《以前概念为基点的小学科学教学策略的研究》主报告

2010年度宁波市教ir科学

规划课题优秀成果申报帜前禍塚为基点的

用学訓学教掌策略的研究郵州区宋诏桥小学课题组2011年8月

课题组成员组长：竺红波（宋诏桥小学教科主任市骨干小中高）组员：翁奇辉（宋诏桥小学教研组长市教坛新秀小学一级）陈晓红（宋诏桥小学科学教师区教坛新秀小学一级俞琼（宋诏桥小学科学教师小学一级）肖炳杰（弥州实验小学教研组长区教坛新秀小学一级）潘幸君（雅戈尔小学教研组长市教坛新秀小学高级）李维（鄴州区教研员区名教师小中高）

课题简介科学概念的建构，既是科学认识的门径，更是小学科学的必由。前概念是学生在接受科学教育之前对事物和现象所形成的自我理解和想法。科学概念的形成往往是建立在它的前概念基础之上，当科学概念和前概念比较f致时，学生就容易建构新概念；反之，他们就会觉得很难转变。但从我们课题组平时的课例观察来看，70%的教师不能准确地把握学生的前概念水平，经常会有无视学生己有的前概念、脱离前概念水平去实施教学，导致教学有效性大打折扣。在这样的现实背景下，我们提出了《基于前概念的小学科学概念教学策略的研究》这一硏究课题，立足学生的前概念，充分利用前概念的积极因素建构科学概念。本课题研究在建构主义理论、认知发展机制理论及其他相关教育理论的指导下，实施三年来，课题组成员进行了大量的学生前概念探查，运用不同的教学策略帮助学生建构科学概念，详细记录撰写了20几节课的教学流程设计和典型案例分析，立足课堂实际，从前概念的探查、课堂教学策略的具体运用，课堂教学流程的构建等三大方面对课题开展研究。（1）探査认知结构，了解己有概念。课题组运用访谈、测试、问卷等多种方法提出了小学生前概念主要存在概念外延的误认、概念内涵的错解、概念关系的混淆等三大具体表现，而究其形成途径主要有简单例举、错误推理、主观臆测、望文生义、错误引导等。（2）运用多种策略，转化己有概念。课题组成员认为根据学生前概念的具体表现及形成，提出可以采用反例策略、实验策略、类比策略、建模策略、辩论策略、丰富策略这6大策略促进学生前概念的重建和修正，促进学生科学概念的建构。（3）整合教学策略，构建教学流程。根据学生的认知发展，我们提出教学流程可分成探测认知结构，了解己有概念；创设矛盾情景，引发认知冲突；建构科学概念，解决认知冲突；加强学习迁移，强化科学概念四个阶段。课题研究三年来，全体课题组成员关注学生概念的建构，从大最的前概念调査、课例的研讨、案例的分析，取得了一定的成效平衡 >不平衡 ►暴露前引发认解决认构建科概念—>知冲突—►知冲突—►学概念新的平衡学生心理层面教学过程层面创设矛盾情境访谈法、週查法、绘画法、概念图反例、类比、建模、实验、丰富教学策略层面图：科学概念建构教学流程构建了学生概念建构的教学基本流程。（附图）新的平衡学生心理层面教学过程层面创设矛盾情境访谈法、週查法、绘画法、概念图反例、类比、建模、实验、丰富教学策略层面图：科学概念建构教学流程促进了学生科学思维能力的不断发展。学生反通过反思、质疑、再思考，反思自己的学习行为，建构概念，促进思维能力的不断发展。提高了教师的课程实施能力和专业理性。老师的多篇论文在各级各类刊物中发表、获奖，三年来，课题组4人次获得区级以上荣誉称号，8人次在区级以上竞赛中获奖，10余篇专业教学论文获奖，开设教学公开课10余节，获奖人数达到课题组总人数的100%。课题组还到象山、余姚等地对课题研究进行介绍，影响较广。课题研究历经三年，通过课例研究，大量的教学实践，课题组一致认为：教师的教学必须要了解并重视学生的前概念；前概念是教学活动设计与开展的出发点；运用多种策略能提高学生概念建构的实效。在看到课题初步成效的同时，我们也看到：对于前概念的研究还有许多值得我们关注和反思的内容。在今后的教学中，我们将继续关注前概念教学，研究学生概念建构的实效和教学模式，争取有更大的收获。【主报告目录】TOC\o"1-5"\h\z一，所史普衣 1J4宛鯨建 2■，M宛构想 3（一） 课题界定 3（二） 理论依据 3（三） 研究目标 4（四） 研究内容 4回.实跋探素 4（一）探测认知结构，了解己有概念 4获得小学生前概念的方法 5（1） 访谈法 5（2） 问卷法 5（3） 测试法 6了解小学生前概念的具体表现 8（1） 概念外延的误认 8（2） 概念内涵的错解 8（3） 概念关系的混淆 8分析小学生前概念的形成途径 8（1） 简单枚举 8（2） 错误推理 9（3） 主观臆测 9（4） 望文生义 9（5） 错误引导 9（-）运用多种策略，转化己有概念 9反例策略 10实验策略 10类比策略 11建模策略 12辩论策略 13丰富策略 14（三）整合教学策略，构建教学流程 15探测认知结构，了解已有概念 15创设矛盾情境，引发认知冲突 15建构科学概念，解决认知冲突 15加强学习迁移，强化科学概念 16JL,M宛狀事 161.构建了学生概念建构的教学基本流程 16促进了学生科学思维能力的不断发展 17提高了教师课程实施能力和专业理性 18厶，偌论为展秘 19前概念是学生开展探究性学习活动的基础 19前概念是教学活动设计与开展的出发点 19运用多种策略能提高学生概念建构的实效 19【附件目录】傭熊研宛大市亿泰 214,林盆研室大鹿化茶 23教师研究论文一览表 23教师撰写论文精选 24镖■■竟両昊条例 51教师典型案例一览表 51教师典型案例精选 52㈣、 66研究课一览表 66教学设计及教后反思一览表 67教学设计及教后反思精选 68JL,軽11刊史例在问彖 118

