低年段學生科學前概念測查與概念轉變

科學課教學需要教師充分了解學生的科學前概念，以學生的科學前概念為教學的起點，通過精心設計和組織的一系列教學活動，幫助學生主動轉變錯誤概念、完善模糊不清的概念、建構正確的概念。揭示學生的前概念是促進他們概念轉變的前提。2017年，一年級重新開設了科學課，如何測查低年段學生的前概念，設計有針對性的教學活動以促進學生科學概念的轉變和建構呢？本文以大象版《科學》一年級下冊《空氣》單元的教材設計為例，對這一問題進行探討。

采用多種活動形式，創設心理安全的氛圍

探查學生的前概念可以通過自然觀察法、訪談法、畫圖法、紙筆問卷調查法、測驗法、實驗活動法等方法進行。低年段學生的語言表達能力、交流能力、書寫和繪畫能力較薄弱，了解他們的前概念比較困難。筆者曾對一年級兩個班的學生關于空氣的前概念水平進行了探查。

在第一個班，我采用單刀直入的班級談話法前測。我要求學生先想一想，一方面是為了將學生從前面導入活動的激動情緒中穩定下來，另一方面是為了給學生一些時間來回憶自己對空氣的已有認知，并有機會組織自己的表達語言。

師：關于空氣我們知道它的什么秘密呢？先想一想，不要著急舉手回答。

（10秒鐘后，愿意提出自己見解的學生只有2名。出現這種情況的原因可能是：給予學生調取前概念的時間短了些；學生對教師提出的問題一時找不到準確的表述方式，因為這個提問對學生而言，理解與回答都有些難度。）

師：誰來說一說？

生：每個人都需要它。

師：它是誰？能說完整嗎？

生：每個人都需要空氣。

生：動物、植物、人類，所有東西都需要它。

師：所有東西是指什么呢？

生：就是可以活的。

師：就是所有有生命的東西，是吧？

生：對。

師：還有沒有關于空氣的其他認識？

生：我們不能傷害空氣。

（學生為什么說“不能傷害空氣”？一方面，可能是他們基于已有認知或剛才的交流，自然而然地思考：“因為都需要它，所以不要傷害它”；另一方面，也體現出一年級學生前概念中將物質生命化的特點。）

