以光學為例淺析兒童科學前概念的成因及教學

　　摘 要： 概念是知識的基本組成單位，兒童在學習科學概念時往往會受到已存在的科學前概念的影響。本文以光學知識中兒童存在的科學前概念為例，簡要分析了兒童前概念形成的原因，并針對這些成因提出了相應的教學策略。
　　關鍵詞： 光學科學前概念 成因 教學策略
　　
　　概念是知識的細胞，是個體認識和理解外部世界的起點。進入現代以后，科學技術迅猛發展，科學知識不斷膨脹，這就使得作為科學知識基本單元及整個科學知識體系的基本組成單位的科學概念的教學變得極為重要。有效地理解和掌握科學概念可以幫助學生更深刻地認識各種自然現象的本質特征，掌握事物之間的內在關系，進而達到領會自然規律的目的。因此，可以說，科學概念的學習是整個科學學習的基礎和關鍵。
　　隨著近年來人們對概念教學研究的不斷深入，兒童的科學前概念受到越來越多人的關注。研究發現，兒童在進入學校接受正規教育前，對一些科學概念和現象已經有了自己的觀點和解釋，而學校教育需要考慮學生的這些前概念，并對其進行有效的肯定、擴展或糾正。光是兒童生活中經常接觸到的一類事物，本文以光學中兒童存在的科學前概念為例，討論了兒童前概念形成的原因，并針對這些成因，提出了相應的教學策略。
　　一、兒童生活中的光學前概念
　　兒童生活中的科學前概念涉及兒童生活的各個方面，有關于生物學的，有關于地理學的，但其中人們研究較多的，并且已經取得一定成效的是兒童關于物理學方面的一些前概念，本文以其中光學部分的概念為例，進行前概念的討論。光，字典中解釋為“照耀在物體上能使視覺看見物體的那種物質”，對于物理學家來說，光是一種從光源發出的、在空間傳播的物質實體，它具有多種特性：在均勻介質中，光會以一定的速度沿直線傳播，當其在傳播過程中遇到物體時發生相互作用，產生反射或折射；如果沒有物質阻擋將一直傳播下去。以上這些都是經檢驗的科學知識，但兒童是如何看待光的呢？他們是如何解釋生活中各種豐富多彩的光現象的呢？他們對光的特性是如何理解的？以下是我整理的兒童關于光的一些科學前概念。［１］在介紹這些前概念之前，首先對科學教育中的科學概念進行一個簡單的界定。在哲學上，概念是指對事物本質特征的反應。而科學教育中所指的概念除了一般的科學概念外，還包括大量的概念性知識，如“地球是球形的。”“地球圍繞太陽轉。”等。在此界定的基礎上，兒童在光學知識中存在的前概念如下：
　　1.將光等同于光源或光的作用效果，缺乏“光——空間中的實體”這一概念。并且只把強光看做是光，不引起強烈視覺刺激的光，他們往往將其忽略。具體體現為當你問兒童“光在哪里？”時，10—11歲的兒童的回答往往是指著燈或地上的光亮部分。
　　2.關于影子，兒童能注意到物體與影子間形狀上的相似，但把影子看做一種較弱的光。
　　3.關于光的運動，除非距離很遠，否則兒童無法理解光在空間中運動這一概念，總是用光源的運動或光的作用效果的運動來解釋光的運動問題。
　　4.關于光的路徑。直接把光看做直線光，而不認為光是沿直線傳播的。
　　5.透鏡問題。缺乏守恒的概念，因此，兒童認為放大鏡是將光進行了放大，而不是等效集中。
　　6.對反射的理解不全面，只接受鏡子的反射作用，而對其他物體也能進行反射作用持否定態度。
　　7.關于視覺。兒童認為眼睛能看到物體與是否有光射入眼中無關，僅與物體的顏色和距離有關。
　　面對兒童形成的這形形色色的前概念，教師的任務是將它們轉變為正確的科學概念，但這些轉變往往并不容易，因此我們需要了解兒童前概念的形成原因及過程，進而從根本上糾正兒童的錯誤思維，完成前概念的轉變。
　　二、科學前概念的形成原因
　　1.前概念的產生與兒童的個人生活經驗有關。
　　根據皮亞杰的認知學習理論，他將兒童的成長分為四個階段，在最初的感知運算階段，兒童主要是靠個人的感知覺能力來認識和了解這個世界的，他們依靠個人有限的所見所聞來解釋科學世界的各種現象和問題，雖然這些解釋在成人看來是不合理的，甚至是荒謬的，但是因為與兒童的直接經驗相吻合，因此會得到兒童的長時間的認可。
　　2.前概念的產生與兒童生活的環境和他們接觸到的人有關。
　　兒童除了從個人的生活經驗中獲得前概念，也可能從所生活的社會環境及周圍的人當中獲得一些前概念。在兒童的日常生活中，成人往往傾向于通過簡化科學概念來幫助兒童理解這個世界，而在簡化的過程中又往往會扭曲概念的本質含義，給兒童錯誤的認知。很多研究表明，教師是兒童前概念的一個重要來源，教師的錯誤闡述，對科學概念的不適當簡化等都會使學生產生錯誤的前概念概念。
　　3.前概念的產生與兒童的思維發展程度有關。
　　一切概念都是人腦對事物本質的反應，是在抽象概括的基礎上形成并用詞來標識的。因此，概念的形成離不開思維，思維是概念形成的內在因素，是概念形成的基礎。而兒童前概念的形成也是兒童自我思維加工的結果。
