巧妙利用前概念進(jìn)行科學(xué)教學(xué)

同樣一個(gè)問(wèn)題，在未進(jìn)行科學(xué)概念教學(xué)前，學(xué)生有著不同的看法。可見(jiàn)，我們的孩子在走進(jìn)科學(xué)課堂之前并不是一張白紙，由于生活經(jīng)歷的不同，他們對(duì)生活中發(fā)生的各種現(xiàn)象、遇到的各種問(wèn)題形成了自己獨(dú)特的看法。我們把學(xué)生在接受正式的科學(xué)概念教育之前，對(duì)日常生活中所感知的現(xiàn)象，通過(guò)長(zhǎng)期的積累而形成的對(duì)事物非本質(zhì)的認(rèn)識(shí)稱(chēng)為“前科學(xué)概念”，簡(jiǎn)稱(chēng)“前概念”。前概念的產(chǎn)生是正常的、必然的，可以說(shuō)它的產(chǎn)生體現(xiàn)了人類(lèi)認(rèn)識(shí)發(fā)展的一般規(guī)律。

許多研究表明，“教師和課程材料在沒(méi)有考慮學(xué)生的前概念的情況下，教學(xué)是無(wú)效的。”“兒童的前概念是相當(dāng)重要的，是不容忽視的，因?yàn)樗切轮R(shí)建構(gòu)的基礎(chǔ)。”可見(jiàn)在科學(xué)概念教學(xué)中，我們不能忽視學(xué)生的前科學(xué)概念，只有充分理解前概念在每個(gè)學(xué)生身上的具體表現(xiàn)，并由此找到科學(xué)概念的生長(zhǎng)點(diǎn)，才能真正發(fā)展學(xué)生的科學(xué)概念。

學(xué)生的前科學(xué)概念可能是正確的，也有一些可能是不正確的，甚至是錯(cuò)誤的。科學(xué)概念和前概念比較一致時(shí)，學(xué)生就會(huì)容易理解科學(xué)概念，反之則會(huì)對(duì)科學(xué)概念的形成和發(fā)展帶來(lái)困難。所以在實(shí)際的科學(xué)教學(xué)中，如果教師能夠把握住學(xué)生的前概念，就會(huì)使得教學(xué)有的放矢，更好地提高教學(xué)效果。因此研究和調(diào)查學(xué)生的科學(xué)前概念，并由此形成轉(zhuǎn)變學(xué)生前概念的策略，是一項(xiàng)非常有意義的工作。

帶著這樣的思考，我在全校三、四年級(jí)共8個(gè)班中，每班抽取10名男生和10名女生進(jìn)行了前概念問(wèn)卷調(diào)查及個(gè)人訪談。調(diào)查問(wèn)卷共分為10個(gè)方面27個(gè)小題。

在調(diào)查與訪談中，我發(fā)現(xiàn)所有的學(xué)生在這10個(gè)方面的概念中都存在著或多或少的前概念。這些前概念有的是完全錯(cuò)誤的，有的是部分錯(cuò)誤的，總之沒(méi)有一個(gè)前概念是完全正確的。這也反映了我校學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)還比較低，還有待提高。

通過(guò)對(duì)問(wèn)卷的分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的前科學(xué)概念的形成有多種渠道，而來(lái)源不同的前概念，在教學(xué)中轉(zhuǎn)變的難易程度就會(huì)有所不同。總括起來(lái)包括以下幾種情況：

一、受日常生活現(xiàn)象的影響

由于缺乏相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)或受到現(xiàn)有知識(shí)儲(chǔ)備的局限，學(xué)生往往會(huì)被日常生活中某些事物的表面現(xiàn)象所蒙蔽，根據(jù)自己的理解和猜測(cè)，對(duì)一些事物做出主觀判斷，導(dǎo)致了某些相異構(gòu)想的產(chǎn)生。例如：對(duì)空氣的成分問(wèn)題，在學(xué)前有63.1%的學(xué)生認(rèn)為空氣中氧氣含量最高，他們這樣回答是因?yàn)樗麄円呀?jīng)了解到氧氣在日常生活中很有用，如可供動(dòng)植物呼吸，可以搶救病人等。故此，主觀猜測(cè)氧氣在空氣中的含量最高。經(jīng)過(guò)學(xué)后測(cè)試，這種相異構(gòu)想已基本得以消除，只有20.8%的學(xué)生仍持有原認(rèn)知。