128131128131《以前概念为基点的小学科学教学策略的研究》主报告郵州区宋诏桥小学课题组（竺红波执笔.）一、研究背景关注科学概念是当前发达国家的科学教育的一大特点，也是科学教育自身发展的需要。但在学生学习科学概念之前，先前的学习和日常生活中已经形成了对各种事物或现象的看法，这种已有的认识和了解即为科学学习中的前概念。对于前概念，自20世纪70年代以来，西方一些从事科学教学研究的学者经过研究后发现，学生形成的前科学概念由来已久、根深蒂固，家庭、社会或学前教育都对学生前概念的形成具有很大的效力。科学教育专家威林格说：“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，所形成的日常概念，是他们形成科学概念的基础。”科学概念的形成往往是建立在它的前概念基础之上，当科学概念和前概念比较一致时，学生就容易理解；反之，他们就会觉得很难转变。因此，科学教育要珍视学生的前科学概念，从学生的“现有水平”出发，了解他们的发展水平，发现他们理解的困难所在。只有这样，才能够真正为学生创造一种能引发探究和思考的学习环境，促使其在现有水平上获得进一步的发展和提高。从当前小学科学新课程实施的情况来看，大部分教师不能准确地把握学生的前概念水平，教学中经常会有无视学生己有的前概念、简单强硬地从外部对学生实施概念“填灌”的现象，容易脱离学生的前概念水平去实施教学，结果带来了大量的课堂生成无法应对，教学有效性大打折扣，学生的思维和认知较上课前提高不大或基本上没有提高。中央教科所郁波教授在《在科学探究中关注科学概念》的讲稿中提出：“5〜12岁儿童科学教育的价值，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。如果他们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。我们要让孩子们用系统的调查来解释和检验自己的观念，从而缩短孩子自己的观念和科学的观念之间的距离。”在这样的现实背景下，调查和研究小学生的前概念水平如何，有什么共同特征？搞清楚前概念对儿童学习新的科学概念有什么影响？前概念转变为科学概念有什么方式、途径？错误的前概念对科学概念的形成有哪些不利的影响，如何克服这些影响？这些问题的解决对提高课堂教学的有效性必将产生重大的作用。因此，探查小学生前概念的具体表现形式、特点形成途径，采用积极有效地教学策略促进学生前概念的转化，对实践以探究为主的科学课堂让学生掌握正确的科学概念必然产生有利的影响。二、研究综述有关前概念的研究早已有之。早在1903年，霍尔曾在美国启动一个计划，调查儿童对自然现象如加热、霜、火的概念，实际上这是一项关于前概念的研究计划。1929年，皮亚杰出版了《儿童关于世界的概念》一书，这也是关于前概念研究的一项早期研究。1968年，美国著名教育心理家奥苏贝尔提出了“如果我们不得不将教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学生学习的最重要的因素是学生已知道什么，我们应当根据学生的原有知识状况去进行教学。”20世纪30年代，维果斯基提出了他的“最近发展区”理论，非常重视学生原有的经验与新知识之间的相互作用。他将学习者的前概念称为“自下而上的知识”，而把科学概念称为“自上而下的知识”，认为自下而上的概念只有与自上而下的概念相联系，才能成为自觉、系统的概念；而自上而下的概念只有与自下而上的概念相连，才能获得成长的基础。20世纪80年代以来，建构主义学习理论在科学领域逐渐流行起来，他们也提出，学习过程是主动建构的过程，是对事物和现象不断解释和理解的过程，是对已有的知识体系不断再创造、再加工，以获得新的意义、新的理解的过程。自二十世纪五、六十年代以来，西方国家的许多科学家前后对前概念的研究形成了规模，但主要还是在理论上的研究为主。而我国对前概念的研究并不多，根据许多研究资料显示，有许多教授、博士或师范大学的研究生曾对相关问题展开研究，但多停留在理论上的方法解决。近几年来，随着新课改的深入，也有许多教师开始关注此类问题的研究，有较多的研究者将前概念聚焦在物理教学上，只有不多的研究者对小学科学学科从前概念的角度做过一些初步探索，但提出的解决策略偏重在描绘结果，缺乏可操作的教学过程探索。本课题研究将立足小学生前概念探查的有效方法、表现形式以及成因分析，审视科学课堂教学现状，反思科学课堂教学行为，探寻有效地科学概念转化的教学策略，寻求适合学生心理发展的科学概念教学流程，提高小学科学课堂概念教学的实效。三、研究构想(-)课题界定前概念：是学生通过日常生活的各种渠道以及自身的实践，将周围自然界的物体和事件联系起来，形成的对自然现象的理解和想法，也称“日常概念”.前概念并不是学生所特有的，许多教师、家长、科学家他们的头脑中也存在着前概念。科学概念：科学概念包括科学的观念和对科学的看法。科学概念不仅是科学理论体系的基本要素，而且在科学理论体系的形成及运用过程中起着决定性的作用。科学概念既是科学理论系统的逻辑起点，又是科学研究活动的真正起点，是科学理论体系的基础。课堂教学策略：“课堂”即教师授课学生学习的主要地方；“教学”即教师引起、维持或促进学生学习的所有行为；“课堂教学”是学校教育教学的主渠道,是促进学生发展的主要途径。“策略”是指教师为实现教学目标或教学意图而釆用的一系列具体的问题解决行为方式。(二)理论依据认知发展机制理论皮亚杰关于儿童认知发展机制的分析是从生物适应的角度，对儿童的认知发展的内部变化过程进行了系统的分析和论述。