儿童的前科学概念与转变

1、儿童的前科学概念与转变一、什么是前科学概念（一）关于儿童前科学概念界定在日常的科学教学中， 你是不是也有这样的困惑： 有些科学知识学生学起来没有兴趣， 有些科学知识不管怎么讲， 学生都出现错误的认识， 比如烧水时冒出的“白气”学生认为是水蒸气，浮在水面的物体受到的浮力大等等。出现错误的认识到底是什么原因呢？踏进科学教室的儿童， 并不是一张白纸， 他带着进入课堂之前积累的所有生活经验， 包括他在过去学习和生活中看到的各种现象、 形成的各种观念， 以及他们个体的想法， 其中有一部分与当今普遍认可的科学理论是一致的， 有一些则是不一致的。 它们是儿童在接受正式的科学概念教育之前， 对日常生活中所感知

2、的现象， 通过长期的经验积累和辨别式学习而形成的对事物的非本质的认识。 比如 :一些儿童认为鸡不是鸟 ,鳄鱼属于两栖动物等等。儿童的这些概念来自他们对自然现象的感觉体验、日常语言、大众传媒、科学课程、家庭情境中的对话等。建构主义认为儿童的这些概念并不是一些简单、 零碎的错误信息,儿童有自己的 “朴素物理理论” 、 “朴素生物理论”等,他们有自己解释、分析有关现象和事物的方法 ,尽管他们的解释可能与科学的观点有很大不同。因此相对于科学概念而言 ,我们称之为前科学概念，简称前概念。“前概念” 的提法最早由前苏联心理学家维果斯基提出， 他将概念分成日常概念和科学概念两类： 日常概念又称为前科学概念、

3、 错误概念。 也有人把前概念也叫科学前概念、日常概念、迷思概念、另有概念、直觉概念、天真理论等。关于“前科学概念”的界定，国内外教育界对此都有所研究。我们对北京师范大学生命科学学院李高峰、刘恩山所撰写的“ 前科学概念的术语和定义的综述”一文中对“前科学概念”的界定表示认同。他们的观点是：在理论上，前科学概念指的是学习者将科学概念的内涵增加、 减少或替换， 导致外延扩大、 缩小或移位的概念。韦钰博士在 探究式科学教育教学指导 一书中也指出 “心理学通常以人们掌握概念的途径不同将概念分成日常概念和科学概念。 日常概念也叫模糊概念或前科学概念， 它是在日常交往和个人经验的积累过程中形成的， 因此这类

4、概念的而忽略了本质特性。 它往往是一些与科学知识相悖或不尽一致的观念和规则。 ”在教育研究和实践中， 前科学概念指的是学习者拥有的与科学概念的涵义不相一致甚至相反的概念，是学习者形成某一科学概念之前所拥有的概念形态。按照前科学概念产生的时间，可将其分为：原发性前科学概念 （在进入正规的科学课堂之前所形成的前科学概念）例如电池有电流；继发性前科学概念 （是个体在教师的教授下开始学习科学之后所形成的前科学概念） 例如教师无法把握材料和物体的区别， 就会使学生对概念进行错误的判断；按其状态来分，可分为：空壳概念 （学习者知道某一概念的名称， 但并不知道其内涵） 例如对于两栖动物的认识；不完整概念 （

5、学习者把一个概念的某些特性忽略掉了， 或者对一概念所包括的下位概念涵盖不全） 比如在儿童的前概念中， 鸟就是会飞的动物， 因而他们往往不同意鸡、鸭是鸟；比如对反射的理解不全面只接受镜子的反射作用。而对其他物体也能进行反射作用持否定态度。异质性概念 （学习者将一概念的内涵增加， 将某些特性强加于其中， 导致其本质特征发生变化） 比如学生对热能的理解。 很多学生都理解为这种能量是热的，或者说只有热的物体才具有热能。 例如直接把光看做直线光， 而不认为光是沿直线传播的。条件缺失概念 （学习者对某一事物及其属性的判断， 忽略了其存在的前提条件）例如学生都认为烧水时冒出的“白气”是水蒸气；绝对化概念 （

6、忽略了特例和反例的科学命题， 称为绝对化概念） 例如学生认为水有热胀冷缩的性质，忽略了水在0-4 的反常膨胀。前概念的研究也正被越来越多的小学教师认识并得以重视。 不同国家进行的调查研究表明 ,不同文化背景下的儿童对日常生活中现象的理解及解释具有一致性。随着儿童自身的发展、交往范围的扩大、文化教育的影响 ,儿童的已有概念也在不断变化、重组,其天真理论也在不断修订、校正 ,并逐步获得科学概念。因而 ,从本质上讲,儿童概念获得的历程折射出人类认识发展的规律。（二）儿童前概念的几个特点1个体差异性对于课堂上的同一个实验，儿童会给出五花八门的解释，因为每一个学生都以自己的方式来“观察”并解释实验。我们

