概念是学生知识体系中的思维单元，遴选出具有“少而精”、持久和迁移价值的学科核心概念，对构建学习者的概念体系具有重要意义。概念理解，是学习者能够依托已有的经验与认识，逐步理解概念的整体性、层次性和精细化特征的思维活动。对科学概念的深度理解，有利于发展学习者的必备品格和关键能力。学习进阶，是学习者由浅入深、从简单到复杂的科学概念理解过程，其实质就是对学科核心概念的逐层理解和持续完善。但从教学现状看，初中科学概念理解的重要性与实际教学的现实困境之间形成了鲜明的反差。
1 初中科学概念教学的现实困境
概念教学在初中科学课堂中的重要性不言而喻，即大部分教师尽管对重要概念的解读和应用比较重视，但笔者发现初中概念教学在思想意识、实施操作层面仍然存在种种误区，主要体现在以下4个方面。
1.1 跨学科概念的弱化
奥苏伯尔认为：“跨学科概念是概念学习的先行组织者，通过跨学科概念学习能够促进学习者对其他知识的理解。”
［1］有时，概念理解更多停留在概念字面上的知晓和一般示例，却忽视了概念之间的要素关联、内涵及外延拓展，更谈不上对概念在真实情境中的应用与迁移，这大大削弱了跨学科教学时的概念作用，使跨学科概念的理解成为无根之水。
1.2 学习方法的缺失
当概念教学以告知和陈述为主时，只是通过简单的反复记忆来代替概念教学，或用大量练习来代替巩固和应用概念。在这一过程中，学习者缺少逐步建构和发展概念的过程，势必缺少对模型建构、推理论证、创新思维等科学思想和方法的感悟。这种概念的单一呈现模式，只会让学习者追求学习过程的表面顺畅，而削弱了对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识深度，更无法从中体会到思维生长的愉悦。
1.3 浅层碎片的灌输
在概念教学中，往往呈现出科学知识的碎片化、浅层化堆积的现象，学习者不能有效联系上位概念和下位概念，缺乏事实性知识的验证和反馈。随着学习节奏的加快，倘若教师只是采用高密度灌输来串联知识点，那么学习者会丧失基本概念和规律的消化过程，更谈不上吸收的效能，最终只能强化记忆概念，无法入脑入心。实质上，只有让学习者依托已有的生活经验和学习基础，经历概念的映射、关联、整合和系统的发展层级，才能逐步达到心理上的悦纳和顺应。
1.4 逻辑实证的薄弱
科学概念体系的建立，需要借助科学实验和观察等手段；科学态度与责任的树立，更需要在循证的基础上体现逻辑的推理论证价值。对原有概念的不满意，过渡到凸显现有概念的有效性和可理解性，有助于逐渐转变原先的迷失概念，易于使学习者从思维层面上勤于思考、乐于探究，并从中不断感受思维显化和能力提升的乐趣。
2 概念理解教学的内涵价值
概念理解以学生思维认知的最底层为架构基础，在实施中注重“核心概念”和“跨学科概念”的互为印证，促使学生对抽象概念的要素产生有效迁移。就核心素养而言，概念理解教学的价值主要体现在以下几方面。
2.1 有利于帮助学生坚守科学观念
科学观念，是需要在理解科学概念的基础上逐步形成的总体认识，包含对具体核心概念的认识，如物质、能量、结构、功能、系统和模型等因素，有利于串联起跨学科概念的诸要素。科学观念所包含的科学本质、STSE、解决问题和解释预测现象等内容，需要深度理解核心概念和跨学科概念，并达到应用迁移层级，才能达到效果。
2.2 有利于促进学生提高科学思维能力
科学思维，是从科学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识。概念，是反映事物本质属性的思维产物。概念的理解过程，就是对感性材料进行去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的思维加工和改造的过程，能构造出科学建模的基础思维、科学推理和科学论证的逻辑思维、创新质疑的批判性思维的三层思维金字塔。
2.3 有利于学生积极参与探究实践活动
在探究实践过程中，包含有探究能力、技术工程的实践能力和自主学习能力。探究实践过程，往往是对知识、概念、原理和定律的理解过程；技术与工程的本质问题、驱动性问题，往往以核心概念和跨学科概念为目标，并成为不断深入探究的载体；自主学习过程，更是对概念的关联和重构的过程。可以说，具有一定深度的有效探究实践，是知、行、思的完美融合。
