科學課教學有關“能量”前概念的調查報告

李寶儀 劉冠強

一、引言

前概念是學生在學習科學概念之前通過各種途徑積累的認識和經驗，即學生在正式學習科學概念之前就已經通過各種日常生活和學習的經歷，積累了對客觀世界中各種事物和現象的認知，并且在這些認知的基礎上形成自己獨特的思維方式。

2017年2月教育部最新頒布《義務教育小學科學課程標準》，其中第四部分“實施建議”內容中“學習過程性評價”指出：學生學習科學的過程很大程度上受其原有的知識、經驗和認知結構的影響，有必要在教學準備階段進行學情診斷，讓學生和教師了解學習的出發點在哪里，這是學好科學的前提。換言之，學生的學習過程是應該在自己的經驗基礎上進行建構，了解并掌握學生的前概念對科學教師來說是進行有效教學的前提條件。因此學生的科學前概念是相當重要的，是不容忽視。

在實際的教學中，老師是否關注和重視學生的前概念，是否了解學生的前概念發展水平，有否把了解學生的前概念作為教學設計的首要任務？同時小學生的科學前概念有什么特點？筆者根據以上問題對區內的科學教師及城鄉學生進行了有關“能量”前概念的問卷調查，通過對問卷數據的整理和分析。調查結果表明：區內科學專任教師少，缺乏前概念知識的理論學習或培訓，教師對學生前概念的認識水平較低，而且對學生前概念不夠重視;學生對熟悉的事物能形成正確的前概念，但是學生的前概念多為對事物感性性直觀的認識，同時學生的前概念存在個體差異。調查報告如下：

二、關于科學教師的前概念調查

為了解我區小學科學教師對學生前概念的認知情況，特制定了《關于小學科學前概念調查問卷（老師問卷）》對區內的182位科學教師進行了網上問卷調查，調查分析如下：

（一）科學專任教師少，缺乏前概念知識的理論學習或培訓

調查結果顯示，我區大部分科學教師是兼職的（占調查人數92.86%），而且是2年以下的新老師（占調查人數48.90%）居多。調查人數中將近70%的科學老師沒有進行過有關科學前概念的理論學習或培訓，只有4.95%的老師很了解科學前概念的定義，39.01%的老師不了解科學前概念的定義。基于我們使用的科學教材（教科版）以及教師用書，包括我們的《義務教育小學科學課程標準》（2017版）中沒有使用“前概念”這個專用名詞，部分工作年限短的兼職的科學教師甚至連什么是科學前概念也不知道。

（二）教師對學生前概念的認識水平較低

在調查中，47.25%的老師會在科學教學課堂開始前有對學生進行相關知識的前概念調查，但是絕大部分的老師（占調查人數82.42%）只是進行口頭訪談或者課前一兩分鐘的簡單交流，能用繪圖方法和問卷進行前概念調查的分別占2.20%和11.54%，因此并不能充分地了解到學生的前概念水平。此外，沒有在科學教學課堂開始前對學生進行相關知識的前概念調查的老師里有73%的老師是不知道如何開展前概念的調查，53%的老師是因為教學任務重，沒有時間調查。只憑課前的一兩個問題是不可能充分了解學生的前概念的，從而也反映了教師對前概念的認識水平較低。

（三）教師對學生前概念不夠重視

調查中有97.25%的老師認為科學課程里對學生進行前概念調查對教學有幫助，但是只有22.53%的老師進行過有關“能量”前概念調查。對于教學年限低而且兼職的科學老師來說他們既沒有接觸過前概念理論也沒有在實際教學中認識到錯誤前概念的負面影響，所以他們在進行教學前不會對學生的科學前概念進行調查，單憑自己的教學經驗組織教學。還有個別科學教師即使意識到學生存在前概念，但是他們認為調查了作用也不大，對教學不會產生太大的影響，所以不愿意在這方面花費時間。由此可見，教師對學生的前概念并不重視。

因此在實際的教學中，大部分科學教師在教學設計時候只會著重備教材，卻沒有關注和重視學生的前概念，沒有把了解學生的前概念作為教學設計的首要任務，對學生的前概念發展水平不了解，在教學中不能使學生在原有的前概念上進行知識遷移，以致對新的科學知識掌握有困難。

三、關于學生的前概念調查

為充分了解學生有關“能量”前概念的知識，我們制定了包括磁鐵、聲音、電、光、熱及能量六份問卷，對區內4間學校三至五年級學生進行問卷調查。調查共發出問卷400份，回收問卷400份，數據真實有效，因此具有統計意義。

