基于前概念的科學(xué)教學(xué)研究

王盛

摘要：在日常學(xué)習(xí)中，學(xué)生形成了大量的教學(xué)前概念，對一些科學(xué)問題和科學(xué)現(xiàn)象都有自己的看法、理解，而這些已有理解往往與概念的科學(xué)含義不一致，甚至是“沖突”的，在對新問題的科學(xué)解釋成為最大的障礙，從而影響新概念的學(xué)習(xí)，并且可能成為新的錯誤概念產(chǎn)生的原因。筆者以《指南針為什么能指方向》課例研究為載體，對基于前概念的教學(xué)進行了探索。在探索過程中，筆者的教學(xué)從原生態(tài)的無體驗、混沌體驗到有形體驗，再到有效體驗，一步步深入，最終充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

關(guān)鍵詞：前概念；教學(xué)策略；教師；學(xué)生

中圖分類號：G632.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2015）11-0085

科學(xué)課程根本宗旨是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，目的是讓學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。科學(xué)課來源于生活，許多知識都是學(xué)生在生活當(dāng)中看到過、聽到過，都是有感知的，特別是初中科學(xué)。經(jīng)過小學(xué)的幾年學(xué)習(xí)，學(xué)生對于一些知識有了一定的認識，于是在初中科學(xué)課教學(xué)中，鑒于學(xué)生進入課堂前或多或少、或正確或錯誤的具有一定的科學(xué)知識（前科學(xué)知識、非科學(xué)知識）這一事實，我們不得不思考如何基于學(xué)生的前概念來進行科學(xué)教學(xué)，筆者在現(xiàn)實教學(xué)中也進行了一些探索。

一、最初的教學(xué)設(shè)計

《指南針為什么能指方向》是八年級下冊第四章第一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，教材預(yù)期的目標(biāo)為：1. 知道磁體及其性質(zhì)；2. 知道磁極間的相互作用；3. 了解什么是磁化；4. 通過實驗觀察，提高分析、歸納能力以及培養(yǎng)抽象與概括能力；5. 激發(fā)和培養(yǎng)愛國情操和科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)精神。在起初的教學(xué)中，筆者并沒有重點關(guān)注學(xué)生的前概念，教學(xué)效果并不是非常理想，下面就是筆者最初的教學(xué)設(shè)計：

1. 導(dǎo)入

（1）觀看“司南”視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

（這里的教學(xué)設(shè)計主要是引入話題，對培養(yǎng)學(xué)生愛國精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）

（2）設(shè)問指南針為什么能指方向？因為磁鐵，引入課題

2. 新課教學(xué)

實驗一：讓學(xué)生將磁鐵與鐵塊、木頭、塑料、鋁塊和銅塊接近，觀察能被吸引的物質(zhì)有哪些？將鐵屑平鋪在紙上，用條形磁鐵平放在鐵屑上，拿起來觀察，有什么結(jié)果？讓學(xué)生觀察靜止的小磁針兩端的指向。

（通過實驗活動讓學(xué)生通過自己動手操作，觀察現(xiàn)象后得到磁性和磁極的概念）

實驗二：讓學(xué)生將磁鐵的一極靠近小磁針的一端，觀察出現(xiàn)什么現(xiàn)象，然后將磁鐵換一極靠近小磁針的同一端，又觀察到什么現(xiàn)象？通過現(xiàn)象讓學(xué)生思考能得到什么結(jié)論？

（通過實驗活動讓學(xué)生體驗磁極之間的相互作用，使學(xué)生對該規(guī)律有一個直觀的認識）

活動一：如果磁體被分割成兩段（或n段后），每一小段磁體上是否都有N極和S極？

學(xué)生預(yù)測——設(shè)計實驗——實驗——得出結(jié)論

（通過本活動鞏固磁性、磁極、磁體間相互作用的概念）

實驗三：在鐵屑盒的上方固定一根軟鐵棒，把一根條形磁鐵靠近軟鐵棒上方，可以觀察到什么現(xiàn)象，把條形磁鐵拿開，又發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？

