在新課程理念下，加強自然科學中概念的建構過程

黃偉

新課程標準將“改變課程過于關注知識傳授的傾向，強調形成積極主動的學習的學習態度，使獲得基礎知識和基本技能的過程同時成為學會學習和形成正確價值觀的過程。”這就啟示我們，在新課程標準下，自然科學教學追求真實的科學探究過程，讓他們在科學的實踐中，學習科學的態度，學習科學家的品質，激發他們對科學的敏感和熱情。

自然科學概念是自然科學現象、過程的概括化和抽象化的思維形式，是自然科學學習和自然科學思維的基本單位，是自然科學知識最重要的內容。那么如何在自然科學教學中形成自然科學概念呢？

建構主義認為：學習不是簡單地把知識傳遞給學生，而是學生自己建構知識的過程，學生不是簡單被動地接受信息，而是主動地建構知識的過程。因此，正如一個學習過程，一個完整的自然科學概念的形成也要這樣一個過程。在這個過程中，學生通過觀察，運用比較、分析、綜合、判斷、推理、想象等科學思維方法，排除各種非本質的干擾，掌握自然科學現象和過程的本質特征，并在此過程中，經歷基本的科學探究過程，受到科學態度和科學精神的熏陶。

建構主義學習理論的創始人皮亞杰認為：概念不是按照感覺→知覺→表象→概念而建立起來的，而是根據下圖中的結構（2）產生的。

因此，自然科學概念并不是由自然科學知覺、自然科學表象產生的，而是由學生的觀察活動建構起來的認識圖式產生的。一般情況下要經歷以下三個階段：

1、認知經歷階段

這個階段的活動是讓學生初步形成概念，其次，要求學生明確這些知識的物理含義，知道它們的來龍去脈，例如，理解自然科學術語的含義，了解自然科學概念的引入、原因和方式。再次，還要求學生能運用所學知識解決一些實際問題。這一階段，通常由以下幾個環節構成：

1.1 動機激發：學習動機是推動學生學習的心理動因，激發動機是通過教師創造的情境，激發學生的求知欲，讓學生的意向心理處于活躍狀態。如在教學《聲音的發生和傳播》時，可以這樣安排，分別播放小溪的流淌聲、鳥兒的叫聲、風吹過樹梢的聲音，大家聽到了什么聲音？那么，大家能否借助手頭現有的一些物品發出聲音嗎？于是學生異常踴躍，紛紛借助物品發出聲音。通過學生聽聲音、動手發出聲音，然后引入，大家想知道聲音是怎樣發生和傳播的嗎？把學生的積極思維意向領入新課的探索之中。

1.2 全面感知：既然感性認識是形成概念的基礎，在學生學習概念時，就要讓他們全面感知，做好從感性認識到理性認識過渡的充分準備。又以《聲音的發生和傳播》為例，可以這樣安排，每桌同學中，一位拉長橡皮筋，一位試著讓橡皮筋發出聲音，并觀察橡皮筋發聲時有什么特點？讓學生初步了解音叉發聲時的特點。在通過乒乓球靠近發聲的音叉和不發生的音叉的情況的比較，來驗證音叉發生時在振動。又如在教學《電磁感應》時，為了有利于學生形成正確的觀念，以便為建立正確的概念作準備，在這個實驗中，通過閉合電路的一部分導體在磁場中的多種方向的運動是否會產生電流的比較，突出了“切割磁感線”才會產生電流的本質。

1.3 科學思維：輸入大腦的信息要想儲存下來，必須經過登記、分類，必須將舊信息加以調整，組成新的認知結構，以便進行檢索，因此，要在學生已有正確觀念的基礎上，引導他們進行科學的思維，即運用比較、分析、綜合、判斷、推理、想象等方法，抓住事物的本質特征，排除那些非本質的東西。又如教學《聲音的發生和傳播》為例，可以通過靠在發聲音叉和不發聲音叉旁的乒乓球運動情況的觀察，推測如果音叉是靜止的，乒乓球會彈起來嗎？那么發生音叉旁的乒乓球彈了起來，說明了什么問題？

2、鞏固完善階段

學生一般只重視概念的定義，但定義往往是僅從某個主要方面來揭示概念的內涵和外延的，除此之外，概念還有其他側面的表現。所以只有掌握了概念的各個側面，對概念的認識才比較完善，才可能對概念靈活運用，而這個完善過程必須在應用概念去解決具體問題的實踐中去完成。

用來完善和鞏固對概念認識的自然科學問題，要典型和靈活。

2.1 典型：所謂典型就是要抓住概念的本質特征進行考察。如在教學了種群的概念后，可以引入以下題目。下列屬于一個種群的是（ ）

A、在一起飼養的馬、騾和驢

B、一塊水稻田里的全部青蛙和蝌蚪

C、生活在一個池塘里的魚

D、人體內的全部細菌

如果學生掌握了“同種生物個體的總和為一個種群”這個概念的本質，那么該問題就迎刃而解了。如在學習了相對原子質量的概念后，可引入下題：某一種相對原子質量為12的碳原子的實際質量為m克，則實際質量為n克的另一種原子的相對原子質量為

。學生如果知道計算某種原子相對原子量時，標準為某種碳原子的1/12，其它原子的質量與這個標準的比值，就是這個原子的相對原子質量。這個題目就很容易了。

2.2 靈活：所謂靈活，就是從概念的各個側面提出問題進行考察。例如對于沸騰的概念的教學，可以創設這樣的情境：一只杯子放在開水鍋中，使杯底不觸及鍋底，當鍋中的水繼續用火加熱時，問杯子里的水能否沸騰。學生由于對沸騰概念沒有完全掌握，往往錯誤的認為只要不斷用火燒，杯子中的水肯定是要沸騰的。這樣的回答就暴露了學生對沸騰概念還掌握得不確切、不完善。又如在學習功的概念時，引導學生分析這種或那種力有沒有做功的情況下，通過討論，學生對功的概念就掌握得更全面，更鞏固。

3、深化擴展階段

在自然科學教學中，既要讓學生掌握自然科學知識，又要注意培養學生的能力，以及發展學生善于合作、勤于思考、嚴謹求實、勇于創新和實踐的科學精神。如在教學《聲音的發生和傳播》中，學習了聲音能在空氣、固體、液體中傳播的概念和聲速的概念后，可創設如下情境：一根空心鋼管，甲在一端敲一下，乙在另一端能聽到幾個聲音？如果鐵管中灌滿水，又可聽到幾個聲音？

總之，自然科學概念學習的實質是要在學生頭腦中建立正確的物理概念圖式。因此，在物理概念學習中，無論是教師的演示、講解，還是學生的自覺表象活動、正例反例的運用以及提供變式和比較活動，這一切都是為了促進學生頭腦中認知圖式的構建。只有在新課程教學理論的指引下細化建構的過程，創設各種情境，進行探究活動，才能加強學生對自然科學概念的掌握。