師：我們要保護空氣，不要傷害它，很好。還有嗎？

生：動物園里的動物都需要空氣，還有我們人類。

生：剛才同學已經說過了，我們不重復說，好嗎？

（對于同一命題出現重復表達是一年級學生前概念測查時經常發生的事情。）

生：為了愛護空氣，不能隨便燃放煙花爆竹，要在規定的地方放。

師：你怎么知道的？

生：我爸爸告訴我的。

（低年段學生經常會就某一個話題一直說下去，轉變話題的主動性往往較弱。學生的已有認知離不開他們心中的“權威人士”。）

師：還有沒有關于空氣的秘密？空氣的秘密還是有很多的。

（教師有意將學生的關注點轉向其他方面，但不易成功，學生很可能不買賬。）

生：不能亂扔垃圾。

師：亂扔垃圾跟空氣有什么關系？

生：會污染空氣。

師：垃圾會污染空氣，是這樣嗎？

生：嗯。

師：還有嗎？

（學生對垃圾污染空氣出現小聲爭論，教學已經5分鐘了，學習注意力有分散的趨勢。）

師：要注意控制自己的聲音，應該先舉手再發言。除了保護空氣之外，空氣還有沒有別的秘密？

（教師開始直接干預了。）

生：沒有空氣人類就不能活了。

師：與剛才的同學說的是一樣的，所有生命都需要空氣。還是重復了，有沒有別的？

生：少開車。

師：為什么呢？

生：因為車排的氣是有污染的。

師：汽車的尾氣會污染空氣，少開車，綠色出行，多騎自行車，是嗎？

生：不能隨便點火，不然火冒出的煙會污染空氣。

（教師干預不成功，學生執著于一個問題的思考與交流，不愿意轉換話題。）

師：有沒有污染空氣、保護空氣之外的空氣的秘密？

生：沒有了。

（教師進一步提示，想讓學生就空氣暢所欲言，但缺乏具體、詳細的指引，測查學生前概念出現了阻礙。）

生：空氣進入人體之后會變成二氧化碳。

師：你怎么知道的？

生：書上說的。

師：還有嗎？

生：人類呼出二氧化碳，植物吸入二氧化碳后，就會呼出空氣。

（學生依然表現出就一個主題持續討論的勢頭，不會主動轉換話題。）

10分鐘左右的談話，一年級學生關于空氣前概念的表述呈現出話題單一的趨向，同時也表現出就某一具體話題內容豐富、個別差異較大的特點。學生頭腦中關于空氣的前概念只有這些嗎？答案是否定的。這種班級談話法對于一年級學生來講有些不適合。由于學生的注意力維持時間不會很長，所以這次談話也就終止了。在這樣的教學中，學生和教師談話時，內心存在著不安全感，他們很在意教師的評價；師生對話缺乏較強的具體指向，內容和學生的生活經驗缺乏聯系，使得學生“不知如何言”。

在第二個班，我采用了教材中的安排，先引領學生在教室外進行了玩紙風車、吹氣球等游戲活動，再提出問題，獲得了不一樣的效果。

師：通過玩空氣游戲，你有什么發現？你知道空氣的什么秘密？或者提一個問題出來。

（很多學生表現出積極發言的欲望。）

生：用嘴吹，跑起來，紙風車會轉。

生：空氣吹動了操場上的毛毛。

生：跑的時候會有風吹。

生：快速跑的時候突然停下，后邊會有一股風。

生：我會吹葫蘆絲，往里面吹空氣能發出聲音。

生：為什么樹枝那么硬，空氣還能把它吹動？

生：為什么空氣能把葉子吹動？

生：空氣是由什么組成的？

（一年級新生，能提出這個問題，出人意料。）

生：為什么人需要呼吸空氣？

生：空氣來自哪兒？

生：為什么空氣什么都能吹動？

生：空氣為什么可以保護人類？

生：為什么我們看不見空氣？

生：地球上有空氣，太空為什么沒有？

生：為什么空氣會有浮力？

師：你怎么知道空氣有浮力？

（學生一時回答不上來。）

生：為什么本來是空氣，進了嘴巴，呼出來就變成了二氧化碳？

（不得不感嘆當今社會信息渠道的豐富給學生認知范圍帶來的影響。）

生：為什么空氣摸不到呢？

生：為什么跑完步后，身上會很涼呢？

生：為什么人呼出的是二氧化碳，而樹葉呼出來的卻是新鮮的氧氣呢？

生：跑的時候，感覺前面有空氣沖向自己。

生：為什么空氣吹到人的身體上會感覺特別涼快？

生：跑的時候可以帶起空氣。

……

在這個班測查學生前概念的活動中，學生的直接經驗與間接經驗都有所展現，他們所暴露出的關于空氣的已有認知較豐富，也喚起了學生更多的生活經驗，初步達到了前測的目的。為什么學生會呈現這樣的狀態？首先，游戲和提問是低年段學生喜歡的活動，兒童最愛問個為什么，對這樣的活動，學生心理上是不設防的，他們覺得是安全的。其次，在游戲活動中，學生和空氣進行了直接接觸，很好地喚起他們關于空氣的直接經驗，使得后面的交流“言之有物”。最后，雖然從表面上看，學生提出的是一個個問題，但是每一個問題都暴露出他們的一些前概念，這需要教師細心分析。

由此可見，對于低年段學生來講，測查前概念時應注意以下幾點：

（1）創設心理安全的氛圍，使學生愿言、敢言。

（2）盡量避免使用關于一個大主題的談話法，可將大主題分解成具體的、直接的小主題進行測查。

（3）在學生活動的基礎上測查前概念，對他們進行自然狀態下的觀察，通過分析了解他們的前概念。

（4）對低年段學生慎用紙筆測查法，因為反映的信息不一定是他們頭腦中真實的前概念。

低年段學生科學前概念的梳理與深入分析

當我們選擇并運用了適合學生的有效方法，了解了學生關于某一科學概念的前概念之后，會發現他們的前概念是一個復雜的信息系統。如何利用這些前概念使教學產生最大的價值呢？梳理和深入分析這些信息就很有必要了。

