科學教學中前概念的轉化策略

裴懷芳

摘 要：科學概念教學從某種意義上來說實際是前概念的補充、深化、發展或者糾錯的過程。但學生前概念的形成具有自發性、隱蔽性、頑固性等特點，一經形成若要改變，光靠老師的簡單說教是很難起到作用的。它需要教師在課堂教學中圍繞學生的前概念，分析原因、調整策略、主動建構、鞏固遷移促進學生前概念逐步轉變為科學概念。

關鍵詞：科學教學;前概念;轉化策略

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“前概念”。這些概念來自于生活，能解釋生活中的一些現象，反映客觀世界的一些規律。但有些是不完整的簡單歸納，有些是只適用于特殊情景的片面認識，甚至有些是經不起推敲的錯誤概念，對學生學習正確的科學概念會造成一定的障礙。例如，小學生會想當然地認為太陽繞著地球轉，初一的學生會認為燃燒必須要用火點燃，初學化學的學生認為氧化反應一定有氧氣的參與等。而學生原有的對事物的認識對學習的影響很大，教學中教師充分考慮學生的已有認知，打破原有錯誤概念，建立新概念，為促成概念的轉化而教。

一、關注學生原有認知，暴露學生前概念

在系統學習新知識之前，學生對事物的原有認知往往是內隱的，要了解學生的前概念，教師就應想方設法利用多種方式多和學生交流，關注學生，了解學生，給學生暴露前概念的機會。對于重要的概念，教師在課堂教學前可通過設置問卷、談話等方式了解學生學習新知識前已有的知識基礎。不同學生生活經歷不同，對同一問題可能存在不同的看法。教師課前充分了解，學生前概念充分暴露，為后續課堂教學指明了方向，我們在教學中“以生為本”可適當調整自己的教學設計，提高課堂效率。這樣雖然加重了教師的備課負擔，但有利于教師課堂中有的放矢，順應學生的認知規律開展教學，利于提高課堂效率，這樣的課前準備工作顯然是值得的。

在《大氣壓強》這節課，學生通過對前面大氣層和氣溫的學習，已經對大氣壓強有了初步的感知，為本節課的學習奠定了一定的基礎，大氣壓強知識的學習也是對已學過的固體壓強和液體壓強的補充和深化。同時，雖然生活在大氣中，但學生平時體驗不到大氣壓強的存在，也不會去留意大氣壓強的存在。因此，本節課先安排通過生活現象和學生活動，讓學生感受大氣壓的存在，關注大氣壓，關心大氣壓與我們生活的關系。

教學設計：

利用實驗盒中的器材（吸管、牛奶盒、塑料袋、廣口瓶、紙片、橡皮筋、玻璃杯、水、滴管、吸盤等）設計實驗來證明大氣壓的存在。

學生自主探究，匯報交流。

二、創設問題情境，引發認知沖突

當學生原有認知和所學新知識有沖突時，僅僅組織學生學習新的知識是不夠的。奧蘇伯兒認為，有意義學習是通過新信息與學生認知結構中已有的有關觀念的相互作用才得以發生的。如果不能利用某種有效方式使學生放棄錯誤的前概念，教師呈現給學生新的知識后，學生容易暫時接受新的知識，但此時的知識是極其脆弱的，學生接受了新概念卻沒有放棄原有的錯誤概念。結果就出現上課聽懂了，但等到做作業的時候正確率不高，過一段時候，脆弱知識碎片化，和前概念結合，學生出現似懂非懂的學習效果。在實際教學中，教師可以通過問題情境的設置，使科學概念與學生的前概念產生沖突，當學生無法用自己已有的前概念來解釋、回答看到的現象，就不得不對已有的前概念進行反思，經歷思想上的沖突和震撼，直至打破前概念。

在《大氣壓強》這一課，學生能設計出實驗證明大氣壓強的存在，并不能說明學生真正理解了大氣壓強的概念，這時學生的頭腦處在新舊概念的認知沖突中會出現沖突：覆杯實驗確實證明了大氣壓強的存在，但我還是覺得是水把紙片給吸住的，大家怎么看呢？牛奶盒變扁是有大氣壓的作用，但主要還是人在吸牛奶，你是如何看待的呢？此時，教師如果直接將結論告知學生，并不能解決學生的認知沖突，學生仍然會接受了新知識，不放棄錯誤的舊知識，教師需要采用問題引導式教學，用問題去激發學生思維，將學生引入科學世界。

