基于學生前科學概念的小學科學教學實踐研究

陸靜雯

學生的前科學概念是學生通過日常生活經驗的積累所形成的概念。小學階段，學生已經逐步形成了與個人的經驗密切相關的前科學概念，這些前科學概念有時與科學概念完全一致，有時卻帶有錯誤或曲解，這就是科學課堂上學生的認知矛盾產生的根本原因——學生的前科學概念與現實的科學現象不相符。解決這一認知沖突的過程，就是不斷豐富和深化前科學概念最終形成科學概念的過程。本文將從挖掘學生前科學概念并利用認知沖突實施教學兩方面談一談如何利用學生前科學概念展開科學教學。

一、挖掘前科學概念——關注年段差異

《義務教育小學科學課程標準》指出：“小學科學課程的教學要突出學生的主體地位，基于學生的認知水平，聯系學生已有知識和經驗，引起學生認知沖突，啟發學生積極思維。”在小學的每個年段，學生的認知發展水平、思維發展能力都存在差異，因此不同年齡段前概念所起到的作用也不相同。

1.低年段——貼近生活，建立知識的新舊連結

小學低年段的學生處于具體形象思維階段。根據《課程標準》要求，這一時期主要是幫助學生認識具體事物的外部特征。因此，低年段的課堂可以通過與學生密切相關的現象，或者指向本節課概念的游戲任務等入手，激發學生直覺興趣和操作興趣，喚醒學生原有概念，幫助他們與課堂概念更好地建立新舊知識的連結，推動固有認識的發展，建立新的更為科學的認識，在思維發展中幫助學生樹立問題意識。

例如，教學教科版一年級《比一比》這一課時，教師借助大家共同制定青蛙跳遠比賽規則的活動，來幫助學生進一步明確了在作比較時要和做游戲時一樣公平，要有一個統一的標準。這就是由學生原有的對游戲公平性的前科學概念基礎上，上升到“科學比較要具有一定相同條件”的科學概念。

2.中年段——提供階梯，注重認知的順應同化

中年段學生由具體形象思維向抽象邏輯思維過渡，是思維發展過程中的“飛躍”或“質變”。在關注具體現象和外部特征的基礎上，中年段學生開始分析現象和事件發生的條件、過程和原因等。中年段學生的自主學習意識逐漸發展，學生期待自己在學習中的主體地位，但又不得不受限于思維發展的能力。因此，中年段科學課堂既要關注學生的自主性，也需要給予學生認知發展的階梯，實現知識的順應與同化。在課堂上要在學生前科學概念和所要掌握的科學概念間，提供思維發展的空間和落腳點，讓學生如攀階梯，一步步攻克重難點。

例如，教學教科版四年級《加快溶解》一課，學生在課的一開始就能提出加快溶解的方法：攪拌、加熱、弄碎，但是要他們用對比實驗的方法來證明自己，卻讓學生犯了難，暴露出學生對于對比實驗的前科學概念的缺失。這時候，教師就要找到學生在學習中的難點，引入對比實驗設計思路，指導學生如何記錄等，設置攻克難點的階梯，幫助學生通過運用對比試驗證明自己的觀點。

3.高年段——創設空間，培養思維的批判創新

小學高年段學生的思維品質逐漸完善，對概念的掌握水平逐漸提高，抽象邏輯思維成分居多;同時，他們能按照一定目的調控自己的認知活動，各種智慧品質的有意性逐漸凸顯。因此，科學課堂要為高年級的學生創設發現問題的空間，讓學生從前科學概念出發，找到認知矛盾點，并鼓勵他們開放式地研究問題，能夠培養學生自己提出問題的能力，他們的探究欲能使他們沉浸其中，課堂上目標指向式的學習自然而生，激發了學生創造性解決問題的能力。

