在科學概念的“深度”上做文章

張華中

【摘 要】重新審視我們的課堂，科學概念只關注片面的解釋，沒有深度，沒有內涵。其實，科學教師需要設立一個長期的目標來幫助學生學習科學概念。教學中多提供機會讓學生表達自己的概念或者選擇增加學習的體驗，鼓勵學生生成各種概念圖式，進入深層次的探究活動，不斷挖掘科學概念的深度，幫助學生建立新的科學概率。

【關鍵詞】科學概念；解釋；策略；體驗

現在很多的科學課堂沒有科學味，至關重要的原因在于精髓“探究”的缺失，科學概念沒有深度，活動主體也沒有真正自主參與。孩子們總是帶著先前獲得的觀念進入科學課堂學習的，對于他們的某些想法是根深蒂固、難以改變的，這些觀念以各種方式影響他們從新的經驗中獲取信息。對于課堂上的同一個實驗，孩子們會給出五花八門的解釋，因為每一個孩子都以自己的方式來觀察并解釋實驗。他們在課堂上會對實驗現象提出不同的有時甚至是相互矛盾的解釋，這是因為學生與科學家對連貫性的需要和標準的認識不同，學生也沒有任何單一模型可用來統攝一系列在科學家看來是等價的現象。因此這就需要我們這些科學教師重新審視自己的教學觀念，不僅要考慮到學生的前概念，更要使教學適應學生，尋找新的突破口，拓展思維方式，挖掘出科學概念的“深度”，讓科學課堂真正具有科學味。

一、當前科學概念教學存在的兩大問題

1.不加區分的使用科學概念，沒有明確的活動目的。在制定學習任務的過程中，教師必須意識到學生可能根據自己的理解來重新解釋教師的意圖，這一點是非常重要的。例如兒童一般會認為普通物體也可以反射光，但是這種認識也有可能受到挑戰和質疑，發射的概念是光學的基礎，沒有這種概念，人們就不能理解普通物體的影像的形成（并不是物體自身發光的現象），為了達到認識發射的教學目的，可以把鏡子的例子作為一個基礎，因為鏡子對光發生發射的現象是大多數兒童都早已充分認識到的。孩子們經常提到用鏡子可以照亮另一個物體或者一束光可以照到某人的事實。用一張淺色的紙也會產生同樣的實驗效果：在仲夏的正午時分，一張白紙會在陽光下發出炫目的光；在黑暗的屋子里，很容易看見淺色物體被白紙發射的光照亮。從這里我們可以看出，對兒童前概念的認識有助于我們考慮某一年齡段學生所要達到的適當教學目標，以及達到這些目標的途徑。沒有明確接受光是運動的這樣一個事實；只有在光很強，強到能夠產生可察覺到的效果時，兒童才會認為光是存在的；于是他們認為紙不能像鏡子那樣發射光，眼睛也不需要接收到光就能看東西。

2.知覺主導了思考，只關注片面的解釋。兒童的前概念似乎高度依賴于他們的知覺。例如六年級物理變化與化學變化單元中探查“水沸騰、蒸汽冷凝、冰塊融化”等現象，有的學生認識到分子在受熱時運動速度加快，只有少數學生思考與固體有關的問題時考慮到了內聚力的作用于粒子運動能量的相互影響。當老師在演示一茶匙糖正在水中溶解的實驗，然后問學生：“糖會怎么樣？”超過四分之一的學生會使用“熔化”一詞來描述這個過程，他們認為“熔化”和“溶解”是同義詞；有些學生則否認了糖在溶解之后還繼續存在；還有的說糖不存在了，但是它的味道還保留著。這些回答表明，學生認為物質“糖”是由宏觀性質決定的，他是一種堅硬的晶體結構。當它改變形式之后，它就不是糖了，而且在物質的變化中忽視了物質守恒這一定律。

其他學生在推理過程中較少受到所感知到的性質的影響，他們認為糖仍然存在。

（1）糖在溶解的時候消失了。這類回答都指出溶液的質量與原來水的質量相等。

（2）混淆了質量和體積。有些學生是根據加入糖后水面是否上升來回答得，他們把質量（以克為單位）與體積等同起來了。

（3）糖仍然在溶液里，但它變“輕了”。這種回答表明學生是根據作用在表面上的固體的重量來思考質量的。既然糖分散在水里，因此它的重量就不能像處于固體狀態那樣產生作用了。