7、自己的行为同样如此，当我们阅读一篇文章或者与别人讨论一个话题时， 我们可能会、 也可能不会改变我们自己的观点。我们在多大程度上改变自己的观点，至少依赖于我们一开始所持有的想法，也同样依赖于我们所听到或读到的观点。2 不连贯性学生们在课堂上会对物理现象提出不同的有时甚至是相互矛盾的解释。 即使学生与教师的观点相矛盾， 学生也不一定会意识到。 我们还发现， 同一个孩子对一类特定的现象会有不同的看法， 有时在科学家看来是完全等同的情况， 学生却使用不同的论据作出相反的预测， 甚至对于同一个现象， 他们会在两种解释之间换来换去。3 顽固性人们经常注意到， 即使在教学之后， 学生也没有改变他们的想法，

8、不管教师如何竭尽全力提供相反的证据来挑战学生的观点， 学生仍可能对相反的证据置之不理，或者用他们已有的概念来进行解释。4 .广泛性学生在接受正式的科学教育之前， 对日常生活中的有关现象的大量问题都有了自己特定的理解，这一理解包罗万象，在物理，化学，生物等等自然科学的各分支中都存在着前概念，而且还广泛存在于各个层次的学生中。5 .片面性学生只关注事物的部分方面， 不能对某种情况进行综合考虑； 他们往往用系统中某一或某些组成成分的特点， 尤其是一些显著特点， 来解释某一现象， 而不是从系统各组成部分的相互关系方面进行解释； 此外， 学生还认为， 只有改变了的才需要解释，而不变的则无需解释，它们就是

9、“事物本来的样子” 。6 .负迁移性学生在对各种科学知识的学习中， 先前的知识结构对新的知识结构的建立起着积极的推动作用， 但有时也产生一些负面的影响。 同时对先前科学概念的不清晰也会影响以后对新概念的掌握。7 .层次复杂性学生在建构对事物意义的理解时， 总是以自己的知识经验背景为基础， 因为不同学生看到的事物的不同方面， 这主要表现在不同年龄段或同年龄段不同层次的学生中，对相同的科学问题有不同形式的前概念。8 .反复性前概念的反复性表现在： 学生经学习理解了一些科学概念， 过了一段时间再遇到类似的问题时，受到先入错误的影响又会对该概念产生糊涂的认识。（三）儿童前科学概念形成的机制1知觉主导思

10、考眼见为实，是很多儿童认识世界的一个基本特点。孩子们往往将自己对事件或现象的推理和理解建立在可观察到的一些特点上。 比如， 只有当光强烈到足以产生可感觉到的效应时，如在物体表面产生一块光斑，孩子才认为光是存在的，而不认为光是一种存在于空间的实体。 同样， 当糖溶解到水中时， 孩子们就认为糖“消失”了，而不是以细小得难以看见的粒子形式继续存在。等等。依赖情景来思考问题，也可以说是知觉主导思考的一种体现。在关于“热和温度”的一个问题中，一个儿童选择不锈钢锅来保持汤的温度，因为“咖啡壶能很好地保温，因此不锈钢也能很好地保温”。类似这样的例子还有很多。2关注片面在很多事例中，儿童只考虑特定现象的几个有

11、限的方面，他们能集中注意的范围是由现象的特别明显的知觉特征所决定的。 这样的一种特征往往使儿童产生一种倾向，即把某种现象产生的原因解释为物体的固有属性或物体具有的性质，而不是系统要素之间的相互作用。 例如， 儿童会选择铁的容器而不是木制的或塑料泡沫容器来存放冰块，他们的理解是：铁是硬的，并且铁本身是凉的。他们根本不去考虑冰块和容器以及与周围空气之间的相互关系； 再如， 科学家把燃烧现象看成是燃烧着的物质和氧气的相互作用， 而在儿童看来物质能否燃烧仅仅由物质本身的特点决定。关注变化而不是关注稳定状态，或者说注意系统的暂时状态而不是平衡状态，也是儿童关注片面的体现之一。比如说，学生看到物体在运动，

12、会承认有力的作用存在；然而当系统处于平衡态时，他们很少想到此时也有力的作用存在。3线性因果分析当儿童解释事物发生的变化时，他们的分析往往遵循一种线性因果次序。他们假定一个原因， 该原因会按时间顺序产生一系列结果。 在寻找解释时， 他们认为一系列事件当中总会有一些优选方向， 这意味着学生难以理解体系之间相互作用关系的对称性。 比如， 看到一个容器正在被加热， 他们只想到热源到容器这个方向的供热过程。 而从科学的角度看， 这种情况是对称的： 热源和容器在互相作用，前者失去能量的同时后者获得能量。我们已经看到，对于一些力学现象，学生会想到一个力或作用产生了物体的运动等效应； 而学生很难认识到力的反作

