让“科学概念”破冰前行

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　　摘 要：科学概念作为小学科学课堂教学的三维目标之一已越来越被重视，但是在具体的教学过程中，常常很难达成预期的目标。究其原因，重点在于执教者对学生相关前概念的理解上不到位，转化上不妥当。让“前概念”这座无形的思维冰山遮住了看清科学真相的双眸，挡住了通往科学真理的康庄大道。对此，本文结合实际教学经验系统性地提出了“挖掘”“爆破”“重组”“完善”等四大策略，并详细阐明了从“挖掘前概念”到“达成科学概念”的具体路径。
　　关键词：科学概念;前概念;转化
　　在2000年和2001年，全日制义务教育《科学（3～6年级）》课标研制组进行的一项专题研究表明，我国小学生对科学概念的掌握程度的总体合格率为48.2，低于国外公众对科学概念的掌握的程度。小学科学教学已经走过了十多年，在许多方面都取得了长足的进步，但是，如何帮助学生更好地构建“科学概念”依然困扰着大家。其中原因，主要在“前概念转化”方面的认识和实践有一定不足。老师们常常抱怨：“现在的孩子真难教，刚刚课堂上学过的内容转眼就忘了！”冰冻三尺非一日之寒，要想彻底转化学生顽固的“前概念”，建立起稳固的科学概念，需整体布局，多轨齐下，各个击破。具体来说，要做到如下四点。
　　一、 挖掘：使“前概念”浮出水面
　　学生在学习科学概念之前，由于日常生活经验和前期学习，头脑中形成的对各种现象的看法，称为前概念。从学生认知的角度看，小学阶段的学生处于形象思维相对强于抽象思维的阶段。他们的日常生活经验及前期学习所形成的认识具有较强的“不完整性”和“不稳定性”。受先入为主的思维模式影响，又有极强的“顽固性”。故而，在帮助学生构建“科学概念”的具体教学过程中，必须清楚学生的前概念到底是一种怎样的状况。必须先将学生顽固的前概念挖掘出来，提前晾晒于课堂教学的阳光之下，以便教学者出谋划策、科学对待。笔者认为，需做好如下两点。
　　（一） 做好课前检测
　　对于测查学生的前概念状况，老师们经常采用的办法主要有两个。其一，找个别学生做课前访谈;其二，在教学过程中用提问的方式暴露他们的前概念。不管是哪一种方法都有较强的局限性和片面性。这不利于教师课堂教学的设计和重难点的把握。
　　例如，有教师在教学《声音的传播》时，通过几个简单的课堂提问，将教学的重难点落在了棉线、木尺、铝箔、尼龙绳四种物体的传播本领比较之上，而忽视了声音在物质三态（气体、固体、液体）的传播速度比较。以至于一堂课下来，还有许多学生认为，声音在空气中的传播速度最快。
　　在这一方面，我县小学科学界做了深入的研究和实践，由县教研员牵头组织精干力量编写了各册前概念测查的试卷，在每一个单元教学之前先对所有的学生做好检测工作，并通过数据分析，全面掌握学生的前概念状况，然后再书写教学设计，真正做到以生为本、以学定教！
　　（二） 重视材料准备
　　“材料啊，材料！”章鼎儿老师曾在一次省级小学科学教师培训大会上发出由衷的感叹。是的，想要完整地了解学生的前概念真实状况，仅凭书面的检测是不够的。学生的许多观念和思想有时很难用文字来表达和辨别。若是在组织课堂教学的过程中，教师善于利用有结构的材料，则可事半功倍，迎刃而解。
　　如，在教学《物体在水中的沉浮》一课时，笔者先给学生提供了如下一組实验材料：小石块、泡沫塑料块、回形针、蜡烛、带盖的空瓶、萝卜、橡皮。然后让学生预测它们的沉浮，并阐明理由。通过课堂上的交流和争辩，可以知道：在学生的科学前概念中，已经粗略地知道影响物体沉浮的因素有物体的大小、轻重、形状、材料、是否空心等。但是在综合各种因素的考虑方面又跟最终的科学概念有很多冲突。对于这方面学生的前概念状况，有结构的材料成了最好的载体，帮了课堂教学的大忙。
　　二、 爆破：将“前概念”彻底瓦解
