概念轉變：科學教育新視角

顧惠潔

在科學課堂上，我們常能看到這樣的情形：學生有疑，教師不答，學生給出錯誤解釋，教師不理或直接講授等。這些現象反映出當前小學科學教學的困境，如何突破這一困境，讓兒童邁出建構科學概念的第一步呢？筆者認為我們需更新理念，打開新的視角嘗試教學。近年，筆者也做了些嘗試，立足兒童的迷思概念，開展以概念轉變為導向的科學教學。

一、迷思概念與概念轉變

迷思概念是我國臺灣學者由英文“misconception”翻譯而來，主要意思是指會造成不利或錯誤的概念或想法。

某教師在執教《浮力的變化》一課時，他設計的主要教學目標是認識“物體浸入水中的體積越大，受到的浮力越大”。臨近下課，學生還是認為“物體越重，受到的浮力越大”。教師雖然是基于學生已有知識經驗來設計教學，但未了解到本班學生對“浮力受物重影響”這一迷思概念的頑固。由此可見，在科學教學中，學生認知結構中的迷思概念會妨礙對新知識的理解，而正確概念的傳授也并不能自動地改變學生原有的迷思概念，即便教學之后，學生往往仍信奉原來的觀點。那么，暴露學生的迷思概念，引發學生的認知沖突重新構建自己的知識尤其重要。這一重新建構的過程即為概念轉變——一個認知沖突的形成與解決過程。

二、暴露迷思概念

建構主義強調以學生為中心，強調學生是自己知識的建構者。《義務教育科學（3-6年級）課程標準》（2011年版）指出：學生是科學學習的主體。科學課程必須建立在滿足學生發展需要和已有經驗的基礎之上。那么，我們首先要了解學生已有經驗中的迷思概念，及時調整教學。

暴露學生迷思概念的主要方法是創設一個寬松的學習環境，讓學生多思敢說善質疑。在進行《摩擦力》教學時，教師通過“兩手摩擦，手與桌面摩擦”的情境引導學生對摩擦力概念的理解，但學生認為運動著的物體才有摩擦力。

其次，教師通過提問、談話、記錄也可了解學生的迷思概念。在進行《物體的沉浮》教學時，教師提供了一整瓶的食鹽、大半瓶的食鹽、小半瓶的食鹽、一整瓶蠟，預測各物體在水中的沉浮現象并說明理由。學生給出的理由：裝滿整瓶的沉，未裝滿的浮;輕的浮，重的沉，等等。在進行《果實和種子》的教學時，學生認為最外層的皮稱為果皮，中間食用部分稱為果肉，最內部質地較硬的稱為種皮和種子。在談到昆蟲時，學生認為蚯蚓、蝸牛、蜘蛛也屬于昆蟲。

這一系列的迷思概念表明，學生的頭腦不應該被看成一個“空的容器”或“一塊白板”，恰恰相反，學生是帶著對各種有關自然事物或現象的見解與看法開始在學校中學習的。找出學生迷思概念的過程也是指引我們教師把握核心概念的過程。

三、引發認知沖突，促進概念轉變

皮亞杰認為，我們天生就是主動的、試探性的信息處理者，我們建構自己的知識，而不是套用現成的知識來對經驗或教學作出反應。當我們原有認知結構與新知識產生矛盾時，就會努力轉化與變化，實現概念轉變。當然，這一過程并不是必然性的關系，我們可將認知沖突看成是概念轉變的起點，為了促使學生實現概念轉變，教師需創設情境，引發認知沖突。主要的教學策略有：

1.直接呈現反例

兒童帶著自己的經驗進入課堂，要想將兒童的迷思概念與新概念產生沖突，直接呈現反例或做實驗也是一種方法。如在進行《物體的沉浮》一課時，可出示“重的不下沉，輕的不上浮”，促使兒童從原有的認知結構中走出來，重新建構知識。

再如，預測往兩張紙中間吹氣，兩張紙向哪運動時，大部分學生認為紙會向外運動。此時，教師出示兩張紙，演示往紙中間吹氣，發現兩張紙靠攏，與學生的預測完全相反。也就是說，教師在引發學生認知沖突時可直接提出與學生原有理解相對立的新概念，或是通過實驗、演示等讓學生感到與原有理解相反的事實（反例）。

2.合作學習

社會建構主義認為，知識具有社會性，即通過社會性相互作用，可以加速知識的意義建構。在這種社會建構中，認知沖突是由他人不同觀點引發的。由此，在課堂上，合作與討論也是兒童的認知發生沖突的途徑，他們之間觀點的對立、碰撞將會促使他們去尋找更多的信息、更新的經驗、更恰當的觀點。

在進行《認識常見巖石》一課時，教師出示磚、鵝卵石、瓷磚、大理石、玻璃、花崗巖的圖片，讓學生判斷哪些屬于巖石，哪些不屬于巖石。

生1：巖石是天然形成的，磚是人工制造的，我認為磚、瓷磚、玻璃不是巖石。

生2：我認為玻璃是巖石，它雖然是人們加工的，但它的主要成分是二氧化硅。

……

在這個合作學習中，學生的認知沖突由產生到解決，到最終接受新的、科學的觀點，實現著概念的轉變。

3.探究性實驗

探究性實驗不僅可以使學生產生認知沖突，也可使學生在一定程度上解決認知沖突，建構自己的概念。當然，這一概念不一定是科學概念，這時還需教師進一步提示，促使學生形成科學概念。

探究性實驗與普通實驗不同，北京師范大學陸喜江教授認為可從以下幾方面辨別：從實驗目的上看，實驗是否更加關注學生的學習過程和相對結論的解釋;從教學理念和教師作用上看，教師是否把課堂“主角”還給學生，把學生看作是天生的探究者;從實驗的內容和形式上看，實驗是否與人類生活緊密相關，是否是激起學生探究欲望的問題;從教學模式上看，探究性實驗是實驗在前，概念的形成、規律性的認識在后，前者是后者在認識上的感性基礎，后者是前者發展的必然結果。

在進行《摩擦力》的教學時，學生預測摩擦力的大小與接觸面的面積大小、與物體的運動速度、與受到的拉力大小有關，這時教師可通過組織學生進行實驗、記錄數據、思考分析，重新對感性經驗進行整理和加工，實現概念轉變。

探究性實驗和合作學習緊密相連，很多時候這兩種策略結合在一起。他們不只能引發認知沖突，若組織得好，還可進一步解決學生的認知沖突。當然，在課堂實施中僅靠這些策略實現學生的概念轉變是不夠的，這就要求我們一線教師多研究學生，多研究事物的本質特征，抓住核心概念，引導學生自主建構科學概念。