正確認識和處理科學前概念

兒童對多彩繽紛的世界，在學習之前，已經(jīng)有了一定的認識，且會形成一些與科學知識相似、不盡一致甚至相悖的看法，這其實就是他們的科學前概念。科學前概念在兒童的科學學習過程中扮演著至關重要的角色，兒童擁有的科學前概念最終會把他們引導到當前的科學概念上來，教師對學生科學前概念的把握直接影響著課堂教學的質量。我們要在教學中，善待學生的任何科學前概念，并創(chuàng)設良好的教學情境，采取高效合理的教學策略，引導、糾正學生的科學前概念，使他們更好地轉變、建構科學概念。

一、科學前概念的主要特征

自發(fā)性。科學前概念是在學生的大腦中自發(fā)性地建構的，沒有人教他們這個問題應該這樣或者那樣，認識他們站在自己的立場，憑感性經(jīng)驗進行建構。

廣泛性。包括內容的廣泛、地域的廣泛以及學生的廣泛。科學前概念包羅萬象，不同地區(qū)甚至不同國家的學生，以及各個層次的學生，都具有相異構想。

頑固性。科學前概念一旦形成，就容易形成思維定勢，根深蒂固、印象深刻，要想轉變，相當困難。

隱蔽性。學生頭腦中的科學前概念是潛移默化形成的，以潛在形式存在，平時不易表現(xiàn)出來。

負遷移性。先前的知識結構對新的知識結構的建立有時會產(chǎn)生負面影響。

反復性。學生學習科學概念后，科學前概念還會對學生產(chǎn)生作用，使其產(chǎn)生糊涂的認識。科學前概念很難在一個有限的學習時間里徹底消除，即使在學習中被糾正過，也很容易形成反復，過一段時間或畢業(yè)后又會忘記科學概念，科學前概念會繼續(xù)潛伏在人的思維中。

表象性。學生的認識比較膚淺、直觀，還停留在對表象的概括水平上。

二、正確認識和處理科學前概念

1.尊重學生的科學前概念

尊重學生的科學前概念是引導他們建構科學概念的基礎。在實際教學中，學生所表現(xiàn)出來的科學前概念往往有很多錯誤，教師不能武斷地否定，應當嘗試著從學生的思維角度來解釋，也許會發(fā)現(xiàn)很多閃耀著科學火花的思維亮點。

2.注意分析學生的科學前概念

在課堂教學的過程中，學生會呈現(xiàn)怎樣的科學前概念，很難預測準確。如果教師在平時做個有心人，注意分析學生的各種科學前概念，進行梳理歸類，推測學生在課堂上可能出現(xiàn)的前概念，那么，在課堂教學的過程中，教師就可以從容地應對學生的差異表現(xiàn)了。

3.創(chuàng)設情境，引發(fā)矛盾，改變學生錯誤的科學前概念

在科學探究中，我們應當創(chuàng)設一種認知沖突的情境，幫助學生實現(xiàn)從前概念向科學概念的轉變。具體做法是：首先讓學生發(fā)現(xiàn)自己對某一現(xiàn)象的認知和真實現(xiàn)象之間的矛盾；接著讓他們意識到對同一事實的兩種不同的認知結構之間的沖突；最后逐漸調整認知結構，使其與真實現(xiàn)象之間達到一致，從而建立與科學概念相一致的新的概念模型，實現(xiàn)從科學前概念向科學概念的轉變。

如《沉浮與什么因素有關》一課中，有這樣一個研究問題：不同材料構成的物體，它在水中的沉浮與輕重、體積大小有沒有關系呢？學生會認為與輕重、體積大小有關。教師可以追問：“如果有關，你認為物體的沉浮與輕重、體積大小有什么樣的關系呢？”學生的答案可能是輕的會浮，重的會沉；大的會浮，小的會沉；或者是大的沉，小的浮……

在了解了學生的科學前概念的基礎上，教師可以創(chuàng)設沖突情境，提示學生：“利用上一節(jié)課的材料進行研究。把材料按體積大小排列，再標出它們在水中的沉浮，想想物體的沉浮與它的體積大小有關系嗎？再把幾種材料按照輕重順序排列，再標出沉浮，想一想物體的沉浮跟輕重有關系嗎？”

經(jīng)過分析整理，學生發(fā)現(xiàn)物體的沉浮與體積的大小和輕重沒有他們所想的那種關系，就會產(chǎn)生強烈的認知沖突：“是我們的觀察有誤，還是我們的推測錯誤？”但是學生對“沉浮與物體的輕重和體積大小沒有關系”大多是持懷疑態(tài)度的。這時，教師可以引導他們思考：“當我們對這些物體進行比較的時候，為什么看不出它們的輕重、體積大小和沉浮之間的關系呢？”學生通過思考發(fā)現(xiàn)，這里有輕重和體積大小兩個變量在影響沉浮，從而順利地引出控制一個變量研究另一個變量的活動。

然后教師提供一組大小相同、輕重不同的材料和一組輕重相同、大小不同的材料讓學生去研究，結果學生很容易就得出結論：“不同材料構成的物體，在體積相同的情況下，重的容易沉，輕的容易浮；在重量相同的情況下，小的容易沉，大的容易浮。”學生對物體在水中的沉浮的認識經(jīng)歷了“發(fā)現(xiàn)——否定——再否定——再發(fā)現(xiàn)”這樣一個不斷沖突、不斷修正的過程，完成了從科學前概念向科學概念的轉變。

三、有效轉變學生的科學前概念

1.合理選擇探究材料

每一堂科學課前，教師要先對本節(jié)課需要學生掌握的科學概念深入理解，根據(jù)教學需要，對材料進行甄別，選擇教具和學具，以免由于自己對于科學概念的模糊而錯誤選擇學具，導致引導學生開展科學探究時出現(xiàn)問題。

2.引發(fā)認知沖突，修正錯誤前概念

學生在學習科學概念之前，已經(jīng)通過日常生活中的觀察或實踐，獲得了一些經(jīng)驗性的知識，它是學生構建新概念的基礎。這種有關的知識越豐富，對概念的理解越容易。在教學中，教師要善于創(chuàng)設自由探究的情境，挖掘學生的生活經(jīng)歷和經(jīng)驗，明確已有經(jīng)驗與科學概念之間的差異，引發(fā)沖突，以便找準切入口進行有效教學。

例如，在教學“溶解”概念時，先請學生說一說哪些物體能溶解在水中，哪些物體不會溶解在水中，你們認為怎樣算溶解？經(jīng)了解發(fā)現(xiàn)，有91%的學生認為杯子上層的糖水比下層的糖水甜，說明學生對溶液的均一性缺乏認識。教師在教學時，就要對癥下藥，采用討論、品嘗溶液各處的味道，以及觀看糖分子在水中分布的課件等方法。當學生觀察到的事實與原有的認知產(chǎn)生一次次的碰撞與沖突時，就會自覺地把錯誤的科學概念加以轉變，從而建立科學的溶解概念。

3.鞏固強化科學新概念

一種新概念，只有能被學生表達時，學生才能接受它。有研究表明：當學生剛剛形成一個新的科學概念時，這個概念在其認知結構中往往是孤立的，很容易受到其他因素的影響。因此，在學生經(jīng)過有效的自主探究，主動轉變錯誤的科學前概念，建立新的科學概念以后，我們還需設置一定的教學情境幫助他們遷移新概念，讓他們能運用新學習的科學概念解決科學前概念無法解決的問題，意識到科學概念比科學前概念更合理，并能解釋更廣泛的現(xiàn)象，從而將科學概念系統(tǒng)化。