談初中科學概念教學的幾點做法

李學海

談初中科學概念教學的幾點做法

李學海

李學海/杭州外國語學校教師（浙江杭州310023）。

科學概念的建立是基于對大量客觀事物的分析、比較、綜合、概括，抽象出這一類客觀事物共同的本質(zhì)特征而得出的?？茖W概念教學是課堂教學極其重要的一部分，在幫助學生構(gòu)建科學概念的過程中，如果教師有意識地對學生進行分析、概括、辨析、推理等能力的培養(yǎng)，不僅有助于學生更深入、靈活、有效地掌握概念，長此以往也會使學生的科學素養(yǎng)和思維品質(zhì)得到提升[1]。當下概念教學存在的主要問題是：概念教學的過程被省略，直接將概念塞給學生，導致學生對概念的學習停留于記憶，理解片面、膚淺，當遇到新情境、新問題時束手無策，不能自如運用概念來解決問題。因此，如何促進學生對科學概念的理解、掌握和運用，提高科學概念教學的有效性，從而形成有意義學習，成為我們亟待思考的問題。筆者結(jié)合多年初中科學教學實踐談幾點做法。

一、在認知沖突中明晰概念

當學生發(fā)現(xiàn)自己的觀點或想法與實驗現(xiàn)象不符或與其他同學不同時，往往會對自己先前的觀點產(chǎn)生懷疑，引起內(nèi)在的概念沖突，使認知處于不平衡的狀態(tài)，這便形成了認知沖突。這種認知沖突的產(chǎn)生和化解的過程，正是學生同化和順應(yīng)新的觀點、建構(gòu)和修正概念的過程[2]。以質(zhì)量守恒定律中引發(fā)認知沖突的設(shè)計為例。

問題：白磷燃燒前后的質(zhì)量一樣嗎？

（學生想到所學課題內(nèi)容，會認為質(zhì)量是守恒的。）

視頻：燒杯中放入少量白磷，稱量點燃前后的質(zhì)量。

問題：實驗得出什么結(jié)論？

學生：反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量大于反應(yīng)后物質(zhì)總質(zhì)量。

小組討論：實驗方案有沒有什么問題？

學生：燒杯沒有用塞子塞住，產(chǎn)生的白煙大量揮發(fā)到空氣中，反應(yīng)后物質(zhì)質(zhì)量減少。

將視頻與課本實驗進行比較。

問題：為什么把燒杯換成錐形瓶？氣球起什么作用？

學生分析討論，之后完成實驗，冷卻后電子天平稱量，反饋現(xiàn)象結(jié)論。

學生理所當然認為白磷燃燒后質(zhì)量不變，但實驗結(jié)果與學生的預(yù)測相反。此時，學生會更迫切地尋找更多的相關(guān)信息，試圖去解決認知沖突，在此過程中逐步達到對概念的明晰。因而，創(chuàng)設(shè)合適的情境，通過實驗演示等提供給學生與原有理解相反的事實，由此產(chǎn)生不同觀點的碰撞，能幫助學生糾正錯誤概念，促進正確概念的掌握。

二、在分析推理中形成概念

教師要明確為什么要引入這個概念，如何在分析推理中幫助學生形成概念，從中掌握概念知識的程序。分析推理過程是一個逐步深入、接近概念本質(zhì)的過程，更是調(diào)動學生思維、引發(fā)學生思考的助推器。這一過程實質(zhì)上是給了學生一把解決問題的鑰匙，促進學生自主地通過同化和順應(yīng)建構(gòu)概念。以催化劑的概念教學為例。

問題討論：過氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生氣體，怎樣設(shè)計確認實驗中的反應(yīng)物？

學生設(shè)計：（1）在試管內(nèi)倒入少量過氧化氫，用帶火星的木條伸入試管檢驗，觀察現(xiàn)象，加熱后再觀察現(xiàn)象。（2）取少量二氧化錳于試管中，加熱，帶火星的木條檢驗，觀察現(xiàn)象。（3）過氧化氫溶液中加入少量的二氧化錳，用帶火星的木條檢驗。

學生得出二氧化錳加快了化學反應(yīng)速度的結(jié)論。

思考：二氧化錳與哪一步作用相似？

學生：與加熱相似。

教師總結(jié)：像二氧化錳那樣，在反應(yīng)中只起到改變其它物質(zhì)的反應(yīng)速度，本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應(yīng)前后都不變的物質(zhì)叫做催化劑。同時再提出問題：要證明二氧化錳是催化劑還需要再增加什么探究實驗？

學生思考討論：（1）探究反應(yīng)前后的質(zhì)量有沒有改變，將3中剩余的物質(zhì)過濾、洗滌、干燥，看得到黑色固體的質(zhì)量是否與反應(yīng)前相等；（2）探究二氧化錳的化學性質(zhì)有沒有改變，看反應(yīng)后過濾干燥得到的二氧化錳能否繼續(xù)催化分解過氧化氫。若二氧化錳能繼續(xù)催化分解過氧化氫說明二氧化錳是催化劑。