他认为儿童认知的发展是通过动作所获得的对客体的适应而实现的。适应的本质在于主体能取得自身与环境的平衡。达到平衡的具体途径是同化和顺应。个体的学习是同化和顺应的认知建构过程与“平衡-不平衡….新的平衡”的认知发展过程的统一。学生通过同化和顺应两种机制达到与环境的平衡，一旦原有的认知结构与新知识产生矛盾或认知冲突，就会出现不平衡。在这个同化与顺应的过程中，主体的认知操作获得系统化的发展。根据皮亚杰的认知发展机制理论，我们可以认为，概念转变是一个认知冲突形成与解决的过程。这是我们让学生的前概念转变为科学概念的一个重要的理论依据。建构主义学习理论建构主义科学学习理论认为“学习不应该被看成是对于教师授予知识的被动接受，而是学习者以自身已有的知识和经验为基础主动的建构活动”。也就是说教学不是传递科学知识的过程，而是创设一定的情景和支持，促进学生主动建构知识的意义。他是学习者主动建构自己知识经验的过程，是通过新经验与原有知识经验的相互作用而不断充实、丰富和改造自己己有知识经验的过程。在建构主义教学模式下，教师应该是教学环境的设计者，课程的开发者，学生学习的组织者、指导者和促进者。强调学习过程应以学生为中心，注重互动的学习方式，师生是建构知识过程的合作者，从这些新的视角出发，开发新的教学方法，谋求教学效果的高效益。从根本上讲，课堂教学应该是一种建构性教学、策略性教学、真正关注学生的自主性，同时也体现教师主体性的教学。根据建构主义理论，我们可以认为，科学概念是在人的心灵与外界相互作用的过程中从内部矛盾生成的。学习过程是主动建构的过程，是对事物和现象不断解释和理解的过程，是对自己的已有知识体系（前概念）不断进行再创造、再加工,以获得新的意义、新的理解（科学概念）的过程。无论是皮亚杰的认知发展理论还是建构主义教学理论，都认为学习是学习者基于原有知识（前概念）主动建构的过程，非常重视学习者前概念对新知识、新概念学习的影响。（三） 研究目标运用多种方法，探查学生前概念的具体表现及形成的原因和特点；形成典型案例；总结和提炼学生科学概念建构的具体教学策略，形成概念转化的教学流程。关注学生的学习方式，运用教学策略促进学生科学概念的有效建构，促进学生科学思维能力地不断发展。提高教师课程实施能力，促进教师专业发展。（四） 研究内容运用不同的方法获取学生的前概念，了解学生前概念的具体表现，并对前概念的形成途径进行分析研究。结合典型的课例研究，针对学生前概念的具体表现，对促进学生科学概念有效建构的不同教学策略的研究。根据学生前概念的特点，整合教学中的不同策略，将多种策略分解到课堂教学过程之中，探查学生学生概念建构的课堂教学基本流程的研究。四、实践探索（一）探测认知结构，了解己有概念科学教学中概念的转变主要基于这样的一个事实，学生的头脑中不是一张白纸或是一个空的容器，他们对这个事物或现象带有自己的朴素看法。因此在教学中，探测学生的己有知识结构，了解学生的原有概念就显得尤为重要。但由于学生的科学前概念往往具有广泛性、隐蔽性，差异性等特点，所以在课堂教学的过程中，学生会出现怎样的前概念，很难想出来。这就需要我们教师在平时教学中,做个有心人，运用不同的方式收集学生的各种前概念，了解前概念的成因，并进行梳理归类，为后续的教学提供第一手的资料。获得小学生前概念的方法了解学生已有的看法和观点，可以是针对一节课内容，也可以是整个单元内容的；可以是与个别学生的“闲聊”，也可以是集体的调查问卷等。在实践研究中，我们采用的下列三种方法具有较强的可行性。（1）访谈法“访谈法”又称“面谈法”，即教师与学生作根据一个事物或一种现象作面对面的交流,直接收集有关资料的调查研究手段。访谈时应创设一个融洽的气氛,并对学生的回答作弹性回应，访谈的内容可以是实例性的，也可以是概念性的。教学实例：对五年级《摆的研究》中关于“影响摆快慢的因素”的前概念访谈记录。访谈背景：学生已经了解摆的组成结构以及摆具有等时性的特点。地点：办公室 访谈学生：502班两名学生访谈内容：师：你们觉得在规定时间内摆的快慢可能与什么因素？生1:与揺锤的重量有关。生2：与摆绳的长短有关。生1:可能还与摆被拉开的大小有关。师：你说的是揺的幅度对吗？生1:是的，我觉得■摆拉开的幅度大一点，可能摆就慢一点；拉开的幅度小一点它就会摆的快一点。生2：我觉得还与摆时人给它的推力大小有关，推力大一点揺就会快一点。从访谈可以了解到：学生对摆的快慢因素猜测主要集中在摆长、摆重、摆幅等三个因素中，同时也关注到我们在操作中的一些行为也会影响摆的快慢。运用访谈法时，我们要在在课堂上积极创设一个宽松的学习环境，鼓励并激发孩子们对研究主题进行猜想和解释。教师在上课的开始，针对学生可能会提出来的问题设计教学内容、准备相应的材料让学生开展探究。（2）问卷法问卷的题型可以是开放式的答题，也可以是单项或多项的选择题。前者可以收集学生较为细节的想法，而后者更利于管理，在对大量样本的测试中具有更高的效率。我们在教学四上《运动起来会怎样（一）》一课前，为了解学生对“呼吸系统”的已有认识和概念，专门对四年级的45名学生进行了一次问卷调查。运动起来会怎样（一）课前调查班级（ ）姓名（ ）性别（ ）如果桌上有塑料袋、吸管、水槽、水、水杯这些材料，你会玩哪些与空气有关的活动？

