如何引导学生将前概念提升为科学概念

1、小学科学论文如何有效引导学生将前概念提升为科学概念温岭市城北小学 林晨华【摘要】儿童科学教育的价值，就是使孩子们在接受正式教育之初就能够发展起对自然以及对自己周围的世界的理解，建立起自己的观点和想法，能超越所给的信息进行思维，获得重要的和可迁移的科学概念，这样才能适应知识膨胀和复杂的环境。在小学科学教学中，如何将学生在日常生活中自然而然形成的与科学概念不一致的前科学概念（日常概念）提升为科学概念，这是一个教学的重点，值得我们去深入探究。本文认为：首先，要尽量挖掘日常概念，引发学生内心冲突。通过深入问题访谈，发掘错误概念；引发内心冲突，打破错误概念；尊重学生感受，切忌武断否定。其次，要充分展开探

2、究活动，构建科学概念。丰富感性积累，初建科学概念；通过比较实验，完善科学概念；整理加工事实，形成科学概念。第三，通过实际运用，巩固扩展新概念概念从实践中产生，也要在实践中得到检验和发展。学生对任何一个概念的认识，都不是一次完成的，他们每次所形成的一定水平的结论，还会随着学习的深化和发展，逐步提高，逐步完善，逐步加深。在不同的阶段，教师要引导着学生一步一步拓展他们的观念，建立科学的概念。【关键词】 前科学概念 科学概念 提升科学概念与前科学概念，两者只有一字之差，本质上却有显著的区别。前科学概念是指没经过专门的教学，而在日常生活中通过辨别学习、积累经验而掌握的概念，也叫日常概念。这些概念来源于学

3、生自己的生活经验和直观感受，通常以他们的生活常识为主，是自然而然形成的。科学概念是指在教学过程中通过揭示概念的内涵而形成的概念，是自然科学知识构成的最基本的要素。科学知识的推衍、规则的建立都离不开科学概念。科学概念与前科学概念可能一致，也可能冲突。如果一致则有利于科学概念的形成，如：孩子从使用金属勺子、铁锅、铝锅等实践中产生“金属能传热”的意识，这对于形成“金属能传递热量”的科学概念十分有利。如果发生冲突，则将严重干扰科学概念的形成，甚至造成障碍，因为前概念具有很强的顽固性。例如：形成了“鸟会飞”的前科学概念之后，儿童对将鸡、鸭归入鸟类的概念就不易建立，常把鸡、鸭归入家禽类。应该说在孩子的头脑

4、中，前概念与科学概念的冲突现象居多，因为学生的日常生活经验对事物的认识往往是以“我”为中心，围绕“我”构筑概念。他们缺乏学科的意识， 更没有物理属性、化学属性的区分。他们注重事物的细节，关注表面特征，缺乏对本质属性的概括。由此而产生的概念的内涵受狭隘知识范围的限制，或者没有把对象的主要特征包括进去，或者没有同不重要的东西清楚地分开。 比如，蜜蜂是鸟，鸭不是鸟，树不是活的，月亮是活的。如果学生在探索世界的过程中没有被科学地加以引导，那么他们形成的那些观念，就有可能是非科学的，并且可能妨碍到孩子们以后的学习。所以512岁儿童科学教育的价值，就是使孩子们在接受正式教育之初就能够发展起对自然以及对自己

5、周围的世界的理解，建立起自己的观点和想法，能超越所给的信息进行思维，获得重要的和可迁移的科学概念，这样才能适应知识膨胀和复杂的环境。那么如何在小学科学教学中将孩子的前科学概念引导提升为科学概念呢？一、 挖掘日常概念，引发内心冲突改变学生的错误前概念是一件非常难的事。有的前概念非常顽固，需要经过较长的时间才能得到转变。改变学生错误前概念一定要讲究策略。美国学者纳斯伯姆和诺威克曾提出了“矛盾事件”的方法，具体做法是：首先通过一定的方法暴露学生的前概念；然后使学生明确意识到他们和别的学生想法不同；接着让学生尝试解释一个矛盾事件，引起概念冲突；最后鼓励和引导进行认知调整，建立与科学概念相一致的新的概念

6、模型。另外，斯太威和伯克威茨还提出“认知冲突”的策略，具体做法是：首先让学生发现自己对某一物理现象的认知结构和真实的物理现象之间的矛盾；接着再让他们意识到对同一物理事实的两种不同的认知结构之间的冲突；最后逐渐调整认知结构使其与真实物理现象之间达到一致。此外，还有其他一些做法，但是这些方法的核心是要建立认知冲突，有效的认知冲突能更有效地实现概念的转变。因此在教学中教师要充分暴露学生的前科学概念，觉察学生的思维困境，教学时要以活动为载体，以学生的亲身实践、亲身体验为主线，让学生在亲身探究过程中去体会、去领悟。1、深入问题访谈，发掘错误概念。了解或诊断学生的前科学概念的最有效的方法是访谈法。教师可以

