基于學(xué)生認(rèn)知沖突的科學(xué)概念建構(gòu)
——以《有趣的食物鏈》教學(xué)為例

江蘇南京市江寧實(shí)驗(yàn)小學(xué)(210000)

李 菲

學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)可以看作是一種前概念轉(zhuǎn)變的過(guò)程，而且建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念靠傳授是無(wú)效的，科學(xué)概念學(xué)習(xí)的最基本方式是基于原有經(jīng)驗(yàn)的概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)。因此，基于學(xué)生是學(xué)習(xí)與發(fā)展的主體，教師在教學(xué)中要突出學(xué)生的主體地位，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，聯(lián)系學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，啟發(fā)學(xué)生積極思維。

一、了解學(xué)生的前概念

在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前，學(xué)生或多或少存在一些前概念，總是帶著各種關(guān)于自然事物或現(xiàn)象的個(gè)人見(jiàn)解，甚至是某些確定的看法和見(jiàn)解在學(xué)校中進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的。學(xué)生的這些前概念可能是正確的，也可能是錯(cuò)誤的。當(dāng)科學(xué)概念和前概念一致時(shí)，學(xué)生的探究往往活躍、積極，容易達(dá)到目標(biāo)；反之，如果學(xué)生的前概念和科學(xué)概念相沖突，前概念會(huì)嚴(yán)重干擾科學(xué)概念的構(gòu)建。因此，了解學(xué)生的前概念，對(duì)幫助學(xué)生在探究性學(xué)習(xí)中構(gòu)建科學(xué)概念十分重要。

了解學(xué)生前概念的方法很多，如訪談法、二階段式測(cè)驗(yàn)法、觀察法等。但是，科學(xué)教師常常沒(méi)有太多精力和時(shí)間去調(diào)查研究學(xué)生的前概念，所以科學(xué)教師常常通過(guò)課堂中與學(xué)生的交流互動(dòng)來(lái)了解學(xué)生的前概念。

【片段一】

師：螳螂、蟬、黃雀、樹(shù)，這些生物之間有什么關(guān)系？

生2：它們之間是食物鏈的關(guān)系，也就是一個(gè)吃一個(gè)的關(guān)系。

師：它們的關(guān)系可以用什么符號(hào)來(lái)表示？

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

生4：我覺(jué)得應(yīng)該倒過(guò)來(lái)畫箭頭，即“樹(shù)汁→蟬→螳螂→黃雀”，表示樹(shù)汁被蟬吃，蟬被螳螂吃，螳螂被黃雀吃。

(大部分學(xué)生贊同第一種方法)

……

這里，教師通過(guò)提問(wèn)和畫圖的方法，將學(xué)生的前概念充分暴露出來(lái)。需要注意的是，提問(wèn)的重點(diǎn)并不在于學(xué)生的回答是否正確，而是暴露學(xué)生對(duì)某個(gè)問(wèn)題的看法和觀點(diǎn)。所以，教師提問(wèn)時(shí)讓學(xué)生多說(shuō)、多議是非常必要的，并且不干擾學(xué)生的正常表述。此外，畫圖法比問(wèn)卷法更適合在科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用，因?yàn)樾W(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力較弱，書面表達(dá)力更差，問(wèn)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(diǎn)，便于學(xué)生理解和表達(dá)。

本試驗(yàn)利用CHCP的免疫增強(qiáng)作用，與IBD 疫苗配合使用，測(cè)定法氏囊特異性抗體效價(jià)，結(jié)果顯示，中藥復(fù)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(yōu)于黃芪多糖組和疫苗對(duì)照組.胡元亮[12]3-5、張國(guó)祖[13]27-30的研究也得到了類似的結(jié)果.

二、引發(fā)認(rèn)知沖突

教師運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ò褜W(xué)生的前概念充分暴露出來(lái)之后，需要采取一定的教學(xué)策略幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。學(xué)生的前概念具有一定的穩(wěn)定性，根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論可知，學(xué)生在遇到新的概念時(shí)總是先用已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)去同化，如果成功就得到暫時(shí)平衡，如果不成功就會(huì)調(diào)節(jié)已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)或重新建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以順應(yīng)新概念，達(dá)到新的平衡。

引發(fā)認(rèn)知沖突在概念轉(zhuǎn)變過(guò)程中具有重要作用，因?yàn)橹挥畜w驗(yàn)、經(jīng)歷，個(gè)體才能感受到已有概念的不足，認(rèn)識(shí)到替換或調(diào)整已有概念的必要性。同時(shí)，皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論指出，兩個(gè)認(rèn)知實(shí)體之間的認(rèn)知沖突或差異將促進(jìn)認(rèn)知的發(fā)展。

要促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變，教師要?jiǎng)?chuàng)造條件，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，如創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)、開(kāi)展討論會(huì)等。問(wèn)題情境是指教師有目的、有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)各種情境，促使學(xué)生質(zhì)疑提問(wèn)、探索求解。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以用日常生活中的事例或?qū)嶒?yàn)來(lái)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，也可以用易于引發(fā)學(xué)生爭(zhēng)論的實(shí)例來(lái)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，為科學(xué)概念的建構(gòu)提供契機(jī)。

【片段二】

師：大部分同學(xué)認(rèn)為第一次的方法是對(duì)的，那就請(qǐng)大家仔細(xì)看好了(出示視頻)，黃雀吃了螳螂后，螳螂又會(huì)怎樣？

