基于學生認知沖突的科學概念建構
——以《有趣的食物鏈》教學為例

江蘇南京市江寧實驗小學(210000)

李 菲

學生的科學學習可以看作是一種前概念轉變的過程，而且建構主義理論認為，學生學習科學概念靠傳授是無效的，科學概念學習的最基本方式是基于原有經驗的概念轉變學習。因此，基于學生是學習與發展的主體，教師在教學中要突出學生的主體地位，根據學生的認知水平，聯系學生已有的知識和經驗，激發學生的認知沖突，引導學生主動探究，啟發學生積極思維。

一、了解學生的前概念

在學習科學概念之前，學生或多或少存在一些前概念，總是帶著各種關于自然事物或現象的個人見解，甚至是某些確定的看法和見解在學校中進行科學學習的。學生的這些前概念可能是正確的，也可能是錯誤的。當科學概念和前概念一致時，學生的探究往往活躍、積極，容易達到目標；反之，如果學生的前概念和科學概念相沖突，前概念會嚴重干擾科學概念的構建。因此，了解學生的前概念，對幫助學生在探究性學習中構建科學概念十分重要。

了解學生前概念的方法很多，如訪談法、二階段式測驗法、觀察法等。但是，科學教師常常沒有太多精力和時間去調查研究學生的前概念，所以科學教師常常通過課堂中與學生的交流互動來了解學生的前概念。

【片段一】

師：螳螂、蟬、黃雀、樹，這些生物之間有什么關系？

生2：它們之間是食物鏈的關系，也就是一個吃一個的關系。

師：它們的關系可以用什么符號來表示？

生3：可以用箭頭表示，即“樹汁←蟬←螳螂←黃雀”，表示黃雀吃螳螂，螳螂吃蟬，蟬吃樹汁。

生4：我覺得應該倒過來畫箭頭，即“樹汁→蟬→螳螂→黃雀”，表示樹汁被蟬吃，蟬被螳螂吃，螳螂被黃雀吃。

(大部分學生贊同第一種方法)

……

這里，教師通過提問和畫圖的方法，將學生的前概念充分暴露出來。需要注意的是，提問的重點并不在于學生的回答是否正確，而是暴露學生對某個問題的看法和觀點。所以，教師提問時讓學生多說、多議是非常必要的，并且不干擾學生的正常表述。此外，畫圖法比問卷法更適合在科學教學中應用，因為小學生的語言表達能力較弱，書面表達力更差，問卷法暴露前概念的效果往往一般，而圖畫法具有直觀形象的特點，便于學生理解和表達。

本試驗利用CHCP的免疫增強作用，與IBD 疫苗配合使用，測定法氏囊特異性抗體效價，結果顯示，中藥復方多糖能顯著提高雛雞免疫法氏囊疫苗后的抗體水平，效果優于黃芪多糖組和疫苗對照組.胡元亮[12]3-5、張國祖[13]27-30的研究也得到了類似的結果.

二、引發認知沖突

教師運用恰當的方法把學生的前概念充分暴露出來之后，需要采取一定的教學策略幫助學生建構科學概念。學生的前概念具有一定的穩定性，根據皮亞杰的認知發展理論可知，學生在遇到新的概念時總是先用已有的認知結構去同化，如果成功就得到暫時平衡，如果不成功就會調節已有的認知結構或重新建立新的認知結構，以順應新概念，達到新的平衡。

引發認知沖突在概念轉變過程中具有重要作用，因為只有體驗、經歷，個體才能感受到已有概念的不足，認識到替換或調整已有概念的必要性。同時，皮亞杰的認知發展理論指出，兩個認知實體之間的認知沖突或差異將促進認知的發展。

要促使學生實現概念的轉變，教師要創造條件，引發學生的認知沖突，如創設問題情境、進行探究性實驗、開展討論會等。問題情境是指教師有目的、有意識地創設各種情境，促使學生質疑提問、探索求解。在實際教學中，教師可以用日常生活中的事例或實驗來創設問題情境，也可以用易于引發學生爭論的實例來創設問題情境，引發學生的認知沖突，為科學概念的建構提供契機。

