讓學(xué)生消除錯(cuò)誤的“前科學(xué)概念”

一個(gè)人形成概念的渠道有兩條。

一條是日常生活的渠道。每個(gè)個(gè)體在各自的社會(huì)、生活環(huán)境下，通過耳聞目睹、自身實(shí)踐將周圍自然界的物體和事件聯(lián)系起來，形成對(duì)自然現(xiàn)象的理解或想法，叫做前科學(xué)概念，簡稱“前概念”。當(dāng)然，這種概念的形成是自發(fā)的、無意識(shí)的、不自覺的，所形成的概念也是原始的、簡單的、有限的、零碎的、低層次的，有時(shí)還是錯(cuò)誤的。

另一條是學(xué)校教育的渠道。通過接受正規(guī)的科學(xué)教學(xué)、有意識(shí)地自學(xué)有關(guān)書籍或自覺地進(jìn)行自我實(shí)踐而形成的對(duì)客觀世界的理解和認(rèn)識(shí)，這叫“科學(xué)概念”。這種概念一般來說，比較正確、全面、系統(tǒng)。學(xué)生的前概念是新知識(shí)建構(gòu)的基礎(chǔ)，不容忽視。

在小學(xué)科學(xué)課教學(xué)中，概念學(xué)習(xí)的主要任務(wù)是要將學(xué)生自發(fā)形成的前概念，上升為一定層次的科學(xué)概念。引發(fā)認(rèn)知沖突。消除錯(cuò)誤的“前概念”

認(rèn)知沖突是一個(gè)人已建立的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與當(dāng)前面臨的學(xué)習(xí)情境之間暫時(shí)的矛盾與沖突，是已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與新知識(shí)之間存在某種差距而導(dǎo)致的心理失衡。當(dāng)老師充分了解學(xué)生的前概念之后，可以通過問題情境的設(shè)置，使科學(xué)概念與學(xué)生的前概念產(chǎn)生沖突。因此，認(rèn)知沖突是概念改變過程的起點(diǎn)，是學(xué)生暴露前概念的誘因，是概念形成的源泉，它可引發(fā)、調(diào)整原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的動(dòng)機(jī)，并促使學(xué)生尋找協(xié)調(diào)的途徑。。 按照皮亞杰的觀點(diǎn)，學(xué)生改變原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的主要機(jī)制是同化和順應(yīng)。同化是學(xué)生把外在的信息納入到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以豐富和加強(qiáng)已有的思維傾向和行為模式。順應(yīng)是學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新的外在信息產(chǎn)生沖突，引發(fā)原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整和變化，從而建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

建立在認(rèn)知沖突基礎(chǔ)上的教學(xué)策略，側(cè)重于在教師適當(dāng)?shù)母深A(yù)下學(xué)生的主動(dòng)調(diào)適。一般來說，它包括三個(gè)最基本的步驟:

第一是初始階段。其要點(diǎn)在于使學(xué)生明確認(rèn)識(shí)自己的前概念，通過一定的方法暴露學(xué)生的前概念，然后使學(xué)生明確意識(shí)到他們和別的學(xué)生想法不同。在實(shí)際教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一個(gè)寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)置一定的教學(xué)情境引出問題，教師鼓勵(lì)并激發(fā)學(xué)生對(duì)新問題進(jìn)行猜想和解釋，在必要的時(shí)候鼓勵(lì)學(xué)生之間進(jìn)行質(zhì)疑和辯論，通過預(yù)測、交流與表達(dá)。把學(xué)生的前概念充分地暴露出來。教師要充分尊重學(xué)生的前概念，在學(xué)生經(jīng)過探究活動(dòng)獲得經(jīng)歷和體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步組織學(xué)生進(jìn)行討論，交流各自的看法。為了和他人交流共享自己的想法，學(xué)生必須首先將自己的思路及觀點(diǎn)明確化，并提供各種足夠的證據(jù)予以支持，進(jìn)行自我解釋。

第二是認(rèn)知沖突階段。通過呈現(xiàn)或操作或嘗試解釋一個(gè)矛盾事件引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。當(dāng)教師充分了解學(xué)生的前概念之后，可以提供能引起認(rèn)知沖突的觀察材料，人為地設(shè)置學(xué)習(xí)障礙，提出過渡性的中心問題，制造矛盾，激化沖突，并讓學(xué)生試著根據(jù)前概念進(jìn)行預(yù)測或推理。當(dāng)學(xué)生無法用已有的前概念來解釋、回答看到的現(xiàn)象，就不得不對(duì)已有的前概念進(jìn)行反思，經(jīng)歷思想上的沖突和震撼。

第三是認(rèn)知沖突解決階段。教師鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知調(diào)整，建構(gòu)與科學(xué)概念相一致的概念模型。即通過建構(gòu)活動(dòng)，創(chuàng)建一個(gè)新模型，解釋觀察到的事實(shí)。