生5：螳螂被黃雀吃掉。

師：(在黑板上擦掉“螳螂”兩個(gè)字)螳螂被吃光后，會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？

生6：螳螂沒(méi)了，蟬就會(huì)多起來(lái)。

……

在這一教學(xué)實(shí)踐中，“螳螂”兩個(gè)字的板書被擦掉后，這種“吃”的關(guān)系就斷掉了。尤為重要的是，這一情境很自然地引發(fā)了學(xué)生原有認(rèn)知與新知識(shí)之間的強(qiáng)烈沖突。面對(duì)新問(wèn)題與已有概念之間的矛盾，學(xué)生渴望尋找新的理論解釋消除沖突，這正是實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的重要基礎(chǔ)，使學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)始終在這樣濃厚的興趣中進(jìn)行。

三、解決認(rèn)知沖突

學(xué)生產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，認(rèn)識(shí)到自己的知識(shí)系統(tǒng)是不完全正確的，下一步就應(yīng)該進(jìn)行各種建構(gòu)活動(dòng)，構(gòu)建科學(xué)概念，解決認(rèn)知沖突。認(rèn)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(rèn)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(jiǎn)言之，新概念對(duì)解決問(wèn)題必須是有效的。

【片段三】

師：按照你們說(shuō)的第一種方法，“吃”的關(guān)系從中間斷了，那我們應(yīng)該怎么畫？

生7：用第二種方法就不會(huì)斷了。

師：如果這棵大樹(shù)被灑了很多農(nóng)藥，蟬會(huì)怎么樣呢？螳螂呢？黃雀呢？

生8：樹(shù)汁被蟬吃了，蟬的體內(nèi)也有農(nóng)藥了，接著蟬被螳螂吃了，螳螂體內(nèi)也有了農(nóng)藥，然后螳螂被黃雀吃了，黃雀體內(nèi)也有了農(nóng)藥。

師：說(shuō)得真好，原來(lái)箭頭的方向還可以表示食物能量的流動(dòng)方向。

……

四、建構(gòu)科學(xué)概念

為了使學(xué)生更好地理解新概念，建立科學(xué)概念，在賦予新概念意義時(shí)，教師應(yīng)促使學(xué)生進(jìn)行各種建構(gòu)活動(dòng)，選擇適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)揭示事物的本質(zhì)特征，幫助學(xué)生建構(gòu)正確的科學(xué)概念。揭示事物本質(zhì)特征的方法有很多，包括建立模型、歸納總結(jié)、運(yùn)用思維導(dǎo)圖等，在實(shí)際教學(xué)中，教師往往需要綜合運(yùn)用這些方法，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。

通過(guò)建立模型，可以用可觀察的物體盡可能準(zhǔn)確地表征那些不能觀察到的物體或現(xiàn)象。學(xué)生通過(guò)思考、動(dòng)手操作等方法創(chuàng)建模型，初步形成科學(xué)概念。但是，學(xué)生要想深刻理解科學(xué)概念，還需要進(jìn)一步強(qiáng)化理解，對(duì)模型進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)。

【片段四】

師：(出示卡片)老師也給大家準(zhǔn)備了一些生物卡片，請(qǐng)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(guān)系，這種關(guān)系像鏈條一樣，把一些生物緊密地聯(lián)系起來(lái)，生物學(xué)家把生物之間的食物聯(lián)系叫作“食物鏈”。請(qǐng)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(diǎn)又是哪一類生物？

生10：源頭是植物，終點(diǎn)是兇猛的動(dòng)物。

……

思維導(dǎo)圖強(qiáng)調(diào)從事物的關(guān)系中把握概念本身，關(guān)注的是事物的整體性。因此，用思維導(dǎo)圖可以構(gòu)建出特定認(rèn)知領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)。教師可利用思維導(dǎo)圖形式的板書幫助學(xué)生強(qiáng)化科學(xué)概念的記憶，而且思維導(dǎo)圖有助于學(xué)生組織素材，整合知識(shí)，列出已掌握的知識(shí)，在已掌握的知識(shí)結(jié)構(gòu)里融入新概念，對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行有效修訂。所以，從一定程度上來(lái)講，思維導(dǎo)圖形式的板書，有助于學(xué)生將新概念儲(chǔ)存于長(zhǎng)期的記憶中，對(duì)科學(xué)概念起到強(qiáng)化記憶的作用。如教學(xué)《有趣的食物鏈》一課時(shí)，教師對(duì)“食物鏈”這一科學(xué)概念的板書如下。

學(xué)生從家庭進(jìn)入學(xué)校，并不是一張白紙，他們對(duì)許多問(wèn)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(cuò)誤的，但這些原始的概念是學(xué)生認(rèn)識(shí)這個(gè)世界的開(kāi)端，是學(xué)生對(duì)這個(gè)世界認(rèn)識(shí)的起點(diǎn)。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生發(fā)現(xiàn)已有經(jīng)驗(yàn)與新概念產(chǎn)生沖突，才會(huì)反思并修正自己的認(rèn)識(shí)，接受科學(xué)概念。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生自己建構(gòu)新概念，再通過(guò)建立模型、歸納總結(jié)、運(yùn)用思維導(dǎo)圖等方法，建構(gòu)科學(xué)概念。