運(yùn)用認(rèn)知沖突策略 促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變

所謂概念轉(zhuǎn)變，是指學(xué)生原有概念的豐富和修正、由迷思概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的過程。近年來，以促進(jìn)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)的科學(xué)教學(xué)探索，成為科學(xué)教育研究和實踐中最重要的領(lǐng)域之一。

在皮亞杰看來，個體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)總是處在平衡與不平衡的轉(zhuǎn)換與變化之中，這種轉(zhuǎn)換與變化的契機(jī)與條件就是產(chǎn)生認(rèn)知心理的不平衡，即產(chǎn)生認(rèn)知沖突。可見，認(rèn)知沖突的產(chǎn)生是認(rèn)知發(fā)展、形成概念轉(zhuǎn)變的重要條件。本文以教科版三年級《水和水蒸氣》一課的教學(xué)為例，略談運(yùn)用認(rèn)知沖突促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略。

一、調(diào)查訪談，直面兒童迷思概念

迷思概念是指學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前即具有的直覺知識或與正統(tǒng)科學(xué)知識不符的概念。學(xué)生的迷思概念是其知識框架的一部分，是學(xué)習(xí)科學(xué)概念的基礎(chǔ)。奧斯貝（Ausubel，D.P.）曾說：影響學(xué)習(xí)最重要的因素，是學(xué)習(xí)者已經(jīng)存有的想法，確知了這個，然后依據(jù)這個來教學(xué)。可見，在教學(xué)中調(diào)查學(xué)生的迷思概念是非常關(guān)鍵的，能夠使我們了解學(xué)生的“先入之見”。兒童科學(xué)概念的形成正是以學(xué)生的迷思概念為基礎(chǔ)和生長點的。

《水和水蒸氣》這一單元的核心概念為引導(dǎo)學(xué)生探究溫度和水狀態(tài)變化之間的關(guān)系。前一課《水珠從哪里來》與本課共同組成探究水的液態(tài)與氣態(tài)之間變化的研究活動。

調(diào)查訪談發(fā)現(xiàn)，三年級學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，對于“水蒸氣”“蒸發(fā)”等概念已經(jīng)有了模糊的認(rèn)識。比如衣服上的水干了，有些學(xué)生會用“水蒸發(fā)了”去解釋。但是在他們的迷思概念中有著許多根深蒂固的錯誤認(rèn)識，最典型的是對于熱水中冒出的“白汽”的認(rèn)識，絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為白汽便是蒸發(fā)出來的水蒸氣。學(xué)生認(rèn)為白汽是氣態(tài)，其實白汽是液態(tài)；學(xué)生認(rèn)為白汽是蒸發(fā)現(xiàn)象，其實白汽是凝結(jié)現(xiàn)象。分析學(xué)生這個錯誤的前概念，可以發(fā)現(xiàn)背后隱含著這樣的信息：正是由于對“蒸發(fā)”和“凝結(jié)”兩個概念未能充分理解，導(dǎo)致對“白汽”的錯誤認(rèn)識。

概念改變并不僅僅是改變概念本身，還要觸及支持概念的知識體系，才能真正實現(xiàn)學(xué)生對科學(xué)概念的理解。因此，筆者在教學(xué)設(shè)計時，對教材進(jìn)行了大膽處理：運(yùn)用反例引發(fā)認(rèn)知沖突，以激發(fā)學(xué)生的探究欲望；通過多元體驗，以“蒸發(fā)”和“凝結(jié)”兩個概念的理解為基礎(chǔ)，突破對“白汽”這一難點的認(rèn)識。而對教材中占相當(dāng)篇幅的“加熱能加快蒸發(fā)”的活動，因為與本課需要建構(gòu)的科學(xué)概念并無直接關(guān)系，就簡化處理成為“課外想出幾種讓濕手帕干得更快的辦法”。

二、呈現(xiàn)反例，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突

學(xué)生如果不能認(rèn)識到自己的已有知識與新知識之間的距離和偏差，就會自發(fā)地以自己的已知去理解和建構(gòu)新知識，其結(jié)果就會產(chǎn)生錯誤概念。所以，僅僅激活學(xué)生的迷思概念是不夠的，關(guān)鍵是要呈現(xiàn)一個反例——與原有理解相反的事實，并讓學(xué)生認(rèn)識到已有知識與新知識之間的矛盾和沖突，即發(fā)生認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生的探究動力，使學(xué)習(xí)者有意識地進(jìn)行自我調(diào)控學(xué)習(xí)。

《水和水蒸氣》一課伊始，教師巧妙設(shè)計了“觀察水蒸氣特點”的活動：

師：請每一位小朋友沾一點水在手背上擦一擦，同時仔細(xì)觀察小組中濕的黑板、濕手帕上面的水蒸發(fā)變?yōu)樗魵狻？匆豢矗覀兡芸吹剿魵鈫?