　　由于前概念具有极强的顽固性，若不将其有效化解，必然会严重阻碍科学概念的最终达成。因而，在引导学生走向科学概念的征途之中，必须将相关的前概念用力爆破，开辟出一条思维的畅通之路。具体可从以下两方面入手。
　　（一） 激发学习兴趣
　　爱因斯坦曾说：“兴趣是最好的老师。”其几十年如一日地科学研究最初的动力来自于对科学的兴趣。在兴趣的激发下爆发出无限的动力和激情，最终，穷其一生走上科学研究的漫漫征途。小学阶段的学生正处于科学学习的初始阶段，“激趣引导”是将其顽固前概念爆破的前提。试想，倘若他们连对学习的兴趣和热情都没有，又怎会将自己的前概念主动放弃呢？可见，“激趣引导”非常重要，在具体教学过程中，正确运用课堂提问不失为一种好办法。
　　课堂提问是教学中一个不可或缺的环节，是师生相互交流、相互撞击的双边教学形式。好的课堂提问，能活跃课堂气氛、激发学生的学习兴趣、启发学生的想象与思维、点燃学生探究的欲望，能全面呈现学生的科学前概念。
　　如在教学《相貌各异的我们》这一课时，笔者精心设计了这样一个环节：首先展示课前拍摄的班内各个学生照片，让他们说说分别是谁。看到自己的照片或者是同学的照片，大家非常兴奋，开始七嘴八舌地谈论起来。然后提问：“你是怎样辨别这些照片的？可以从哪几个方面来辨别？”学生一下子从最初的兴趣盎然转为深深的思索。他们讲到了六个方面：眼睛、鼻子、嘴巴、脸型、发型、胖瘦。通过交流，大家一起否定了“发型”和“胖瘦”这两个容易变化的因素。老师再以其他四个方面为基点引导他们深入观察。之后，再拓展到七大相貌特征：舌头、下颚、前发际、耳垂、眼皮、头发、酒窝等。在这一教学过程中，激发兴趣无疑是至关重要的一个步骤，为之后前概念的爆破和科学概念的最终达成走出了至关重要的一步。
　　（二） 引发认知冲突
　　“认知冲突”是学生产生学习需要的诱因。因此，教师要精心设计能揭示前概念不合理的实验，造成认知冲突，然后进行各种建构活动，通过观察、实验验证，不断寻找证据，让学生重组、建构自己的知识结构。可见，在前概念转化的具体过程中，“引发学生的认知冲突”处于非常关键的一个位置。 　　例如，在教学《点亮小灯泡》这一课时，笔者首先提供给学生电池、小灯泡、导线三种材料，让他们说说怎样组装这三种材料来点亮小灯泡。一名学生回答：“将导线的一端连着电池，另一端连着灯泡。因为导线可以将电池中的电传给小灯泡，使小灯泡发光。”对此许多学生表示赞同。教师让这名学生上台演示，在全班同学期盼的目光中，小灯泡始终没有被点亮。学生们大惑不解：水管可以将水龙头中的“水”传给水槽;木条可以将一端的“声音”传给另一端。为什么导线不能将电池中的“电”传给小灯泡呢？可是活生生的事实就摆在眼前，他们急需炸毁错误的前概念，接受科学概念的洗礼。在此基础上，教师因势利导，让学生仔细观察小灯泡的构造，从灯泡中的两个“连接点”中找到突破，引发新的猜想，最终用实验再一次验证。
　　三、 重组：让“前概念”走向“科学概念”
　　课堂前期各种富有情趣和科学韵味的情景或小实验引发了学生的思维风暴，让他们的前概念轰然爆破，让学生处于一种思维的“混乱”和“渴求”中。这些只是前期的工作。接下来，我们需要重塑新知，有效吸收和掌握科学概念。具体可以下两块内容着手。
　　（一） 修复“朴素前概念”
　　那些看法和观念中与科学概念一致，只是缺乏严谨、科学表述的前概念称为“朴素前概念”。“朴素前概念”可以作为关键科学概念的基石。教学工程中需合理吸取，有效利用。
　　比如，在教学《测量力的大小》一课时，学生课前对弹簧已经有了初步的了解，并且大致知道了用力越大，弹簧发生的形状改变也就越大。这非常有利于学生对弹簧测力计的认识和应用，也有助于本节课的难点突破：让学生制作橡皮筋测力计。
　　故而，在教学设计中笔者主要安排了三个重要环节：（1）让学生玩弹簧，用弹簧去拉动各种物体，感受弹簧的特性;（2）认识弹簧测力计，用弹簧测力计拉动各种物体，修复“朴素前概念”，建构科学概念;（3）制作橡皮筋测力计，应用科学概念。