做跑步、跳绳的运动时，我们的身体会发生哪些变化？呼吸时，我们吸进的空气到了身体哪些地方？我们吸进的空气过了一会儿又呼出来，这些气体有没有在身体里发生变化？有什么好方法证明我们吸进的气体和呼出的气体是不一样的?从问卷汇总的信息可知：学生对呼吸系统的知识有所了解但并不全面，有些甚至是错误的。他们普遍认为运动后身体会发生变化，主要表现在呼吸和心跳都会加快，45个同学都认为吸进合乎出的气体是不同的，大多认为吸进的是氧气呼出的是二氧化碳，75%的同学认为吸进的气体会进入人体的肺，但有些认为会进入人体的心脏、胃等器官。对于证明吸进和呼出后气体的不同学生则想不出什么好的方法来证明。测试法就是在授新课之前用测试的形式暴露学生前概念。这里的测试与平常的测试不一样的，是用一些图示(绘制图形法、概念图法)、表格的形式来测试记录学生的已有知识水平。①绘画法。是学生通过画图的方式表达出他们对某一概念或某一实验过程的理解。与传统的访谈法相比，有其不可替代的优势：首先，对于学生不能完全清晰地通过语言、文字传达概念时，它可以更加简易地让孩子表达出自己的真实想法；其次，在对学生一些似是而非的模糊概念的把握上，教师可以通过他们的图示探查到学生更深层的想法。教学案例：《植物新生命的开始》，绘画植物一生的生长变化过程。在教学《植物新生命的开始》一课时，为更进一步的了解学生对植物一生生长过程的变化，我在课前进行了调查。学生将自己所了解的内容或写或画在记录纸上。

从学生上交的记录纸上，可以发现：学生对种子一生的变化过程有所了解，但并不是非常的全面。有的同学认为种子的生长先长茎——长叶一-开花——茎向下生长一长根一一开花一一结果；有的同学认为先长根一长叶一长茎一茎越来越大---开花结果；还有的同学认为种子先长根---根越长越大---长出茎叶---水平，为教师设计教学方案提供基础和依据。越长越大-一开花一结果。②概念图。包括维恩图、气泡图、网状图。让学生根据图中的中心词或核心|越长越大-一开花一结果。②概念图。包括维恩图、气泡图、网状图。让学生根据图中的中心词或核心|我知道的磁司概念展开联想，进行描述、记录，展示学生的前概念。网状图。可以帮助学生围绕中心词作尽可能多的联想，由此教师可以了解学生哪些知识是学生已经知道的。如学习三下《我们知道的磁铁》单元前，了解学生关于磁铁的知识和认知1磁饮冒形状1磁伙的用途1I磁扶冒性质J-1门吸1■1环形1*局;衍询世"1■1国形丨如芾句1T条形丨T寒根丨欤件心1［方形1气泡图。帮助学生对中心词作出联想，通过思维扩展记录他们原有了解的内容，了解学生原有认知水平。在学习三上《水和空气》单元第一课《水》前，利用网状图，层层展现学生的科学前概念，测试发现学生对水的的用途、和生物的关系这些知识知道的比较多，但对水是什么样的不是很了解，说水是淡淡的，不了解水是无形无色。这样的测试能够让教师在短时间内收集、整理更多的有效信息，从而使教师在教学时更加从容、有效地设置引导问题，促进学生形成准确的科学概念。③表格法。学生通过填写表格回答己经知道什么，还想要了解什么，己经学会了什么，是运用何种方法学会的，是教师从中了解学生的相关知识水平的一种方法。在单元起始课或者过渡课中都可以利用这种形式来了解学生的科学前概念水平。如在教学《电和磁》单元前，对部分学生做了测试，发现学生对电和磁的相关知识了解的比较多，但对电和磁之间的联系知道的不多。了解学生关于电磁的知识和认知水平，为教师设计电生磁、电能转换磁教学方案提供基础和依据。如表：关于电和磁，我们知道了哪些知识？我们想知道电和磁有没有关系？电会不会影响磁性？电能使小灯泡发光，摩擦能生电，静电能吸引轻的物质。磁铁有磁性，能吸引铁等物质，磁铁有两极。我们了解到玩具车发动机上有磁铁。失去磁铁，即使有电，发动机不转动。听说将磁铁通上电，磁力会变大。我们把玩具车上的发动机拆下来，不装上磁铁时，即使有电，发动机也不转动。运用该方法的好处在于，在教学过程的任何时段，我们都可以通过该测试来暴露学生的前概念,从而为教师因材施教、设置有效的问题提供及时可靠的依据,更好地促进教学活动的开展。需要指出的是，在运用这些方法调查学生的科学前概念时，应注意：要具体提出形象的问题，抽象性或脱离学生生活的提问对学生来说是难以回答的。因此，应根据情况，出示具体物品，有针对地提出问题。提出问题应该少而精，过多会出现繁杂、难以回答的情况，提问尽量减少，以减轻回答的负担。应该明确调查目的，倘若目的不明确，调查分析也将含糊不清，特意的调查也会失去意义。了解前概念的具体表现在研究中我们发现，对于学生将要学习的科学概念而言，其已有的相关前概念大多是不完整的、模糊的甚至是错误的，而且比较顽固，难以转变。这对他们的许多科学活动如观察、理解、应用知识及解决问题等都产生重要影响，尤其是消极影响。因此要制定运用前概念发展策略首先要了解小学生前概念的表现及其形成的途径。小学生学习科学前形成的前概念通常表现为：概念外延的误认。对概念内涵认识模糊，常导致概念外延的错误扩大或缩小。由于学生平常看到的金属大多是固体，感觉比较坚硬，就会认为“金属都是固体、硬的、比较重，不会变形”，有的学生认为人体需要的“糖类”就是“食用糖”，“白色水汽”就是“水蒸气”等。概念内涵的错解。小学生对某些概念虽有一定的了解，但对其内涵的认识不够全面，不够准确。如：对磁铁磁性的模糊认识调查中发现，学生基本知道磁铁有磁性，但有学生认为“条形磁铁中间吸不住大头针，所以是没有磁性的”，并在判断“磁铁折断后断截面的磁极”时出现“没有磁极”等错误观点。概念关系的混淆。将日常概念与科学概念混淆在日常生活中，学生对许多概念己有自己的认识，这些认识对科学概念的形成可能具有积极作用，也有可能产生负面影响。