（生觀察實驗活動）

師：小組討論：看到水蒸氣了嗎?水蒸氣有些什么特點?

生1：看不到水蒸氣。

生2：水蒸氣是無色無味的，看不見、摸不著。

生3：像空氣一樣，水蒸氣是氣體。

在這一教學(xué)實踐中，學(xué)生親自體驗了由表及里的不斷深入的“發(fā)現(xiàn)”過程，原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)得以擴(kuò)充，對水蒸氣的特點有了較為明確的認(rèn)識。尤為重要的是，這一情境很自然地引發(fā)了兒童原有認(rèn)知與新知識之間的強(qiáng)烈沖突：日常生活中經(jīng)常看到的白汽，以前總以為它就是水蒸氣。可是水蒸氣是“看不見的”，所以白汽應(yīng)該不是水蒸氣。面對新問題與已有概念之間的差異，兒童渴望尋找新的理論去作出解釋、去消除沖突，這正是實現(xiàn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的重要基礎(chǔ)。學(xué)生的科學(xué)探究活動始終在這樣濃厚的興趣中進(jìn)行。

三、多元體驗，優(yōu)化概念表征建立

對于兒童來說，學(xué)習(xí)抽象的科學(xué)概念是困難的。因此，教師應(yīng)該為學(xué)生提供豐富的具體表象，提供概念形成的背景材料，提供充分的體驗思辨的探究時空，突顯科學(xué)概念的本質(zhì)特征，使學(xué)生完成從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的升華。

1.生活提煉，生成“現(xiàn)實圖形”

教師要順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和心理特點，使概念理解融入生活原型，在此過程中引導(dǎo)學(xué)生觀察比較、抽象提煉，以促使他們對概念內(nèi)涵的豐富認(rèn)識和整體感悟。

《水和水蒸氣》一課中，“蒸發(fā)”是要求學(xué)生掌握的第一個概念：

師：（投影幻燈片）我們一起來看一組照片。老師家里的玻璃魚缸裝了半缸水，紅色的橫線表示水的高度，能看明白嗎?

生：能。

師：（投影顯示魚缸里的水逐漸減少）這些分別是第一天白天、第三天晚上、第七天白天、第十天晚上、第十五天白天拍的魚缸的照片。水為什么越來越少了？再過一段時間，魚缸的水可能會怎么樣？

生1：水蒸發(fā)了。

生2：再過幾天水會干了。

師：你能舉舉生活中這樣“水干了”的例子嗎?

生1：我晚上洗的紅領(lǐng)巾，第二天早晨就干了。

生2：媽媽洗的衣服曬出去，不久就會干。

生3：我們吃完飯用濕抹布擦桌子，過一會桌子上的水就變干了。

師：水慢慢地少了、慢慢地干了，變成了水蒸氣，剛才小朋友已經(jīng)說了，這種現(xiàn)象叫水的蒸發(fā)。

在這個教學(xué)過程中，把概念的理解放在真實問題的教學(xué)中，緊密模擬實際生活或聯(lián)系實際生活，呈現(xiàn)出“創(chuàng)設(shè)生活情境—現(xiàn)實問題教學(xué)—教學(xué)建模”的教學(xué)結(jié)構(gòu)，促使學(xué)生在積極互動的課堂交流中體悟和把握概念的內(nèi)涵。

2.對比實驗，呈現(xiàn)“具體景像”

在小學(xué)科學(xué)課中，對比實驗教學(xué)的開展具有舉足輕重的地位。其指導(dǎo)思想是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生以探究者和發(fā)現(xiàn)者的身份，運(yùn)用學(xué)過的知識和初步具有的實驗技能，通過有效控制相關(guān)變量，獲取新知識，形成有關(guān)科學(xué)概念。

“凝結(jié)”是《水和水蒸氣》一課中需要學(xué)生理解的另一重要概念：

師：水蒸氣還有什么特點？我們繼續(xù)進(jìn)行研究。（投影：每組兩只相同的杯子，裝著相同多的、溫度也相同的溫水。同時蓋上兩塊玻璃片，但是一塊是熱的玻璃片，一塊是冷的玻璃片，觀察玻璃片上產(chǎn)生了什么現(xiàn)象）明白這個實驗怎么做？怎么觀察嗎？

