兒童科學前概念的分析與轉化對策

摘要兒童的科學前概念影響著兒童科學概念的有效建構。本文首先對兒童科學前概念的背景、類型進行了分析，繼而提出了如何在科學活動中有效的進行科學前概念的轉化策略。

中圖分類號:G61文獻標識碼:A

許多探討兒童概念理解的研究發現， 兒童并非腦袋空空而是帶著許多前概念進入課堂學習情境的。這些前概念是兒童在日常生活中獲得的對一些事物或現象的樸素的看法和理解， 它們通常模糊而不精確， 有合理成分， 但也有錯誤傾向甚至是完全錯誤的。它們對兒童科學概念的建構既可能產生積極作用， 也可能產生負面影響。為提高兒童科學概念學習的有效性， 我們有必要在活動中通過一些方法對兒童的科學前概念進行了解，并根據科學前概念的特點，有效利用概念轉變的策略進行科學教育。

1 科學前概念的產生背景和掌握方法

1.1 科學前概念的產生背景

小學是兒童經歷的第一個系統性的學習階段，兒童的生活經歷不同，文化生活背景不同，對某一個探究主題的科學前概念通常也是各不相同的，帶有很大的個體差異性。當前兒童的信息接受渠道廣而雜，如來自于長輩的講述、或從書籍、電視和網絡中獲得、在與同伴的交流中吸取、自己切身經驗的歸納總結，這些信息在他腦中交匯建構就形成了某種科學前概念。

1.2 掌握兒童科學前概念的一般方法

了解兒童科學前概念的方法通常有觀察法、談話法、對話法、問卷調查、提問法等，對問題的猜想和假設也是了解兒童科學前概念的有效方法。

2 兒童科學前概念的類型分析

在理論上，科學前概念指的是學習者將科學概念的內涵增加、減少或替換，導致外延擴大、縮小或移位的概念。在教育研究和實踐中，科學前概念指的是學習者擁有的與科學概念的涵義不相一致甚至相反的概念，是學習者形成某一科學概念之前所擁有的概念形態。按其狀態來分，可分為以下五種:(1)空殼概念，即學習者知道某一概念的名稱，但并不知道其內涵，這是前概念中最常見的一類。如:導體、半導體、絕緣體，物體的熱脹冷縮，物體的相對運動，植物的光合作用等等。(2)不完整概念，即學習者把一個概念的某些特性忽略掉了，或者對一概念所包括的下位概念涵蓋不全，如在《點亮我的小燈泡》的學習活動前兒童對電路中電流的認識:只要電流能從電池的正極出來到達小燈泡，小燈泡就能亮;電流同時從電池的正負極出發到達小燈泡，小燈泡就能亮;電流從電池的正極或負極出發到達小燈泡，然后回到電池的另一極，小燈泡就能亮。(3)異質性概念，即學習者將一概念的內涵增加，將某些特性強加于其中，導致其本質特征發生變化)，如會飛的就是鳥，所以蝙蝠是鳥;鯨生活在水里，沒有四肢所以鯨是魚;紅薯和馬鈴薯都是植物的果實，有很多植物我們食用的都是果實。(4)條件缺失概念，即學習者對某一事物及其屬性的判斷，忽略了其存在的前提條件，如在研究物體的沉浮與什么因素有關的活動中，“大的物體容易浮，小的容易沉”的概念是建立在物體重量相同的基礎上的;“重的物體容易沉，輕的容易浮”的概念是建立在物體體積相同的基礎上的，可是有的兒童卻往往忽略這些概念存在的前提條件，進而形成繼發性的條件缺失概念。(5)絕對化概念(忽略了特例和反例的科學命題，稱為絕對化概念)，案例，兒童會認為植物都能自己制造養料都可以是食物鏈中的生產者，忽略了菌類這一特殊類別;在建立熱脹冷縮的概念時會忽略水的反膨脹現象的存在;實心的鐵塊不可能浮在任何液體上，因為它太重。

從以上的案例中我們不難看出兒童的科學前概念具有很強的感性成分，正如著名心理學家朱智賢在《兒童心理學》中指出:小學兒童思維的基本特點是從以具體形象思維為主要形式逐步過渡到以抽象邏輯思維為主要形式。但這種抽象邏輯思維在很大程度上，仍然是直接與感性經驗相聯系的，仍然具有很大成分的具體形象性。他們較容易觀察到各個對象間能直接感知的空間關系，并憑借感官對現象進行一些直觀的解釋，有時他們也借用表面類似的現象對事物進行解釋，缺乏嚴格的推理和實驗的驗證。兒童的科學前概念在感性認識不太充分的情況下具有一定的情景性，既同一個孩子在不同的情景下對同一個問題會給出不同的解釋;對那些感性認識比較豐富，在實際生活中又不斷被強化的科學前概念，又會有較強的穩定性，非常難以改變。如:實心鐵塊不可能浮在任何液體上，因為它太重。