學(xué)生實驗——發(fā)現(xiàn)問題——交流討論——得出結(jié)論

（通過實驗引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)磁化現(xiàn)象）

活動二：磁化后的鐵棒有幾個磁極且S極、N極的分布是怎么樣的？

學(xué)生預(yù)測——設(shè)計實驗——實驗——得出結(jié)論

（通過本活動鞏固磁極間相互作用規(guī)律）

3. 小結(jié)

說說通過本節(jié)課你了解了有關(guān)磁的哪些概念及性質(zhì)，生活中有哪些用處。

（鞏固本課學(xué)習(xí)，為下節(jié)課學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)）

《指南針為什么能指方向》教學(xué)實錄片段

為了仔細研究自己的教學(xué)，筆者就《指南針為什么能指方向》的教學(xué)設(shè)計開展了教學(xué)實踐，并請備課組內(nèi)教師進行了課堂錄像，以下是教學(xué)的一個片段：

師：讓磁鐵分別去接近鐵塊、木頭、塑料、鋁塊和銅塊，能被吸引的物質(zhì)是什么？

生：（學(xué)生動手活動）

師：哪些物質(zhì)能被吸引？

生：鐵塊。

師：將鐵屑平鋪在白紙上，將條形磁鐵平放在鐵屑上，然后拿起來觀察有什么發(fā)現(xiàn)？

生：（積極地進行操作）

生：兩端吸引的鐵屑多，中間幾乎沒有

師：這說明了磁鐵有什么性質(zhì)？

生：能吸引鐵

生：兩端吸引力大

師：物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性，具有磁性的物體叫磁體，磁體的兩端磁性最強叫磁極。

師：將小磁針靜止放在離磁體較遠的地方，觀察靜止時的兩極指向

生：迅速活動、熱情很高

生：紅的指北，白的指南

師：科學(xué)上把指北的一極命名為北極（N極）（通常涂成紅色），把指南的一極命名為南極（S極）（通常涂成白色）

師：將磁鐵的一極靠近小磁針的一端，觀察出現(xiàn)什么現(xiàn)象，然后將磁鐵換一極靠近小磁針的同一端，又觀察到什么現(xiàn)象？通過現(xiàn)象讓學(xué)生思考能得到什么結(jié)論？

生：參與熱情很高，紛紛動手嘗試

生：同種顏色相互排斥，不同種顏色相互吸引

師：同種顏色表示什么？不同種顏色？我們的結(jié)論是否可以修改一下？

生：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引

師：如果磁體不小心摔成了兩段，是否仍然有兩個磁極，請大家展開想象，并設(shè)計實驗證實。

生：（大多數(shù)學(xué)生都沉默了，完全沒有剛才實驗時候的熱情，有些學(xué)生看著教師，等待教師給他們介紹方法）

（讓學(xué)生動手時，顯得很熱鬧，一旦真正讓學(xué)生自己利用剛才所學(xué)知識解決一些問題，就不知從何下手，課堂上表面顯得很熱鬧，實際效果并沒有表象那么好。）

課后，筆者一直在思考：為什么從整個過程來看，學(xué)生參與的積極性都較高，動手實驗都得到了教清晰的實驗現(xiàn)象和結(jié)果，通過實驗得到了磁性、磁極、磁體間相互作用的規(guī)律，學(xué)生對這些概念的了解還算可以，沒有太大的出入，于是筆者就更加不知道為什么學(xué)生不能在課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，利用已學(xué)概念進一步解決問題，于是筆者找了幾個學(xué)生問了一下，有學(xué)生說老師你講得很清楚，我們都能聽懂，可是要我們自己利用這些知識時我們不知道怎么入手，這時筆者才恍然大悟，原來在整個教學(xué)過程當(dāng)中貌似學(xué)生在不斷地活動，但這些活動都是由筆者設(shè)計的，是筆者拉著學(xué)生在“跑”，而且在設(shè)計的時候筆者只是從自己的設(shè)想出發(fā)，沒有考慮學(xué)生關(guān)于磁性的前概念在影響著他們學(xué)習(xí)新的科學(xué)知識，沒有把握好節(jié)奏，看來，在沒有了解學(xué)生前概念的前提下進行教學(xué)設(shè)計是不科學(xué)的。通過反思，筆者對教學(xué)設(shè)計進行了設(shè)計。

