科學課概念轉變教學“三部曲”

【摘要】本文以《我們的食物安全嗎》教學為例，論述科學課概念轉變教學的三步曲：精準探測認知結構，了解已有概念;引發有意義的認知沖突，解決疑惑問題;選擇策略解決認知沖突，建構科學概念。

【關鍵詞】概念轉變 認知沖突 前概念 迷思概念

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）13-0090-02

培養兒童科學概念是科學教育的重要目標之一。在小學階段，教師主要是教給學生“混合思維”和“復合思維”的經驗，讓他們經歷在‘前概念思維的基礎上探求概念、感受概念轉變的過程。概念轉變是原有的知識經驗受到與其不一致的新經驗影響而出現的改變。從前科學概念轉向科學概念，實質上是兒童由理解事物的部分特征屬性向理解事物共同的關鍵屬性的過渡。然而，兒童科學概念的形成并不是自發形成的，需經過具有關鍵作用的、良好的教學策略干預。因此，教師務必要加強對學科本質的理解，努力提高自身的學科素養，提高教學設計和組織探究的能力，為學生深層次構建科學概念提供強有力的支持。

一、精準探測認知結構，了解已有概念

認知結構指的是學習者頭腦里的知識結構，是已有觀念的全部內容及其組織。雖然不同研究者的研究動機、研究重點、研究方法和理論觀點不同，對認知結構的稱呼也不同，常見的如知識結構、記憶結構、心智模型、已有知識、前概念等，但他們研究的目的是一樣的，都是為了研究兒童對概念的組織和想法。認知心理學家奧蘇泊爾認為：“如果我不得不把全部的教育心理學還原為一句話，我將會說，影響學習的唯一的、最重要的因素，是學生已經知道了什么，我們應當根據學生原有的知識狀況去進行教學。”可見，在科學概念的教學中，絕不能忽視兒童的前概念，教師只有充分地理解前概念在每一個兒童身上的具體表現，了解學生概念的脈絡性，找到概念的生長點，才能夠真正地發展兒童的科學概念。

《我們的食物安全嗎》是蘇教版科學教材四年級上冊《食物與消化》單元的最后一課。新課程核心理念中，強調建構主義學習理論，即新的知識要在學生原有的基礎上進行建構。學習這節課，學生關于食物的經驗非常豐富，他們認識很多食物的種類、能夠說出很多食物的味道，甚至可以簡單敘述一些食物的故事，但是對食物具體的營養成分、添加成分等內在元素卻不甚清楚，所以本節課可以從食物的營養和構成入手展開教學。課堂伊始，教師首先出示一些學生平時喜歡吃的小零食，讓他們說說這些小零食的主要成分是什么;然后引導學生關注包裝袋上的配料表，觀察配料表里除了常見的主要成分，還有其他的一些添加成分，如紅曲米、八角、茴香、山梨酸甲、彭松劑、苯甲酸鈉、安賽蜜等;接著提供一些食品包裝袋，讓學生分小組進行現場觀察，仔細找一找這些小零食的配料里是否含有學習單上列出的添加成分，并做好記錄。

通過這樣的一個活動安排，讓學生發現平日常吃的這些小食品中有各種各樣添加劑的存在，進而啟發他們產生“為什么要在食品中加這些添加劑”這個問題，為下一步的科學探究做好鋪墊。

準確了解兒童科學概念發展的水平及特點，對科學這門課程的教學來說，只是一項非常關鍵的、基礎性的工作，教師需要更關注的是，課中如何充分利用學生已有的經驗為教學服務，如何選擇適切的教學材料和方法來轉變學生的原有概念，以促進學生思維的發展。因此，教師要精準地探測兒童的認知結構，在教學中做到有的放矢，建構高效課堂。