例如:筆者執(zhí)教《蠟燭能燃燒多久》一課，就是在多次的矛盾沖突中展開探究活動(dòng)的。第一次矛盾沖突:學(xué)生的前概念是杯中的氧氣燒完了，兩支蠟燭應(yīng)該同時(shí)熄滅。實(shí)際的現(xiàn)象卻是高的先熄滅，矮的后熄滅。通過思辯活動(dòng)，學(xué)生經(jīng)歷一次“肯定——否定”的轉(zhuǎn)變。第二次矛盾沖突:架空杯子流出空隙，大量實(shí)驗(yàn)證明，蠟燭還是熄滅了，與學(xué)生的前概念——“空氣流通使蠟燭能夠燃燒”產(chǎn)生矛盾。兩次實(shí)驗(yàn)的事實(shí)都與學(xué)生的前概念發(fā)生了很大的沖突，學(xué)生內(nèi)心充滿了疑惑，他們既對(duì)自己原先的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了否定的態(tài)度，同時(shí)又無法尋找到合適的答案，正是這樣的矛盾沖突激勵(lì)著學(xué)生去嘗試著分析原因，激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的探究“如何才能使蠟燭持續(xù)燃燒”的欲望。

提供具體類比，消除錯(cuò)誤的“前概念”

由于科學(xué)教學(xué)常涉及一些無法直接觀察到的事物，通過參照某些可觀察到的事物或曾有體驗(yàn)的事情，把將要學(xué)的新現(xiàn)象比擬成另一熟悉的現(xiàn)象，從而使學(xué)生能夠更好地促進(jìn)理解，這叫類比。將類比策略應(yīng)用到概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中，就是將學(xué)生的前概念作為教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)或“支點(diǎn)”，在學(xué)生已知的和未知的事物之間利用類比關(guān)系，幫助學(xué)生摒棄原有的前概念，進(jìn)一步理解與接受科學(xué)概念。學(xué)生將前概念與將要學(xué)習(xí)的科學(xué)概念之間進(jìn)行類比，這就好比在學(xué)生的前概念與科學(xué)概念之間架起了一座“橋”，通過這座橋，能使學(xué)生更易消除錯(cuò)誤前概念，建立科學(xué)概念。因此，“架橋”策略在概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中應(yīng)用的最廣泛，如布朗和克萊門特提出并驗(yàn)證了“架橋”策略在概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中的應(yīng)用。

建立在類比基礎(chǔ)上的教學(xué)策略，可分四個(gè)基本步驟:首先，創(chuàng)設(shè)一個(gè)中心問題，用以暴露學(xué)生正在討論的相關(guān)主題的前概念;其次，教師舉出一個(gè)符合學(xué)生直覺的類比例子。這個(gè)例子是孩子所持有的和科學(xué)理論基本相容的信念，這種信念可以是明確的，也可以是默認(rèn)的，是學(xué)生熟悉、相似而具體的，能引發(fā)學(xué)生對(duì)主題思考的;再次，教師要求學(xué)生在類比例子和目標(biāo)概念之間做出明確類比，并試圖建立類比關(guān)系，教師應(yīng)清晰地表明類比之間在語義和結(jié)構(gòu)上的相互對(duì)應(yīng)，還應(yīng)指出類比在何處是不適用的，不確切的;最后，如果學(xué)生沒有接受這種類比，教師再試圖找到一種架橋類比(或者一系列架橋類比)，在目標(biāo)和類比例子之間插入“概念化的中介物”，通過層層搭建，在學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)預(yù)期目標(biāo)之間建立起認(rèn)知橋梁，幫助他們掃清那些似懂非懂的前概念障礙。

如《食鹽在水里溶解了》一課中，有一活動(dòng)是觀察高錳酸鉀的溶解過程。食鹽在水中溶解過程是怎樣的?溶解后在水中是如何分布的?這些現(xiàn)象學(xué)生都無法看見，怎么辦?此時(shí)，應(yīng)找一種在溶解過程中和溶解后的分布情況均可視的物質(zhì)作類比，如高錳酸鉀。學(xué)生就能形象地觀察水從無色到紫色，由淡變濃，從可見到不可見，最后擴(kuò)散到均勻分布的過程。從而學(xué)生充分地理解了食鹽、白糖一類物質(zhì)在水中的溶解過程和溶解后在水中的分布情況。這時(shí)。學(xué)生頭腦中溶解的概念“物質(zhì)在水中溶解的過程是慢慢擴(kuò)散的，溶解后是均勻分布在水中的”將變得更為豐富。揭示本質(zhì)特征。消除錯(cuò)誤的“前概念”

在概念轉(zhuǎn)變中，當(dāng)前概念與科學(xué)概念產(chǎn)生沖突后，應(yīng)該選擇一種最為適當(dāng)、明確的方法，來揭示事物的本質(zhì)特征，幫助學(xué)生建立起科學(xué)概念。

