利用學生的前概念開展有效科學教學

◆王洪集

利用學生的前概念開展有效科學教學

◆王洪集

學生的科學前概念是不容忽視的，因為它是新概念建構的基礎，而且新概念的建構只能基于已有的概念，而學生的科學前概念是影響學生科學學習的一個重要因素，只有考慮到學生科學前概念的學習活動，才能保證小學科學教學順利開展。

前概念；科學教學；實驗

1 前言

學生并不是空著腦袋進科學課堂的，也不是任由教師涂抹的白板。他們開始上學的時候，已經有了初步的對自然界如何運轉的相關理解，即科學前概念。科學前概念是學生通過日常生活的各種渠道以及自身的實踐，并通過周圍自然界物體和事件聯系起來而形成的對自然現象的理解，即學生在學習科學中基于已有經驗和自己獨特思維方式而形成的各種想法。

小學的科學前概念具有抵抗性和頑固性，小學生在實驗與演示中往往受益不多，他們只關注實踐中那些支持他們想法的方面。因此，在科學教學中將學生自己的觀點作為實驗設計的起點，直接指出學生錯誤想法，是非常必要的。促進學生學習的關鍵，就是識別學生的科學前概念，然后解析這些概念的有效性。教師通過對小學生科學前概念的研究，可以了解學生存在哪些科學前概念，這些科學前概念產生的原因是什么，在學習科學時可能會遇到的困難是什么。在此基礎上，教師進行的教學設計才會更具有現實針對性，更有利于學生的學習。

2 科學課“凝結”一課教學案例分析

在這一課中，“凝結”概念的建構是教學的重點。“凝結”的形成有兩個條件：一是充足的水蒸氣，二是遇冷。而遇冷這個條件具有相對性，相對性的建立對學生的理解也是一個難點。

本課采用以科學探究為主的教學方式，通過營造適宜探究的學習環境，提供學習材料，讓學生在教師的引領下，經歷一個完整的科學探究過程，通過師生、生生的交流，逐步建構起水蒸氣遇冷凝結成水的科學概念。具體過程如下。

通過觀察實驗，師生一起將玻璃片扣在裝有溫水的燒杯口上方，這時教師提問：“大燒杯里裝有溫水，你知道此時此刻燒杯里的水會有什么現象發生嗎？”在等待玻璃片上小水珠出現的同時，開始講解“蒸發”的概念，明確燒杯中的水會在常溫下慢慢變成水蒸氣，飄散到燒杯內部的空氣中。同時，強調水蒸氣是沒有顏色的、透明的，是用眼睛看不到的氣體，以明確新概念，與學生的科學前概念發生認知沖突，為學生進一步猜想做準備。

隨后進入分析問題階段，首先引導學生對實驗材料進行細致觀察，可以摸一摸玻璃片，再摸一摸燒杯中的水，尋找線索，同時聯系生活中的類似現象，幫助學生梳理自己的想法，抽取共性，結合教師的講解，將質疑的焦點落在物體遇到冷熱上，最終形成一個合理的假設。

有了明確的假設，就可以找材料進行實驗。這種實驗可以從兩個方面來設計，即用冷水、熱水，提供冷熱不同的水蒸氣，或者用冷的玻璃片和熱的玻璃片來提供冷熱不同的物體。教師首先對學生的兩種思路進行肯定，并幫助學生梳理兩種方法的共性。由于玻璃片很難保溫，教師出示貼有紅藍標簽的試管、變了形的玻璃片，提示用它們來提供相對持久的冷的物體和熱的物體，并利用這些材料，逐步完善實驗設計。教師還要引導學生依據假設對實驗現象進行預測，幫助學生明確實驗中觀察的重點，再次明確實驗目的。

通過分組實驗與匯報交流，學生發現裝有冷水的試管外壁有小水珠出現，裝有熱水的試管外壁沒有任何變化，明確水蒸氣遇到比它冷的物體才能形成小水珠。

明確了小水珠形成的條件以后，教師可以講解凝結概念，讓學生運用凝結概念分析玻璃片上小水珠的成因，進而解釋熱試管內壁、大燒杯內壁小水珠形成原因。通過多次強化冷熱的對比，了解凝結條件中遇冷溫度的相對性，逐步建立凝結的概念。

接著就進入運用凝結概念解決新問題的階段。教師打開暖水瓶的塞子，瓶口的一團霧氣立刻呈現在眼前。通過這種創設現實生活中的場景方式，調出學生的科學前概念，激起認知沖突，建構科學概念。還要追問：“小水珠在上升的過程中慢慢就消失了，這是怎么回事？”由此建立蒸發與凝結現象之間的聯系，了解水與水蒸氣之間可以相互轉化。進一步深化學生對凝結概念的理解，同時建立科學與生活的聯系。