通過整理分析，我們發現學生的前概念有以下的特點：

（一） 學生對熟悉的事物能形成正確的前概念

在調查中，三年級學生主要調查了有關磁鐵的前概念知識，四年級主要調查了聲音和電的前概念知識，五年級調查了光、熱及能量的前概念知識。學生對于在生活中經常接觸到的或體驗過的事物能形成較多正確的前科學概念。如三年級磁鐵的前概念調查中， 80%以上被調查的學生知道磁鐵具有磁性，能吸鐵一類的金屬物質; 60%以上被調查的學生還知道磁鐵有南北極以及代表南北極的字母。再如四年級電的前概念調查，大部分學生都認識冬天脫毛衣產生的靜電，也認識電池的兩極，還知道安全用電的方法。這些知識都是通過生活經驗幫他們建立正確的前概念，這些正確的前概念使他們在新的學習過程中知識得到遷移，更好地構建科學新概念。反之，學生不熟悉的或是沒有體驗過的事物會很容易產生錯誤的前概念。如在能量的前概念調查中，很多學生并不知道能量之間是可以轉換的，也不知道煤石油天然氣的能量都是從太陽來的。

（二） 學生的前概念多為對事物感性直觀的認識

學生的前概念大多是基于自己的實際生活經驗，而且是依據感官對事物現象直觀的認識，這些認識往往停留在感性認識的水平上，也就說只是看到事物的表象，并不能解釋事物的本質，因而也形成了錯誤的前概念。在調查中，很多同學都知道用熱水可以把踩扁的乒乓球重新變圓，但是用熱水讓乒乓球變圓是利用了什么科學原理呢？很多學生選擇的是液體的熱脹冷縮原理。因為他們眼睛看到的就是乒乓球放進熱水馬上重新變圓的，所以就認定是液體的熱脹冷縮原理。在聲音的前概念調查中，聲音是怎樣產生的？很多學生選擇兩個物體相互碰撞就可以產生聲音。因為他們認為像拍手、敲門、打鼓、彈琴等生活經驗都能證明這一點。還有在熱的前概念調查中，90%以上的學生認為多穿衣服可以增加熱量。這些都是學生基于對事物的直觀認識，用表象對事物進行解釋，但往往這些對事物感性直觀的認識很容易形成錯誤的前概念。

（三） 學生的前概念存在個體差異

每個學生都有自己對事物的特別認識，這種認識由他們自己的生活經驗或自身的文化知識背景決定。因此對于同一個科學現象，不同的學生都會有不同的觀點和解釋。例如在聲音的前概念調查中，如何讓尺子發出聲音？有的同學拿著尺子敲桌子，有的同學把尺子丟到地上，有的同學拿尺子打鼓，這些實例都是生活經驗告訴他們能發出聲音的，但是實際并不是尺子發出的聲音。當然也有同學把尺子一端放在桌子上用力壓住，另一端向下壓，然后放手。這個方法發出的聲音才是尺子的聲音。又如聲音是怎么傳到耳朵里的，有同學認為是耳朵有收音的功能，有同學認為通過風把聲音吹到耳朵里，也有同學認為是通過空氣傳到耳朵里。學生的這些認識都是與自身的文化知識背景有關。在調查中我們也發現，很多學生的前概念與父母的教育或自己的課外閱讀有密切聯系。與父母交流過的科學知識以及自己在課外閱讀中了解過的知識，都會形成正確的前概念。這也是學生的前概念存在個體差異的主要原因。

四、結語

綜上所述，通過對小學科學有關“能量”前概念的調查，表明學生的前概念與科學課堂教學密切相關。學生的科學前概念既有正確的也有錯誤的，正確的前概念有利于知識遷移，建構新的科學概念;學生錯誤的前概念則阻礙了新的科學概念的建構。建構主義認為，學生的前概念是極為重要的，它是影響科學學習的一個決定性因素。因此科學教師應加強前概念理論的學習或培訓，掌握科學前概念的專業知識，提高教師的專業素養。同時教師要充分認識前概念的重要性，尊重學生的前概念，通過各種途徑積極開展前概念調查，了解學生前概念水平及已有知識儲備，根據學生的實際需要設計有效的學習活動，為概念教學服務，既能增強學生學習的主動性又能提高學生的學習效率和課堂教學的有效性。

【作者單位：廣州市白云區潭崗小學? 廣東】