巧用學生前概念，提高教學有效性

姚惠芳

【內容摘要】科學概念是對事物本質屬性的反映，是通過判斷、推理來表達事物一般關系、基本規律的基本單元，是科學思維的細胞。所以，科學概念的教學是科學知識教學的關鍵。現在大量的科學教學實踐表明，科學概念的教學存在一個比較大的問題，就是很多教師沒有考慮到學生在學習科學概念之前頭腦中已經存在的前概念。前概念具有隱蔽性和頑固性等特征，如果教師沒有意識到這一點，而是把書本上的科學概念直接灌輸給學生，這樣學生沒有真正地經歷一個從前概念到科學概念的轉變過程，就不能真正理解科學概念并進行運用，只是一個死記硬背的學習。學生的科學前概念是影響他科學概念學習的一個重要因素，只有考慮到學生科學前概念的教學學習活動，才能保證教師的科學教學工作順利進行。

【關鍵詞】科學概念 前概念 有效教學 核心素養

前概念是指學生在進行科學知識學習之前，自己已有的想法或者觀點，從哲學觀點出發，“前概念”是建立在感性階段的直觀概念，這些已有的知識、看法有些是不正確或者說是不完整的，有些是正確的。如果原有的知識與結構是正確合理的，這樣的前概念是有助于學生同化新的科學概念、構建新的認知結構;如果學原有的知識與結構是不合理、不科學的，這可能就會阻礙學生正確理解相關科學概念，甚至在不正確的前概念干擾下，產生新的錯誤認識，導致無法構建正確的科學概念。如果在實際教學中，教師能提前掌握學生對于該科學概念的原有的認知，并善于用這些概念進行教學，進一步挖掘、發現和糾正，并適時的、正確地引導學生將自己的前概念進行轉化、提升為相關科學知識點中的正確概念，在教學中做到有的放矢，那么科學教學的有效性就會大大地提高。下面就以我平時的教學為例，談談如果巧用學生前概念，提高教學的有效性。

一、利用前概念，建立矛盾沖突

美國學者納斯伯姆和諾威克曾提出“矛盾事件”：先暴露學生錯誤的前概念，接著讓學生嘗試去解釋一個矛盾事件，引起新舊概念之間的矛盾沖突，接著再對學生進行認知調整，建立正確的概念模型。教師在進行教學活動時，要讓學生認識到自己頭腦中已有的觀點與認識是不合理、不科學的，從而產生思維的碰撞，重新構建一個新的科學概念。現在就以執教《熔化與凝固》這一節課為例：

1.引出學生錯誤前概念

教師：我用學生熟悉的冰塊熔化引入，把一塊冰放在你手里，冰會熔化，問冰為什么會熔化？

學生：手的溫度比冰高，給了冰熱，冰吸熱后熔化了。

教師：那么冰在熔化過程中，溫度是否發生變化？

學生根據自己已有的前概念，回答說冰的溫度會升高，因為從手上吸收了熱，這也正是他們錯誤前概念的顯示。

2.建立矛盾并打破前概念，構建新概念

在學生暴露錯誤的前概念后，我立馬拿出海波（硫代硫酸鈉）熔化的實驗裝置，問怎么樣使海波熔化，學生根據冰熔化的知識回答道，用酒精燈加熱。然后我進行海波熔化的演示實驗，讓學生經歷一下熔化過程中要不要繼續加熱，溫度是否有變化。通過實驗觀察，學生發現海波在熔化過程中要用酒精燈持續加熱，就是說海波熔化過程中要持續吸熱，但溫度計的示數始終保持在48℃不變，通過這個實驗現象可以說徹底的打破了學生錯誤的前概念，認為熔化過程中溫度會升高，從而建立了熔化過程中溫度保持不變的新概念。

學生對于海波在熔化過程中要持續吸熱，但溫度保持不變的知識點，雖然通過實驗現象可以得出，但對于其中的原理學生是不能理解的，這時我進一步進行一些知識拓展，解釋構成海波的分子是排列整齊的，在熔化過程中，由固態變成液態，吸收的熱主要用來克服分子之間的引力，增大分子間的距離，所以溫度保持不變。這個解釋可以根據學生的知識水平看是否需要補充進去。

3.繼續深化，完善新概念

筆者繼續進行書本上的實驗——松香熔化，重復上述實驗過程，同學們觀察到松香在熔化過程中也要持續吸熱，但不用于海波的是，溫度一直在升高，這又建立了新的矛盾。最后通過分析總結得出這節課的主要結論：晶體在熔化過程中溫度保持不變，這個固定不變的溫度叫作熔點;非晶體在熔化過程中沒有固定的溫度，溫度一直升高。但不管是晶體還是非晶體熔化過程中都要持續吸熱。

教師在充分了解學生不正確的前概念后，要合理地給學生創設矛盾情境、制造認知沖突，指導學生在原有的不正確的認知上進行有效學習，培養學生自主比較分析的核心素養。

二、引導前概念，順利構建新概念

在教過程中，具有頑固性的前概念，我們也不能一刀切完全否定，況且許多前概念本身對科學概念的建立起著橋梁和紐帶作用。它是我們的認識形成過程在感性階段的不同表象，甚至是學生形成正確科學概念的必然過程和階段。那么如何來利用學生前概念中正確的部分呢？現在就以我執教《物質的溶解》這一節課中講解有關飽和溶液和濃溶液，不飽和溶液和稀溶液的關系為例：

