依據前概念拓展學生科學認知

蔡嘉欣

【摘要】前概念是學生開展科學探究活動的起點和基礎，也是教師開展教學活動的依據和方向標。在全面了解學生前概念的基礎上，適當地對科學探究活動進行拓展，不但能使學生更全面地了解探究活動的意義，為后續的探究奠定基礎，更可以拓展學生的科學認知。筆者結合《化學變化伴隨的現象》教學實踐談談如何依據學生原有的前概念對科學探究活動做適當的調整，以拓展學生的科學認知。

【關鍵詞】前概念;知識起點;拓展;科學認知

教科版小學科學六年級下冊《物質的變化》單元里有一些化學實驗，其中，“米飯、淀粉和碘酒的變化”“小蘇打和白醋的變化”兩課因其實驗現象清晰可見，教師研究得很多。而“化學變化伴隨的現象”一課由于其實驗效果的不理想，難以引導學生通過現象推出科學本質，所以，教師們往往望而卻步。然而，本課正是本單元所有實驗的歸納與總結，研究好本課對學生全面地了解物質的變化起著非常重要的作用。

因此，筆者根據教參的要求上完了這一節課，給學生留下了一句話：“究竟產生的新物質是什么呢？有興趣的學生下課后可深入研究?！闭n后，筆者對初次教學設計下的225份實驗記錄單進行數據統計，發現學生在實驗記錄單記錄的針對新物質生成的實驗現象情況如下（如表1）：

81%學生認為，產生的新物質就是鐵銹。筆者發現學生們留下了一個錯誤的科學認知。對于學生來說，他們觀察并了解硫酸銅溶液與鐵釘反應伴隨的現象，而基于學生的前概念，學生難以通過本次探究活動將現象與本質相結合。筆者認為，有必要對本實驗做適當的拓展——嘗試深入探究化學變化所產生的新物質。因此，筆者做了以下一系列的實踐與思考。

一、依據前概念確定教學的重難點

學生的前概念是探究活動的起點和基礎。如果教師課前沒有了解學生真正的學習起點，教學活動將無的放矢。如，本課教學重點是觀察硫酸銅溶液與鐵釘反應的實驗現象，而受上節課《鐵生銹了》的知識遷移與生活經驗的影響，在難點的預設上教師要考慮到學生能夠根據實驗現象初步判斷產生了新物質，但是對于新物質的判定有著錯誤的科學認知。按照教材教學一玻璃杯的硫酸銅溶液與一根鐵釘的反應的耗時長，無法明顯出現“改變顏色、產生沉淀”的現象。而且，采用一半鐵釘放進溶液中，一半鐵釘留在空氣中的對比方法實屬多余，限制了學生如何在實驗中靈活應用對比手法，同時，參與實驗的材料減少而使實驗現象更加不明顯，從而使現象局限了學生的直觀觀察，導致81%學生認為產生的新物質就是鐵銹。

小學生大多以直觀思維為主，在實驗中他們大多是用眼睛去觀察現象，很少能主動地透過現象思考本質。雖然教參只要求對本實驗初步判斷是否為化學變化，但考慮到學生容易停留在原有認知，對今后繼續學習正確科學認知產生一定的障礙?；谝陨系恼J識，筆者認為，本節課的難點是鑒別硫酸銅溶液和鐵釘的化學反應生成何種新物質。以學生前概念作為教學起點，引導學生探究硫酸銅溶液和鐵釘是否發生化學反應。學生觀察實驗現象后，并增加“利用所學知識對生成物進行物質鑒別”這一教學活動，尋找是否有新物質生成的證據以此判斷是否發生化學變化?；趯W生前概念的探究活動的有效拓展，不但能糾正現象下的不直觀判斷，也促使學生逐步推理形成正確的科學認知，將他們的思維卷入繼續探究本質的活動。

二、依據前概念不斷改進實驗的設計

實驗材料是支持學生探究活動不可或缺的重要部分，好的實驗材料不僅能激發學生的學習興趣，還能提高探究活動的有效性，從而解決學生思維的直觀性特點。而在本課實驗材料的選擇上，筆者也做了以下的嘗試：

選用了直徑26mm寬的試管盛裝溶液和大鐵釘作為實驗材料。一般的鐵釘久置于空氣中表面易被氧化，所以，筆者提前用砂紙把鐵釘打磨光亮，保證了與硫酸銅溶液接觸的是純鐵物質。足足10分鐘的反應時間內，一根大鐵釘與硫酸銅溶液的反應還是不能出現“溶液改變顏色”這一現象，也沒有沉淀物出現，無可奈何，筆者只好出示提前準備好的與鐵釘反應了一天的硫酸銅溶液匆匆忙忙結束了這節課，強加了“改變顏色”這一實驗現象給學生，導致學生的原有認知還是停留在硫酸銅與鐵釘這兩種實驗材料上。

為了使硫酸銅溶液顏色明顯改變，只需進一步解決鐵釘的問題。筆者以“增加鐵與溶液的接觸面積”為研究點，將打磨后的五根鐵釘用鐵絲捆在一起（如圖1），增加實驗材料的量，加強實驗現象效果，同時方便學生取出反應后的鐵釘進行觀察。

經過多次材料的變更，在5分鐘的反應時間內，硫酸銅溶液與鐵釘的反應終于出現了明顯的實驗現象，但是學生卻在同一個實驗中，發現了很多不同的實驗現象（如圖2）。學生在發現顏色改變的同時，還發現溶液顏色出現分層現象，首先是溶液從上到下分別出現黃色、淺綠色、藍色分層現象，其次是靠近鐵釘的溶液先慢慢變色，再往周圍擴散。還有的學生發現了溶液偶爾會冒氣泡，除了生成沉淀物，還有懸浮物懸浮在溶液表面，（下轉第18版）（上接第17版）隨著時間的流逝，鐵釘的“脫皮”現象更加明顯。

學生的各種發現是基于認知與思維水平的，這樣的現象引起學生的好奇心，教師點到為止即可。不可置疑，在這一次試教課里，筆者正確選擇了實驗材料，這些成功的實驗現象引導學生從關注質的變化深入到量的研究，筆者深深領悟到實驗現象就是學生認知思維的基礎，是幫助學生正確認識新事物的前提，同時也是科學認知開始拓展的依據。

三、依據前概念拓展科學認知

1.推翻前概念，拓展學生的科學認知

本課實驗中有一個現象使學生非常關注，就是鐵釘上生成的“紅褐色的新物質”究竟是什么。在多次試教中，筆者根據教參的要求上完了這一節課，給學生們留下了一句話：“究竟產生的新物質是什么呢？有興趣的學生下課后可深入研究?！钡?，筆者發現了一個問題，針對鐵釘上的生成物不做深入研究，學生就對本次實驗有了錯誤的科學認知，而且學生也非常好奇生成物是什么物質。如果以此作為本次實驗研究的終點，只是由現象初步判斷硫酸銅溶液與鐵釘的反應是化學變化，并無實質證明。因此，本次教學是失敗的，筆者沒有解決學生的主體問題，忽視了學生的前概念，使學生無法轉變科學認知。不調查，意味著漠視;不外顯，意味著臆想;不分析，意味著武斷，最終會導致教師和學生之間認知的鴻溝。因此，筆者再次詳看教參，原來教參給我們留下了思考的余地，教參兩次強調：本課是幫助學生從現象初步判斷物質是否發生了化學變化，然后通過尋找證據判斷是否產生了新物質，最后確定是否發生了化學變化。