如“融化”“熔化”与“溶解”，日常生活中学生会认为这三个词语表达的概念是一致的，他们会说“糖在水里融化了”；也有很多同学认为“白色”即“无色”，“透明”即“无色”等。分析小学生前概念的形成途径小学生前概念形成的途径主要有：简单例举。在一定生活经验基础上，使用简单例举法进行归纳得到结论，是学生形成科学前概念的最主要方式之一。但学生掌握的生活经验是有限的,尤其是学生倾向于根据观察到的事物表面属性，归纳出事物的本质属性或规律，容易造成错误的前概念。如学生在日常生活中经历、观察到大量碰撞、敲击、摩擦后能听到声音的现象，就误认为“声音是由物体碰撞、敲击、摩擦产生的”。通过这种方式形成的前概念，由于先入为主的日常生活经验，并且经过了逻辑思维过程，因而扭转是相当不容易的。错误推理。在解释生活中碰到的一些现象时，由于学生脑海中没有现成的结论，因而学生就会根据己有的知识和经验，进行简单的推理来解释碰到的问题。如在研究《光的传播路线》时，有学生认为“科学家用激光束来测量地球与月球之间的距离”，说明“激光束是直的”，也就“证明光是直线传播的”。该学生将科学家对科学原理的实践运用作为对该科学原理的概念解释，其推理的前提就是错误的，事实上学生对“光是直线传播”这一概念依然是模糊不清的。主观臆测。当学生运用己有知识经验无法解释一些现象与事实，或者所要研究的现象不可视时，除了进行一些简单的推理，有时还极易主观臆测，凭空想象来解决问题。如对消化道的构成，有学生就猜测是“一根直管，末端两个开口，分别排岀小便和大便”，有的则认为“消化道中间有膨大部分，末端没有开口”等；又如有的学生会认为“皮肤上的水干了是因为被毛孔吸收了，黑板上的水没了是因为渗到缝里去了”。望文生义。当学生接触到一个新的、自己不熟悉的概念时，他们会根据字面来给概念下定义。如问卷调查中近90%的孩子认为“铅笔中有铅”，75%的孩子认为“磁铁是铁的一种”，88%的孩子认为“白色污染是指白色的废品污染。自然科学中许多概念的形成有着特殊的历史，使得概念的内涵不能仅用概念的外壳一一文字来决定，因此当学生望文生义时，一些错误的前概念即随之产生。这类前概念相对来说较能够扭转，但望文生义的学习方式却影响深刻。错误引导。家长是孩子的第一任老师，孩子的许多为什么很多都是询问家长，乞求得到解决。但是由于很多家长自身素养并不是非常高，无法对有些问题得以解决，所以造成孩子片面、甚至错误前概念的形成。他们以为所有的昆虫都是有“翅膀”的；人站在行驶的汽车上，因为刹车时手没有扶住栏杆，所以要向前摔倒……这些前概念已经形成，就会成为学生解释事实、现象的依据，很难更改。上述小学生前概念形成的归因分析及获得前概念的方法有助于科学教师寻找到教学的生长点，但要让孩子们意识到学习的出发点不仅仅是从书开始的，而是从自己的“混沌”之处开始的，更要求教师的设计不仅要考虑到如何适合学生，还要考虑到尽量让学生的思想、观点充分体现出来和活动起来，即对学生科学前概念的充分尊重和充满机智的有效运用。(二)运用多种策略，转化己有概念概念建构是学习过程中新、旧概念相互作用的集中体现，是新概念对前概念的改造。学生的原有概念在他的认知结构中处于一种平衡的状态，而当我们的教学引入一种介质，使学生对前概念的科学性产生质疑的时候，这种平衡也就被打破了，他们会积极地寻找新的解释现象的可能，积极建构科学概念。明茨基(J.Mintzes)等人在《促进理解之科学教学》一书中写道：“教师面对的挑战是：如何寻求不同的经验来设计问题、实验以及示范，以要求学生重新思考他们的想法，但却又不至于去强调他们的现有想法是'错误的'。也就是,当我们针对学生的需求，以及他们特有的前概念，要发展和应用更具挑战性的教学策略。”因此当我们运用不同的方法获得了学生对事物或现象的前概念以后，要基于原有知识基础帮助学生尽快建构科学概念，而此时所釆取的教学策略是非常必要的。在实践研究中，根据采用的教学行为的不同，我们认为可采用以下六种不同的策略：反例策略为了促使学生建构科学概念，需要教师创设一定的情境引发学生的认知冲突。为学生呈现一个与前概念所不同的相反的事例、实验，引发学生的认知冲突不愧为一个有效的方法。教学中，巧用反例，不但可以使学生发现错误和漏洞，感受到自己的前概念与呈现例子的差异，引发学生原有认知的冲突，更可以从中受到启发，激起探究的欲望。案例：五年级下册《物体在水中是沉还是浮》教学导入。教学前老师已将石头、泡沬等物体放入水中，知道沉和浮的概念。而后老师提岀了这样的一个问题师：大家觉得物体的沉和浮与什么有关，存在着怎样的关系？生：我觉得与物体的轻重有关，轻的沉，重的浮？师出示回形针和一个空瓶子，而后把他们放入水中，学生看到的却是：重的浮，轻的沉。生：我觉得物体的大小有关系，大的沉，小的浮。教师出示大的物体是泡沬块，小的物体是小石子，而后放入水中，学生看到的却是：体积大的物体浮，体积小的物体沉。在以上这个案例中，老师结合学生的前概念，为学生呈现了两个与前概念所不同的反例，引起了学生的思索，到底物体的沉浮与什么因素有关呢？我以前的想法是错误的吗？这样就会引入后续的研究之中。实验策略科学的学习活动中离不开实验，一个一个科学实验的活动建构起了科学概念。在教学所产生的各种现象会激起学生强烈的兴趣和求知欲，同时实验所产生的现象也会与学生原有的前概念引发冲突，从而促使学生积极主动地思考，有利于学生建构新旧知识之间的联系。案例：四年级下册《简单电路》一课。老师先出示了一个小灯泡、一个干电池和一根小导线，让学生连接简单电路,让灯泡发亮。第一步：四人一组，先画自己的连接方法（暴露前概念）

