聚焦科學前概念，建構科學新概念

徐小軍

【摘要】“前概念”在科學概念教學中扮演重要的角色，科學前概念是科學概念學習的基礎，若離開前概念談概念教學，勢必如同空中建樓閣，學生無法建立正確的科學概念。基于前概念的科學概念教學設計模型由五個環節構成，分別是情境喚醒、暴露導出、思辨修正、探究刷新、應用夯實。

【關鍵詞】科學前概念 科學概念教學 設計模型

建構主義學習理論認為：學習是由學生自己建構知識的過程，該過程是在改造和重組原有知識經驗基礎上對新信息的意義建構。學生對所學新知所擁有的知識、經驗、觀念和見解，一般稱之為“前概念”。“前概念”在科學概念教學中扮演重要的角色，科學前概念是科學概念學習的基礎，若離開前概念談概念教學，勢必如同空中建樓閣，學生無法建立正確的科學概念。

小學生科學前概念往往具有情境性，帶有較濃的感性色彩，學生的科學前概念主要來自日常生活經驗，憑借自己對客觀事物和現象的直覺認識，如平時看到地面、河面等都是平平的，在學生的頭腦中認為地球是方的，因此，學生在學習地球的形狀時的前概念是：地面是平的，地球是方的。小學生的前概念具有屬己性和多樣性，由于學生個性化的存在，導致不同學生對不同事物現象有獨特的見解。小學生頭腦中的前概念還具有頑固性，小學生的前概念來自長期的生活感知與積淀，可謂根深蒂固，一時之間是很難改變的。小學生的前概念處于一種“前運算”階段，有的理解比較簡單膚淺，有的是憑空猜想出來，有的甚至是一些錯誤的見解。

基于小學生科學前概念的各種特征，根據前概念對學習所具有的不同影響，以及轉化為科學概念的難易程度，前概念可以分為兩類，一類是學生已經掌握的基本的知識和學習經驗，與科學概念比較相近，對新知的學習具有正面影響，為新概念的建構奠定了良好的基礎，此類前概念有助于科學概念的轉化。另一類是指學生頭腦中的一些非科學性的概念，學生的觀點是片面的甚至是錯誤的，對新概念的學習具有負面的影響，學生容易以假亂真，不利于新概念的建構，不容易轉換成科學概念，此類前概念加大了教學的難度，教師需要優化教學手段和策略，設法在前概念與新概念之間架設有效的通道，為學生搭建概念轉化的支架，助力學生修正前概念，實現新舊概念之間的有效融合，促進新概念的形成。

基于前概念的教學是一種基于學生的立場，基于學生的認知規律、最近發展區和知識經驗基礎的教學。科學概念教學應尊重前概念，建立完整有效的教學模型，提高概念教學質效。筆者在多年的小學科學教學中聚焦科學前概念，開展基于前概念的科學概念教學，建立起比較可行的基于科學前概念的概念教學設計模型，提煉出有效轉變科學前概念的教學策略。基于前概念的科學概念教學設計模型由五個環節構成，分別是情境喚醒、暴露導出、思辨修正、探究刷新、應用夯實。現以“鐵生銹了”一課教學為例，將基于前概念的科學概念教學設計模型作具體闡述。

一、情境觸發，喚醒科學前概念

在新課程背景下，教育不再是傳授，更多的是一種激發和喚醒，喚醒是基于科學前概念的教學前提。前概念具有隱藏性，看不見，摸不著，平時沉睡于學生頭腦之中，要想了解學生的科學前概念，提高科學概念教學的效果，必須設法去激發點燃，以喚醒學生頭腦中的前概念，激活學生的科學思維。

情緒心理學研究表明：情感和認知是相互作用的，學生的情感對認知活動具有動力、強化、調節等功能。積極的情感能夠引發學生態度體驗，可以觸發學生的心理機能，能夠喚醒學生的前概念。情境教學法正是基于情緒心理學，通過創設一定情緒色彩的場景，將科學內容融入具體情景，用生動形象的情境激發學生積極的情感，達到對認知的推動與增效。情境觸發可謂一舉多得，既能激發學生對科學的學習興趣，又能激活學生的潛意識，喚醒學生的科學前概念，為科學概念教學做好鋪墊。

