“三個一”前概念轉變的科學教學在課堂中的應用

陳麗曼

摘要：科學學習是新、舊經驗相互作用的過程，是新經驗對已有經驗的改造與重構的過程。它對前概念轉變尤為重要。因此，對于科學課堂中的一些重要的前概念，要以尊重學生為基礎，尋找合適的方法進行概念的轉變，真正達到有效的教學。

關鍵詞：前概念；概念轉變；認知沖突

中圖分類號：G632.0文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）11-0148

科學的概念教學從傳統的添加記憶轉向概念轉變的教學方式，其行為更加符合學生的認知和理解，讓學生對前概念引發認知沖突[1]，構建科學概念是概念轉變的核心。很多研究表明，學生前概念存在著對現象非本質的認識，甚至對概念的誤解。而學生的認知結構、思維方式和對原有事物的看法是學生學習的前提和條件。因此，如果忽視學生原有的知識經驗、認知水平的教學是低效甚至是無效的。因此，本文采用“三個一”概念轉變的科學教學方法在實際課堂中的應用進行研究。“三個一”分別指的是：前概念的暴露；引起認知沖突；建構科學概念。后續對概念轉變[1]和傳統教學方式兩者進行比較以及有效教學的研究。

一、“三個一”——“前概念的暴露”

前概念[2]的暴露書面語應該是認知結構的探測，指綜合多方面搜集的資料以便對學生的認知結構有更深的了解，并以合適的方式呈現學生的認知結構。可以選擇二段式測驗或者訪問等。本文介紹的是二段式測驗以及對問卷后答案的分析。二段式測驗不僅能檢測出問題的主要概念，根據追問還可以看出背后的因素。

以《電流的測量》為例：討論電流是怎樣到達小燈泡的？

此題檢測的是電流形成的條件和斷路的問題。學生日常生活的經驗是斷開開關后，燈泡不亮，沒有電流，因此兩個班65%的學生都認為沒有電流。他們也是根據生活中的認識得出的結論。但仍有26.9%的學生認為斷開開關后，開關前面仍然有電流，后面沒有。他們認為“小學里學過，電流像水流，當斷開開關后，水龍頭到開關是仍有水的，而之后是沒有水的”。該案例給筆者的啟示是，我們在選擇用類比的方式的時候要選擇合適的對象。

二、“三個一”——“引起認知沖突”

雖然認知沖突不一定會促使學生發生概念的轉變，但是認知沖突可以被看成概念轉變過程的一個起點。為了促使學生實現概念轉變，教師需要創設一定的情境，以引發學生的認知沖突。可以通過實驗、演示讓學生感到原有理解相反的事實。通過實驗探究，來呈現日常生活中不能經歷的或者意想不到的新現象，引起認知沖突，推進學生的概念轉變。以電流的測量為例，進行實驗探究引起學生的認知沖突。

1.提問：前概念電流流到開關處停下來，像水流一樣被切斷，前面有電流，后面沒有電流，設計實驗。

第一步：讓學生小組討論，當開關斷開后，A、B兩處是否有電。第二步：介紹電流表的作用和使用方法，讓學生測量小燈泡兩端的電流大小。第三步：根據實驗現象討論，得出結論，幫助學生修改原先錯誤的認識。

2.電流的方向，很多學生認為電流是電源正極到負極，也有很多學生認為是負極到正極，甚至也有學生認為是正極到用電器，負極到用電器。

設計實驗。第一步：在電路中正極到燈泡加入電流表偏轉方向。第二步：將電流表接入到燈泡到電源負極的中間，觀察電流表的偏轉方向。第三步：根據實驗現象討論，得出結論，幫助學生修改原先錯誤的認識。

我們發現在很多用語言不知道怎么去描述的時候，實驗是一個很有說服力的證據。我們可以根據電流表的指針是否偏轉、偏轉的方向解決電流的方向、以及與電流斷開之后電流的情況。科學的課堂實驗是增強學生學習興趣、培養學生學習思維的很好的方法，在轉變概念中起到很重要的作用。當我們用可以說話的實驗事實作為證據，與學生已有的認知引發沖突，這也是實驗所具有的獨特魅力。為了使學習者產生有意義的認知沖突，教學必須使學生產生興趣，加強教師與學生、學生與學生之間的合作與交流，在合作學習中擦出智慧的火花。

三、“三個一”——“選擇合適的方法構建科學概念”

1.類比[3]。在進行“電流”的教學時，可以引入水流的類比概念，用學生熟悉的概念來類比學習抽象的概念。但類比也有其局限性，正因為類比的兩種事物不可能完全相同，因此很容易導致一些錯誤概念。

2.模型法。一個科學的模型，就是明確表達的一種理論。它能夠解釋并且使屬于一個特定自然現象的所有已知信息融為一體。在科學概念轉變教學中，模型的方法在科學教學中非常重要。不同的人從不同的視覺研究或運用不同的手段研究得到許多不同的方法。假說，比如，我們的原子模型，從湯姆森到盧瑟福再到波爾的模型，都是對一個假說不斷地改進。再如，唯想模型，電磁場的磁感線模型；類比模型；理想模型如光滑水平面、牛頓定律等。這些方法要根據不同的科學概念的性質和特點進行合適的選擇。

3.實驗法。科學實驗不僅是科學研究的方法，也是學習科學的重要方式。在科學教學中，準確、恰當地運用實驗能夠激發學生的學習興趣，形成一定的實驗技能，培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，從而提高學生的科學素養。實驗是獲得事實證據的一個有效途徑。因此，要設計好解決概念問題的教學片段，通過實驗的方法將次難點破解。比如溶解性概念的知識，學生對于“難容”這個知識點難以理解，但通過實驗法就能很容易解決。我們只要完成兩組氫氧化鈣和食鹽與水的溶解性實驗即可。實驗的好處在于簡單易懂、現象明顯。學生分組實驗是在教師的組織和指導下，由學生進行分組實驗從而完成學習任務的一種形式。通過實驗以及正確地進行觀察、測量、讀數和記錄，學生初步學會分析和處理數據的能力，并得出結論，了解了相關的概念并學會簡單的誤差分析。

總之，采用“三個一”前概念轉變的教學方法，能夠有效地使問題暴露出來，并解決好學生認知上的迷失概念，掌握這一方法可以幫助學生快速、有效地學習。

參考文獻：

[1]孫燕青，張建偉.概念轉變的過程、條件以及影響因素[M].北京：北京師范大學出版社，2007.

[2]孫俊庚.迷思概念與概念轉變教學策略之文獻分析[D].山西師范大學，2001：133-139.

[3]張靜儀.以類比進行自然科學統整教學[J].科學教育月刊，2002：47-50.

（作者單位：浙江省溫州市第三十九中學325000）