眼中，兒童是“小科學家”[7]。他認為兒童對他們的環境懷著濃厚的好奇心，對周圍的世界想要探索和研究。但他們不是隨意去做的，而是通過選擇與已有的心理結構相一致的經驗，利用經驗將事物與自己的想法進行積極的探索，通過對事物的感覺與想法的一致性，建構自己的知識。如冬天要穿厚棉衣、夏天穿薄襯衫，這個時期的兒童會探索認識到厚衣服保暖和薄衣服涼快的科學道理。因此，兒童就像“小科學家”一樣，通過實驗來使他們的新經驗富有意義，并把此經驗納入他們已有的理解方式中。如果不行的話，他們就會擴展已有認識或創造新的理解方式。如夏天可以用棉被裹住冰塊，防止冰塊融化。又進一步認識到厚衣服、棉被的作用是隔熱。

在維果斯基的眼中，兒童是“學徒”[8]。他認為任何智力技能的形成首先通過和成熟的成年人的交流，然后兒童將其內化。如熱水會燙傷皮膚，成人要指導兒童喝熱水要先稍稍觸摸一下杯壁或舌頭輕試，水溫合適再大口喝。兒童經過自己體驗，才可以把握自己適宜的水溫程度。兒童在獨立之前，必須依賴他人的幫助。開始的時候，兒童可能并不理解他們所面臨的任務或是需要達到的目標，這時成人必須解釋和引導，孩子只能跟從和效仿。維果斯基強調，兒童的認知發展在根本上是從人際間的智力交流到個體本身的智力發展的演變。

從皮亞杰和維果斯基對兒童的觀點看，兒童既像科學家那樣對自然世界具有好奇心、具有自己的探索性，又具有像學徒工一樣需要在模仿和指導幫助下的學習成長性。對于低年級段小學生，具有自由探索的天性，也具有無目的性、隨意性和情緒性，需要大量的模仿性學習、指導幫助性學習。

三、低年級段小學生感知覺和思維特點

為保持科學教育的延續性，新課標從一年級開始到整個小學階段的六年級，既要保證科學教育的延續性，又要保證有效學習的可行性，新課標的要求上，科學內容相對淺顯，課時安排上每周一課時(中、高年級是每周2課時)；但更重要的是對這個階段小學生感知覺和思維特點的把握。

小學生在感知覺上具有一個特點是突出明顯特征性[9]，在低年級小學生中表現出感知的單一性，即對具有綜合性特征的具體事物，他們只感知多特征事物的某一種明顯特征。如對月相的認識，常常表達出“月亮是圓圓的”和“月亮是彎彎的”。由于沒有經過正式的觀察訓練，他們對事物的感知具有模糊性，即對一事物多種特征關系感知混亂。如對螞蟻的認識：螞蟻有頭、胸、腹三部分，胸上有三對足。學生往往認為有頭和身體，而不是三部分；三對足可能畫在身體上任何部位。低年級小學生的感知還具有跳躍性，即從一個事物或某種特征的感知突然變化到另一個或另一種，會偏離觀察目的。如觀察西瓜，當看西瓜的外形是球形的，上面有深淺不同的綠色條紋，會忽然喊出來“西瓜上有一個小疤”。另外，這個年齡段的學生情緒性很強，感知事物還受情緒影響或引導，就是感知的情緒性，也就是由興趣導致對觀察對象的選擇和分類標準的確定。如”校園尋寶”，學生們會帶回石頭、羽毛、樹葉、昆蟲干尸等，當他們解釋為什么選擇這些事物，他們的回答是：有意思的、漂亮的、特殊的……。