二、走向科學概念教學深度的四點策略

1.提供機會讓學生表達自己的概念。利用小組討論、全班集體討論或者讓學生把自己的概念寫出來、畫出來或者用其他方式表示出來等機會，讓他們表達自己是如何思考的。并且教師要提供有結構的材料，讓學生在科學實驗中練習和應用已經發現的科學概念。

2.蘇格拉底式的詰問。當學生的概念不一致或者互不相關時，蘇格拉底式的詰問就有助于學生意識到他們的思維缺乏一致性，因而更加連貫地重構他們的概念。

3.引入差異性事件，選擇學習的體驗。觀察一件出乎意料的事情會刺激學生去思考這究竟是怎么回事，由此產生的概念沖突可能會使學生對自己已有的概念感到不滿意，因此感覺到了有必要轉變概念。教師如果事先知道學生的前概念，就可以用與學生的期望相沖突的體驗直接挑戰學生的前概念。例如教學《熱起來了》這個片段時。當我引出“衣服能給身體增加熱量嗎”剛開始學生就爭執不已。有些學生能夠正確給出衣服的作用，但有些學生認為衣服能給身體增加熱量。這樣班里就出現了兩種不同的想法，我原想讓那些持有“衣服不能產生熱量”觀點的同學自己相出例子來說服寧一觀點的同學，可他們總找不到點。其實，衣服、棉被這些到底能不能發熱給我們提供熱量呢？關于這個問題，在課前我給同學們進行過一次調查，這項調查很重要，為課堂的活動與小組分配提供依據。有利于學生之間的相互學習，這也是一種靈活的小組合作方式。科學總是在懷疑中進步在批判中發展，恩格斯說過："懷疑-批判"的頭腦是科學家另一個重要的儀器"，科學的懷疑是理性的懷疑，健康的懷疑。于是我就利用辯論的小活動，讓孩子們聯系生活實際思考衣服能不能給身體增加熱量。接著通過辯論的方式，基本上排除了衣服能給身體增加熱量這樣的假設。接下來，我先讓學生自主設計實驗，然后采取合適的方法實驗驗證。在交流活動中學生的方案可能存在不嚴謹的地方，經過研討，發現問題，提出調整建議。學生根據實驗方案，小組實驗，通過交流研討得出衣服自己不能產生熱的問題。但在做實驗過程中，學生們也出現了一些操作與合作的問題。這也正說明了我們的科學課不僅要重視孩子們的科學素養的培養，更重要的是要持之以恒。就這樣使學生經歷了“科學概念的沖突”，從而形成了新的科學概念。

4.鼓勵學生生成各種概念圖式。如果學生要建構他們自己能真正掌握的意義，他們必須積極主動地反思自己的思考。而“正確答案”綜合癥是破壞這個過程的因素之一。教師和學生在課堂上的行為常常不自覺地共同破壞了學生對科學的理解。因為雙方都抱著這樣一種觀點，即得到“正確答案”是最重要的，所以學生為了達到這個目的，會利用老師的提問方式、練習本上的措詞或課本上的問題當中包含的不相關的提示。因此，我認為應該鼓勵兒童去思考對事件的各種可能的解釋，而且自己作出評價。例如在探究燃燒木條時會發生什么現象？孩子們大部分都會從火焰、煙、和剩下的灰燼來描述所觀察到的一切，但不會提到任何有關燃燒的機理。在這個教學中，演示教師應該提出以下的觀點供學生討論：

（1）空氣是一種氣體混合物，氧氣是其中的一種成分。

（2）氧氣對燃燒時必需的；

（3）當物質燃燒時，它與氧氣發生了化學上的結合。

（4）燃燒的產物可以使固體、液體或氣體；

（5）燃燒的產物的總質量與其成分的總質量相等。（燃燒過程中物質是守恒的）

所有的案例表明，整合新概念并且一以貫之地加以應用是一個長期的過程。當新概念與兒童原有的概念相沖突時，兒童原有的觀點就可能成為學習的障礙。要整合這些新概念，必須對兒童前概念的組織結構進行重大調整，從而導致他們的思維方式發生“革命”。事實上，我們需要重新審視我們的教學理念，準備設立一個長期的目標來幫助學生學習科學概念。我們也要在課堂上進入深層次的探究活動，不斷挖掘科學概念的深度，幫助學生建立新的科學概念。

【參考文獻】

[1][英]羅莎琳德·德賴弗著.《兒童的科學前概念》，上海科技教育出版社，2008年12月

[2]章鼎兒，路培琦，李子平著.《走向探究的科學課》，浙江教育出版社，2012年6月