13、用性（也就是牛顿第三定律）。4不加区分地使用科学概念儿童的科学概念与科学家的相比，显得比较宽泛和笼统，在某些情况下，儿童很容易从一种意思滑向另一种意思， 甚至连他们自己也不一定意识得到。 比如，儿童用一个概念（如电、电流或功率）来描述或解释简单电路，但这一概念兼具电流、 电荷以及电位差等若干个科学概念的特点。 类似地， 儿童的重量概念也经常包含着体积、压力和密度的含义。 “空气”的含义就更加广泛了，它包含了在远距离作用情境中的通用媒介的含义，比如引力场或磁场产生的力，或者“热”传递所必需的媒介。（四）儿童前科学概念和科学概念的关系儿童概念的获得主要通过两条途径： 一是不经过专门的教学， 在日常

14、生活中通过积累经验而获得的概念， 这类概念称为前科学概念或日常概念； 二是在教学过程中， 通过揭示概念的内涵而形成的概念， 这类概念属于科学概念。 由于小学科学教育中， 概念学习的主要任务是要将儿童自发形成的前科学概念， 上升为一定层次的科学概念， 因此将儿童的前科学概念与科学概念充分加以对比， 发现它们之间的关系，便显得十分重要。心理学家奥斯本、 贝尔和吉尔伯特在对众多的有关自然科学的儿童前科学概念分析研究后， 详细说明了儿童前概念与科学概念的本质差异。 首先， 儿童的前概念是以人为中心的， 并且基于日常的生活经验； 而科学概念是应用抽象概括获得的。其次，儿童的前概念总是从直观出发，注重细节

15、特征；而科学概念则从事物内部出发，强调本质属性。第三，儿童应用到概念中的语言是日常语言，而科学概念的语言是严密精确的。它们可能一致，也可能有冲突，一致则前者有助于后者的学习，比如在进行 金属知识教学时，发现儿童金属概念的建立常常比较顺利， 据分析这是由于儿童 在生活中经常接触到铜、铁、铝等金属物体，对它们的一些性质比较了解，经验 中已有“金属发亮、热得快、能传电”等前概念。因此在形成金属有金属光泽、 易传热、易导电的科学概念时就十分容易。 冲突则前者干扰后者的学习。比如在 儿童的前概念中，鸟就是会飞的动物，因而他们往往不同意鸡、鸭、企鹅是鸟。还有一些儿童认为植物体上能吃的东西就是果实， 因而把

16、白薯、萝卜也归为果实。上述研究让我们看到了儿童前概念与科学概念的关系。一方面，前概念确实具有局限性，有时不够精确，甚至是曲解；另一方面，它们对科学概念的形成所 产生的影响十分重要，不容忽视。所以说：“儿童通过各种渠道获得的有关科学 的经验，以及在他们的各种好奇有趣的经历中所形成的前概念，是他们形成科学 概念的基础。”学生“学不会”往往不是学生智力问题，也不是学生学习能力问题，而是 教师忽略了学生要在前概念的基础上进行新的构建。学生的前概念具有顽固性和 隐蔽性，如果忽略往往会使教学产生以下两种效果：一是学生学习过程中他们的前概念会与教师传授的科学概念产生冲突，他 们并不完全接受教师传授的内容，这

17、个冲突并未在教学中解决，将对学习效果即 对科学概念的理解和掌握上造成影响；二是学生学习过程中有冲突的前概念没有 被调出，他们虽然很好的完成了一节课的学习， 但遗忘曲线规律必然会在今后的 生活或学习中使他们遗忘所学科学概念， 那时候他们的前概念又会与所学科学概 念产生冲突，对生活应用或新的学习造成影响。目前在小学阶段的“前科学概念”研究也有不少专家开始关注，北京市小学 科学特级教师彭香老师就带领她的工作室成员开始了研究，且取得了一定的成 果。二、儿童前科学概念的测查（一）谈话法所谓的谈话，可以是课前谈话，通过随机抽取个别学生进行访谈获取学生有 关前概念；例如实例访谈法是指访谈者设计情境或举出某一

18、实例对被试学生进行 开放式访谈，并对学生的回答做弹性回应。比如师：把一勺糖放到一杯透明的水中，会发生什么现象？生：糖消失了，变成糖水了。师：糖还在杯子里吗？生：不在了。例如概念访谈法就是访谈者将举出某一概念要求被试学生对此进行开放式访谈，并对学生的回答做弹性回应。比如一个一年级学生关于“植物”的前概念探查。师：你听过植物这个名字吗？生：听过。师：那你知道什么是植物吗？生：树、花、小草师：它们有什么共同的特点呢？或者说，我们可以总结一下，什么样的东西就是植物？生：它们都是长在土里的。绿颜色的。师：前面你说到花是植物，可是我们知道像水仙花就是长在水里的呀。生：在水里的也可以。师：就是说长在水里和土

19、里的就是植物？生：对。也可以是上课时的谈话， 常见于课前导入阶段或教学中的过渡环节， 教师与学生面对面交流，老师提问，学生回答。当然在设计这些问题和事例时，我们不能只停留在“你已经知道了什么?”“请你先说”等泛化层面，而应遵循下列标准： 用学生感到可以接受的语言； 能够激发学习中的讨论及学生的问题意识； 指向更宏观的基本问题和单元问题； 形式可以多样化。 不仅可以通过文字提问的方式，在一些实验性较强的课中，还可以充分利用设计课前实验引入教学内容。谈话法的优点在于能第一时间了解小学生对所学知识的认知程度， 可以针对不同班级学生的水平调整教学内容结构。 但是这种方法的受众面有局限， 只涉及提问到的