二、引發有意義的認知沖突，解決疑惑問題

學習《我們的食物安全嗎》這一課，通過小零食添加成分現場觀察的小活動，學生注意到了食品中的添加成分，心里也產生了一系列疑惑：這些零食中為什么要加這些東西？加這些東西有什么好處？這些東西對人體有害嗎？如果不加這些東西我們的食物會怎樣呢？等等。在接下來的環節，教師需給予學生充足的時間和空間，讓他們說出心中的疑惑，再鼓勵他們對自己的問題進行大膽的猜想。由于學生處于信息時代，信息來源廣，同時他們在生活中看得多，聽得也多，對其中一些問題能夠直接發表自己的意見。例如有學生說現在工廠生產的食品大多都添加了香精、防腐劑等成分，大量進食會影響人的身體健康，并列舉了一些與食品添加劑有關的負面消息，如蘇丹紅事件、毒奶粉事件等;緊接著就有學生大膽質疑：“既然食品添加劑對人體有害，為什么生產食品時還要添加它？”此問題一出引發了一場激烈的思想交鋒，觀念在猜想和爭論中不斷碰撞。此時，教師不能急于調和學生間的矛盾，而是給予他們更多討論和探索的時間、空間，讓他們的觀念在碰撞中融合、定型，讓他們的思維在交流中產生火花，最終形成合作探究、解決問題的學習模式。

“認知沖突”是指個體意識到個人認知環境與結構存在差異，或者是個人認知結構內部不同成分間的不一致所形成的狀態。引發有意義的認知沖突在概念轉變過程中具有關鍵性作用，因為只有體驗到認知分歧、產生認知沖突感，學習者才能更真切感受已有知識概念的不足，進而意識到調整或者替換已有概念的必要性。對此，在課堂教學中，教師要努力營造一個促進兒童概念轉變的學習環境，如提供一個能夠激發他們相互討論并思考不同看法的機會，促使他們知覺推理歷程的不一致性;或安排一些探究性實驗、現場調查等活動。教師有意識地引發學生有意義的認知沖突，才能使學生對學習主題更有興趣。學生的學習動機被激發后，才會試圖調整新、舊經驗，激活已有知識和推理能力。

三、選擇策略解決認知沖突，建構科學概念

科學課教學中，一旦學生產生了認知沖突，意識到自己的知識系統是有瑕疵的，那么教師應該立即采取合適的策略進行各種建構活動。例如幫助學生建構所需要的知識背景、建構本體論類別、設計探究性實驗、引進反例或使用科學的數據和資料進行解釋等來幫助學生削弱迷思概念的根基，建立新的平衡，從而解決這一認知沖突，建構科學概念，最終實現概念的良好轉變。

在前面的環節中，學生出現了爭論，這些爭論是教師有針對性引發的認知沖突，目的是讓學生注意力及思考的方向聚焦于“這些添加劑存在的諸多為什么”，激發學生探究的興趣。對于爭論中學生自己的零星經驗和猜想，究竟它們對不對、是否科學，學生急需一個科學的解釋，以推動自我認知的提升。這時，教師不需要滔滔不絕地講解和介紹添加劑的相關知識，而是把課前整理的一些資料及時地提供給學生，并讓他們有選擇、有重點地閱讀自己感興趣的資料。通過閱讀，學生對各類添加劑，特別是對生活中存在添加劑的食品有了基本的認識——只能適量吃，不可貪吃，否則添加劑在人體內經過量的積累，會引起質的反應，最終危害人體健康。在此基礎上，再對學生進行健康飲食指導，糾正他們的不良飲食行為、飲食習慣，使其逐漸形成科學的飲食觀念，如此便能達到通過學習科學知識促進生活質量提高的目的，使科學與生活有了更加緊密的聯系。最后，教師還讓學生把自己的收獲，特別是關于綠色食品的知識帶回家與爸爸媽媽分享與交流，以提高整個家庭的科學生活意識。至此，科學課程的育人價值真正體現了出來。

誠然，絕大多數的科學概念都比較復雜，有時即便學生出現了認知沖突，也不一定能夠馬上轉變他們根深蒂固的已有概念。所以，教師需認識轉變概念是一個漸進的發展過程，設計教學活動要切合兒童認知發展規律，要符合當前課程內容螺旋上升的編排方式。

兒童的科學學習是概念轉變的過程，教師只有不斷加強基礎理論和實踐探索的教學，綜合運用多種教學方法，才能夠讓學生更好地掌握正確的科學概念。

【作者簡介】朱阿娜，碩士研究生學歷，高級教師，全國優秀教師，江蘇省教學名師，研究方向為科學課程教育教學。