2.4 有利于引导学生树立科学态度与责任意识
态度与责任，包含科学态度与社会责任两个方面，是学生基于科学观念的深度理解。对核心概念的逐步理解，是确定科学对象、观察科学现象、推理科学过程、抽象科学事实及形成科学结论的过程，深度体现了探究兴趣、实事求是、追求创新和合作分享等要素。通过科学教育，学习者可以形成正确的价值观，并在未来的生活和工作中有责任担当意识。
3 指向概念理解的教学实践
在剖析概念教学过程中的种种误区和问题的基础上，采取以核心概念为统领、动态概念为跃迁、概念理解为目标和发展概念体系为方向的策略，逐步在概念习得过程中坚守科学观念，注重科学思维的相互渗透和交融，并在探究过程中逐步培养学生的实践能力，促其树立科学态度与社会责任意识。
3.1 整体与统领：聚焦整合观念的概念精选
周光召说：“科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念。”
［2］基于此理念，教师需要扭转碎片化、浅层化的概念教学，精选统领性的概念极为关键。基于“新课标”的13个核心概念和4个跨学科概念，并参阅《科学教育的原则和大概念》中的10个科学知识中的大概念，以及4个有关科学本身及其应用方面的大概念，笔者决定将学科中的其他概念与相应的教学活动加以整合。
【案例1】“内因和外因影响结果”的概念设计
［3］。
一种现象和结果，取决于内部因素（内因）和外部因素（外因）的共同作用。客观上，实验过程中的一些关键环节会极大地影响现象的显现，而对关键环节加以干预和转变，有可能消除事物的不利方面，如
表1所示。
物理中的“噪声”和“蒸发”、化学中的“燃烧”和“溶解度”、生物学中的“传染病”、地理中的“泥石流”等结果都由相关因素促成，挖掘密切相关的内部因素和外部条件，就能控制相关变量以改变事物发展的结果。“新课标”遴选“能量与物质”“结构与功能”“系统与模型”和“稳定与变化”4个跨学科概念，有利于学习者从系统视角分析相关要素及其关系，从而理解事物和现象都具有两面性，即可基于密切相关的要素达到取长避短的目的。
在科学教学中，可以用核心概念和跨学科概念串联一般概念和事实性概念，以核心概念为整体统领，能搭建桥梁并将零碎的知识加以整合，达到融会贯通的效果，同时在点、线、面、体的基础上，帮助学习者多维度验证和加深理解。最终，学习者能自主构建和发展概念体系，继而引燃思想火花，焕发思维活力。
3.2 关联与跃迁：注重思维融合的动态概念进阶
探知和了解概念理解的发展层级，是建构概念认知模型和学习进阶模型的第一步。正如奥苏贝尔强调：“假如让我把全部教育心理学仅仅归纳为一条原理的话，那么，我将一言以蔽之：影响学习的唯一最重要的因素就是学生已经知道了什么。”
［4］从学生视角看，学生采用自己的语言或模型表达，并在原有的图示上修正、完善并精致化，就是根据科学概念的来源、类型、特点、抽象程度、理解难度等因素进行综合考量，从而对科学概念的动态层级进行捕获和评估的学习行为。从教师视角看，教师可以积极采取思维融合、交互渗透的方式，不断促进学生对科学核心概念的理解和自身关键能力的提高
［5］。
【案例2】“微观粒子模型”中“微粒”的概念进阶。
化学的学习可以遵循“宏观—微观—符号”的顺序，在“结构—性质—用途”核心概念的启迪下，对微观粒子的模型认知可以采用图示的方式加以显化，逐层逐步建模来外显学生对微观粒子的认知过程（
表2）。从整体的粗略认识到个体的知识细化，再发展到整体上的体系化认知，符合从物理变化的间隔改变到化学变化的微观粒子分解重组的认知规律。
学生原有概念的外显，是概念教学的第一步，也是进阶的出发点和目标。教师可以基于模型的描述、解释和预测的效能来探知概念的动态发展，并将科学思维和方法进行排序和叠加使用。即有：比较和分类多种事物，找出多种特征；分析和综合各特征属性，区分相同点和相异点；抽象和概括异同点，从中浓缩出概念、原理和规律；归纳和演绎概念，认识事物的普适性和特殊性。这一进阶链的外显，充分闪烁出思维方法的神采。