二、修改后的教學(xué)設(shè)計

1. 引課

（1）觀看“司南”視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（這里的教學(xué)設(shè)計主要是引入話題，對培養(yǎng)學(xué)生愛國精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）

（2）設(shè)問指南針為什么能指方向？因為磁鐵，引入課題。

2. 新授

（1）“玩”中發(fā)現(xiàn)磁體的基本性質(zhì)。①讓學(xué)生帶著思考玩條形磁鐵等物體，看哪個小組得到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)最多，并記錄在學(xué)習(xí)記錄單上。②學(xué)生觀察的現(xiàn)象整理：學(xué)生投影呈現(xiàn)、交流、補充。能吸引鋸條、鐵塊，不能吸引木塊、銅塊等。條形磁鐵的兩端吸引鐵屑最多，中間較少。相同顏色的兩端（同名磁極）相互排斥，不同顏色兩端相互吸引。

……

（充分暴露學(xué)生的前概念）

③學(xué)生、教師整理，得出磁性、磁體、磁極等基本概念以及磁體的指向性和磁極間的相互作用等基本性質(zhì)。

（引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)將學(xué)生的前概念轉(zhuǎn)化為科學(xué)概念，在學(xué)生原有基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生使學(xué)生形成自己的認識，有利于學(xué)生解決問題）

（2）探究磁化現(xiàn)象。①從學(xué)生發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象中引出磁化概念，設(shè)疑：怎樣讓沒有磁性的鐵片變得有磁性。②教師演示：鐵塊不與磁體接觸會被磁化。③學(xué)生體驗，交流經(jīng)驗。

（3）學(xué)以致用——探究磁體未知磁極的方法

①沒有磁性的物體被磁化后也成為了一個磁體，那么我們?nèi)绾闻袛嗨哪蠘O和北極呢？②學(xué)生交流，提出自己的想法并進行實驗設(shè)計；③學(xué)生實驗：判定未知磁極，并從中找到規(guī)律。

（4）探究：磁體折成兩斷后，每一小段剩下一個磁極了嗎？①學(xué)生提出自己的猜想并設(shè)計出實驗方案；②師生共同努力創(chuàng)造條件開展實驗；③交流經(jīng)驗，得出結(jié)論。

（5）生活應(yīng)用：信用卡、磁帶、磁浮列車等

3. 知識小結(jié)：磁性、磁體、磁極（南極和北極）；磁極間同名相斥，異名相吸；磁化現(xiàn)象

三、修改后的課堂教學(xué)實錄片段

師：今天我們就要來學(xué)習(xí)有關(guān)磁的內(nèi)容，現(xiàn)在每小組桌上都有一個實驗包，大家將里面的材料里面的材料拿出來。請大家?guī)е伎纪鏃l形磁鐵等物體，看哪個小組的科學(xué)發(fā)現(xiàn)最多，并記錄在學(xué)校任務(wù)單上。

生：（學(xué)生積極性很高地玩了起來，在玩的過程中不斷地討論、記錄）（8分鐘）。

師：大家都很認真，我想大家一定有不少的發(fā)現(xiàn)吧，現(xiàn)在就請大家來匯報一下吧，請匯報的小組邊匯報邊演示，其他小組注意認真聽、看，如果有什么不同的發(fā)現(xiàn)，等這一小組的同學(xué)匯報完后，進行補充。