20、学生， 教师不能了解所有学生的认知情况， 容易把发现的问题过分扩大或缩小。（二）问卷法学生具有向群心理，很多时候自己对某一事物的看法会受多数人（特别是优秀学生）的影响，为了暴露每一个学生真实认知，一般需要教师把需要了解的内容让小学生以书面形式表达。教师对问卷进行整理、分析，得出统计数据。1 传统选择题型例如：植物进行光合作用的主要意义是什么 ?选出你认为较为正确的答案。a. 制造氧气提供给动物和人类的呼吸作用；b.消耗空气中的二氧化碳，防止空气中的二氧化碳堆积;c.制造有机物（淀粉、蛋白质、脂肪等）；d.将光能转变为氧气，不断更新空气a.b.c.d.例如：例如：图中电池 a是 的装置。小电珠

21、b是 的装置电能转换成光能化学能转换成电能化学能转换成电能化学能转换成热能光能转换成热能电能转换成光能电能转换成光能和热能热能转换成磁能荒岛求生中的贝尔。格里尔斯利用手机充电电池和金属小刀，成直接连接电池的正负极，然后将连接电池正负 干草被点燃了。请说说他的做法是将什么能量功点燃了一对干草。他利用小刀, 极的小刀插入干草堆中，一会儿, 进行了有效的转换？a.电能转换成光能b.风能转换成电能c.电能转换成热能d.磁能转换成动能2.双层选择题型例如：对于“植物白天进行光合作用，晚上进行呼吸作用”的说法你同意吗？a.同意 b.不同意理由:1 ）植物没有鼻子，所以不能进行呼吸作用；2）在晚上，植物会吸

22、进氧气，释放二氧化碳，这一过程称为呼吸作 用；3）植物会像动物一样，日夜随时进行着呼吸作用，吸进氧气，释放二 氧化碳。光合作用只是在白天进行：吸进二氧化碳，释放氧气；4）植物吸进二氧化碳，释放氧气的过程，在白天称为光合作用，在晚 上则称为呼吸作用。5）其他3,简答题型例如：植物的种子种到土壤里 ,不久便会长成幼苗，最终长成一株植物, 后者的养分从哪里来 ？例如：你一定听过小蝌蚪找妈妈的故事吧？说一说，小蝌蚪为什么找不到妈妈了呢？了解学生对两栖类青蛙的变态发育情况。4.排序题，. w .,例如：按植物的生长过程排序。'pl," 考察学生对绿色植物经历生命周期的理解认识。三 .植

23、物的生命从种子开始，经历种子萌发、幼苗生长、营养生长、开花结果，新的种子，几个基本构成。.(1)参加测试105人，只有3人，按照7一9一2一 1 一6一4一 3一5一8, 准确填写植物生长顺序。通过谈话，知道他们能够选择从种子开始到种子 结束。(2)多数学生比较正确的表明植物的生长顺序。65名学生按照7 (8)一8 (7) 一9一2一 1 一6一4一3一5 排列。(3)选择 7 (8) 一 8 (7) 一 9一2一 1 一 6一4一5一 3 顺序，有 24 人。 表明学生对植物生长的最后阶段“结果”，缺乏准确的了解。(4)少数学生对植物从种子到幼苗的阶段生长情况认识清楚。共 13 人，选择 7

24、 (8) 8 (7) 一 9一2一 1 一。可以看出学生拥有日常观察植物生长过程的直接经验，甚至一些学生 还亲身种植过绿色植物。他们的经验帮助自己建立起对植物各阶段形态的 认识，从种子生长到幼苗，不断长高变大，开花，结果。认识全面但限于 表层记忆，缺乏对植物生命周期，周而复始变化规律的把握。5.分类题生活中的物质会产生许多变化，其中有些只是形态发生变化，有些变 化则生成了新物质。下面的各种变化中，只是形态发生变化的有()；生成了新物质的变化有()。1、把乒乓球压扁2、石蜡熔化3、汽油挥发5、铁块加工成铁丝7、绿豆加水煮成绿豆汤9、矿石粉碎11、煤的燃烧13、灯泡通电发光4、把水放入冷冻库6、把

25、肉拿去烤8、绿豆汤结成绿豆冰10、火药爆炸12、钢铁生锈14、自行车车胎爆破多数学生对两种变化能够区分，但对石蜡熔化、汽油挥发的辨识度低, 经过访谈，发现学生不能把汽油和挥发后的物质画等号，认为气体就是另 一种物体了，同时由于气体是看不见的，所以在理解起来还是有难度的。 而把石蜡熔化理解成燃烧，有的人理解为溶解。问卷法的优点是能了解到每一位学生对所学知识的认知程度，统计数 据真实可靠，能客观反映问题。但是问卷的试题往往带有教师主观意愿， 问卷的质量无法量化；而且问卷回收后，数据统计工作繁琐，得出结论的 周期长。（三）绘图法小学生的思维正从具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过度，学生在语 言描述方面