第二步：提供实验材料，让学生按照自己所画的连接方法连接电路。在实脸后学生发现自己的前概念与实验的现象所得产生了矛盾，从心底产生了探究的欲望，为后续概念的转变打下了基础。在这里，老师并没有直接告知学生关于电路的知识：将灯泡的一端通过导线和电池的一端连接起来，要形成一个回路，灯泡就会亮。而是从学生的前概念认知和实际情况的冲突中发现问题，再来解决问题。问题是学生自己发现的，学生也更乐于去探究其中的奥秘。一节课中，学生的前概念认知和大脑的思维不断地碰撞着，在教师的有效指导下形成科学概念。3.类比策略所谓类比是指事物关系之间的相似，而不是事物本身的相似。类比概念的重点核心在于关系的推理，也就是注意类比物与目标物之间关联的相似性，建立两者之间的对应和比较。大量的研究告诉我们，学生科学概念的发展也是一个渐进的过程。另外，科学概念不只是一种记忆，也不单是对事物和现象的一种简单解释，更重要的是一种智能工具。在进行某一科学概念的学习过程中，选择学生熟悉的处于概念不同结构层次的具体事例让学生进行类比，让他们明确其中的关联性和相互对应性，可以更好地修正他们的前概念，促进“自然概念”向着“科学概念”推进。例如在教学《食盐在水中溶解了》一课中，食盐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"，或是“各个地方都有，一下子就弥漫了整杯水“，这是需要经历很长时间。这时老师出示了“高讎酸钾溶水"实验的类比后，“均勿分布"被视觉化了，学生一下子感受到了溶解的全过程。又如在教学地球内部运动引起的地形变化一课，让学生理解“由于地球内部剧烈的运动，引发了火山”这一概念时，教师采用了一个类比实验:她将一个装满可乐的未开启的可乐瓶来比拟地球，用手的摇晃促使里面可乐的不断流动来比拟地球内部的运动，霎那间用一根针刺可乐瓶壁，促使里面的可乐喷薄而出来比拟火山的喷发。在这个类比实验中学生很自然的根据模拟实验中类比事物与目标事物之间的关联性，建构了“地球内部剧烈的运动，引发了火山喷发”这一科学概念。在利用类比策略让学生建构科学概念的时候，教师要能将概念建立在前一类比的事务上，让学生充分关注类比物和目标物之冋的关连性，帮助学生用新的方法来看建构的科学概念，使科学概念更加合理更加容易接受。建立在类比基础上的教学策略,可分四个基本步骤:首先，创设一个中心问题,用以暴露学生正在讨论的相关主题的前概念；其次，教师举出一个符合学生直觉的类比例子。这个例子是孩子所持有的和科学理论基本相容的信念，这种信念可以是明确的，也可以是默认的，是学生熟悉、相似而具体的，能引发学生对主题思考的；再次，教师要求学生在类比例子和目标概念之间做出明确类比，并试图建立类比关系，教师应清晰地表明类比之间在语义和结构上的相互对应，还应指出类比在何处是不适用的，不确切的；最后，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（或者一系列架桥类比），在目标和类比例子之冋插入“概念化的中介物”，通过层层搭建，在学生己有知识经验和教学预期目标之间建立起认知桥梁，帮助他们扫清那些似懂非懂的前概念障碍。建模策略在学生的科学探究活动中，从科学前概念到科学概念的转变并不是一步就能达成的，而是一个循序渐进甚至反复批判完善的过程。在这个过程中需要感性经验的支持。因此教学中要关注学生实际，通过丰富的实物演示或科学模型，来突出重点，丰富感性认识，消除学生思维方面的片面性与表面性，提高学生思维的独立性、批判性和创造性，从而使学生能够对已有的朴素的前概念分析区别，抛弃错误概念，形成清晰的科学概念。所谓“建模”，泛指“模拟实验”，根据相似原理用模型来代替研究对象，实际存在的研究对象叫“原型”，相应的模型装置叫“模型”。在研究中，实验工具直接作用于模型而不是原型，然后将实验的结果类推倒原型上去，揭示研究对象的本质和特点。在科学中，常用的有实物模型和理论模型两大类。案例：《消化器官》中建构“消化器官"的的科学概念。《消化器官》一课，对学生来说是比较抽象的，因为它探究的是学生无法亲眼看见的科学事物与现象。但笔者在教学中精心设计，层层递进，在学生遇到认知冲突时，不断生成新问题时提供有结构的材料——或是标准的科学模型，或是自制教具，或是现代教育技术的运用，让学生在“解暗箱"的过程中时时感受“柳暗花明又一村"的探究乐趣，并由此建构起关于“消化器官"的科学概念。见下表：教师活动学生活动提供人体结构模型提供有关消化器官的构造与功能文本资料。请学生自己寻找答案。学生观察比照标准模型与自己的推测的异同点，讨论描述消化道各器官的形状特征，了解名称与排列顺序比照模型以后，对大肠、小肠的位置、顺序又产生了疑问。

阅读文本资料，了解各消化器官的主要功能，迁移：馒头的消化过程。学生观看录像，交流：消化器官的运动阅读文本资料，了解各消化器官的主要功能，迁移：馒头的消化过程。学生观看录像，交流：消化器官的运动学生测听自身消化器官运动迹象发表观点：9米的长度与24小时的停留时间说明什么？播放《消化器官VCD》出示听诊器，静听肠鸣音用彩带来模拟一下人体消化道的长度：展开约9米。能解释人体的消化道为什么这样长呢？历时这么久呢？建模实验是对直接实验的一个必要补充，教学直观性很强，有利于激发学生的学习兴趣，一般在研究人体的结构和运动、研究体积过大或微观世界的对象（分子结构）、研究在空冋或时冋上极为遥远的对象（宇宙知识）或不可能直接进行的实验对象上（如地球的内部运动）。辩论策略对于同一个问题，不同的学生的前概念是各不相同的，有的理解得较全面，有的较片面；有的较深刻，有的较肤浅。