基于學(xué)生認(rèn)知沖突的科學(xué)概念建構(gòu)

李菲

[摘 要]科學(xué)學(xué)習(xí)是前概念轉(zhuǎn)變的過程，因此在以學(xué)生為中心的前提下建構(gòu)科學(xué)概念尤為重要。在科學(xué)教學(xué)中，教師要充分了解學(xué)生的前概念，引發(fā)學(xué)生前概念與科學(xué)概念的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生解決認(rèn)知沖突，建構(gòu)科學(xué)概念，形成科學(xué)認(rèn)知。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)教學(xué)；科學(xué)概念；認(rèn)知沖突；前概念

[中圖分類號] G623.6[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1007-9068（2018）33-0079-02

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)生已有的知識和經(jīng)驗，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生主動探究，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)象的個人見解，甚至是某些確定的看法和見解在學(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，也可能是錯誤的。當(dāng)科學(xué)概念和前概念一致時，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、二階段式測驗法、觀察法等。但是，科學(xué)教師常常沒有太多精力和時間去調(diào)查研究學(xué)生的前概念，所以科學(xué)教師常常通過課堂中與學(xué)生的交流互動來了解學(xué)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(guān)系？

生1：黃雀吃螳螂，螳螂吃蟬，蟬吃樹汁。

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

師：它們的關(guān)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(yīng)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(xué)生贊同第一種方法）

……

這里，教師通過提問和畫圖的方法，將學(xué)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(xué)生的回答是否正確，而是暴露學(xué)生對某個問題的看法和觀點。所以，教師提問時讓學(xué)生多說、多議是非常必要的，并且不干擾學(xué)生的正常表述。此外，畫圖法比問卷法更適合在科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用，因為小學(xué)生的語言表達(dá)能力較弱，書面表達(dá)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(xué)生理解和表達(dá)。

二、引發(fā)認(rèn)知沖突

教師運用恰當(dāng)?shù)姆椒ò褜W(xué)生的前概念充分暴露出來之后，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平衡，如果不成功就會調(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)變過程中具有重要作用，因為只有體驗、經(jīng)歷，個體才能感受到已有概念的不足，認(rèn)識到替換或調(diào)整已有概念的必要性。同時，皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論指出，兩個認(rèn)知實體之間的認(rèn)知沖突或差異將促進(jìn)認(rèn)知的發(fā)展。

要促使學(xué)生實現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變，教師要創(chuàng)造條件，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，如創(chuàng)設(shè)問題情境、進(jìn)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(chuàng)設(shè)各種情境，促使學(xué)生質(zhì)疑提問、探索求解。在實際教學(xué)中，教師可以用日常生活中的事例或?qū)嶒瀬韯?chuàng)設(shè)問題情境，也可以用易于引發(fā)學(xué)生爭論的實例來創(chuàng)設(shè)問題情境，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的，那就請大家仔細(xì)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(xiàn)什么問題？

生6：螳螂沒了，蟬就會多起來。

……

在這一教學(xué)實踐中，“螳螂”兩個字的板書被擦掉后，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)知與新知識之間的強(qiáng)烈沖突。面對新問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)識到自己的知識系統(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，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(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斷了。

師：如果這棵大樹被灑了很多農(nóng)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(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(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，教師應(yīng)促使學(xué)生進(jìn)行各種建構(gòu)活動，選擇適當(dāng)?shù)姆椒▉斫沂臼挛锏谋举|(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)、運用思維導(dǎo)圖等，在實際教學(xué)中，教師往往需要綜合運用這些方法，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。

通過建立模型，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)生通過思考、動手操作等方法創(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，生物學(xué)家把生物之間的食物聯(lián)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(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，列出已掌握的知識，在已掌握的知識結(jié)構(gòu)里融入新概念，對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效修訂。所以，從一定程度上來講，思維導(dǎo)圖形式的板書，有助于學(xué)生將新概念儲存于長期的記憶中，對科學(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，教師對“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(xué)生認(rèn)識這個世界的開端，是學(xué)生對這個世界認(rèn)識的起點。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生發(fā)現(xiàn)已有經(jīng)驗與新概念產(chǎn)生沖突，才會反思并修正自己的認(rèn)識，接受科學(xué)概念。在這個過程中，學(xué)生自己建構(gòu)新概念，再通過建立模型、歸納總結(jié)、運用思維導(dǎo)圖等方法，建構(gòu)科學(xué)概念。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 袁雄敏.基于認(rèn)知沖突的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略[J].科學(xué)課，2013（3）：56-57.

[2] 蔡鐵權(quán)，姜旭英，胡玫.概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)[M] .北京：科學(xué)教育出版社，2009（167）.

[3] 劉顯國，鄧澤華，戴素蘭.小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)藝術(shù)[M] .北京：中國林業(yè)出版社，2004（19）.

（特約編輯 木 清）