26、还存在逻辑性不强的特点。因此为了把学生隐藏的前科学概念 显现出来，我们可以引领学生用绘画的方式表达出他们对某一概念或某一实 验过程的理解。这种使思维可视策略相比于传统的访谈、问卷有其不可替代的优 势。在对学生一些似是而非的模糊概念的把握上， 通过学生的绘图，教师可以探 查到学生更深层的想法。例如在食物在体内的旅行教学前，为了解学生对“食物进入人体 后会到哪些地方去”，“每个地方会对食物做什么事情”的认识情况；教 师给每个学生下发一张人体轮廓图，引领学生在不与他人交流、不查阅资 料的情况下独立画出自己的想法。例如对四季形成的前概念的了解:可以看出，学生对四季形成有多种认识，有的认为是由于地球自转

27、形 成的，有的认为是由于地球公转形成的，有的认为和地球公转过程中距离 太阳远近有关，有的认为和公转、自转都有关。例如对昼夜交替现象形成的前概念的了解。学生也有多种认识，有的 认为是由于地球自转形成的，还有文字说明“每天地球都会不停地转，等 地球一边转到太阳那儿的时候就会亮，另一边就会黑；而地球再转，照到 的一边就亮，而另一边就黑。”学生的语言很朴素，但是表达了学生的前 概念。还有的认为和公转有关，有的认为和公转、自转都有关。冉如，在关于电路连接概念的学习上，学生前概念状况如何？我们可以通过 课前画图的方式来了解学生的理解。这些是四年级学生在自我认识中的电路连接概念， 从他们的连接中可以看出 有

28、的同学觉得电池和灯泡间只需要一根电线进行连接， 也有的同学采用了复杂的连接方式，但仍然没能连接亮灯泡。这些连接方式暴露了学生对电及简单电路概 念的理解一一绝大多数儿童将灯泡看成是一个单向的接收器， 认为电池是电流的 提供者，而灯泡是电流的接收者。他们认为电流，能量，电压等贮存在电池中， 然后流向灯泡供其消耗。在这一过程中，电池很显然被看作是主动的给与者， 灯 泡被认为是被动的接收者，或者干脆也把灯泡看成是主动的索取者： 它从电池中 索取所需能量。这种方法更易把握出低年级学生的前概念。低段学生表达能力相对较 弱，与其逼着他们写、说，还不如让他们把想法画出来。这种方法的优点 是结果直观，教师能一眼

29、看出问题所在；同时这种方法迎合了小学生的兴 趣，使学生乐于参与。但这种方法有年段局限性，高段学生参与度不高。（四）头脑风暴法在教学过程中，有时候我们经常会要让学生围绕某一观点和内容产生 联想，从而了解学生对此问题的原有想法。为了更好的暴露学生此时的前 概念，教师往往引领学生在提供的气泡图和网状图内填入相关内容。,在统计时会比较麻烦如在讲电单元时为了了解学生关于电的认识水平，教师进行了调查：（如右图）。由此为教师在本单元的教学提供了基础。气泡图主要通过思维扩展记录他们原来已经了解的内容。缺（五）动手操作法如果想了解学生动手能力水平，同时了解学生的知识水平，也可以采 用动手实验操作的方法，比如“如

30、何点亮一个小电珠？”优点是当有些学 生语言或绘画表现不清楚时，可以了解他们的想法，缺点是耗时。（六）日记法日记法是指先由学生就给定情境做出直观预测，再在观察实验之后， 由学生对其判断和现象之间的差别作出回忆，进行解释。这种方法一般应 用于课堂教学结束后，是学生对预测结果与实验结果的对比描述。这种对 比描述可以直观地让我们看到学生前概念与科学概念之间的差异。它比较 适用于小学高年级学生。比如有位老师教学摆的内容后，引导学生写 一写课前、课后对摆的认识。有的学生是这样写的：“以前只在闹钟中看 到摆，它也没有一起我多大的注意。所以老师问我摆的快慢与什么有关呢？凭我的认识，我觉得摆的快慢与摆的重量肯定

31、是有关系的，就像荡秋千一 样，我爸爸在上面肯定没有我荡的动，因为他个子太大了。没想到，科学 却很奇妙，当老师让我们实验时，我才发现摆的快慢与摆的重量是没有关 系的，却和绳子的长短有关系。今天真是让我开了眼界。”从学生的这段 日记中，可以看出学生对摆快慢因素的认识受到了重量概念的影响，而且 这个先入为主的重量概念首先侵占了学生对摆的主观认识。三、如何在教学中促进儿童前科学概念转变为科学概念概念转变就是学习，就是学生原有概念改变、发展和重建的过程，就是学习 者由前科学概念向科学概念的转变过程。 为了促进学生实现概念转变，就要进行 概念转变教学。为此，教师必须充分了解学生相关学科的原有知识经验背景，

