巧妙利用前概念進行科學教學

同樣一個問題，在未進行科學概念教學前，學生有著不同的看法?？梢姡覀兊暮⒆釉谧哌M科學課堂之前并不是一張白紙，由于生活經歷的不同，他們對生活中發生的各種現象、遇到的各種問題形成了自己獨特的看法。我們把學生在接受正式的科學概念教育之前，對日常生活中所感知的現象，通過長期的積累而形成的對事物非本質的認識稱為“前科學概念”，簡稱“前概念”。前概念的產生是正常的、必然的，可以說它的產生體現了人類認識發展的一般規律。

許多研究表明，“教師和課程材料在沒有考慮學生的前概念的情況下，教學是無效的?！薄皟和那案拍钍窍喈斨匾模遣蝗莺鲆暤?，因為它是新知識建構的基礎?！笨梢娫诳茖W概念教學中，我們不能忽視學生的前科學概念，只有充分理解前概念在每個學生身上的具體表現，并由此找到科學概念的生長點，才能真正發展學生的科學概念。

學生的前科學概念可能是正確的，也有一些可能是不正確的，甚至是錯誤的?？茖W概念和前概念比較一致時，學生就會容易理解科學概念，反之則會對科學概念的形成和發展帶來困難。所以在實際的科學教學中，如果教師能夠把握住學生的前概念，就會使得教學有的放矢，更好地提高教學效果。因此研究和調查學生的科學前概念，并由此形成轉變學生前概念的策略，是一項非常有意義的工作。

帶著這樣的思考，我在全校三、四年級共8個班中，每班抽取10名男生和10名女生進行了前概念問卷調查及個人訪談。調查問卷共分為10個方面27個小題。

在調查與訪談中，我發現所有的學生在這10個方面的概念中都存在著或多或少的前概念。這些前概念有的是完全錯誤的，有的是部分錯誤的，總之沒有一個前概念是完全正確的。這也反映了我校學生的科學素養還比較低，還有待提高。

通過對問卷的分析發現，學生的前科學概念的形成有多種渠道，而來源不同的前概念，在教學中轉變的難易程度就會有所不同?？偫ㄆ饋戆ㄒ韵聨追N情況：

一、受日常生活現象的影響

由于缺乏相應的科學知識或受到現有知識儲備的局限，學生往往會被日常生活中某些事物的表面現象所蒙蔽，根據自己的理解和猜測，對一些事物做出主觀判斷，導致了某些相異構想的產生。例如：對空氣的成分問題，在學前有63.1%的學生認為空氣中氧氣含量最高，他們這樣回答是因為他們已經了解到氧氣在日常生活中很有用，如可供動植物呼吸，可以搶救病人等。故此，主觀猜測氧氣在空氣中的含量最高。經過學后測試，這種相異構想已基本得以消除，只有20.8%的學生仍持有原認知。

二、對概念認識得不全面

由于受認識水平的限制，學生對科學上某些問題的認識不夠全面，從而產生相異構想。如：對于如何防止鐵生銹的問題，在學前，大部分學生不能做出回答，而學后大部分學生都能回答出把鐵放在干燥的地方或隔絕空氣的地方保存可以防止生銹。但是當被問及刷漆和鍍保護膜等措施是否可以防止生銹時，他們卻不能回答。這說明通過學習，學生對此類問題具有一定的認識，但由于他們認識程度的限制，導致回答不全面。這一類的情況經過學生認識程度的加深，轉變起來是比較容易的。

三、緣于機械學習

對概念的死記硬背導致對知識不能靈活運用，在解釋遇到的生活現象時，學生頭腦中雖然有現成的結論，但是在運用的過程中往往還是按照自己以前的經驗思考問題。比如對于如何區分“純凈物”和“混合物”，在學前有40%的學生認為冰水混合物是混合物，其判斷依據是以物質是否混合或是否潔凈為標準。在學后雖然大部分學生對此問題有了正確判斷，但當筆者變換問題方式對該組概念進行考查時，仍有25%的學生認為潔凈的河水為純凈物。經過個案訪談發現，教師對此是做過詳細講解的，而且這部分學生對純凈物和混合物的定義都能很熟練地背誦或默寫，說明他們并沒有真正理解“純凈物”和“混合物”概念的含義，只是機械地記憶了其要義，而沒有建構起廣泛聯系的知識體系。因此，當在自己所熟悉的問題情景中解決問題時（如教師講過的類似例題），能夠很好地運用概念類比做出正確判斷；但是當問題情景發生改變時，學生就仍會不自覺地運用自己以前的區分標準進行判斷。

四、受舊知識的影響

舊有知識即學生以前從報紙或書刊上獲得的某些知識。這些知識在當時的環境中可以解釋某些問題，但是這些知識往往過于籠統，不夠深入。當學生運用舊知識經驗無法解釋一些現象與事實時，往往會加入一些自己的推理和臆測，即想當然地運用自己的“理論”進行解釋，容易形成片面的理解。