低年級小學生的思維，也是表現在科學概念學習和科學方法學習中。對于他們來講，是要將大量的客觀存在物的形象與表征它們的符號建立對應關系。這里面就必須討論兒童的語言與概念獲得的關系。兒童觀察科學事物，獲得事物的形象，將其存儲在大腦中就是表象。心理學中所謂的表象，就是頭腦中存儲的感知過的事物的形象。兒童將頭腦中的表象用某種方式表達出來，即達到符號表征。符號表征就是用一種符號代表一個事物或一類事物的能力。語言只是一些聲音或元素的組合，但卻是最常見和最有效的表征事物的方式。學生會對觀察對象的特征進行比較，發現某些事物具有的共同特征和與其他事物的差異特征，這樣可以對事物進行分類和歸類。分類是以某一個共同特征將一些事物劃分為一個集合體，歸類是通過辨別、識別將一個個別事物劃歸到對應的集合體中。事物具有特征，也具有屬性，低年級小學生的比較主要是特征比較和單一因素變化的比較。這時學生獲得的概念是將具有相同特性的東西集結起來，而集結的結果形成概念。兒童用語詞表達概念，在概念的形成中發展語詞能力。對于低年級小學生，所獲得的概念的意義是：概念能將這個世界切割成可以掌握的范疇；幫助兒童以有意義的模式組織他們的經驗，有效地存儲這些經驗，了解新的經驗。對于科學方法的學習，就是心理學上所談的“腳本建構”[10]。所謂腳本構建就是對一些例行活動或具有規律性事件的預測性構思或安排。在認知方面，所有關于這個世界的信息都以腳本這種心理結構來組織，即以流程形式組織；腳本也被當作是更復雜、更抽象的認知技巧的基礎。在社會性方面，腳本提供一種可以和他人分享有關這個世界知識的方法，也就是做事方式。兒童可以有機會和別人交換經驗，從他人的描述中學習經驗，即相互學習做事的方式。對于科學學習來說，就是低年級小學生不只要獲得科學概念，還要學習獲得科學概念的方法，也就是觀察實驗的方法。學會科學思考問題和解決科學問題的方式。這種學習體現在腳本構建中，或者說只是初步的科學探究流程設計學習。

四、教學建議

(一)以聽說為主，指導讀寫，學習運用科學術語進行科學表達

低年級小學生在科學課上要進行大量的科學觀察。當小學生對觀察結果表達的時候，往往使用具有比喻性的生活語詞。如觀察“西瓜”，會說西瓜有一個“小把把兒”“小棒棒兒”；觀察“樹葉”，說樹葉上有“小道道兒”“小紋紋兒”。學生的任務是去學習符號和所指之間的關系，而積累起他們自己的表達詞匯。語言是學生與他人交流的重要工具，也是與他人分享知識和經驗的重要手段。因此，語言學上要求，每個社會成員間必須達成一致如何指稱事物。就兒童學習說話而言，有必要認識到應正確使用事物的名稱。對于科學學習來說，就要使用準確的科學術語指稱科學事物。西瓜上的“小把把兒”“小棒棒兒”，應明確給出科學名稱“果柄”；樹葉上的“小道道兒”“小紋紋兒”，是“葉脈”。這時的科學語詞就是最初的科學概念?？茖W概念是對科學事物最明確的概括?？茖W概念具有兩個要件：一是指向確定的科學事物；二是具有可以被證實的科學意義[11]。低年級小學生對于“果柄”“葉脈”所具有的意義完全可能是不知道的，會隨著以后的科學學習逐漸理解其內涵，但是其對科學對象的指稱是清晰的。對于小學生，盡可能應用科學概念術語。兒童的科學概念意義是淺顯的，甚至不清楚其意義，但至少具備統一性和明確的指向。

由于低年級小學生基本具備了聽說能力，但讀寫困難。教師在指導學生觀察的時候，要將對觀察的要求，呈現出文本讓小學生讀；在表述觀察結果的時候，根據學生的“說”，教師要板書為科學術語，帶領學生讀。也就是說，科學課上，學生聽說、教師寫、學生讀，即科學教師對小學生也要進行讀寫訓練，當然是具有科學意義的讀寫訓練。

(二)模仿與探究結合進行科學學習

皮亞杰主張兒童與環境相互作用，以建構個人對客觀世界的認識，即個人建構主義；維果斯基倡導兒童在成人的幫助下，通過交流和社會性集體活動產生內化發展智力，也稱為社會建構主義?，F代兒童教育觀是將兩者結合起來，也就是將皮亞杰的個人建構和維果斯基的社會建構相結合，換句話說，是將以自我探索為主的“小科學家”方式和以成人指導為主的“學徒”方式結合起來。對于低年級小學生來說，后者的比例更大。在教學中，首先要給學生指定或明確學習目標，使用有效的輔助手段，提供學習資源，示范指導、模仿練習，學生獲得活動體驗。接下來，在體驗學習環境下產生疑問，激發學生自主探究的興趣和欲望，在探究過程中進一步展開知識學習。最后還要求教師幫助和引導學生進行深入探討，獲得知識和應用知識，促進兒童認知高效發展。