　　根據皮亞杰的兒童思維發展理論，他將兒童的思維發展分為了四個階段：感知運算階段、前運算階段（表象思維階段）、具體運算階段和形式運算階段。在感知運算階段，兒童主要依靠個人的感知覺器官來認識和了解世界，思維方式比較簡單，概念的形成過程基本不依靠思維。而在兒童2—7歲的前運算階段，兒童已經開始脫離物體，利用表象來進行思維，這一時期兒童開始運用思維來形成概念，在這些概念當中包括大量的科學前概念，在這一時期，兒童的思維活動具有以下特點：（1）相對具體性，即以表象思維為主，還不能進行抽象邏輯思維。（2）不可逆性，只能單向認識事物間的聯系，缺乏守恒概念。（3）自我中心，表現為兒童總是站在自己的角度來看待問題。正是因為處在此時期的兒童在思維上具有這些特點，所以在思考光源問題時才會傾向于將光源或光的作用效果這些與光有關的實在現象理解為光；因為缺乏守恒的概念，所以他們中的很多人才無法理解透鏡只是將等量的光匯聚在了一點；由于受自我中心的影響，兒童才會只把自己能意識到的強光看作是光，進而導致對反射的片面理解。
　　與皮亞杰相同，維果斯基在其著作中詳細分析了兒童的概括（即影響兒童概念形成的思維過程）能力的發展，并將其分為三個基本階段：含混思維、復合思維和概念思維。在含混思維形式的主導下，對兒童起重要作用的通常是直接的、偶然的、情境性的印象。在這一階段中，兒童的思維以自我為中心，兒童認識、理解、概括事物主要依靠知覺提示給他的主觀聯系，而不考慮事物的內在客觀聯系，因此這些聯系也往往是無條理的、甚至是矛盾的。這也很好地解釋了兒童前概念的形成過程。
　　綜上所述，我們可以發現，兒童前概念的形成，既受外部環境因素的影響，又是兒童內在的思維方式的作用的結果，并且內外部因素間還存在相互作用，外部環境為是思維內在運轉提供原料與素材，刺激內部思維的運作，而內部思維運轉產生的結果又需要得到外部環境的肯定，兒童的科學前概念正是在這種內外因的互動中形成的。外部環境提到的，兒童將光等同于燈或太陽，正是在這種內外因的互動中形成的。
　　三、針對概念轉變的教學
　　在對前概念的形成原因進行分析后，針對這些原因，教師就可以制定合理的方案進行概念轉變了，以下是在概念轉變教學中應注意的幾點問題。
　　1.了解兒童的科學前概念及其邏輯結構。
　　想要進行概念轉變，首先就要了解兒童存在哪些前概念，但是只是單單知道這些前概念是不夠的，還要弄清這些前概念間的邏輯關系。兒童的各種概念之間是彼此聯系的，一些復雜的概念往往是建立在簡單概念的基礎上的，而前概念亦然，因此教師要了解清楚兒童基礎的前概念，從這些基礎前概念入手，逐一進行概念轉變。在兒童的光學前概念中，正是由于兒童沒有形成“光——空間中的實體”這一概念，導致兒童對后面光的運動及反射等一系列概念的錯誤理解，因此，如果教師了解了這部分前概念間的邏輯結構，從光的定義為出發點開始教學，則必然順利地進行其它前概念的轉變。
　　2.創造適宜概念轉變的外部環境。
　　在原因分析中，我們可以清楚地看到，兒童的很多前概念都是外部環境直接灌輸的，因此，為了進行概念轉變，健康科學的外部環境是不可或缺的。年幼的兒童依靠個人經驗來認識世界，但外部世界中的很多現象會對兒童產生誤導，作為成年人，我們有義務對此進行指導。考慮到兒童的年齡，我們可以將復雜的知識進行簡化，但這些經簡化的知識一定要是科學的、正確的。因此，教師要關注兒童提出的每一個問題，在回答時也要謹慎認真，用科學而簡單的方式幫助學生領悟知識，盡量避免不良外部環境對兒童的影響。
　　3.關注兒童思維的發展，通過轉變兒童的思維方式來進行概念轉變。
　　概念是思維的細胞，是思維運作的產物，想要徹底地解決兒童的前概念，就要從思維的角度出發，通過彌補兒童思維上的不足，來進行概念教學。如幫助兒童形成守恒的概念，學會多角度看問題，脫離自我中心的誤導，等等。思維是概念形成的本源，單純的概念轉變只能改變有限的概念，而真正的思維的補完，卻可以實現概念的批量轉變，并對兒童未來生活產生深遠影響。
　　科學前概念是兒童在學習科學知識時產生的不同于科學家的科學概念的一類特殊概念，其產生既受到兒童生活的外部環境影響，又受到兒童內部思維發展階段的制約，教師要充分地考慮到這兩方面的影響，制定符合兒童身心發展情況的概念轉變方案，還要對兒童的科學前概念有全面的把握，這樣才能事半功倍，順利進行兒童的概念轉變，最終幫助兒童形成科學的概念。
　　
　　參考文獻：
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　　［2］蔡鐵權.概念轉變的科學教學.北京：教育科學出版社，2009.
　　［3］邵志芳.思維心理學.上海：華東師范大學出版社，2001.
　　［4］余震球選譯.維果茨基教育論著選.北京：人民教育出版社，1994.