（熱玻璃片是教師放在玻璃臺板上已經(jīng)熱好的，各小組領(lǐng)取材料后進(jìn)行觀察活動）

師：觀察到了什么現(xiàn)象？

生：在冷的玻璃片上有霧。

生：我摸了一下，是小水珠。

師：在哪一塊玻璃片上？

生：冷玻璃片上。

師：大家都摸一摸，是什么？

生：小水珠。

師：小水珠從哪里來的？

生1：杯子里冒出來的。

生2：水蒸氣變成了小水珠。

生3：這杯溫水里蒸發(fā)出來的水蒸氣，遇到了冷玻璃，變成了小水珠。

師：水蒸氣遇到了冷的物體變成小水珠的現(xiàn)象，稱為凝結(jié)。

“溫水”的使用，既克服了白汽的困擾，又保證了良好的實驗效果；玻璃片放在電熱臺板上加熱，容易操作。這個實驗的設(shè)計，對教材進(jìn)行了重組加工，借助對比實驗，突現(xiàn)具體景像，并輔以辨析、反思等方式，讓學(xué)生在積極的思維過程中去發(fā)現(xiàn)、去領(lǐng)悟。學(xué)生不僅品嘗到了探究所帶來的快樂，同時，較為深刻地理解了水蒸氣遇冷“凝結(jié)”的特點。

四、遷移運(yùn)用，實現(xiàn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變

概念學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在于運(yùn)用，即個體能夠運(yùn)用自己的知識進(jìn)行科學(xué)的推理。在教學(xué)過程中，教師通常從一定的情境中提出一些富有思考性的問題，通過思考這些問題，學(xué)生在深刻理解所學(xué)知識的同時，產(chǎn)生學(xué)習(xí)科學(xué)的充實感和興奮感。同時，提供機(jī)會讓學(xué)生自我檢測概念學(xué)習(xí)的質(zhì)量，學(xué)會自我判斷是否理解、如何修正以完善所學(xué)的概念，從而發(fā)揮學(xué)生元認(rèn)知的自我調(diào)控能力，以促進(jìn)學(xué)生概念學(xué)習(xí)能力的提高。

對“白汽”的認(rèn)識是《水和水蒸氣》一課的難點，為了突破這一難點，教師安排了這樣的觀察、討論活動：

（師演示：用酒精燈加熱燒瓶中的水，燒瓶帶塞，塞中裝有一玻璃管噴嘴。不長時間，從噴嘴中噴出“白汽”）

師：后面加上黑色的背景，是為了讓大家看得更清楚一些。現(xiàn)在我們觀察到的現(xiàn)象是：在管口出來一小段，大概一厘米，看不見什么東西，包括管子里以及燒瓶的上半部分，都看不到什么。一厘米以外看到了白汽，再遠(yuǎn)一點，白汽又沒了。老師拍了照片，放在大屏幕上。看清楚了嗎？

師：看不見的部分是什么？白汽是什么?用今天學(xué)習(xí)的知識來解釋。

（生研討、交流）

只有對已學(xué)內(nèi)容達(dá)到一定水平的掌握程度，遷移才可能發(fā)生。課的結(jié)束階段，在學(xué)生較為深刻理解“蒸發(fā)”和“凝結(jié)”概念的基礎(chǔ)上，讓他們觀察水變成水蒸氣、水蒸氣又凝結(jié)成水的過程，進(jìn)而研討白汽是什么，以實現(xiàn)對概念的真正理解。在實際教學(xué)中，學(xué)生通過相互交流、討論，最終能夠解釋白汽是水蒸氣遇冷凝結(jié)成的小水珠，并通過使用玻璃片收集、噴壺噴灑等方式進(jìn)行驗證，實現(xiàn)從迷思概念到科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變

總之，科學(xué)的學(xué)習(xí)過程是基于學(xué)生迷思概念與外界環(huán)境進(jìn)行交互作用，以主動建構(gòu)科學(xué)概念的過程。科學(xué)教師應(yīng)充分重視學(xué)生的迷思概念，運(yùn)用認(rèn)知沖突策略，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地架構(gòu)新知識，有效促進(jìn)學(xué)生真正理解科學(xué)概念的內(nèi)涵，實現(xiàn)科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。

（浙江省建德市明珠小學(xué) 311600）