32、了解学生有哪些错误概念，并充分运用学生的原有概念创设教学中的认知冲突（情 境），以此作为引发学生进行概念转变学习的契机。 因为要转变学生的错误概念， 仅仅告诉学生“正确”的概念是无效的。只有在激励性的情境中，在学生的前概 念与科学概念的激烈碰撞中，才能解决前概念与科学概念之间的矛盾冲突，实现 由前概念向科学概念的转变。（一）同化，概念从模糊走向精确同化是指把外部环境中的有关信息吸收进来并结合到学生已有的认知结构 中，即个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内的过程；通过概念同化，学生能从含混、模糊的前概念中催生出清晰、明确的科学概念。在教学中要把握前概念与新概念之间的同化交接区。在教

33、学过程中，当学生的前科学概念与新知识之间存在着共享属性时，当新知识呈现，学生便能很快地 找出相应的知识点同化新概念。因为学生的感性材料基本能解决将要建立的概念。在这种情况下建立概念，一般没有很大的阻力，通过分析、归纳、分类、对比等思维方法可以摒弃非本质的东西， 突出本质的特征和属性， 从而实现认识上的飞跃。1. 架桥类比策略这种策略假定， 在学生掌握定量规律之前， 给学生提供机会建立对现象的定性直觉的理解， 这样可以促进概念的转变。 利用学生原有的直觉知识， 在被学生误解的 “靶例” 和“锚例” 之间形成类比关系， 通过这种方式来发展学生的理解。一些研究表明，在发展这些关系的过程中， “架桥策

34、略”是非常有用的。布朗和克莱门特描述的架桥策略包含四个步骤：1 ）创设一个靶子问题，暴露学生与讨论的主题相关的错误概念。2）教师举出一个符合学生直觉的类比例子。3）教师要求学生在锚和目标事件之间作出明确的对比，并试图建立类比关系。4）如果学生没有接受这种类比，教师再试图找到一种架桥类比。这种架桥类比策略在小学科学教学中应用很广泛， 特别是在形成一些科学思维上起到关键作用。例如在进行 “流动的空气形成风” 的概念教学时， 通过课前测查知道大部分学生能够理解风是由流动的空气形成的。 但空气流动的动力是什么呢？学生知道的不多。所以本课首先让学生用各种方法制造风，学生用吹、扇、摇动等方法，老师提出，大

35、自然里也有风，是谁在吹、扇、摇呢？学生无法回答了。老师继续引导，我可以不用这些方法来制造风，然后进行演示，并让学生猜想原因，之后通过模拟实验， 帮助学生认识到热空气上升， 冷空气补充， 空气流动起来形成风，并进一步扩展到大自然，从而建立空气流动形成风的概念。再比如教学溶解的内容时，白糖在水中溶解的过程到底是怎样的呢？是“上多下少” ，还是“上少下多” ，是各个地方都有，一下子就弥漫了整杯水，还是需要经历很长时间？加入“高锰酸钾溶于水”实验的类比后， “均匀分布”被视觉化了，学生一下子感受到了溶解的全过程。学生有些前概念是正确的， 但并不牢固， 需要通过探究活动进一步巩固。 例 如纸张一课，不仅

36、通过探究对各种纸张的结实程度进行比较，还使学生对结 实这一概念进一步理解。 教学中教师先通过情境活动暴露学生对 “结实” 一词的前概念，学生提出了“禁撕、禁拉、能承重、耐磨”等解释，这些正是“结实”的内涵。于是教师就组织学生通过撕、拉、承重、磨的手段对各种纸张的结实程度展开探究，教学活动生成自然富有实效。学生有些前概念是不完整，需要通过探究活动帮助其建立完整的科学概念。例如电磁铁的性质一课，教师先让学生比较电磁铁与磁铁的异同，并用维恩图记录。 学生写出磁铁有磁力， 电磁铁也有磁力； 磁铁能吸铁， 电磁铁也能吸铁；磁铁有天然的、人造的，电磁铁就是人造的；磁铁的磁性不可控，电磁铁的磁性可控等。 但

37、是当学生写到磁铁有磁极时， 他们不清楚电磁铁是否也有磁极了， 因 为制作电磁铁那一课中他们都是用钉子冒去吸引曲别针的。探究活动从此开始， 当学生们发现电磁铁也有磁极后却意外发现， 大家的电磁铁的磁极并不一致， 于是又进行深入探究。 最终发现电磁铁有磁极， 并且它的 磁极是可控的。最终学生对电磁铁的性质有了更完整的认识。2 .证据例举策略心理学研究表明， 小学生的思维是由具体思维逐步向抽象思维过渡的。 而且学生日常概念要能得以有效转化， 必须建立在可观察的基础之上。 因此， 教学中应充分了解学生的实际情况， 通过科学实验和直接观察消除科学误解。 比如在指导学生探究种子发芽所需要的条件时， 学生认