生：1. 磁鐵能吸引鐵。2. 磁鐵能讓小磁針轉(zhuǎn)動。3. 磁鐵兩端吸引的鐵屑多，中間幾乎沒有。

生：4. 磁鐵不能吸引鋁、木頭、銅。5. 小磁針靜止時紅的一端指向北方。6. 磁鐵與小磁針顏色相同兩端靠近小磁針會逃開，不同顏色一端會靠近。

生：7. 用磁鐵的中間去靠近小磁針，小磁針幾乎不動。

（教師在學(xué)生匯報時將學(xué)生的結(jié)論呈現(xiàn)在黑板上，這些是學(xué)生學(xué)習(xí)的前概念）

師：下面我們將大家的發(fā)現(xiàn)分析一下看有什么發(fā)現(xiàn)？

師：磁鐵能吸引鐵，大家認同嗎？

生：認同。

生：磁鐵不能吸引鋁、木頭、銅與這個結(jié)論是一樣的。

師：很好，大家發(fā)現(xiàn)了一個很重要的科學(xué)概念——磁性。物體能吸引鐵、鈷、鎳的性質(zhì)叫做磁性，我們把具有磁性的物體叫做磁體。

師：剛才×××同學(xué)發(fā)現(xiàn)1、4兩條性質(zhì)是一樣的，那么大家看一看還有哪幾條性質(zhì)是相同的。

生：3和7。

生：2和6。

師：請認為3和7相同的同學(xué)來解釋一下你的理由。

生：磁鐵兩端吸引的鐵屑多，說明磁鐵對鐵屑的吸引力大，中間幾乎沒有說明吸引力很小，而用磁鐵中間去靠近小磁針，小磁針幾乎不動，也是因為磁鐵中間的吸引力很小。

師：很好，因為磁鐵的兩端磁性最強，我們把它稱為磁極。

師：一個磁體有幾個磁極。

生：兩個。

生：一個指南，一個指北（發(fā)現(xiàn)5）。

師：非常好，我們把指南的一極稱為南極（S極）（通常涂成白色），指北的一極稱為北極（N極）（通常涂成紅色）。

師：請認為2和6相同的同學(xué)來解釋一下你的理由。

生：小磁針轉(zhuǎn)動，相同顏色逃開，不同顏色靠近都是受到力的作用，說明磁體間有力的作用。

師：很好，那么為什么有時靠近，有時逃開呢？

生：力的方向不一樣。

生：逃開是排斥，靠近是吸引。

師：為什么有不同顏色呢？

生：同種顏色是同名磁極，不同顏色是異名磁極。

師：那么我們可以得到什么結(jié)論呢？

生：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引

……

四、修改后教學(xué)分析

修改后，筆者改變了由教師制定實驗方案，學(xué)生跟著教師的思維節(jié)奏的教學(xué)設(shè)計，而是讓學(xué)生充分的自主活動。讓學(xué)生從玩中學(xué)，學(xué)中思，思后會表達，通過學(xué)生的活動，充分將學(xué)生的前概念暴露出來，從學(xué)生暴露出來的前概念當(dāng)中我們可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而且可以對自己進行及時的修正，對課堂知識的教學(xué)節(jié)奏進行有效的調(diào)整，對學(xué)生掌握已經(jīng)比較好的地方可以少講、甚至不講，對學(xué)生前概念會產(chǎn)生負面影響的地方，分析仔細一點，引導(dǎo)學(xué)生概念的轉(zhuǎn)化，形成科學(xué)的概念。通過暴露學(xué)生的前概念，將學(xué)生的前概念有機的結(jié)合到實際教學(xué)當(dāng)中，使得課堂教學(xué)效率有效提高，學(xué)生掌握情況也比以前要好，由于科學(xué)概念是由自己的前概念轉(zhuǎn)化而來的，學(xué)生的知識應(yīng)用能力也提高了。