以质量概念进阶为例：第一阶段，对质量是所含物质多少的概念的初步认识（七年级上册）；第二阶段，系牛顿第一定律中质量是衡量物体惯性的强弱（七年级下册），知道惯性是物体的一种属性，大小是由物体的质量决定；第三阶段，定性探究动能、势能的相关因素中与质量有关的内容（九年级上册），体现了质量与能量之间的相互转化关系；后续阶段，随着高中的动量定律和动能定律的引入，则能借其定量计算能量的转化。概念进阶的梳理和整合，分为对认同概念的顺应和内化，以及对非认同概念激起的认知冲突和转变，并在了解概念构成的基本元素和成立的适应范围基础上，逐层理解概念的内涵和外延，有利于强化科学概念与生活真实情境的关联和动态概念的阶层跃迁。
3.3 生成与创造：加强探究实践的概念理解的达成
科学，注重“整合”和“探究”。“整合”，不单是教材整编时的顶层设计手段、教师大单元设计的根本方法，更是学生完成自认体系的必然途径。“探究”，是科学家研究自然界规律的一种方法。
科学探究，作为科学学习的目标与方式，促使学生进行深度探究和实践。学生能在提出科学问题、基于证据建立假设、根据原理和器材逐步设计研究方案、获取和分析证据等探究环节中理解概念，并在工程项目的实践中物化产品，在使用中进行评估和迭代。
【案例3】“热机”中跨学科“结构和功能”的概念进阶。
汽车已经进入普通家庭，但学生对汽车的动力来源——汽油机的结构和功能缺乏直观认识，以“热机”发展史为探究和理解的主线，追本溯源并呈现模拟实验；以评价同源部件的优缺点为驱动（
表3），让学生在自主分类和比较、归纳和演绎、推理和创新的过程中，加深对“热机”技术革新的理解，并逐层理解“结构与功能”的跨学科概念。在此过程中，一方面可以充分发挥教师的主导作用，另一方面也有利于发挥学生的主体作用。
有时，概念需要在不同的认知阶段不断深化理解。例如，“比热容”的概念首先辨析“比”“热”“容”的含义。“比”的含义，可以用比值定义法中的单位时间、单位面积来类比理解，也可以用相对运动、测量中的参照物来理解；“热”注重区分“冷热”“生热”“吸热”中热的多种含义，从而对比热容的“热”进行分层辨析；“容”是容纳的能力，可以通过容纳相同热量的温度变化或升高相同温度时需要吸收的热量来转换比较。不得不承认，在探究过程中运用科学实验来生成和创造，的确是一个好方法
［6］。
在探究过程中，学生像科学家一样经历思考、探究、解决问题的过程，从中认识科学的本质并加深对概念的理解。概念探究一般需要经过参与融入、聚焦驱动、观察案例、组织思维、概括迁移、反思评价等一系列过程，能帮助学生深入理解概念的不同维度和不同层面。
3.4 层次与本质：建立至臻态度与责任的概念体系
科学来源于生活，并应用于生活之中。STSE已成为基础教育关注的焦点，由此浙教版初中科学教材也单独设立“STSE”的阅读专栏，成为链接科学概念教学要点的一种方式。科学概念在STSE教学中体现出态度与责任，而比较抽象的科学概念需要在探知“迷失概念”、锚定“核心概念”，并运用伸缩式“支架”来搭建概念间关联的基础上，才能逐步完善概念体系。
【案例4】“透镜与视觉”的“透镜”概念进阶
［7］。
真实情境：当眼前的事物模糊时，如何运用已有的光学元件（平面镜、凹面镜、凸面镜、玻璃砖和三棱镜）来改善视力（
图1）？针对问题，分类提取面镜和透镜的本质特征，以便为现象比对和组合建模打下铺垫。
模型建构：透镜对光的会聚（发散）作用的原因分析，如
图2所示。
回归生活：在冰天雪地无点火之物的条件下，如何制作冰棱镜并用其取火？
采用“真实情境—模型建构—回归生活”的教学策略，整合焦点、光心、焦距、主光轴的系列概念、透镜的3条特殊光线规律，再提取和比对光的直线传播原理、光的反射定律和折射规律，进而根据透镜自身特征和光学效果进行归纳和演绎。
在教学设计中，注重教材序、认知序和方法序的统一，以真实的生活情境为问题驱动，将生活情境中的现象作为模型对象，与靶概念之间的各元素一一对应比较，以项目化学习理念为指针，采用分类概括、类比迁移、建模修正和实验验证等方式逐步体现科学本质，能够有效加深学生的认知深度。从事物的表层现象到深层次的本质规律，均采取适当点拨的方法，最终帮助学生上升到理性的高度，并能在其知识概念体系的逐步完善中树立其科学态度与责任意识。
教学实践充分证明，只有在正确的科学观念中表征人生价值观与社会责任感，才能帮助学生实现核心素养的终身发展。
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