如小學科學一節課，“折紙飛機”。首先要指導學生學習紙飛機具體的折疊方法，或者在老師的示范下學生模仿老師進行折疊。在飛紙飛機時，學生去體會如何投擲，同學間相互觀摩、相互學習、不斷調整和嘗試，這個階段是學生自主思考和學習。在這個過程結束，教師一定幫助學生深入思考，“紙飛機為什么能飛？”“為什么最后落下來？”。教師要提供直翼飛機的視頻或圖片，對比發現現代直翼飛機的飛行原理與紙飛機是一樣的——機翼與空氣作用會產生升力、發動機提供動力使飛機持續飛行。這樣在教師的幫助下，學生通過原初技術理解高技術，使學生獲得更深層次的認識。

再如學習植物，讓小學生種植植物，首先要指導學生選擇器皿，如紙杯、塑料盒等；選擇土壤、種子；澆水水量、置于陽光處等。學生根據要求種植，自己去把握各種情況。學生對自己種出的小植物非常精心呵護，自己也非常欣賞。當小苗長出后，大家展示、相互觀摩介紹，會發現有的同學的小苗長得粗壯挺拔，有的弱小纖細。學生會產生疑問：是種子不同、還是土壤肥力不同、或是水量多或者少……教師要引導學生討論：不同種子會呈現出不同的小苗，這是由不同植物的特性決定的；種子萌發生長，需要適宜陽光、水、溫度和營養等。通過模仿性的學習活動，學生自己進行體驗，在教師引導下進行討論分析，獲得對種子萌發和成長的深入認識。

(三)注重學生體驗，從感知覺向科學概念發展

從心理學闡釋的認識過程看，人類從感知覺開始，將從感覺器獲得的信息存儲到腦中，也就是記憶，然后是對頭腦中記憶信息的轉換和應用，即思維?？茖W學習，兒童不管是觀察具體科學事物，還是科學現象，或是科學變化過程，都是從感知覺開始的。小學生的科學學習高度依賴感知覺。對于低年級的小學生更是這樣。同時低年級小學生對科學現象的思維加工又是最初級的比較和分類，獲得由一類事物的共同特征確定的類概念，再進一步判斷一個具體事物屬于哪一類，即歸類。因此，對低年級小學生科學教學，教師要明確科學事物的特征和屬性的感知覺特點，讓學生充分進行感知覺，以此為基礎進行比較分類。所謂特征和屬性的感知覺特點是指不同的具體的特征和屬性是由對應的感覺通道獲得的、形成對應的感知覺判斷。如顏色、形狀，是由人眼視覺獲得的，而對看到的物體判斷出是紅色的“玫瑰花”，就是視知覺。聽到“汪汪”的聲音，是由耳朵的聽覺獲得的，判斷出是“狗”叫，已經將聲音的音色與具體事物建立了聯系，是聽知覺?？梢泽w會，感覺是由感覺通道獲得的單一屬性，知覺已經是對多種感覺整合在一起形成對事物的整體認識，也就具有了基本的思維加工。另外，感覺整合不只對應感覺器官的感覺分析器形成對應知覺，還會形成其他對物和對人的不同形式的知覺，如空間知覺、運動知覺、時間知覺等。

如“力”概念的學習。在小學低年級段安排“推力與拉力”和“力可以改變物體的形狀”，中年級安排了“力可以使物體運動或停止物體運動”。我們首先要明確：推力和拉力是人的感覺，屬于運動覺。感覺來自于外部刺激，稱為外感覺，包括我們熟悉的視覺、聽覺、膚覺等；感覺刺激來自于人的身體內部，稱為內感覺，包括運動覺、平衡覺和內臟覺[12]。其中運動覺是人體組成部分發生相對移動和肌肉緊張的感覺，如揮臂、抬腿、彎腰等，同時肌肉的感覺就是“力”。因此，伴隨著各種動作，就會感覺到各種力——推力、拉力、蹬力、握力等。在教學中，要讓學生充分體驗自己力的感覺，即進行推、拉等各種活動。在充分感覺的基礎上，讓學生觀察推土機推土、火車頭牽引車廂，判斷推土機對土產生推力、火車頭對車廂產生拉力。這時超越人的感覺，將“力”拓展到生活情境中，達到運動知覺。運動知覺是人對人體以外物體運動或靜止和運動快慢的反映。這樣，感覺的“力”發展到知覺的“力”。再幫助學生分析，推土機推土，土也反向推推土機；火車頭拉車廂，車廂也反向拉火車頭，建立科學概念的“力”，即力是物體之間的相互作用。這是后面再深入學習力的作用效果的基礎。