而当大家将同一个问题一起抛出来进行交流讨论时，会产生观点的对立、碰撞从而引发其认知冲突。因此创设这样的一个情境，让学生在交流讨论中制造学生自己不能解释的、矛盾的学习环境，会促使他们寻找更多的信息、心得经验和更恰当的大家都认同的观点，而这就会为后面概念的转变打下了基础。如在教学“教学《热起来了》一课时，学生对“衣服究竟能不能给身体增加热量”这一问题心中充满了疑惑，有的同学认为不能增加热量，穿上衣服人会热起来是因为衣服有保温的作用；有的同学认为能增加热量，因为生活中我们穿上衣服后身体确实不会像没穿衣服前那样冷了……当学生争执不下的时候，教师出示了一个生活事例让学生思考：衣服我们不穿时会放在橱中，如果衣服会增加热量，那么时间一久，橱里的衣服应该会出现怎样的现象呢？在具体的生活事例的面前，学生又经过了一番热烈的交流和讨论，并提出了有针对性的猜想与假设。学生对事物的猜测或表述，如果是错误的、片面的、不完善的，总能有站不住“脚”的地方，因此在教学中，老师如能善于倾听学生的讨论或讲述，寻找前概念中的不足之处，引发学生的认知冲突，就会对原有概念产生质疑，产生重新建构科学概念的欲望。例如在《谁先赢来黎明》一课时，教师直接抛出了一个疑问：宁波和乌鲁木齐两个城市谁先迎来黎明，为什么？"生1:宁波先迎来黎明，因为宁波在乌鲁木齐的东边。生2:我觉得是乌鲁木齐先迎来黎明。生3:我也认为宁波先迎来黎明，因为我曾经去过新疆，晚上8点左右，那里还犹如是白天，所以我推测越晩迎来晩上的城市肯定越晩迎来黎明，所以是宁波先迎来黎明。师：你还有自己的生活体验，并能依据这个事实进行推测，非常好。生4：我认为是乌鲁木齐先迎来黎明，因为它在我国的西边。这位同学非常坚持自己的想法，并且固执地断定大家的想法都错的，他还从一本课外书中看到过，越往西边地地去先迎来黎明，教学一度“闷"了下去……面对这种情况，我让学生思考：谁先迎来黎明除了与地理位置有关以外，主要与什么因素有关，如果是乌鲁木齐先迎来黎明的话，那么地球的自转方向该如何？几分钟后，一个学生腾地站了起来，他大声说：“老师，我想到了，XX同学的说法不对。如果乌鲁木齐也先来黎明的话，那么地球的自转方向就该是“自东向西地球自转方向自东向西？与事实显然不符。这样的疑问一经产生，就激发了学生强烈的探求欲望，教学进入到了建模学习阶段。当一个学生的想法、信息、结论、理解和意见与另一个学生能够不一致，而两者都想达成共识的时候，辩论也就发生了。在教学中，教师要善于倾听学生的辩论，督促学生用能证明自己观点的证据来说服对方，鼓励学生多思维、多质疑,并通过辩论澄清或修正自己或的前概念，以促使概念的转化。丰富策略“丰富”是指现存的概念结构中概念的增加或删除。人们在生活中获得的大量知识充实着他们原有的知识，充实的另一种形式包括对现存概念结构的区分、合并以及增加阶层组织。因此当学生的前概念并不是错误的，只是对事物的认识和理解是不完善的，时，老师可通过具体的事例、实验、现象丰富前概念，以达到建构科学概念的目的。例如在教学《抵抗弯曲》一课时，学生对于“横梁的抗弯曲能力与什么因素有关”这一问题，已通过自己的观察得知与“横梁的厚度、横梁的宽度、柱子之间的距离、横梁的材料等有关”。这些前概念并没有错，学生所猜想的这些因素确实能影响横梁的抗弯曲能力，但是学生对哪个条件是影响横梁抗弯曲能力的主要因素中，并不是非常的清晰，从而也就充分暴露出学生前概念之中的不完整性。因此教学围绕当“只改变一个变量时，横梁的厚度对抗弯曲能力最明显"展开实验探究，丰富了学生的前概念。又如在《声音是怎样产生的》一课中，学生对看到过的物体如皮筋的发声现象观察、钢尺发声的现象观察，得■出这类物体在发出声音时都在振动。这是一种顺向的教学方法，往往在事例的支持下，结论是正确的，但这个结论可以运用到其他事例中去吗？这就需要老师搜集各种现象，丰富学生的概念。在教学中，我采用捏住振动的物体使它不振动，感觉到振动与发声之间的联系，用录像慢镜头播放的方式让学生观察到二胡弦发生时的振动，喇叭发声时的振动等现象，从而丰富学生的感知，让科学概念更加完善。这种教学策略在我们的平时教学中，运用广泛，当学生的前概念是片面的、不完整的时候，需要我们教师运用丰富策略，帮助学生建构科学概念。上述几种教学策略是我们在研究中所使用的常用策略，根据他们所针对的前概念的不同，其实最终可以划分为两大类：即重建和丰富。反例、实验、类比、建模、辩论这几种策略属于概念的重建。“重建”意味着创新结构，也就是学生的前概念是错误的时候，教师为了转变学生错误的前概念，采用一定的方法让学生调整自己的原有经验框架，转变概念所采用的一种教学方式。而“丰富”也就是教师所釆取的扩充、完善原有前概念的一种教学方式。（三）整合教学策略，构建教学流程学生前概念的转变靠传授是无效的，科学学习最基本的过程是基于学生原有经验概念的转变。科学概念建构的教学就是促进学生依靠原有的前概念不断建构新的科学概念的教学。教学中根据学生的认知规律和课堂教学实践，促成学生前概念转变的教学策略是多样的，并分解到课的不同阶段。在教学中我们的教学分成四个阶段探测认知结构，了解已有概念；创设矛盾情景，引发认知冲突;建构科学概念，解决认知冲突；加强学习迁移，强化科学概念。探测认知结构，了解已有概念学习是概念的发展或改变，而不是新信息的简单积累，教学是为了促进学生从前概念向科学概念的转变，因此在教学中，教师要充分运用访谈、问卷调查、绘图等方式了解学生的原有概念，弄清其对学习和理解新知识会造成什么样的障碍与影响，促成前概念的转化。