【片段二】

師：大部分同學認為第一次的方法是對的，那就請大家仔細看好了(出示視頻)，黃雀吃了螳螂后，螳螂又會怎樣？

生5：螳螂被黃雀吃掉。

師：(在黑板上擦掉“螳螂”兩個字)螳螂被吃光后，會出現什么問題？

生6：螳螂沒了，蟬就會多起來。

……

在這一教學實踐中，“螳螂”兩個字的板書被擦掉后，這種“吃”的關系就斷掉了。尤為重要的是，這一情境很自然地引發了學生原有認知與新知識之間的強烈沖突。面對新問題與已有概念之間的矛盾，學生渴望尋找新的理論解釋消除沖突，這正是實現科學概念轉變的重要基礎，使學生的科學探究活動始終在這樣濃厚的興趣中進行。

三、解決認知沖突

學生產生了認知沖突，認識到自己的知識系統是不完全正確的，下一步就應該進行各種建構活動，構建科學概念，解決認知沖突。認知沖突的解決受很多因素的影響，其中新概念的特征是影響認知沖突解決的重要因素。新概念必須是可理解的、合理的、有效的，簡言之，新概念對解決問題必須是有效的。

【片段三】

師：按照你們說的第一種方法，“吃”的關系從中間斷了，那我們應該怎么畫？

生7：用第二種方法就不會斷了。

師：如果這棵大樹被灑了很多農藥，蟬會怎么樣呢？螳螂呢？黃雀呢？

生8：樹汁被蟬吃了，蟬的體內也有農藥了，接著蟬被螳螂吃了，螳螂體內也有了農藥，然后螳螂被黃雀吃了，黃雀體內也有了農藥。

師：說得真好，原來箭頭的方向還可以表示食物能量的流動方向。

……

四、建構科學概念

為了使學生更好地理解新概念，建立科學概念，在賦予新概念意義時，教師應促使學生進行各種建構活動，選擇適當的方法來揭示事物的本質特征，幫助學生建構正確的科學概念。揭示事物本質特征的方法有很多，包括建立模型、歸納總結、運用思維導圖等，在實際教學中，教師往往需要綜合運用這些方法，幫助學生建構科學概念。

通過建立模型，可以用可觀察的物體盡可能準確地表征那些不能觀察到的物體或現象。學生通過思考、動手操作等方法創建模型，初步形成科學概念。但是，學生要想深刻理解科學概念，還需要進一步強化理解，對模型進行分析、歸納和總結。

【片段四】

師：(出示卡片)老師也給大家準備了一些生物卡片，請大家用回形針將這些箭頭和生物連在一起。大家看看，將這些生物串好后像什么？

生9：像鏈條。

師：生物之間普遍存在一種吃與被吃的關系，這種關系像鏈條一樣，把一些生物緊密地聯系起來，生物學家把生物之間的食物聯系叫作“食物鏈”。請看看你們手中的“食物鏈”，“食物鏈”的源頭通常是哪一類生物？終點又是哪一類生物？

生10：源頭是植物，終點是兇猛的動物。

……

思維導圖強調從事物的關系中把握概念本身，關注的是事物的整體性。因此，用思維導圖可以構建出特定認知領域的結構。教師可利用思維導圖形式的板書幫助學生強化科學概念的記憶，而且思維導圖有助于學生組織素材，整合知識，列出已掌握的知識，在已掌握的知識結構里融入新概念，對學習過程進行有效修訂。所以，從一定程度上來講，思維導圖形式的板書，有助于學生將新概念儲存于長期的記憶中，對科學概念起到強化記憶的作用。如教學《有趣的食物鏈》一課時，教師對“食物鏈”這一科學概念的板書如下。

學生從家庭進入學校，并不是一張白紙，他們對許多問題都有著自己的想法，盡管這些想法有些不夠全面，有些甚至是錯誤的，但這些原始的概念是學生認識這個世界的開端，是學生對這個世界認識的起點。在教師的引導下，學生發現已有經驗與新概念產生沖突，才會反思并修正自己的認識，接受科學概念。在這個過程中，學生自己建構新概念，再通過建立模型、歸納總結、運用思維導圖等方法，建構科學概念。