例如，教學教科版五年級《光和影》一課，影子是學生常見的現象，他們對于影子的產生條件和影子的變化是有一定的認知基礎的。這個時候，首先挖掘學生對于影子的已知知識，就不難發現對于同一個問題，不同的學生想法也不相同。把學生具有爭議的問題找出來，利用課堂設計實驗去探究。那么這節課，所有學生都會帶著問題去學習。而證明自己觀點的實驗方法也多種多樣，因此，又進一步鍛煉了學生創造性解決問題的能力。

二、運用認知沖突——聚焦思維發展

挖掘學生的前科學概念是知識課堂的第一步，怎樣用好學生的前科學概念轉化成學生的認知沖突，最終在課堂上讓學生的思維得到發展，才是課堂教學的最終目的。我們建議，無論哪個年段的科學課堂，教師都應該以學生的前科學概念為參考，從學生學情的基準點（或是“起點”），到達學習目標點（或是“終點”）。

1.低年段：以“診斷”結果為起點

低年段學生的前科學概念，是教師課堂預評估的重要依據。在教師的指導下，學生首次接觸新知識，了解多少內容、對哪些點理解困難，都是在前科學研究中慢慢呈現出來的。學生暴露出的前科學概念能夠幫助教師進行學情診斷，預評估學生的情況，把握學生已具備的知識和還需強化的內容，從而確定課堂的難度和深度。把握學生學習的難點，及時調整教學設計，有的放矢。對學生“初始狀態”的評估和回應，也是因材施教的第一步。

2.中年段：以知識“建構”為起點

中年段學生展現出的前科學概念，更加側重學生目前對新知識的學習和理解。教師在課堂中則可以利用學生已經建構起來的知識，再設計以問題和知識遷移為基礎的課堂環節，進一步加深學生對新知識的理解和掌握。這樣的課堂，對學生而言，基于學生在前科學中的知識構建，但又接受著不同的挑戰;對教師而言，也能對學生進行形成性評估，確定學生的差異，并發現教學前后學生思維的變化。

3.高年段：以“問題”導向為起點

高年段學生的前科學概念將與自己的疑惑緊密相連。學生在前科學概念的交流中形成矛盾與困惑，以此為起點探索自己感興趣的，發現自己未了解的，在課堂中有針對性地探究。而教師也由前科學研究中學生的反饋，評估出學生的需求，弄清學生之間的差異。另外，教師還能根據學生的“問題”將其組成靈活的學習小組，回應小組內共同的“問題”。這樣的教學，關注了學生的需求與差異，也給予了學生更多的挑戰機會，由自己去發現問題，再去探究解決，體現了思維的成長與發展。

4.基于認知沖突的思維發展模式

經過一階段的研究，我們總結出了基于前科學概念的小學科學課堂的教學模式：概念暴露、認知沖突、自主建構、自我監控。通過教師情境創設調動學生學習積極性，喚醒學生前科學概念;精心設計探究問題，使學生在有經驗與現實情境中產生認知沖突，以此激發學生的參與欲望，啟發學生積極思維;通過教師適時地幫助，學生在探究問題的過程中領悟方法、學會知識、發展能力，建構新的知識;最終學生逐步形成自己的認知策略，發展自己的認知結構，提高自我監控能力，為學生批判性思維和創造性思維的發展打下良好的基礎。

基于前科學概念的小學科學課堂教學在經過一段時間的嘗試后，學生思維的靈活性增強，能夠從不同的角度、不同的方面去思考問題，能對科學知識和科學方法進行有效正遷移。學生批判意識和創新意識逐漸顯露，課堂上學生能夠辯證地看待科學問題，對科學問題能夠提出自己的解決方法，有些學生課后還會嘗試小設計、小發明。基于前科學概念的課堂教學，有助于學生思維能力的發展，提升了學生的靈活性、批判性、創造性等思維品質，以及學習能力。

（作者單位：江蘇省蘇州工業園區婁葑實驗小學）

（責任編輯 張妤）