揭示本質(zhì)特征的教學(xué)策略應(yīng)做到:一是抓住科學(xué)概念的本質(zhì)屬性。教學(xué)中應(yīng)圍繞概念的本質(zhì)屬性展開研究，通過活動(dòng)讓學(xué)生區(qū)別前概念中的本質(zhì)屬性和非本質(zhì)屬性;具體操作中還可以抓住科學(xué)概念中的關(guān)鍵詞等;二是抓住概念教學(xué)的本質(zhì)屬性。科學(xué)概念的形成過程就是由學(xué)生層面的前概念朝著科學(xué)層面的科學(xué)概念不斷邁進(jìn)的過程，是階梯狀、有限度的。因此，科學(xué)概念教學(xué)應(yīng)遵循循序漸進(jìn)的原則，教師需要在前概念的基礎(chǔ)不斷創(chuàng)設(shè)情景，在活動(dòng)中有序地、漸進(jìn)地開展科學(xué)概念的教學(xué)。

如學(xué)生建立雞、鴨是鳥類的概念時(shí)，有的學(xué)生總是把鳥會(huì)飛作為鳥類的主要特征，雞、鴨不會(huì)飛就認(rèn)為不是鳥類。要消除這個(gè)錯(cuò)誤前概念，就要使學(xué)生認(rèn)識(shí)鳥類的本質(zhì)特征，通過選擇各種各樣的鳥，揭示鳥類的共同特征，再比較雞、鴨是否也具有這些共同特征，使他們形成雞、鴨是鳥類的科學(xué)概念。

建構(gòu)新知識(shí)平臺(tái)，消除錯(cuò)誤的“前概念”

如果探究者已有的概念系統(tǒng)無法解釋某個(gè)感知事件，即使經(jīng)過分析也是如此，那表明他的概念系統(tǒng)不夠充分。這時(shí)，根據(jù)維果茨基理論，接受學(xué)生的觀點(diǎn)，將之作為教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，幫助學(xué)生擴(kuò)展這種知識(shí)，學(xué)會(huì)更靈活地將這些知識(shí)運(yùn)用到更多的情境中去，并逐漸將之整合到一個(gè)更廣闊、有更大包容性的概念系統(tǒng)之中。在新的概念體系中，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生同化，產(chǎn)生新的概念。 建構(gòu)新知識(shí)平臺(tái)的策略，不是直接挑戰(zhàn)學(xué)生的錯(cuò)誤前概念，而是建構(gòu)一個(gè)學(xué)習(xí)新知識(shí)的平臺(tái)，作為消除錯(cuò)誤前概念，建立科學(xué)概念的人口;該轉(zhuǎn)化主要側(cè)重學(xué)生的主動(dòng)調(diào)適，學(xué)生需要花時(shí)間在前概念與科學(xué)概念之間來來回回、不斷往復(fù)，接受某些觀點(diǎn)，又拒斥某些想法，或者將它們整合起來，從而形成科學(xué)概念。 如“擺繩的長短影響擺的擺動(dòng)快慢”向“擺長影響擺的擺動(dòng)快慢”的轉(zhuǎn)化，學(xué)生通過探究發(fā)現(xiàn)(擺錘一樣長)，擺繩越長，擺的擺動(dòng)速度越慢，這時(shí)教師呈現(xiàn)一組擺繩一樣長，擺錘不一樣長的兩個(gè)擺，學(xué)生的判斷有的是擺的擺動(dòng)速度一樣、有的是不能判斷……此時(shí)利用他們已有的概念系統(tǒng)已無法解釋，教師應(yīng)適時(shí)提供給孩子們一個(gè)學(xué)習(xí)新知識(shí)的平臺(tái)，一個(gè)進(jìn)入更大科學(xué)知識(shí)系統(tǒng)的入口，即擺長對(duì)擺的擺動(dòng)速度的影響。

使概念系統(tǒng)化。消除錯(cuò)誤的“前概念”

新概念只有能被學(xué)生表達(dá)時(shí)，學(xué)生才能接受它。已有研究表明:當(dāng)學(xué)生剛剛形成一個(gè)新的科學(xué)概念時(shí)，這個(gè)概念在其認(rèn)知結(jié)構(gòu)中往往是孤立的，很容易受到其他因素的影響。在轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤前概念，建立新概念后，我們還應(yīng)將新概念整合到概念系統(tǒng)中。為此，需要設(shè)置一定的教學(xué)情境幫助學(xué)生遷移新概念，讓學(xué)生能運(yùn)用新的科學(xué)概念解決前概念無法解決的問題，讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)概念比前概念更合理，并能解釋更廣泛的現(xiàn)象，從而將科學(xué)概念系統(tǒng)化。

使概念系統(tǒng)化的策略是建立概念圖，構(gòu)建概念體系，把新舊知識(shí)聯(lián)系起來。為此，可以創(chuàng)造運(yùn)用概念的機(jī)會(huì)，通過一些綜合活動(dòng)把知識(shí)相互聯(lián)系起來加以運(yùn)用，也可以通過提供豐富的觀察材料，組織學(xué)生反復(fù)觀察和實(shí)驗(yàn)，形成大量的感覺、知覺和表象，拓展學(xué)生對(duì)概念外延的認(rèn)識(shí)。