38、为种子发芽需要有水分、 空气、 阳光、土壤（肥料）和温度。之后通过一系列的实验，证实了种子发芽时只需要适宜的温度、水分和充足的空气，只有当植物生长时才需要水分、空气、温度、阳光、土壤。当学生转变了这种认识以后， 可以追问学生： 如果在屋前和屋后同时播下一粒相同的种子， 哪一粒会先发芽呢？学生异口同声地回答是屋前， 因为他们的前概念都认为屋前的阳光充足。可是，等实验结束后，所有学生都发现自己错了。因为屋前的土壤在太阳光强烈的照射下， 水分挥发得很快， 因为没有了充足的水分，种子发芽的速度比屋后的慢了许多。再如在摆的教学中，关于摆的初步认识， 87.5% 的学生原来都以为摆的快慢和摆的幅度、 摆线

39、的长度、 摆的重量密切相关； 10% 的学生认为摆的快慢和摆重有很大的关系，而与摆绳没有多大关系； 2.5% 的学生认为影响摆快慢只与重量和摆幅有关。而通过实验验证，发现摆的快慢和摆幅、摆重没有什么关系，这种 认识与现实的矛盾，让我们的学生对摆这个概念的认识更加理性。我们再来看一看一位教师对呼吸器官一课的处理：老师提出让学生把自己认为参与呼吸的器官画在老师事先给大家复印好的 人体轮廓图上，并用可视化策略，将学生关于呼吸器官的前概念一一显现出来。学生有的画了鼻子，嘴，心脏，肺和肝。有的画了气管和肝。有的多画了喉 咙。教师没有武断地否定掉学生一些“不科学”的前概念，而是让学生看书，有 的学生发现多

40、画了胃和心脏，少画了支气管。有的发现呼吸器官有鼻、咽、喉、 气管、支气管、肺。通过学生对比亲自发现自己前概念中的错误之处， 这样有利于纠正学生头脑 中长期沉淀下来的不正确的前概念。在浮力教学中，先以情境了解学生对“浮力”的认识。学生暴露出“浮 着的物体受到的力、水给的一个托力、有往上飘的力、沉的物体好像也会受到浮 力”等等。这些概念在学生的头脑中模模糊糊甚至比较凌乱。 于是教师让学生感 受漂浮的物体受到的力，学生归纳出“漂浮物体受到水给的一个向上的力”。教师又提供材料由学生自己设计实验方案验证下沉的物体是否受到浮力，当他们用测力计提空气中和水中的钩码后，便从数据中分析出下沉的物体也受到水的浮

41、力。可“越往下按浮着的东西好像越费劲” 这种感觉是怎么回事呢？学生们又展 开新的探究，他们发现物体浸入水中部分越多受到浮力越大， 并且有的孩子又进 一步证实了完全浸入水中的物体在不同的深度受到的浮力就不再变化了。通过师生共同交流，最终学生得到了一个较为完整的认知： 物体在水中都将受到一个向 上的浮力，并且物体浸入水中部分（占水的空间）越多受到的浮力就越大，当完 全浸入水中后（占水的空间不再增大）受到的浮力不随位置的改变而改变。正是在教师的引导下，学生们将自己零零碎碎的模糊认知完整化。（二）顺应，概念从错误走向正确顺应是指外部环境发生变化，而原有认知结构无法同化新环境提供的信息 时，所引起的学生

42、认知结构发生重组与改造的过程，即个体的认知结构因外部刺 激的影响而发生改变的过程；根据皮亚杰的基本观点，当现有概念不能融洽新信息时， 认知平衡即被破坏， 通过概念顺应， 学生抛弃原有的错误概念， 重构清晰、明确的科学概念，这是实现认知结构新平衡的过程。在教学中要正确处理前科学概念与新概念的顺应关系。 根据皮亚杰的认知发展理论， 学生在遇到新概念时总是先用已有认知结构去同化， 如果获得成功， 就得到暂时的平衡； 如果同化不成功， 则会调节已有认知结构或重新建立新的认知结构， 以顺应新概念， 达到新的平衡。 当既有知识与待学知识之间没有共享属性时， 单纯依靠一般的科学教育是很难转变的， 因为学生已

43、有的相当充分的前概念与将要建立的概念相抵触。 这时， 直接讲授新概念往往收不到好的效果， 因为学生习惯于用原有的概念框架去理解事物， 建构意义。 当学生的旧概念与新概念发生矛盾时， 正是教师引导学生仔细观察、 认真研究的好时机。 为了帮助学生弄清原因，教师应及时组织学生进行讨论、猜测、观察、实验和比较，经过实验的证明，让学生明白道理。这样，学生就能在实验中得出正确的结论，并养成辩证唯物主义的思维习惯。1. 矛盾冲突策略一切事物要发展， 必须要有既定的冲突存在， 学生前概念要发展成为科学概念， 需要我们不断地制造冲突， 抓准冲突引发儿童向前发展。 在课堂教学中我们可以有意识地利用以冲突为基础的教