7、在课堂或课下专门地设计一些问题让学生去回答以论及自己的思想，以此获得学生的前科学概念。比如我们就温度计液柱受热膨胀现象，请二年级学生作出解释。给5名受访学生每人一根温度计，请每位学生将温度计液泡浸入热水中，大家很快发现液柱上升。老师问：“温度计的液柱为什么会上升呢？”第一名学生说：“因为热胀冷缩。”第二名学生答：“因为有热气进去了液泡，所以液柱上升。”老师问第一名学生：“你说的热胀冷缩是怎么回事？能解释一下吗？”第一名学生答：“和姜晨（第二名学生）说的意思差不多，也就是有热气进了液泡，只是说法不同而已。”老师问：“热气是指热空气吗？”受访学生一番七嘴八舌后，给出了一个比较统一的意见：“热气是指

8、热的水汽。”老师问第一名学生：“你怎么知道热胀冷缩这个词的？”答曰:“看课外书知道的。”从这里可以看出，学生对通过各种渠道接触到的科学概念可能存在错误的理解。如果在教学中，老师仅仅是由于学生说出了概念的名词，就以为学生了解了科学概念的内涵，后果是严重的。通过访谈有效地发掘出学生的错误概念，对老师有针对性地帮助学生构建科学概念十分有效。 2、引发内心冲突，打破错误概念。所谓认知冲突，就是学生原有认知结构与新现象之间无法包容的矛盾。学生在学习新知识的时候，总是试图用原有认知结构来同化对新内容的理解。教师应该允许学生为自己的前科学概念辩护，使学生间或师生间充分交换对同一事物与概念的不同看法。当学生发

9、现他人的观念比自己更合理，能更好地解决自己悬而未决的问题时，他们往往会对自己先前所持有的观念提出怀疑和自我反省。当遇到不能解释的现象时，就会引发认知冲突。一旦引发认知冲突，就会激起学生的 求知欲望和好奇心，从而更易于接受新的、正确的科学概念。例如食盐在水里溶解了一课，当学生认为自己对于“溶解”的解释是正确的时候，教师呈现面粉和水的混合物，让学生观察面粉在水中是否溶解了。此时，教室里就出现了不同的声音，有的认为面粉看不见了，是溶解了；有的认为面粉的颗粒没有消失，没有溶解；还有的认为面粉一部分溶解了一部分没有溶解这时学生就对自己对“溶解”的解释产生一丝疑惑，一丝怀疑，正是这种怀疑，为“溶解”概念的

10、学习注入强大的动力。3尊重学生感受，切忌武断否定。前科学概念是学生根据自己的经验观察和理解世界得出的结果。虽然它仅仅是一种朴素的观念，却是学生思维的产物，也是学生理解新事物的基础，有其存在的客观性。教师不能忽视或嘲笑学生的前科学概念，否则将会挫伤学生的自尊心，降低学生的学习兴趣。因此对于学生的前概念教师要予以充分地尊重，要把它们作为一种尝试性的解释加以处理，不能武断地否定掉一些“不科学”的前概念。教师要提供尽量多的机会，让学生亲自发现自己前概念中的错误之处。所以在这种情况下，教学情境所引出的问题就不能太分散，否则学生无法对自己的已有认识进行验证和澄清。二、 指导探究活动，构建科学概念按照皮亚杰

11、的观点，学生改变原有认知结构的主要机制是顺应。所谓顺应，是指对原有认知结构的调整和改变，以便更好地理解和接纳新现象。也就是说，当新知识和原有认知有较大的差异和矛盾时，必须将原有知识进行结构调整和改变，通过顺应学习才能接纳新知识，解决认知矛盾，实现由原有的前概念向新的科学概念的转变。1、丰富感性积累，初建科学概念研究证明，学生对自然事物已经形成的初步认识，在头脑中往往是根深蒂固的，如果仅仅靠说教的方式，很难让学生形成科学概念，它必须通过一系列有思维参与的科学探究活动，把握自然事物的本质特征，形成科学概念。科学教学中一般可以通过探究性实验积累感性认识，实现认知顺应。感性认识是进行思维加工以形成科学

12、概念的基本材料，是激发学生学习动机和兴趣的有效武器。感性认识不足，是学习科学概念的主要障碍。因此，要使学生更好地掌握科学概念，必须创造一个适应教学要求，借以引导启发学生挖掘问题、思考问题、探索事物的共同特征和本质属性的学习环境，使学生获得必要的、充分的感性认识。实验是获得感性认识的重要途径。运用实验来展示有关的科学现象的过程，可以使学生获得更典型、更生动、更深刻、更能反映事物的本质属性和共同特征的感性认识。比如在引导学生研究“摆”时，学生多次测试，发现一个摆在单位时间内的摆动次数是一定的，继而提出了摆的快慢与什么有关的研究问题。通过实践，学生发现摆的次数与摆绳的长短有关。教师又出示了两个摆绳一