二、對(duì)概念認(rèn)識(shí)得不全面

由于受認(rèn)識(shí)水平的限制，學(xué)生對(duì)科學(xué)上某些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不夠全面，從而產(chǎn)生相異構(gòu)想。如：對(duì)于如何防止鐵生銹的問(wèn)題，在學(xué)前，大部分學(xué)生不能做出回答，而學(xué)后大部分學(xué)生都能回答出把鐵放在干燥的地方或隔絕空氣的地方保存可以防止生銹。但是當(dāng)被問(wèn)及刷漆和鍍保護(hù)膜等措施是否可以防止生銹時(shí)，他們卻不能回答。這說(shuō)明通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)此類(lèi)問(wèn)題具有一定的認(rèn)識(shí)，但由于他們認(rèn)識(shí)程度的限制，導(dǎo)致回答不全面。這一類(lèi)的情況經(jīng)過(guò)學(xué)生認(rèn)識(shí)程度的加深，轉(zhuǎn)變起來(lái)是比較容易的。

三、緣于機(jī)械學(xué)習(xí)

對(duì)概念的死記硬背導(dǎo)致對(duì)知識(shí)不能靈活運(yùn)用，在解釋遇到的生活現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生頭腦中雖然有現(xiàn)成的結(jié)論，但是在運(yùn)用的過(guò)程中往往還是按照自己以前的經(jīng)驗(yàn)思考問(wèn)題。比如對(duì)于如何區(qū)分“純凈物”和“混合物”，在學(xué)前有40%的學(xué)生認(rèn)為冰水混合物是混合物，其判斷依據(jù)是以物質(zhì)是否混合或是否潔凈為標(biāo)準(zhǔn)。在學(xué)后雖然大部分學(xué)生對(duì)此問(wèn)題有了正確判斷，但當(dāng)筆者變換問(wèn)題方式對(duì)該組概念進(jìn)行考查時(shí)，仍有25%的學(xué)生認(rèn)為潔凈的河水為純凈物。經(jīng)過(guò)個(gè)案訪談發(fā)現(xiàn)，教師對(duì)此是做過(guò)詳細(xì)講解的，而且這部分學(xué)生對(duì)純凈物和混合物的定義都能很熟練地背誦或默寫(xiě)，說(shuō)明他們并沒(méi)有真正理解“純凈物”和“混合物”概念的含義，只是機(jī)械地記憶了其要義，而沒(méi)有建構(gòu)起廣泛聯(lián)系的知識(shí)體系。因此，當(dāng)在自己所熟悉的問(wèn)題情景中解決問(wèn)題時(shí)（如教師講過(guò)的類(lèi)似例題），能夠很好地運(yùn)用概念類(lèi)比做出正確判斷；但是當(dāng)問(wèn)題情景發(fā)生改變時(shí)，學(xué)生就仍會(huì)不自覺(jué)地運(yùn)用自己以前的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。

四、受舊知識(shí)的影響

舊有知識(shí)即學(xué)生以前從報(bào)紙或書(shū)刊上獲得的某些知識(shí)。這些知識(shí)在當(dāng)時(shí)的環(huán)境中可以解釋某些問(wèn)題，但是這些知識(shí)往往過(guò)于籠統(tǒng)，不夠深入。當(dāng)學(xué)生運(yùn)用舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)無(wú)法解釋一些現(xiàn)象與事實(shí)時(shí)，往往會(huì)加入一些自己的推理和臆測(cè)，即想當(dāng)然地運(yùn)用自己的“理論”進(jìn)行解釋?zhuān)菀仔纬善娴睦斫狻?/p>

基于前概念產(chǎn)生的原因，我們努力學(xué)習(xí)一些轉(zhuǎn)變策略，把學(xué)生大腦中存在的錯(cuò)誤的前概念轉(zhuǎn)換成科學(xué)的概念，從而就能更成功地避免錯(cuò)誤概念的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)變策略是怎樣的呢？筆者認(rèn)為可以遵循這樣的原則：引發(fā)沖突→自主探究→認(rèn)知遷移。

（一）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

人都有填補(bǔ)認(rèn)知空缺、解決認(rèn)知沖突的本能，一旦引發(fā)這種認(rèn)知沖突，就會(huì)引起學(xué)生認(rèn)知心理的不平衡，就能激起學(xué)生的求知欲和好奇心，使學(xué)生產(chǎn)生解決這種認(rèn)知沖突獲得心理平衡的動(dòng)機(jī)。因此在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該首先探知并充分利用學(xué)生的前概念，采取多種教學(xué)手段使前概念與科學(xué)概念之間產(chǎn)生類(lèi)比，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生積極主動(dòng)地去解決這種沖突。

1.聯(lián)系實(shí)際，引發(fā)認(rèn)知沖突，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變。

教師在授課過(guò)程中，不妨多聯(lián)系日常生活中所用到的知識(shí)，使教學(xué)更加貼近生活。這樣可以豐富教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生將直接經(jīng)驗(yàn)與間接經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，擴(kuò)大概念的外延，增強(qiáng)對(duì)概念的全面認(rèn)識(shí)，從而改變頭腦中的相異構(gòu)想，促進(jìn)前概念的轉(zhuǎn)變。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，引發(fā)認(rèn)知沖突，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變。