只有親身經(jīng)歷過分析推理、實驗體驗，學生才能更好地掌握概念。在形成概念的過程中，師生重演概念知識的產(chǎn)生與發(fā)展過程，學生自主性地獲取概念內(nèi)容，在經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建構(gòu)概念，對概念的理解就更為深刻。

三、在數(shù)形結(jié)合中深入概念

概念的教學過程本身就是科學方法的示范。教師要有意識地從教材中歸納總結(jié)出形成概念的方法并向?qū)W生加以介紹。學生對方法不斷積累和掌握，由于方法具有程序化和自覺能動性的特點，學生會自動用方法把復雜的問題簡單化，認識事物之間的本質(zhì)和區(qū)別，并形成概念。以分析勻速直線運動的概念為例。

科學課程標準中對速度的內(nèi)容目標之一是能用速度描述物體的運動。這個目標看起來對學生的要求不高，課堂上教師往往這樣介紹：單位時間通過的路程相等。但當學生碰到了s-t圖像和v-t圖像相應(yīng)的問題，還是感覺比較陌生，錯誤率很高，甚至有的同學無從下手。因此要搞清楚勻速直線運動的概念，除了要分析清楚內(nèi)涵和外延，還可以用數(shù)學方法來描述概念，從而形成從感性認識到理性認識的突破。以描點法分別作出v-t和s-t圖像（圖1a）；在此基礎(chǔ)上，作出不同速度的圖像（圖1b）；還可以根據(jù)v-t圖像求路程的大小（即圖示陰影部分矩形面積）或根據(jù)s-t圖像上任一點找到橫縱坐標求速度（圖1c）；最后根據(jù)前面的分析來判斷相似圖像的物體運動情況（圖1d）。

圖1

經(jīng)過這樣分析，學生對勻速直線運動的概念印象極為深刻，知識儲存變得專一有序，知識的提取也變得輕松便捷。通過數(shù)形結(jié)合處理數(shù)據(jù)、描述規(guī)律，形象直觀而且簡捷準確，科學表達運動規(guī)律，使概念變得清楚明了。如此能增強學生對概念本質(zhì)的認識，促進概念的有效形成，從而提高分析處理問題的能力。

四、在習題講評中完善概念

習題講評的常見模式是講授式，教師一言堂，講得多且難，課堂容量大，學生并不一定能真正理解掌握。學習金字塔理論認為，學習效果較差的方式是個人學習或被動學習；而學習效果較好的都是團隊學習、主動學習和參與式學習，如讓學生教別人。因此，習題講評可以采用以下方法。

一是自診合作拓展。學生小組討論，每位同學向身邊同學提出自己的問題，同時給身邊同學講自己有獨到見解的方法；再讓學生提出還不能解決的問題，師生共同分析，在過程中教師了解并診斷學生典型的概念錯誤。

二是設(shè)計錯誤答案。教師創(chuàng)設(shè)合適情境載體，引發(fā)學生思考：為什么這樣設(shè)計答案，還可以怎樣設(shè)計答案。將知識問題化，問題開放化，使課堂活動起來，完善科學概念。

如，不計空氣阻力，足球在空中飛行時受幾個力的作用？

學生：足球在空中飛行時，腳和球已經(jīng)脫離接觸，沒有相互接觸和擠壓，不再受到腳對它的力，只受重力作用，仍能向前飛行是由于足球有慣性（圖2a）。

教師：有誰可以告訴我選項b會是什么？

學生：讓認為仍然受到腳對它有踢力的學生選或讓認為有慣性力的同學選（圖2b）。

教師：誰來給選項c設(shè)計一個易錯答案？

學生：受重力和踢力，給認為既受重力又受腳踢力的同學選（圖2c）。

教師：有沒有同學給選項d設(shè)計答案？

學生：受重力，還受人對球的踢力，給受力物體搞錯的同學選（圖2d）。

圖2

如此設(shè)計思維的容量大，師生互動的容量大，對概念的理解更為透徹。同時，這也有助于訓練學生用科學語言準確描述概念。有的學生自我感覺清楚，但讓其分析，便覺得可意會不可言傳或者直接用不夠準確的“白話”來表述。學生通過個體思維將概念內(nèi)容轉(zhuǎn)化為讓其它同學能懂的表達方式，并通過科學語言來準確、全面地表達，在這一過程中，學生科學思維品質(zhì)得以提升。

除此之外，教師還可以將一定數(shù)量的原始問題提供給學生練習，給學生真實的教學情境，對原始問題加以直覺的認識、分析和判斷形成表征，從而使學生的思維遠離平衡狀態(tài)[3]。

如，根據(jù)維生素C能夠使淀粉-碘溶液褪色的原理，比較蘋果汁和橙汁中維生素C含量的多少，能引發(fā)學生對控制變量法的思考。這樣，學生學習過的概念和規(guī)律才能真正活起來，才能提高學習效率，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

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[1]任康叔.例說概念教學中對學生分析概括能力的培養(yǎng)[J].物理教學探討，2007，（6）：293-294

[2]徐立海，黃君明.物理教學中的“引發(fā)認知沖突”策略[J].物理教師，2011，（3）：15

[3]邢紅軍，陳清梅.從習題到原始問題：科學教育方式的重要變革[J].課程·教材·教法，2006，（1）：57-60

責任編輯：姚 旺