1.依據前概念的類型進行分類梳理

首先，對于比較大的概念，我們可以根據概念的主次層級分層梳理。如可以將關于空氣的前概念分解為空氣的物理性質、化學性質、與生物的關系等進行分類梳理，然后，再綜合進行深入分析。

其次，關于某一比較具體的前概念，可以根據前概念與科學概念的關系進行分類梳理。學生頭腦中的前概念可分為四類：正確的前概念、錯誤的前概念、迷失的前概念、空無的前概念。在學生的前概念中，有的經驗和知識具有一定合理性，可稱之為正確的前概念，例如，學習“空氣是無色透明的”這個概念前學生就知道“空氣是看不見的”，教師可以借用這些經驗和知識幫助學生不斷生成新的認知結構。學生的前概念中也存在著一些不科學的知識和經驗，可稱之為錯誤的前概念。這些經驗對新知識的學習起阻礙作用，例如，在學習“水里也有空氣”前，學生會認為“水里是沒有空氣的”。在一定意義上，教學的最大價值在于通過教學活動來糾正學生錯誤的前概念。

2.逐一分析前概念，深入挖掘前概念的形成原因

對每一個學生的每一條具體的前概念，我們都應該深入分析，特別是對低年段學生。

（1）透過現象看本質。低年段學生表達能力較弱，我們表面上聽到或看到的學生關于某一概念的描述，和他們內心真正的前概念之間可能會有一定誤差，如學生會說“空氣不能吃”，但實際上他想表達的是“空氣可以呼吸”。

（2）要注意分析學生前概念的形成原因。有的前概念是學生的直接經驗，如有的學生認為“空氣是有氣味的”，這是因為他確實在空氣中聞到過一些不同的氣味。有的前概念是間接經驗，如有的學生認為“人吸到肚子里的空氣呼出來變成了二氧化碳”，這個認知明顯是間接經驗。教師要了解這些經驗的獲得途徑，以便使后續的概念教學更有針對性。

低年段學生科學概念轉變的教學策略

有研究表明，在科學學習過程中，個體原有的某種知識經驗由于受到與之不一致的新知識的影響，會對現有的理解或解釋作出調整和改造，發生由個體的生活概念變為科學概念的概念轉變。為了在教學中實現學生的概念轉變，教師需要采取有效的教學策略，即在對教學活動有清晰認識的基礎上，高效地完成對教學活動進行調節和控制的一系列執行過程。

對于低年段學生來講，科學概念的轉變也是一件棘手的事情。我們不難發現，學生自發產生的理論是很難轉變的，在讓他們拋棄固有概念之前，需要設計一些學習活動，使他們與他們的各種不正確的、自發的理論抗爭。

1.創設認知沖突

為使概念轉變能夠實現，要讓學生感受到他們個人的理論和解釋與正確的科學概念相沖突，要使他們改變現有觀點，就要讓他們在思想斗爭中重組思維方法，在個人想法和科學概念之間建立合理的聯系。僅靠“灌輸”是不能使學生信服地改變他們的前概念的。

例如，在《找空氣》一課的教學過程中，教師可以提出問題：“水里有空氣嗎？”以此創設問題情境，使學生產生認知沖突。當學生對此問題有爭議時，組織他們各自尋找證據，支持自己的觀點，在辯論中、辨析中使得科學概念逐漸清晰。學生在這樣的學習過程中會表現出改變自己前概念的意愿。

2.滲透實證意識

低年段學生更容易接受“親眼見到的事實”，從而自覺地拋棄錯誤概念，接受正確的概念。為實現學生概念的轉變，教師既要有豐富的科學知識，還應使學生崇尚科學的實證精神和探索精神，認識到科學解釋是可以變化的。如《找空氣》一課，學生大多認為粉筆里沒有空氣，教師可以組織學生通過“將粉筆放入水中，觀察發現粉筆中逸出氣泡”的實驗獲得實證，以尊重證據的精神達成概念的轉變。

3.重視反饋，鞏固概念轉變

有的時候，并不是實驗做完了，現象觀察了，結論獲得了，就意味著學生的概念已經轉變了，他們的前概念很可能仍然占據著他們的頭腦。所以，還需要引導學生在更多的不同情境中進一步應用新概念，以鞏固概念轉變的成果。

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