從教學(xué)課例中可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)很多的科學(xué)知識前，頭腦中已經(jīng)對有些知識有了的相關(guān)經(jīng)驗與認識。通常，我們把諸如此類學(xué)生在接觸科學(xué)知識前，對現(xiàn)實生活現(xiàn)象所形成的經(jīng)驗型概念稱為前概念。但是，實際上學(xué)生的日常生活經(jīng)驗對事物的認識往往是粗淺的，有些甚至是錯誤的，由此而產(chǎn)生的概念的內(nèi)涵受狹隘知識范圍的限制，或者沒有把對象的主要特征包括進去，或者沒有同不重要的東西清楚地分開。這種前概念如果在他們探索世界的過程中沒有被科學(xué)地加以引導(dǎo)，那么他們形成的那些觀念，就有可能是非科學(xué)的，并且可能妨礙到學(xué)生以后的學(xué)習(xí)。因此，教師在教學(xué)中采取一定措施進行干預(yù)，使學(xué)生獲得重要的和可遷移的科學(xué)概念，這樣才能適應(yīng)知識膨脹和復(fù)雜的環(huán)境。

五、科學(xué)前概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略

通過《指南針為什么能指方向》課例分析，我們認為，在進行科學(xué)教學(xué)時，一定要以學(xué)生的前概念為基礎(chǔ)，運用合理的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略，幫助學(xué)生形成合理的科學(xué)概念。為此，我們需要：

1. 教學(xué)中，要充分“暴露”學(xué)生前概念

學(xué)生的前概念是教學(xué)的出發(fā)點，但由于前概念具有隱蔽性的特點，揭示學(xué)生的前概念成為教學(xué)前或教學(xué)準(zhǔn)備時得重要任務(wù)，而且科學(xué)前概念對科學(xué)概念建立的具有很重要的影響，所以在教學(xué)過程中，要讓學(xué)生建立正確的新概念之前必須做到充分“暴露”學(xué)生前概念。在具體實施過程中，我們可以在課前進行，可以了解學(xué)生一課的前概念，也可以一次了解一個單元相關(guān)內(nèi)容的前概念；還可以在課堂教學(xué)中進行，但是如果在課堂教學(xué)中進行的話課前需要教師做好充分的準(zhǔn)備。《指南針為什么能指方向》一課的最先的教學(xué)設(shè)計就是沒有做到這一點，因為不能充分“暴露”學(xué)生前概念，即使我們課前設(shè)計的教學(xué)表面上看起來充分考慮了學(xué)生的主體地位，活動也非常豐富，但學(xué)生還不能完全接受。所以，我們在教學(xué)中只有“暴露”學(xué)生的前概念才能找到教學(xué)的始發(fā)點，做到有的放失。

2. 教學(xué)中，教師要善于制造“矛盾”

認知沖突會使學(xué)生對自己已有的概念產(chǎn)生懷疑，這種沖突其實就是造就學(xué)生認知上的不平衡，學(xué)生就必須采取充實或重建的策略來建立新的認知圖式以達到新的平衡，也就是說認知沖突能激起學(xué)生的求知欲和探索心向，促使學(xué)生進行認知結(jié)構(gòu)的同化和順應(yīng)。所以，引發(fā)認知沖突是激勵學(xué)生概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的契機和條件，認知沖突的引發(fā)將為后繼學(xué)習(xí)提供了前提，伴隨著沖突的解決，從而實現(xiàn)由前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。就《指南針為什么能指方向》教學(xué)中在判斷接觸過磁體的鐵棒是否有磁性時，有學(xué)生拿著磁鐵在判斷，看到被吸引立即下結(jié)論說有磁性，教師馬上拿出一條沒有磁性的鐵棒演示發(fā)現(xiàn)也能被吸引。又如在判斷磁化后的鐵棒的磁極時，由于磁性太弱用小磁針檢驗時兩端都出現(xiàn)了吸引，這些問題的教師要及時提出自己的問題，使學(xué)生對自己的認知產(chǎn)生認知沖突，在沖突過程中，筆者先讓學(xué)生獨立思考，然后小組交流，最后全班討論。在學(xué)生交流的過程中，筆者有意放大他們每一個人的想法，然后讓他們發(fā)現(xiàn)自己的想法其實和別人是不同的，因此產(chǎn)生了探究欲望。事實證明，這樣對于克服學(xué)生前概念，建立新知識體系是非常有意義的。