创设矛盾情境，引发认知冲突虽然认知冲突不一定会促使学生发生概念的转变，但认知冲突可被看成是概念转变过程的起点。而在教学中要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，需要经过较长的时冋才能得到转变。为了促使学生实现前概念的转变，我们教师就需要创设一定的情景，讲究一定的策略，善于制造“矛盾事件”，使学生明确意识到自己和别的学生想法不同，从而引起概念的冲突。建构科学概念，解决认知冲突一旦学生产生了认知冲突，认识到自己的原有概念与现实产生了差异，那么他的内心就会积极进行各种建构活动，建构新的科学概念，解决这一认知冲突。而认知冲突的解决有很多可能的途径，在学生出现认知冲突时，学习者并不一定会转变己有概念。因为概念的转变必须有三个特征学生可理解的、合理的、并且是有效的。也就是学生觉得新概念比我原来的前概念更合理更能解释这些现象。因此在教学中，解决学生的认知冲突，我们在教学中，要提供大量的类比，建立适当的模型，促进学生概念的转化。加强学习迁移，强化科学新概念一种新概念，只有能被学生表达时，学生才能接受它。己有教学研究表明：当学生刚刚形成一个新的科学概念时，这个概念在其认知结构中往往是孤立的，很容易受到其他因素的影响。因此在学生经过有效的自主探究，主动转变错误的前概念建立新的科学概念以后，我们还需设置一定的教学情境帮助学生迁移新概念，让学生能运用新学习的科学概念解决前概念无法解决的问题，让学生意识到科学概念比前概念更合理，并能解释更广泛的现象，从而将科学概念系统化。如在教完《物体的沉浮》这一单元时，学生已知道物体的沉浮不但与物体的体积和大小有关，还与液体有关。在不同的液体中，相同的物体会表现出不同的沉浮状态。当我把软木塞、塑料块、葡萄三种物体放在糖浆、水、和油三种不同的液体时，同学们惊奇地发现葡萄浮在糖浆上，塑料块浮在水和糖浆的上面，沉在油的下面，软木塞浮在最上面。师：为什么会出现这种现象？生1:三种液体中，同体积的糖浆最重，油最轻，水的重量介于两者之间，所以糖浆沉在下面，油浮在上面。生2:同体积的塑料、葡萄比油重，所以沉在油的下面，同体积的葡萄又比水重比糖浆轻，所以葡萄就沉在水的下面，浮在糖浆的上面……通过这一活动，我们可以清楚的看到学生对物体沉浮的原因的解释更清楚了，他们懂得在判断这些物体的轻重前应该要强调物体的体积应该相同，可见学生对物体沉浮的科学概念掌握更深化、更巩固了，从而我们的教学目标也达成了。五、研究成果构建了学生概念建构的教学基本流程学生的概念建构是学习过程中新、旧经验相互作用的集中体现，是新经验对已有经验的改造。学习的过程是概念的发展或改变的过程，而不是新信息的简单积累。概念建构过程是认知冲突的引发及其解决的过程。当学生意识到科学概念与原有观念之间的不一致时，从而会产生强烈的“冲突感”，会打破学生原有平衡的心理状态，引起对新旧经验及其有关的事实、观念进行分析和判断，思考各自的合理性、正确性，而此时，我们教师如能釆用有效的教学策略，使学生对新、旧经验做出调整，促使新概念的建立。因此，我们认为在概念建构的科学教学中，教师要促使学生实现概念的建立,首先要了解学生的己有概念，了解概念的成因及表现形式，并以此为出发点，设置教学情景，使学生产生认知冲突，并实施引出科学概念，帮助学生解决认知冲突，实现概念的转变。研究表明，基于前概念的科学概念建构分为以下四个阶段：探测认知结构，了解己有概念一A创设矛盾情境，引发认知冲突—A运用多种策略，解决认知冲突_A加强学习迁移，建构科学概念。学生心理层面:学生心理层面:教学过程层面:教学策略层面:附图：学生科学概念建构教学流程促进了学生科学思维能力的不断发展学生概念的建构过程本质上是一种自我监控过程，是学生主动学习的过程。“在前概念的修正过程中，学习者要不断监视自己对概念的构建程度，釆取各种增进理解和帮助修正的策略，而且，学习者还要不断反思自己及他人的见解的合理性如何，看它们是否与自己的经验体系一致，是否符合经验事实，以及推论中是否包含逻辑错误等。”在此过程中，学生必须不断反思自己的学习行为，修正自己的己有经验。因此，在教师采用多种教学策略进行概念建构教学中，学生以主动的姿态参与学习，积极地进行思维、操作，不断地提升学习能力。概念教学是一个积极建构的过程，学生是学习的主体，是学习的核心。在建构过程中，学生通过反思、质疑、再思考，促使前概念在不断地得到修正、完善或是重建。而在这过程中，恰是学生思维最活跃地阶段，是纯粹地属于自我学习、自我构建地学习阶段。可以说以前概念为基点开展概念教学，是从学生为主体实施教学的最好体现，真正做到了关注学生，以人为本，促进了学生思维的不断发展。例如在教学四年级的《简单电路》一课中，我们用两种教学方式展开教学。教学内容：用两根导线、一个干电池、一个灯泡组装简单电路。教学方式：基于常规的教学和基于前概念的教学教学班级：1班，常规教学2班，基于前概念的教学教学概况：1班，老师告知今天这节课我们要学习简单电路，，而后PPT用两根导线、一个干电池和一个小灯泡组装一个电路，PPT出示一个基本的电路图，而后让学生四人一组进行探究、学习。学生拿到电路后，四人忙不停蹄的工作，但在20分钟的时间里，全班12组，成功的小组有6组，3组在别人的帮助下完成，另外3组还未成功。2班，课前老师先给每组学生提供了一个干电池和一个小灯泡的图片，而后请同学们思考一下，你觉得怎样的连接方式能使小灯泡发亮。（调查学生的前概念）。接着老师在课中先围绕学生的连接方式，抽取典型的3个小组进行介绍，，而后介绍什么叫电路