大多數學生對于這一內容的前概念是飽和溶液就是濃溶液，不飽和溶液就是稀溶液，這個不全面的認知在教學中較難斷根，過一段時間就要冒出來。它實際上只是溶液的飽不飽和與濃稀的概念沒有理清楚，是個不全面的前概念。要理清這里個概念，我認為可以分以下幾步：

1.充分利用前概念，解決部分內容

在這節教學中，我首先安排一個演示實驗1，取兩個相同燒杯，分別裝入等量的水，一個燒杯中加入一藥匙的食鹽，攪拌直到全部溶解，另一個燒杯中加入食鹽直到不能再溶解。通過實驗演示，觀察得到同一溫度下，學生很容易得出同種溶質的飽和溶液是濃溶液，不飽和溶液是稀溶液。這個實驗結論與學生的前概念相符，但不同溫度下的同種物質呢？同一溫度下的不同種物質呢？

2.進行與前概念的比較，引入新概念

那飽和溶液一定就是濃溶液嗎？不飽和溶液就是一定稀溶液嗎？通過提問制造出與前概念的沖突。

教師演示實驗2：在2支裝有10毫升水的試管中分別加入1小藥匙的蔗糖和熟石灰，振蕩后，靜止片刻，問你們看到了什么現象？

學生：蔗糖全部溶解，熟石灰沒有全部溶解。

教師：我們可以根據現象判斷熟石灰已經達到飽和溶液，那蔗糖溶液是否飽和呢？怎么判斷？

學生：現在還不能確定是否飽和，我們可以在蔗糖溶液中繼續加入少量蔗糖，看能否繼續溶解。

教師：繼續加入少量蔗糖，振蕩。發現還能繼續溶解。通過實驗我們可以判斷之前的蔗糖溶液是不飽和的。

教師：蔗糖溶液和熟石灰溶液哪個是濃溶液？

學生：蔗糖溶液，因為相同的水中，蔗糖溶解的比熟石灰多。

教師：那現在能回答我剛開始的問題了嗎？飽和溶液一定是濃溶液？不飽和溶液一定是稀溶液嗎？

學生：通過是實驗我發現，飽和溶液不一定是濃溶液，不飽和溶液也不一定是稀溶液。

3.綜合新舊知識，建構新概念

結合前面兩個演示實驗，我們可以總結得出：飽和溶液不一定是濃溶液，不飽和溶液也不一定是稀溶液。只有當同一種物質在相同溫度下時，其飽和溶液的濃度一定比不飽和溶液濃度大。這樣在學生前概念的引導下，能對新的科學概念進一步深化認識。

三、整合前概念，化無形為有形

教師在教學過程中應當鼓勵和引導我們的學生，針對教學內容大膽主動地表達自己在日常生活中觀察和積累起來的前概念，并展示自己對學習內容的不同看法，主動參與到課堂教學中來，即使是學生的前概念不是那么準確和規范，甚至不具有科學性。下面我以《探究影響浮力大小因素》這一教學環節為例：

學生已經具備了浮力產生的原因的知識，也有了生活經驗中浮力大小影響因素的前概念。課前，我先讓學生根據自己的經驗將“影響浮力大小的相關因素”的有關想法記錄在自己的本子上，然后上交給我，我通過查看每個學生的記錄，對這些記錄進行了梳理和分類。上課時，把整理好的學生的前概念呈現給大家，直接作為科學探究猜想部分。

課堂中，筆者直接給出了“影響浮力大小因素”的幾個猜想，猜想一：物體所受浮力大小可能和物體的密度有關，即密度大的物體受到的浮力大，密度小的受到的浮力小。猜想二：物體所受浮力大小可能和液體的密度有關，即液體密度越大，浸在里面的物體受到的浮力越大，液體密度越小物體受到的浮力越小。猜想三：物體所受浮力大小可能和物體浸入液體的體積有關，即浸入液體的體積越大，物體受到的浮力越大，浸入液體的體積越小，物體受到的浮力越小。

然后，教師提出問題：對于上面這三種猜想，你們有沒有贊同的和質疑的，可以利用桌子上的實驗器材來驗證我們的猜想。學生之間開始進行激烈的討論后分別以小組為單位進行實驗來檢驗猜想。在學生實驗過程中教師進行適時地引導，然后一起總結得出結論——阿基米德原理。

關于影響浮力大小因素的猜測，對于學生而言是有一定的困難的，老師提前了解學生的前概念，進行一定的整合后直接引入課堂，節省了課堂大量的時間，而節省出來的時間正好可以引導學生進行實驗來驗證猜想，提高了科學課堂學習效率，也提升了學生探究實踐的核心素養。

綜上所述，前概念對于學生來講，具有先入為主，根深蒂固，生命力強等特點。因此，學生往往是帶著前概念進入科學課堂學習，這也是科學教學中正常的現象，我們教師在平時的科學教學中應該積極關注學生的“前概念”，并能充分利用起來，則在激發學生學習動機，促進學生思維，加深理解，鞏固知識等各個方面都能起到積極的作用，起到將不利因素轉化為有利因素，是提高課堂教學效率有效途徑，是提高學生科學素養的有效手段。

【參考文獻】

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[2]史瑞娣.教師要善于利用學生前概念[J].湖北教育（科學課），2017（6）：30-31.

[3]中華人民共和國教育部制定.義務教育初中科學課程標準： 2011年版[M].北京師范大學出版社，2011.

（作者單位：上海外國語大學附屬浙江宏達南潯學校）