例如，在教學“鐵生銹了”一課時，筆者創設了一個生活情境：“最近，小麗遇到一件煩心事，她心愛的小刀不好用了，原因并不是小刀壞了，而是樣子變丑了。”筆者的話題引發了學生的好奇，“到底是怎么個情況啊？”學生一個個迫切地想要弄清楚個中緣由，筆者趁機出示了帶銹的小刀說：“瞧！這就是小麗的那把小刀，大家看看小刀怎么啦？”“銹了，小刀生銹了。”情境觸發了學生的大腦，調動了學生原有知識和經驗，看來，學生對“生銹”有一定的認識。情境觸發，喚醒學生“生銹”的科學前概念，使教師對學生認知狀況有了初步了解，為接下去的教學做好鋪墊。

二、暴露思維，導出科學前概念

前概念是一種潛藏于學生大腦之內的隱性的思維，教師無法直接進入學生的大腦。教師在激活學生的前概念之后，只有設法暴露其思維，將學生的前概念導出，使學生的思維顯性化，才能洞察學生前概念的具體狀況。

導出科學前概念旨在暴露學生思維，讓學生前概念可視化。導出前概念的方式有多種，有師生對話、操作演示、思維導圖等，師生對話是一種口頭交流的方式，教師通過提出科學問題，學生直接用語言表達自己的真實觀點和想法，該方式適用于語言表達能力較強的學生。操作演示是借助動作直觀呈現學生真實想法的一種方式，學生用表演的方式表達對概念的理解，該方式主要用于那些語言表達能力較弱的學生。思維導圖是學生以圖畫和文字相結合的方式表達前概念，圖文形式暴露出學生的思維，教師透過圖文可以發現隱藏在學生腦海中的觀念，該方式應用廣泛，具有普適性。教師可以根據教學內容與教學需要，采取適當的方法使前概念外顯。

例如，在教學“鐵生銹了”一課中，筆者用情境引入“鐵生銹了”的課題后，和學生展開了一段對話，通過對話進一步明晰學生“生銹”的前概念。“是啊，小麗的小刀生銹了，銹到底是什么？”筆者邊引導學生觀察生銹的小刀，邊向學生提問。甲生猜想說：“銹是黏附在小刀上的臟東西。”乙生猜測說：“銹是小刀上的鐵自己變成的一種新物質。”“同學提出的觀點貌似都有道理。”筆者邊點評邊追問，“如果是鐵變成了銹，那么鐵生銹的原因會是什么？”“小刀在使用時與其他物體接觸時被污染了，所以會生銹。”“小刀可能是受了潮才生銹的。”“鐵生銹或許和空氣有關系。”“許多東西都在空中，有的怎么不生銹啊？”學生各種各樣的回答暴露出他們對鐵生銹的前概念。簡短的師生對話，讓學生的思維得以顯現，使筆者對學生的前概念有了進一步的了解，師生對話是一種使學生前概念外化的最為經濟實效的方式。

三、引導思辨，修正科學前概念

科學概念的建立是認知完善的過程，是從認知沖突到認知統一的過程，當科學概念與學生前概念不一致時，就會產生認知沖突，此時的前概念就對學生的新概念學習產生負面影響。教學的主要任務是幫助學生化解認知上的矛盾沖突，以促進前概念轉化為科學概念，達到認知上的和諧統一，方能真正形成正確的科學概念。