3 轉變兒童科學前概念的策略

在科學教育活動中，兒童認知結構中的錯誤概念不但會妨礙新知識的理解，而且會導致學生產生新的錯誤概念。根據建構主義的觀點，兒童的錯誤概念不可能通過傳統的知識傳授的方式由科學概念代替兒童的錯誤概念，而必須依靠他們自己通過概念轉變學習，實現由錯誤前概念向科學概念的轉變。因此，加強對兒童的前概念尤其是錯誤前概念向科學概念的轉變的研究，就顯得更為重要。

3.1 引認知沖突是轉變前概念的契機和動力

所謂認知沖突，就是兒童原有認知結構與新的研究對象之間的無法包容的矛盾和沖突。如何引發認知沖突呢?活動中采用的方法通常有兩種。

(1)創設情境，引發兒童的認知沖突。如研究馬鈴薯在水中是沉還是浮的活動中。活動起始，面對兩個大小不同的馬鈴薯和兩杯液體，對馬鈴薯在水中是沉還是浮的問題，兒童會自然的利用已有的認知結構，物體的沉浮與物體輕重和大小的關系來進行解釋。可是在演示實驗后他們會發現在這一組試驗中，馬鈴薯的沉浮與馬鈴薯的輕重和大小都沒有關系。

從這個案例不難看出，在學習新的知識時兒童總是試圖用原有的認知結構去同化新知識。當原有的認知結構無法解釋新的現象時就會引發認知沖突。這時就能很好的激發兒童的好奇心和求知欲，促使他們主動地進行認知結構的順應和同化。這就激起了兒童的研究興趣，產生了研究的原動力。

(2)通過合作學習的方式，在與合作學習伙伴交流和討論中引發認知沖突。社會建構主義認為，知識具有社會性，即通過社會性相互作用，可以加速知識的意義建構。在這種社會建構中，認知沖突是由其他人的不同觀點引發的。對每個學習者來講由于生活經歷不同、社會背景不同、各自的知識結構也各不相同，對問題的認識的深度和廣度也各有差異，對事物的理解都會受到認知結構的局限和影響。因此，對同一問題的認識會各不相同，有的較為全面，有的片面，有的較深刻，有的則完全錯誤。這樣學習伙伴之間就會產生不同觀點的對立、交鋒。即當學習者發現自己持有的觀點與伙伴的觀點不同時，他們會對自己原有的觀點產生懷疑進而引發認知沖突。“處于同樣認知水平的學習伙伴之間通過略有差異的觀點與認識的碰撞，各自產生內部的認知沖突，這種認知矛盾的解決將引起每一個個體內部的知識的重新建構。”

3.2 鼓勵認知順應，這是實現概念轉變學習的關鍵

按照皮亞杰的觀點，兒童改變原有認知結構的機制是順應。所謂順應，是指對原有認知結構的調整和改變，以便更好的理解和接納新的概念。也就是說，當新知識與原有認知結構有較大的差異和矛盾時，必須將原有認知結構進行調整和改變，通過順應學習才能接納新的知識，解決認知矛盾，實現前概念向新的科學概念的轉變。

如在一杯水能溶解多少食鹽的探究活動中，幾乎所有的孩子都認為，一杯水溶解一袋食鹽是毫無問題的。理由是過去的研究中食鹽倒進水里就都溶解了，水也變多了。再加食鹽它還會溶解，以此類推。為了解除兒童的這一錯誤概念，我們讓孩子進行了一杯水能溶解多少食鹽的定量觀察實驗活動。通過實驗觀察他們發現，一杯水能溶解的食鹽是有限的，一定量的水只能溶解一定量的食鹽。在這里實驗起到了兩個作用:一是通過實驗觀察引發了認知沖突，使兒童陷入認知失衡狀態;二是通過實驗現象的觀察，進一步確認了一定量的水只能溶解一定量的食鹽的科學概念，并修改或轉變了原來的錯誤概念。本案例是通過探究性實驗來引發和解決認知沖突，促使兒童通過認知順應，實現概念的轉變，從而建構起新的科學概念。

總而言之，科學前概念在兒童的科學學習中扮演著非常重要的角色。隨著年齡、學習內容的不同，兒童的前概念特質也會有所變化，只有針對所教授的兒童群體，認真地去分析他們所具有的科學前概念，才能作到從兒童的實際出發，從具體到抽象、從簡單到復雜、循序漸進、有的放矢地開展科學教育活動。