教學設計：

完成上面的實驗交流以后，請大家思考下列問題：

1.覆杯實驗中，卡片為什么不會掉落？

2.實驗中，水有沒有吸紙片？

3.如果杯子上方與空氣相通，那么水有沒有吸紙片？

4.為什么覆杯實驗中，紙片托住了水，而杯子上方與空氣相通時，水就流下來了？

5.牛奶盒變扁一定需要用吸管吸牛奶嗎？用力擠壓盒子行嗎？

6.如果盒子里空氣進不去，還能吸出牛奶嗎？

7.再次體驗。

引導學生得出，各種現象的產生是因為存在壓強差，氣體和液體會從壓強大的地方流向壓強小的地方。此教學設計注重學生思維的培養，不斷提出新的問題，學生通過動手動腦解決一個個問題，一個個有趣的小實驗，一次次成功的體驗，又面對新的實驗和挑戰，他們的探究欲望將會非常強烈，學習狀態也將從“要我學”進入到“我要學”。教師抓住機會，順著學生思維的發展，點燃學生新知識的學習火花，和學生一起逐一解決問題，新的概念逐漸建立，過程中也很好地培養了學生觀察現象和分析問題的能力。

三、自主探究、合作交流，建構科學概念

學生初步建立了新概念，從實驗中總結得到了新的知識，也打破了舊認知中的一些錯誤知識，但這時還不能認為學生實現了認知從前概念到科學概念的轉變，此時的新概念并未完整建立，需要進一步深入，從感性到理性。上課教師需安排學生自己動手動腦，為學生準備大量可供自主探究的實驗器材，學生從自己對科學概念的理解出發設計實驗，觀察實驗現象，記錄分析實驗現象和數據，和同學、老師交流，通過情景的審視和分析，修正鞏固新知識，有效地將前概念轉化為科學概念。

在《大氣壓強》的教學中，學生通過實驗得出大氣壓強的存在，此時的知識還是比較脆弱的、不牢固的，教師課堂馬上安排學生及時應用所學知識，和生活中的現象聯系起來，解釋和解決實際問題，這里的吸盤吸管等，是學生常用的，但不能用科學知識正確解釋相關現象。課堂及時鞏固，體現“科學來源于生活，科學應用于生活”的理念，通過動手實踐，生生之間、師生之間的交流，將知識內化。因此在課堂教學中我們也必須要留有一定的時間讓學生進行課堂交流研討，給他們創造一個自由討論的空間，促使學生將錯誤前概念轉化成科學概念。

教學設計：

1.學生思考：下列事例，哪些是利用大氣壓工作的？

①塑料掛鉤的吸盤

②用吸管吸飲料

③真空壓縮袋

④船閘

2.你還知道哪些利用大氣壓強的例子？

學生討論交流。

四、系統整合，鞏固強化科學概念

學生說出來的，才是學生真正理解的。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。學生學習新知識時，往往不能很好地把新知識和已有知識聯系起來，不能建立新知識和舊知識之間的關系。教師教學時，要將相關的新舊知識進行整合和關聯，用新概念解決原來知識學習中一些還未解決的問題，促進新概念的學習。如：可以按知識的縱深發展整理知識，按知識的橫向聯系整理知識，引導學生對相似概念進行比較，要同中比異，異中比同。

在《大氣壓強》的教學中，僅僅知道大氣壓強的存在是不夠的，學生應該知道大氣壓強存在的原因和固體壓強、液體壓強存在的原因相聯系，形成知識網，比較異同，認識壓強的本質特征。

教學設計：

1.固體壓強、液體壓強產生的原因是什么？

2.猜測氣體壓強產生的原因是什么？

師歸納總結：氣體壓強產生的原因是氣體有流動性且受重力的作用。

參考文獻：

[1]蔡鐵權，姜旭英.概念轉變的科學教學[M].教育科學出版社，2008.

[2]張大均.教育心理學[M].人民教育出版社，2004.

[3]張紅霞.科學究竟是什么[M].教育科學出版社，2003.

[4]劉文廣.前概念的特征及物理教學對策[J].河南教育， 1997（7）.

[5]劉瑞東，祁雪莉.中學化學概念教學新探[J].化學教學， 2004（11）.

[6]李彤.排除前概念干擾 構建生物學概念[J].廣東教育， 2004（10）.