　　（二） 清除“相异前概念”
　　与科学概念有冲突、甚至相悖的前概念称为“相异前概念”，这类前概念阻碍了学生理解和掌握科学概念，干扰学生后继形成正确的概念，对学习的影响是消极的。以便疏通学生的思维通道，让学生更好地接受科学概念的洗礼。
　　比如，在教学《水和水蒸气》一课时，学生顽固地认为热水瓶中冒出的“白气”是水蒸气，尽管之前已经通过学习知道了水蒸气是一种无色无味的气体。可见，受生活和前期认识的影响，“‘白气’是水蒸气”这一“相异前概念”已根深蒂固。必须连根拔起、彻底清除，而且刻不容缓！对此，笔者在教学过程中刻意设置了一个环节：首先引发他们通过对“‘白气’是否水蒸气”展开争论，引发认知冲突;然后让他们认真观看热水蒸发的视频，自主剖析、小组讨论;最后利用多媒体放大水壶冒“白气”的截图，集体剖析其中缘由，证实“白气”原来是水蒸气遇到较冷空气凝结而成的小水滴。终于拨云见日、豁然开朗。
　　四、 完善：助“科学概念”扎实深入
　　小学时期是具体形象思维和抽象逻辑思维两种思维形式交错发展的时期，主要是发展抽象逻辑思维能力，由具体形象思维逐步过渡到以抽象逻辑思维为主要形式。
　　受这种思维特点的影响，通過高效课堂构建的“科学概念”在学生的思维体系中根基不深，若不巩固强化，极易受“新的日常生活经验”等相对形象化的思维因素的影响变形或夭折。教学者需对此引起足够的重视，并付之有效的实践。
　　（一） 清理思维路线
　　小学阶段的学生在认知方面主要处于“前运算阶段”，感性认识较强，理性把握不足，概括能力较弱。基于这方面的认识，教师需在学生对科学概念初步掌握之后，再次做好帮扶工作，帮助学生再一次游走思维路径，加强理解和认识。
　　比如，在教学《为什么一年有四季》一课时，将整堂课的思维基点落在了“地球公转（地轴倾斜）”“直射或斜射”“气温变化”“四季更替”四个点位上，通过明晰的模拟实验和清晰地板书，在课堂小结环节，引领学生重走思维路径，并完整地表述出本堂课的科学概念：在地球公转过程中，由于地轴是倾斜的，造成阳光有规律地直射或斜射某一地区，导致气温也有规律地发生变化，从而形成了四季的更替。
　　（二） 运用干扰辨析
　　“实践是检验真理的唯一标准！”实践也可以帮助真理越辩越明。在科学概念成型之后，并不代表扎实有效、万事大吉。教师要善于变化方式或题型，做好“后测试”工作。
　　比如，在学完《水和水蒸气》一课后，教师问学生：你知道水蒸气有什么特点吗？学生回答：水蒸气无色无味，它是空气中的其中一种气体。然后教师换一种方式提问：老师喝热茶的时候，冒上来的白色气体是什么气呢？有学生就会回答：是水蒸气！从第二个问题可以看出，部分学生在头脑中残存的前概念并没有完全清除，遇到特定的环境又会生根发芽，正如白居易的一句诗“野火烧不尽，春风吹又生。”可见，教师富有针对性“后测试”工作是多么重要。
　　总而言之，在小学科学教学中引领学生将“前概念”转化为“科学概念”如同一次破冰之旅：明确“冰山”的位置，将其浮出水面，利用“加温”的方式彻底炸毁，谨防再一次的思维冰冻，最终开辟出通畅的“行舟大道”，引领学生走向科学真理的殿堂。
　　参考文献：
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　　[2]沈兰.高中物理教学中前概念转变的策略与实践[J].中学物理，2013（1）.
　　[3]张建国.略谈小学生科学前概念的课堂甄别[J].小学教学研究（理论版），2013（10）：50-52.
　　[4]徐富娟.谈小学生前概念转变策略[J].小学科学（教师版），2013（4）.
　　作者简介：
　　曹炳达，浙江省宁波市，浙江省宁波市象山县文峰学校。
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