認知沖突的統一來自自主思辨和反復修正，這也是科學概念建立的不可或缺的步驟。學生在情境感知后，會將當前信息與已有觀念進行比照，當親眼所見的情景與自己原有認知觀念出現偏差時，學生便會展開思辨，有時思辨會有結果，能夠自我修正，有時思辨無果，學生不能自己走出認知誤區，無法糾正前概念。此時，需要教師充分發揮引導作用，引導學生深入探究，引導學生批判反思，引導學生修正前概念。在教學“鐵生銹了”一課中，筆者通過與學生的對話發現，部分學生對鐵銹以及鐵生銹的原因有爭議，筆者就繼續引導學生討論辨析，試圖使學生在思辨中修正前概念，找出鐵生銹的真正原因。

四、實踐探究，刷新科學前概念

“聽容易忘記，做容易理解。”科學概念的建立基于理解，學生只有真正理解了，才能將前概念轉換為新概念，將新概念納入已有知識系統。前概念根深蒂固，輕易改變不了它，要完全改變學生原有錯誤觀念，需要給學生提供豐富的實踐活動，用大量的事實經歷去洗滌和改變學生固化的觀念，幫助學生實現新舊概念的對接融合，從而刷新科學前概念，轉變前概念，建立新概念。

“知識是寶庫，但開啟這個寶庫的鑰匙是實踐。”實踐探究是科學概念教學的核心環節，也是前概念轉化的關鍵階段，學生前概念是否完全修復，能否有效轉化為正確的科學概念，全看學生實踐探究的效果。實踐探究旨在為科學概念的建立尋求證據，學生通過親自觀察、實驗、操作等實踐性活動去尋找事實性證據，豐富科學概念的外延，為其內涵的提煉尋求支撐。因此，教師要為學生搭建實踐的舞臺，引導學生展開多元化的實踐探究活動，讓學生在一次次實踐探究中不斷刷新科學前概念。前概念的刷新不是輕而易舉的，科學概念的建構不是一蹴而就的，需要教師耐心引導學生實踐探究，精心指導學生對實踐活動進行梳理反思，對實驗數據展開深入分析，歸納總結出實驗結論，提煉概括出科學概念的內涵。例如，在教學“鐵生銹了”一課中，為了幫助學生弄清鐵銹的形成原因，筆者設計了對比實驗，讓學生自己開展實驗探究，學生在實驗中探尋出鐵生銹的因素，從而建構出“鐵生銹與水和空氣有關”的科學概念。

五、應用內化，夯實科學新概念

華盛頓有一句名言：“讀書若未能加以應用，所讀的書等于廢紙。”學以致用是學習的必經之路，也是科學概念教學的最終目的，科學概念只有在運用中鞏固消化，在應用中理解記憶，在應用中得以順應同化，方能內化到學生的原有知識結構體系之中。應用是基于科學概念教學模型的最終環節，建立起的科學概念若不運用，就仿佛一個農民耕地而不播種，是沒有任何希望和收獲的。

應用夯實科學概念，需要做到形式靈活多樣、層次具有梯度。在科學概念應用時，可以書面練習或動手操作，可以情境表演或游戲活動，可以獨立判斷或者小組辯論，靈活多樣的應用形式，既可以激發學生對科學概念的應用興趣，又能夠提高理解鞏固的效果。在科學概念應用時，要做到基礎應用與拓展延伸相結合，使得練習具有一定的難易梯度，富有層次性的應用增加了應用練習的選擇性，適應了學生個性化學習需求，滿足了不同水平學生的需求，讓不同的學生獲得不同的發展。例如，在教學“鐵生銹了”一課中，在學生探究出鐵銹的秘密后，筆者問學生：“小麗該怎樣防止小刀生銹呢？”引導學生應用生銹知識解決實際問題，從而幫助學生鞏固科學概念，形成科學概念網絡。“請同學們回家后對家中的一些鐵器作出防銹處理。”筆者還將應用延伸至課外，拓寬概念應用的廣度和維度，助力學生內化科學新概念。

前概念與科學概念如同此岸與彼岸的關系，要想成功抵達科學的彼岸，必須從前概念出發，構建有效的教學模型，乘著適合的模型之船，奮力劃向科學概念之岸。