基于前概念產生的原因，我們努力學習一些轉變策略，把學生大腦中存在的錯誤的前概念轉換成科學的概念，從而就能更成功地避免錯誤概念的產生。轉變策略是怎樣的呢？筆者認為可以遵循這樣的原則：引發沖突→自主探究→認知遷移。

（一）創設教學情境，引發認知沖突，激發學生的學習興趣。

人都有填補認知空缺、解決認知沖突的本能，一旦引發這種認知沖突，就會引起學生認知心理的不平衡，就能激起學生的求知欲和好奇心，使學生產生解決這種認知沖突獲得心理平衡的動機。因此在教學過程中，教師應該首先探知并充分利用學生的前概念，采取多種教學手段使前概念與科學概念之間產生類比，創設適當的教學情境，引發學生的認知沖突，從而激發起學生的學習興趣，使學生積極主動地去解決這種沖突。

1.聯系實際，引發認知沖突，促進概念轉變。

教師在授課過程中，不妨多聯系日常生活中所用到的知識，使教學更加貼近生活。這樣可以豐富教學內容，使學生將直接經驗與間接經驗結合起來，擴大概念的外延，增強對概念的全面認識，從而改變頭腦中的相異構想，促進前概念的轉變。

2.通過實驗，引發認知沖突，促進概念轉變。

適當增加實驗內容，將一些不容易轉變的相異構想所涉及的教學內容設計成實驗形式，引導學生認真觀察實驗現象，當實驗現象與學生的前概念不符時，學生就會產生認知沖突。此時，教師再因勢利導，促進學生認識到自己前概念的片面性，從而促進學生修改或轉變原有的片面的認知，建構起新的科學概念。

總之，簡單的灌輸式教學方法教給學生的科學概念是不可能讓學生真正理解科學概念并徹底放棄原有概念的。教師只有通過一定的方法激起學生的學習興趣，再結合實驗和運用一定的教學策略，才能促使學生真正地理解科學概念并熟練地應用科學概念去解決實際問題，從而達到教學的目的。

（二）自主探究轉變前概念，建構科學概念。

在科學課堂上，幫助學生實現認知從前概念到科學概念的轉變，就要幫助學生架起原有認知與科學認知之間的橋梁，最有效的方法就是為學生準備可供自主探究的觀察、實驗材料，讓學生在實踐中獲得豐富的感性認識，在觀察現象、分析數據的基礎上，獲得更多的信息，讓學生將自己的探究結果與事先的猜想、假設加以比較，發現矛盾之處，從而去積極地建立新的科學概念。

如：在教學《空氣里有什么》一課時，在學生的大腦中往往會存在這樣一個前概念：有空氣蠟燭才能燃燒，沒有空氣蠟燭就不能燃燒。為了幫助學生樹立“是空氣中的氧氣幫助燃燒”的概念，我先設計了這樣一個實驗：把一支蠟燭點燃，然后用杯子罩住，過一會兒蠟燭熄滅。這時學生紛紛說這是因為杯子里的空氣沒有了，所以蠟燭才熄滅，這正是學生的前概念的暴露。

這時我緊緊抓住學生的前概念及時設問：如果杯子里的空氣沒有了，那么當我們在水里做這個實驗時，應該會出現什么現象？學生根據自己前一節課學習的知識，很容易得出結論，水應該占滿杯子的空間。接著又讓學生把點燃的蠟燭放在水槽中間，然后重復做這個實驗，結果杯子里確實進入了水，但水沒有占滿杯子的空間，而只是占據了五分之一左右。這時學生開始意識到自己的前概念可能有問題，產生了想要明白事情真相的沖動，這時我再加以引導，就能很容易地把學生關于“空氣幫助燃燒”的前概念轉換成“是空氣中的氧氣幫助燃燒”的科學概念。

（三）加強學習的正遷移，鞏固強化科學新概念。

一種新概念，只有能被學生表達時，學生才能接受它。已有教學研究表明：當學生剛剛形成一個新的科學概念時，這個概念在其認知結構中往往是孤立的，很容易受到其他因素的影響。因此在學生經過有效的自主探究，主動轉變錯誤的前概念，建立新的科學概念以后，我們還需設置一定的教學情境幫助學生遷移新概念。讓學生能運用新學習的科學概念解決前概念無法解決的問題，讓學生意識到科學概念比前概念更合理，并能解釋更廣泛的現象，從而將科學概念系統化。

綜上所述，我們發現科學概念的建構是以學生的前科學概念為基礎的，這種轉變是學生思維結構的轉變，是在學生頭腦中引發的一場革命。因此在教學過程中，我們要為學生積極創設自由探究的情境，讓學生充分展現自己的前科學概念，并以此為基點，引發學生前概念和事實間的矛盾與沖突。進行同化與順應，建構新的科學概念，并能讓學生在新的問題環境中拓展和運用新概念，有效地實現由前概念向科學概念的轉變。

（作者單位：南京市棲霞區邁皋橋中心小學）