44、学策略， 促使学生观点向科学观点的明确化方向发展。我们可以从以下三方面着手安排：1 ）利用学习者直觉定性认识和实验定量认识之间的矛盾制造冲突。2）利用学习者持有的解释模型和不能被这种模型解释的事件之间的矛盾制造冲突。3）利用学生持有的观点和同学的观点之间的矛盾制造冲突。在给水加热一课教学时，给学生出示两道前测题。1 、小华烧一壶水，过一会儿水开了，此时壶里水的温度大约是多少？a88b100 c110 d120 2 、水开以后，持续加热5 分钟后，水的温度最可能是多少？a88b100 c110 d120 通过学生的回答发现，第一题全班24 人全都选择b100 ，第二题 13 人选a88 ， 2

45、人选 b100 ， 3人选 c110 ， 2 人选 d120 。矛盾出现了。老师及时引导学生进行实验， 通过对实验结果的分析， 同化学生已有前概念， 顺利建立了沸点是 100 的科学概念。并且通过实验，观察到水开以后，持续加热5分钟后，水的温度保持不变。通过概念顺应，扭转了学生的错误前概念，帮助学生认识到水吸热迅速变成水蒸气，从而建立沸腾的概念。例如在教学磁铁的性质一课，教师在两块铁板的后面吸上了磁铁。其中一块是用磁铁的磁极吸在铁板上， 另一块是用磁铁的侧面吸在铁板上。 通过学生较为熟悉的“隔物吸引”游戏，学生发现撒了铁粉后一块铁板上吸了铁粉，一块铁板上没有铁粉。 学生最初的猜想是没吸上铁粉的

46、铁板后面没有磁铁， 可当老师翻过铁板后学生茫然了。于是他们发现磁铁的“姿势”不一样，开始猜想磁铁不同位置磁力是不一样的。 可怎么不一样， 或者说哪的磁力大哪的磁力小学生们没有准确认知。 甚至记录单上的猜想全班几乎全存在错误， 这就需要用实验来验证一下了。通过探究学生们最终修改了原来的错误认识，构建了“磁铁两端（n、s极）磁力最大”的科学概念。例如在 地表的变化 认识冲积平原的教学中， 老师提出是山区的土层厚还是平原的土层厚？许多学生都认为是山区的土层厚， 并做出自己的解释， 这时老师出示对平原和山区土层考察后的照片， 发现山区土层薄， 平原土层厚， 这和学生的认知发生了冲突， 于是顺势引导学生

47、进行模拟实验进行研究， 帮助学生认识到平原土层厚的原因，从而建立冲积平原的概念。再拿 保温 一课为例， 一位教师通过问卷的方式发现学生都能提到 “保温”一词，就在课上提问“你们今天干什么穿羽绒服来啊？” （学生：暖和） “那它能起什么作用啊？” （学生：保温） “那什么是保温啊，能具体说说么？” （学生甲：就是我们到外面去很冷，身体热量会慢慢跑掉，羽绒服就能保护着它不让它跑；学生乙：我们冷的时候羽绒服能给我点热量，让我不那么冷。 ）追问乙“照你这么说如果往你羽绒服里放一块冰呢， 它会怎么样？” （学生乙： 肯定很快就化啦。 ）通过了解发现学生对“保温”这一概念有两种解释：一是保护热量不丧失，二

48、是提供热量。 针对这两种前概念， 教师又用棉被盖冰柜的例子引出一些学生夏天出游家长用毛巾裹冻着冰的饮料瓶的生活情境， 引起矛盾冲突， 让学生激烈争论使每位学生的前概念都暴露出来。 然后进行实验验证， 从而建立比较完整的认识一一保温就是保持温度不升高和下降，从而建立保温就是减慢热的传递的概念。例如光的折射一课。为了更有效地展开本节课的教学活动， 使教学更有针对性，在课前对五年级 的29名同学进行了前测：1 .我们已经知道光是沿直线传播的，光照到水面也会发生反射现象，那么， 请你猜想：光能通过空气进入到水中吗？2 .认为能的同学，请你推测：光由空气斜射进入水中时，光会怎样传播呢？ 请你在下图中画出

49、光的传播线路图。根据学生的原有认知，29名同学都认为光能通过空气进入到水中； 有26名 同学认为进入水中也是直着传播的，同时也会发生反射现象；有3名同学有自己 的想法，其中，有一名同学认为光进入水中后是波纹状，因为水面会动；还有一 名同学认为光进入水中后，光会分散；只有一名同学画的是偏折的，但偏折方向 错误。通过前测，可以看出学生对折射现象没有正确的认知基础，这就需要在教师的帮助下逐步建构起对光的折射的认识。基于对教材的理解及对学生的前概念了解，老师在设计本课教学时将教学过 程分为三个大的环节：首先根据前测中学生的认知冲突引入本节课教学； 进而利 用激光笔、手电筒发出的光由空气进入水中、 光由水进入到空气中、光由空气进 入三棱镜、光由三棱镜进入到空气的实验活动引导学生逐步建立起光的折射概 念；最后，展示并解释生活中的一些折射现象。通过三个环节的教学活动，学生 的认知发展轨迹从最初的模糊的、错误的认识逐步得到修正，建立了清晰地正确 的概念，进而利用新概念解释生活中的现象。3 .抽象研讨策略学生日常概念转化成科学概念，在某种意义上就是将学生已有的感性认