適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將一些不容易轉(zhuǎn)變的相異構(gòu)想所涉及的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn)形式，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生的前概念不符時(shí)，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知沖突。此時(shí)，教師再因勢(shì)利導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己前概念的片面性，從而促進(jìn)學(xué)生修改或轉(zhuǎn)變?cè)械钠娴恼J(rèn)知，建構(gòu)起新的科學(xué)概念。

總之，簡(jiǎn)單的灌輸式教學(xué)方法教給學(xué)生的科學(xué)概念是不可能讓學(xué)生真正理解科學(xué)概念并徹底放棄原有概念的。教師只有通過(guò)一定的方法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用一定的教學(xué)策略，才能促使學(xué)生真正地理解科學(xué)概念并熟練地應(yīng)用科學(xué)概念去解決實(shí)際問(wèn)題，從而達(dá)到教學(xué)的目的。

（二）自主探究轉(zhuǎn)變前概念，建構(gòu)科學(xué)概念。

在科學(xué)課堂上，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)認(rèn)知從前概念到科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變，就要幫助學(xué)生架起原有認(rèn)知與科學(xué)認(rèn)知之間的橋梁，最有效的方法就是為學(xué)生準(zhǔn)備可供自主探究的觀察、實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，在觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，獲得更多的信息，讓學(xué)生將自己的探究結(jié)果與事先的猜想、假設(shè)加以比較，發(fā)現(xiàn)矛盾之處，從而去積極地建立新的科學(xué)概念。

如：在教學(xué)《空氣里有什么》一課時(shí)，在學(xué)生的大腦中往往會(huì)存在這樣一個(gè)前概念：有空氣蠟燭才能燃燒，沒(méi)有空氣蠟燭就不能燃燒。為了幫助學(xué)生樹(shù)立“是空氣中的氧氣幫助燃燒”的概念，我先設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把一支蠟燭點(diǎn)燃，然后用杯子罩住，過(guò)一會(huì)兒蠟燭熄滅。這時(shí)學(xué)生紛紛說(shuō)這是因?yàn)楸永锏目諝鉀](méi)有了，所以蠟燭才熄滅，這正是學(xué)生的前概念的暴露。

這時(shí)我緊緊抓住學(xué)生的前概念及時(shí)設(shè)問(wèn)：如果杯子里的空氣沒(méi)有了，那么當(dāng)我們?cè)谒镒鲞@個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？學(xué)生根據(jù)自己前一節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)，很容易得出結(jié)論，水應(yīng)該占滿杯子的空間。接著又讓學(xué)生把點(diǎn)燃的蠟燭放在水槽中間，然后重復(fù)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果杯子里確實(shí)進(jìn)入了水，但水沒(méi)有占滿杯子的空間，而只是占據(jù)了五分之一左右。這時(shí)學(xué)生開(kāi)始意識(shí)到自己的前概念可能有問(wèn)題，產(chǎn)生了想要明白事情真相的沖動(dòng)，這時(shí)我再加以引導(dǎo)，就能很容易地把學(xué)生關(guān)于“空氣幫助燃燒”的前概念轉(zhuǎn)換成“是空氣中的氧氣幫助燃燒”的科學(xué)概念。

（三）加強(qiáng)學(xué)習(xí)的正遷移，鞏固強(qiáng)化科學(xué)新概念。

一種新概念，只有能被學(xué)生表達(dá)時(shí)，學(xué)生才能接受它。已有教學(xué)研究表明：當(dāng)學(xué)生剛剛形成一個(gè)新的科學(xué)概念時(shí)，這個(gè)概念在其認(rèn)知結(jié)構(gòu)中往往是孤立的，很容易受到其他因素的影響。因此在學(xué)生經(jīng)過(guò)有效的自主探究，主動(dòng)轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤的前概念，建立新的科學(xué)概念以后，我們還需設(shè)置一定的教學(xué)情境幫助學(xué)生遷移新概念。讓學(xué)生能運(yùn)用新學(xué)習(xí)的科學(xué)概念解決前概念無(wú)法解決的問(wèn)題，讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)概念比前概念更合理，并能解釋更廣泛的現(xiàn)象，從而將科學(xué)概念系統(tǒng)化。

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念的建構(gòu)是以學(xué)生的前科學(xué)概念為基礎(chǔ)的，這種轉(zhuǎn)變是學(xué)生思維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，是在學(xué)生頭腦中引發(fā)的一場(chǎng)革命。因此在教學(xué)過(guò)程中，我們要為學(xué)生積極創(chuàng)設(shè)自由探究的情境，讓學(xué)生充分展現(xiàn)自己的前科學(xué)概念，并以此為基點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生前概念和事實(shí)間的矛盾與沖突。進(jìn)行同化與順應(yīng)，建構(gòu)新的科學(xué)概念，并能讓學(xué)生在新的問(wèn)題環(huán)境中拓展和運(yùn)用新概念，有效地實(shí)現(xiàn)由前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。

（作者單位：南京市棲霞區(qū)邁皋橋中心小學(xué)）