13、样长、摆锤长度不一样的摆，让学生推测两个摆的快慢情况，当事实告诉学生两个摆绳一样长的摆居然摆动次数不一样时，与原有的认知又产生了矛盾。学生又提出了摆锤长度也会影响摆动次数的推测，并且制定了新的探究方案：准备三个摆绳一样长、摆锤长度不一样的摆，分别测试它们单位时间内摆的次数。经过反复实践，学生对摆的次数与摆绳的长短有关的认识逐渐加深。又如食盐在水里溶解了一课，通过让学生观察食盐在水中的变化，高锰酸钾在水中的溶解过程，以及过滤食盐水等实验，引导学生逐步建立起更深入的“溶解”概念。2、通过比较实验，完善科学概念当学生通过观察等一系列活动对于概念有了新的认识时，在这一过程的教学中教师应提供具体的类比，

14、把要学习的新观念与学习者先前熟悉的观念或事物进行类比，促进学生对新概念的理解。在食盐在水里溶解了一课中，有一个活动是观察高锰酸钾的溶解过程。食盐在水中溶解过程是怎样的，溶解后在水中是如何分布的无法看见。怎么办？最好找一种溶解过程是可视的，溶解后分布情况是可视的物质作类比。学生观察高锰酸钾溶解的过程中，形象地观察到了高锰酸钾从可见到不可见的过程，水从无色到紫色的过程，水由浓变淡，扩散后均匀分布的过程。从而学生顺应地理解了食盐、白糖一类物质的溶解过程和溶解后在水中的分布情况。这时，学生头脑中溶解的概念又丰富了一层：物质在水中溶解的过程是慢慢扩散的，溶解后是均匀分布在水中的。3、 整理加工事实，形成

15、科学概念。科学概念是对自然界的现象、过程等感性材料进行科学抽象的产物。在科学概念的教学中，如果只是向学生提供形成科学概念的感性材料，而不让学生参与思维加工活动，掌握建立科学概念的思维方法，会使学生的感性认识和理性认识，生活经验和科学概念仍处于“分离状态”，对科学概念的认识只能是肤浅的片面的。因此，在学生获得感性认识的基础上，要引导他们运用分析、综合、概括等思维方法，对感性认识进行加工。一般有几种整理和加工事实的方法。（1）表格分析归纳的方法。比如溶解的实验记录表：食盐沙面粉高锰酸钾是否变成微粒是否均匀分布是否沉淀能用过滤的方法分离吗是溶解还是没有溶解通过分析记录的实验情况，归纳出溶解的科学概念

16、。这种方法运用得比较多，而且看上去一目了然，学生容易归纳出结论。（2）通过讨论、表达与交流归纳的方法。比如在教学做框框一课时，学生制作并测试正方体框架的承重能力后交流研讨：师：加固后的框架承受能力是多少？生：能承重6本厚书，比原来增加了5本多。师：这些斜杆起了什么作用？生：（学生分别指着每一根斜杆解释）起到了推和拉的作用，防止向左右或者向前后倒塌。师：加固后的框架承重能力是大大增加了，增加斜杆后的正方体有什么特点？生：框架中有一个个的小三角形。师：数一数框架中有多少个三角形。（分别让学生数一数承重最多和承重最少的两个框架的三角形的个数）生：我们还发现三角形个数越多，这个框架的承重能力会越好。

17、师生、生生在交流研讨中，不断激起思维的涟漪，步步深入，三角形具有稳定性的科学概念一步一步为学生所内化和构建。三、 通过实际运用，巩固扩展新概念科学概念的运用是学习科学概念的目的，也是检验科学概念掌握情况的重要标志，还是加深对科学概念理解的重要环节。因为只有通过运用，学生才能真正掌握科学概念，同时，也才能让教师了解学生的对于概念的掌握情况，以便进一步有针对性的加以纠正、完善和深化学生对于科学概念的理解。在教学中，当学生形成某一概念后，让学生完成一些观察、实验或调查、考察等活动，在活动中灵活应用新概念。如在学生形成溶解的概念后，让学生判断麦片在水中能否溶解。由于麦片中的糖类等可以溶解，而燕麦等成分不能溶解，所以学生在进行判断时需要全面的思考。再如，学生构建了“摆长越长，摆动的次数越慢；摆长越短，摆动的次数越快”的概念后，教室布置学生制作一分钟摆30次的摆。学生通过调整摆长的方法来达到目的，在此过程中不仅更深刻地理解了概念，也体会到概念与实际应用之间的辨证关系。概念从实践中产生，也要在实践中得到检验和发展。学生对任何一个概念的