談初中科學概念教學的幾點做法

李學海

談初中科學概念教學的幾點做法

李學海

李學海/杭州外國語學校教師（浙江杭州310023）。

科學概念的建立是基于對大量客觀事物的分析、比較、綜合、概括，抽象出這一類客觀事物共同的本質特征而得出的。科學概念教學是課堂教學極其重要的一部分，在幫助學生構建科學概念的過程中，如果教師有意識地對學生進行分析、概括、辨析、推理等能力的培養，不僅有助于學生更深入、靈活、有效地掌握概念，長此以往也會使學生的科學素養和思維品質得到提升[1]。當下概念教學存在的主要問題是：概念教學的過程被省略，直接將概念塞給學生，導致學生對概念的學習停留于記憶，理解片面、膚淺，當遇到新情境、新問題時束手無策，不能自如運用概念來解決問題。因此，如何促進學生對科學概念的理解、掌握和運用，提高科學概念教學的有效性，從而形成有意義學習，成為我們亟待思考的問題。筆者結合多年初中科學教學實踐談幾點做法。

一、在認知沖突中明晰概念

當學生發現自己的觀點或想法與實驗現象不符或與其他同學不同時，往往會對自己先前的觀點產生懷疑，引起內在的概念沖突，使認知處于不平衡的狀態，這便形成了認知沖突。這種認知沖突的產生和化解的過程，正是學生同化和順應新的觀點、建構和修正概念的過程[2]。以質量守恒定律中引發認知沖突的設計為例。

問題：白磷燃燒前后的質量一樣嗎？

（學生想到所學課題內容，會認為質量是守恒的。）

視頻：燒杯中放入少量白磷，稱量點燃前后的質量。

問題：實驗得出什么結論？

學生：反應前物質的總質量大于反應后物質總質量。

小組討論：實驗方案有沒有什么問題？

學生：燒杯沒有用塞子塞住，產生的白煙大量揮發到空氣中，反應后物質質量減少。

將視頻與課本實驗進行比較。

問題：為什么把燒杯換成錐形瓶？氣球起什么作用？

學生分析討論，之后完成實驗，冷卻后電子天平稱量，反饋現象結論。

學生理所當然認為白磷燃燒后質量不變，但實驗結果與學生的預測相反。此時，學生會更迫切地尋找更多的相關信息，試圖去解決認知沖突，在此過程中逐步達到對概念的明晰。因而，創設合適的情境，通過實驗演示等提供給學生與原有理解相反的事實，由此產生不同觀點的碰撞，能幫助學生糾正錯誤概念，促進正確概念的掌握。

二、在分析推理中形成概念

教師要明確為什么要引入這個概念，如何在分析推理中幫助學生形成概念，從中掌握概念知識的程序。分析推理過程是一個逐步深入、接近概念本質的過程，更是調動學生思維、引發學生思考的助推器。這一過程實質上是給了學生一把解決問題的鑰匙，促進學生自主地通過同化和順應建構概念。以催化劑的概念教學為例。

問題討論：過氧化氫溶液和二氧化錳反應產生氣體，怎樣設計確認實驗中的反應物？

學生設計：（1）在試管內倒入少量過氧化氫，用帶火星的木條伸入試管檢驗，觀察現象，加熱后再觀察現象。（2）取少量二氧化錳于試管中，加熱，帶火星的木條檢驗，觀察現象。（3）過氧化氫溶液中加入少量的二氧化錳，用帶火星的木條檢驗。

學生得出二氧化錳加快了化學反應速度的結論。

思考：二氧化錳與哪一步作用相似？

學生：與加熱相似。

教師總結：像二氧化錳那樣，在反應中只起到改變其它物質的反應速度，本身的質量和化學性質在反應前后都不變的物質叫做催化劑。同時再提出問題：要證明二氧化錳是催化劑還需要再增加什么探究實驗？

學生思考討論：（1）探究反應前后的質量有沒有改變，將3中剩余的物質過濾、洗滌、干燥，看得到黑色固體的質量是否與反應前相等；（2）探究二氧化錳的化學性質有沒有改變，看反應后過濾干燥得到的二氧化錳能否繼續催化分解過氧化氫。若二氧化錳能繼續催化分解過氧化氫說明二氧化錳是催化劑。

只有親身經歷過分析推理、實驗體驗，學生才能更好地掌握概念。在形成概念的過程中，師生重演概念知識的產生與發展過程，學生自主性地獲取概念內容，在經驗的基礎上建構概念，對概念的理解就更為深刻。