再如“自然世界與人工世界”的學習。安排學生觀察樹木森林、木材加工成桌椅；養蠶吐絲、剝繭抽絲到絲綢衣物；棉花、紡棉到成衣。在對自然存在物和人為加工物之間關系充分感知的基礎上，理解各種各樣的自然物構成的是自然世界、各種各樣的人工物構成人工世界。通過感知自然物和人工物之間的關系，對兩種事物作出分類，建立“自然世界”和“人工世界”概念。建立概念后，會進一步應用概念，這是深化概念的重要環節。教學中，會要求學生對校園環境或旅游環境中存在的物體進行歸類，即判斷它們屬于自然世界還是人工世界。需要注意，由于低年級小學生“寫”的能力弱，全班范圍說，又會抑制很多學生的思考，這時要對分類、歸類的判斷采用匹配、配對、是非判斷、選擇等方式進行練習[13]。

總之，教師要深入理解感知覺特性，幫助低年級小學生基于充分的感知覺，進行比較分類學習，獲得最基本的科學概念。

(四)注重觀察方法，從腳本構建向科學探究學習發展

從教育角度看，兒童進入學校學習，成為小學生，開始正式接受學校教育。低年級小學生從一年級開始，就要適應學校作息時間安排和學會遵從學習計劃規律。逐漸形成良好學習習慣、清晰的自我意識、較好的自我控制能力。從心理發展角度看，這時的小學生在頭腦中要進行腳本構建。所謂腳本構建就是學生對做事的計劃和規劃。腳本構建是學生做事的基本依據，也是與同伴交流的重要方式。以流程形式構成腳本，讓兒童有效地和別人交換經驗，同時從他人的描述中學習經驗。腳本構建在認知學習和社會性方面都很重要。從科學學習角度看，腳本提供一種獲得科學知識和應用科學知識的方法。具體表現在科學觀察方法的使用和對觀察流程的計劃和實施。這也是中高年級科學探究活動的基礎?？茖W觀察是具有目的的，為實現目的就要具有計劃，為完成計劃就要付出意志努力。否則就是生活中對科學事物或現象的零散感知。因此，在教學中，進行科學觀察前一定要有明確的目的，盡管低年級小學生一般都是特征觀察。然后作出觀察計劃，讓學生說出觀察流程：先全面觀察，獲得對事物的整體認識，再精細觀察，對觀察對象有更深入的理解，教師幫助進行修正并將正確流程板書，形成文字表達，也就是示范“寫”，培養學生寫的能力。最后，進行觀察，將觀察事物的特征由學生說出來，學生“寫”有困難，教師要板書記錄，幫助學生“寫”，然后鍛煉學生“讀”。對于邏輯推理，要重視“寫”和“讀”邏輯判斷過程。通過這個過程，不斷學習觀察方法，獲得科學學習方式。

如小學低年級科學課“觀察西瓜”，觀察目的是“西瓜是什么樣的？”，即觀察西瓜的特征。先由學生說，如何去觀察，教師幫助調整且板書。先看西瓜的外觀，再剖開看西瓜內部，對于西瓜可以看，也可以聞和嘗。外觀觀察就是整體觀察，內部觀察是精細觀察，可以提供放大鏡看西瓜瓤的顆粒。觀察獲得的結論，學生逐一說出來且相互補充，教師用科學術語寫出來并讓學生讀。這樣，獲得觀察流程學習和觀察結果學習。

再如觀察“水”，給學生一杯水，用各種感官去觀察，會發現水是可以流動的、水是透明的、水是無色的、水是無味的。這樣用歸納的方法得到一個聯言判斷，即水是無色、無味、透明的液體。然后提供“水”“白醋”“牛奶”“油”“可樂飲料”等，由學生判斷哪個液體是水，哪個不是。有顏色，如“可樂飲料”，不是水；有氣味，如“白醋”，不是水……當有一個特征被否定時，則該液體不是水；當幾個特征都滿足時，才可判定該液體是水。這個過程包括聯言判斷的獲得和聯言判斷的應用。學生可以說出自己是如何作出判斷的，教師要將學生思維過程寫出來，并要求學生“讀”。其中隱含著邏輯思維訓練，即對于由綜合性特征構成的事物，這些特征全滿足可以判定為此事物；若一個特征不具備則可以獲得否定判斷。這也就是根據聯言判斷的邏輯特性進行的演繹推理，是對推理方法的學習和運用?！?/p>