3. 教學(xué)中，教師要根據(jù)學(xué)生的前概念及時調(diào)整教學(xué)

教學(xué)過程是一個雙向交流的活動，以往的教學(xué)中教師都是在課前進行了充分的準(zhǔn)備，設(shè)計了自認為比較好的教學(xué)過程，但是往往忽視了學(xué)生的情況，特別是學(xué)生的前概念。就《指南針為什么能指方向》一課來說，原先的教學(xué)設(shè)計準(zhǔn)備了各種活動，而且是一環(huán)套一環(huán)，學(xué)生在課堂上活動的很熱鬧，但是這都是在教師的設(shè)計中展開的，其實有些知識學(xué)生早就已經(jīng)掌握了，再重復(fù)就明顯是浪費時間了，而有些知識學(xué)生就通過一次實驗很難理解。但是，在教學(xué)中，教師充分暴露學(xué)生前概念后就可以及時調(diào)整自己的教學(xué)，該省略的就要及時縮短教學(xué)時間，該詳細研究的就要詳細，總之教師要根據(jù)學(xué)生的前概念調(diào)整教學(xué)。教師在教學(xué)過程中，不管是改變學(xué)生的“前概念”還是建立“新概念”，在教學(xué)中要盡可能地利用各種實物，使教學(xué)的活動更生動。尤其是在了解前概念之后，我們要有針對性地選擇材料，最好可以提供一些可供學(xué)生自行研究的材料。

4. 教學(xué)中，教師要及時鞏固拓展新概念

由于前概念具有頑固性特點，要形成穩(wěn)定的新概念并納入學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，教師有必要引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)進程中自我觀察、自我反思與自我評價，在學(xué)生建立新概念之后，要及時提供對新概念進行鞏固和系統(tǒng)化的機會。因為孤立的概念具有可變性，很容易受其他因素的干擾，所以鞏固拓展也顯得尤為重要。如《指南針為什么能指方向》改進后的教學(xué)設(shè)計中，在學(xué)生玩了磁鐵之后，對概念已經(jīng)基本建立，筆者又設(shè)計了“探究鐵棒是否有磁性、探究磁體未知磁極的方法、探究磁體折成兩斷后，每一小段剩下一個磁極了嗎？”等活動，讓學(xué)生充分展開思考與討論，然后展開活動，讓學(xué)生充分利用剛形成的新概念去解決問題，在這個過程當(dāng)中學(xué)生加強了對新概念的理解，有利于學(xué)生通過已知概念來掌握新概念，并形成全面的、深層的理解。

學(xué)習(xí)是學(xué)生原有概念的改變、發(fā)展和重建，在教學(xué)活動中，我們要以前概念為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生通過自主探究，轉(zhuǎn)變或完善自身前概念，才能消除前概念對科學(xué)概念的消極的影響，才能有助于解決當(dāng)前“幫學(xué)生建立新概念”的教學(xué)中存在的一些問題，要明確科學(xué)教學(xué)的起點應(yīng)是學(xué)生前概念的探查，重點應(yīng)是促進學(xué)生的前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化，即概念改變。正如奧蘇伯爾所言“如果我不得不將所有的教育心理原則歸結(jié)為一點的話，我就會說，影響學(xué)習(xí)的唯一的、最重要的因素就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道的東西”。

參考文獻：

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