三、在數形結合中深入概念

概念的教學過程本身就是科學方法的示范。教師要有意識地從教材中歸納總結出形成概念的方法并向學生加以介紹。學生對方法不斷積累和掌握，由于方法具有程序化和自覺能動性的特點，學生會自動用方法把復雜的問題簡單化，認識事物之間的本質和區別，并形成概念。以分析勻速直線運動的概念為例。

科學課程標準中對速度的內容目標之一是能用速度描述物體的運動。這個目標看起來對學生的要求不高，課堂上教師往往這樣介紹：單位時間通過的路程相等。但當學生碰到了s-t圖像和v-t圖像相應的問題，還是感覺比較陌生，錯誤率很高，甚至有的同學無從下手。因此要搞清楚勻速直線運動的概念，除了要分析清楚內涵和外延，還可以用數學方法來描述概念，從而形成從感性認識到理性認識的突破。以描點法分別作出v-t和s-t圖像（圖1a）；在此基礎上，作出不同速度的圖像（圖1b）；還可以根據v-t圖像求路程的大小（即圖示陰影部分矩形面積）或根據s-t圖像上任一點找到橫縱坐標求速度（圖1c）；最后根據前面的分析來判斷相似圖像的物體運動情況（圖1d）。

圖1

經過這樣分析，學生對勻速直線運動的概念印象極為深刻，知識儲存變得專一有序，知識的提取也變得輕松便捷。通過數形結合處理數據、描述規律，形象直觀而且簡捷準確，科學表達運動規律，使概念變得清楚明了。如此能增強學生對概念本質的認識，促進概念的有效形成，從而提高分析處理問題的能力。

四、在習題講評中完善概念

習題講評的常見模式是講授式，教師一言堂，講得多且難，課堂容量大，學生并不一定能真正理解掌握。學習金字塔理論認為，學習效果較差的方式是個人學習或被動學習；而學習效果較好的都是團隊學習、主動學習和參與式學習，如讓學生教別人。因此，習題講評可以采用以下方法。

一是自診合作拓展。學生小組討論，每位同學向身邊同學提出自己的問題，同時給身邊同學講自己有獨到見解的方法；再讓學生提出還不能解決的問題，師生共同分析，在過程中教師了解并診斷學生典型的概念錯誤。

二是設計錯誤答案。教師創設合適情境載體，引發學生思考：為什么這樣設計答案，還可以怎樣設計答案。將知識問題化，問題開放化，使課堂活動起來，完善科學概念。

如，不計空氣阻力，足球在空中飛行時受幾個力的作用？

學生：足球在空中飛行時，腳和球已經脫離接觸，沒有相互接觸和擠壓，不再受到腳對它的力，只受重力作用，仍能向前飛行是由于足球有慣性（圖2a）。

教師：有誰可以告訴我選項b會是什么？

學生：讓認為仍然受到腳對它有踢力的學生選或讓認為有慣性力的同學選（圖2b）。

教師：誰來給選項c設計一個易錯答案？

學生：受重力和踢力，給認為既受重力又受腳踢力的同學選（圖2c）。

教師：有沒有同學給選項d設計答案？

學生：受重力，還受人對球的踢力，給受力物體搞錯的同學選（圖2d）。

圖2

如此設計思維的容量大，師生互動的容量大，對概念的理解更為透徹。同時，這也有助于訓練學生用科學語言準確描述概念。有的學生自我感覺清楚，但讓其分析，便覺得可意會不可言傳或者直接用不夠準確的“白話”來表述。學生通過個體思維將概念內容轉化為讓其它同學能懂的表達方式，并通過科學語言來準確、全面地表達，在這一過程中，學生科學思維品質得以提升。

除此之外，教師還可以將一定數量的原始問題提供給學生練習，給學生真實的教學情境，對原始問題加以直覺的認識、分析和判斷形成表征，從而使學生的思維遠離平衡狀態[3]。

如，根據維生素C能夠使淀粉-碘溶液褪色的原理，比較蘋果汁和橙汁中維生素C含量的多少，能引發學生對控制變量法的思考。這樣，學生學習過的概念和規律才能真正活起來，才能提高學習效率，培養創造性思維。

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[1]任康叔.例說概念教學中對學生分析概括能力的培養[J].物理教學探討，2007，（6）：293-294

[2]徐立海，黃君明.物理教學中的“引發認知沖突”策略[J].物理教師，2011，（3）：15

[3]邢紅軍，陳清梅.從習題到原始問題：科學教育方式的重要變革[J].課程·教材·教法，2006，（1）：57-60

責任編輯：姚 旺