搭建通往科學概念的“橋”

魯菊

摘 要： 科學學習過程就是將錯誤或模糊不清的前概念轉變為科學概念的過程。為了讓學生從前概念的“此岸”到達科學概念的“彼岸”，教師要通過引發學生的認知沖突和利用類比方法，為學生搭建通往科學概念的“橋”。

關鍵詞： 前概念 科學概念 認知沖突

兒童從一出生就開始對世界進行探索，隨著年齡增長，他們在各自生活環境中，通過感知各種現象，并結合到自身實踐中，逐步形成對各種事物的理解，這就是前概念。這些前概念有些不夠完整，有些含糊不清，有些甚至是錯誤的。但在學生學習科學時起著重要作用，因為科學概念的形成和建立是以前概念為基礎的。如果把科學學習比喻成“過河”，學生的前概念就相當于“此岸”，而“彼岸”就是學生建構的科學概念。如何讓學生從“此岸”到達“彼岸”，轉變前概念，需要教師為學生搭建通往科學概念的“橋”。

一、利用類比方法，搭建完善模糊概念的“橋”

學生的有些前概念與科學概念并不相悖，只是不完整或模糊不清，教學中運用類比方法將新概念與認知結構中現存的前概念相聯系，從而獲得科學概念。類比推理的教學表征及學習方法是利用邏輯推理的思考形式，把尋常、熟悉的事物（類比對象）類比到異常、未知的事物（研究對象），然后依據兩個對象之間存在某種相類似事物關系，從已知對象具有的某種性質推出未知對象具有相應的性質。

在電磁鐵一課的教學中，學生的基本學情是：大部分學生對電和磁鐵的性質掌握較好（因為本單元中先進行了簡單電路和磁鐵的教學）；一部分學生已經形成電磁鐵相對原始、不夠準確的初始概念；少數學生容易將電磁鐵與磁鐵等同認識（因為電磁鐵和磁鐵有很多相同性質，且一字之差），形成對錯糾結的電磁鐵前概念。所以學習電磁鐵科學概念前，學生對電、磁鐵、電磁鐵這些概念已經形成自己的認識，這些就是本課教學的生長點。所以教學中通過調動、整理學生的這些前概念，與科學概念之間形成連接，從而完善前概念形成科學概念。

二、引發認知沖突，搭建轉變錯誤概念的“橋”

錯誤的前概念有時很頑固，不容易轉變，阻礙學生建構科學概念。如何讓學生對自己原有概念感到不滿呢？需要引發學生認知上的不平衡，也就是引發科學概念與學生前概念之間的矛盾，讓學生意識到自己已有概念無法解釋眼前現象或問題時，必須對自己已有概念進行反思，經歷思想上的斗爭，從而建構新的概念。

1.利用演示，引發沖突。

很多科學原理、科學概念是很抽象的知識，學生不容易理解。通過實物演示、圖片演示、實驗演示等方法，給學生呈現形象的教學情境，當這些教學情境與學生已有概念之間存在矛盾時，沖突就產生。

神奇的水一課中，要學生了解很多有關水的特點，如表面張力、溶解、毛細現象，這些都是很抽象的科學概念，如果僅僅通過講授的方法，學生肯定不能理解。通過有趣的演示實驗，引導學生對實驗進行預測，并與實驗現象進行比較，從而引發認知沖突，進行科學概念的有效教學。

如教學表面張力時，課的開始向學生出示一杯裝滿水的杯子，教師拿出一個回形針，問：“老師這里有個回形針，如果我把它放到這杯水的表面，猜一猜會出現什么現象？”學生都會回答是沉到水底，但實驗結果是回形針漂在水面上。這與學生的預測產生極大的反差，沖擊學生的前概念，矛盾沖突就產生。接著學生自然會思考：這是為什么，是什么原因造成的，這樣學生就踏上建構科學概念的橋。

2.親歷探究，引發沖突。

學生在頭腦中形成的錯誤前概念往往是根深蒂固的，僅僅通過說教的方式往往很難轉變，必須讓學生經歷一系列有思維參與的科學探究活動，把握事物的本質特征，這樣才能形成科學概念。

如在研究影響種子萌發條件的教學中，問題提出后，學生會提出很多猜測，如水、溫度、陽光和土壤等。影響種子萌發的條件是水、空氣和溫度，其他猜測都是錯誤的。學生面對這么多猜測時，肯定會思考哪些猜測是正確的。這時，教師適度引導，讓學生通過設計實驗驗證他們的猜想；最后通過對比實驗結果和猜測之間的關系，發現兩者的不同，從而引發認知沖突，實現概念的轉變。

3.交流質疑，引發沖突。

由于每個學生的生活經歷、認知水平不同，他們頭腦中形成的前概念是有差異的，并且有他們認為正確的證據做支撐。這時通過師生、生生之間的交流和質疑，激起學生思維之間的碰撞，從而引發認知沖突，為建構科學概念搭建橋梁。

如在探究聲音是怎樣產生的一課中，大部分學生都認為聲音是由于物體受到碰撞、敲擊、摩擦等產生的，不能真正理解聲音是由于物體振動產生的。實際教學中，學生運用實驗材料發出不同聲音后，學生的確提出撞擊、摩擦等產生聲音的各種觀點。這時教師不要急于否定學生的想法，可以把學生的想法一一羅列出來。然后，提出質疑：“大家提出了這么多觀點，但解釋聲音產生的原因卻只有一個。那哪個觀點是正確的，哪些觀點是錯誤的呢？”通過分析，他們發現每一種觀點只能解釋一部分現象。如敲擊只能解釋敲擊物體，卻不能解釋彈橡皮筋和鋼尺，吹瓶子等。經過這樣質疑，學生發現自己已有的概念有問題，認知沖突由此產生。

另外，認知沖突的產生與學生學習動機和態度有密切關系，那些對學習漠不關心的學生是很難產生認知沖突的，所以教學中教師要努力調動學生學習主動性和積極性。

當前，重視和發展學生的科學概念，是科學課發展的必然趨勢。但學生在形成科學概念的過程中會遇到種種困難，需要教師給予恰當支持和幫助，為學生建構科學概念“搭橋鋪路”。