科學前概念是寶貴的課程資源，只要合理利用學生的科學前概念，便可以促進學生科學概念的建構。在教學前，教師通過前測了解到，學生在日常生活中見過水蒸氣，而從學生的回答中可以看出他們看到的所謂的水蒸氣，正是水蒸氣遇冷凝結成的小水珠，這一現象正是本節課要學習的重點。可見，對水蒸氣性質的認識是凝結概念建立的必要前提。因而，教師在教學設計中，首先在導入環節等待玻璃片上小水珠形成的過程中，帶著學生回顧水蒸氣的概念，并引導學生仔細觀察，確信水蒸氣是一種無色、無味、看不見的氣體。同時，學生初步建立起凝結概念后，教師打開暖水瓶的塞子，再次出現現實生活中的場景，調出學生的科學前概念，激起認知沖突，引導學生進行深入分析，進一步體會凝結條件中遇冷溫度的相對性，從而深化對科學概念的建構。

3 科學課“果實的結構”一課教學案例分析

總結回顧，導入新課內容 植物根、莖、葉的結構與功能是相互適應的，這是學生學習過的內容，這三個器官都是植物的營養器官。本節課開始接觸植物的繁殖器官，教師首先幫助學生梳理概念，既是對已學知識的總結與回顧，也是和新知建立很好的聯系，引出新知識的良好開端，還有利于學生形成整體看待問題的思維方式。

教師將問題聚焦：“當植物獲得充足的營養，長大成熟后就會結出果實，果實對植物有什么用？”這個問題承上啟下，引發學生思考，總結了三大營養器官的結構與功能，也引出本課對果實的研究。

學生在發表自己對果實的作用的看法時，或多或少會談及里面的種子，這也是學生最關注的；而種子外面的果皮是學生忽略掉的，基本上沒有學生提及。教師可以順勢引導學生思考果實的結構與作用的關系，從而步入主題。教師可以把果實的作用在副板書上簡單記錄，留下來在后面的環節中解決。

選取典型果實，學習解剖方法，初步觀察果實結構通過課前訪談，了解到學生對果實的概念含混不清，但是他們有一些公認的果實，如蘋果、梨、黃瓜等，所以在初步觀察果實結構的環節時，本課選取了學生公認的果實，讓他們觀察，逐步讓他們本不清晰的想法變得清晰，在頭腦中初步建立對果實結構的認識。

觀察多種果實，豐富事實證據，歸納概括果實結構的共同特點 在觀察三種典型果實后，學生頭腦中的“果實”概念已經初步發生轉變，不再以能不能吃等為判斷依據，而是上升到從結構上考慮了，但三種果實的觀察還不足以概括果實結構的共同特點。因此，教師為學生準備了第二組觀察材料，這組材料已經不是他們提出的果實，而是教師精心設計的。這組材料既包括學生比較熟悉的果實，如西紅柿；也包括他們想不到的“奇特”果實，如八角；還包括他們不能確定的果實，如柿子椒、毛豆、花生等。既有干果，也有果肉；既有靠動物傳播種子的果實，也有靠自身彈射的方式傳播種子的果實，各種情況都存在的“復合型果實”放在一起，進行歸納、概括，提供了豐富有力的證據，也為教師后面的概念教學提供了更豐富的素材。

猜想植物的果實在一般情況下應該具有的結構特點，鞏固應用 在歸納概括果實結構上的共同特點之后，引導學生進行演繹推理：植物的果實一般情況下應該具有的結構特點是什么？讓學生的思維進一步得到發展，也是對概念的鞏固認識。

然后，指導學生應用果實的一般結構特點判斷學生很容易混淆的一些非果實，如土豆、蘿卜等；也判斷一下，學生并不認為它們是果實的果實，如槭樹的果實、蒲公英的果實等。通過這些，學生逐步建立起科學概念。

嘗試將果實的結構與其作用建立聯系 教師嘗試以核心概念為主線，從果實的結構共同點入手進行研究、歸納、概括、演繹、推理，最后再回到果實的作用，利用剛學過的果實結構，即果皮和種子分別起到的作用（豐富有趣的視頻資料，彌補了學生生活中對這方面內容的關注不足），深入剖析果實對于植物的實際作用，最終建立果實結構與其作用相適應的概念。

案例二中，教師利用學生對果實的已有認知，以課前的果實調查為依據，分層次選取不同的材料觀察，使課堂教學充分體現科學教學應著眼于學生的最近發展區，借助學生已有的知識經驗為學生搭建促其發展的腳手架，引導學生掌握建構內化，使其掌握從事更高認知活動的技能。首先，教學一開始，教師根據對學生的調查訪談，從大多數學生都認為是果實的材料中選取蘋果、梨和黃瓜作為初步觀察果實的材料；其次，在對三種典型材料觀察后，學生初步建立果實結構的概念，但還不完全，教師出示第二組觀察材料，讓這組復合型果實為學生建構其果實的結構概念，還為學生恰到好處地布設了了解果實分類的機會，學生的概念得以發展；最后，演繹推理和判斷果實，也為學生的概念進一步發展提供了很好的素材。

G623.6

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10.3969 /j.issn.1671-489X.2017.13.139

作者：王洪集，平度市田莊小學，研究方向為學科教學（266721）。