概念轉(zhuǎn)變：科學(xué)教育新視角

顧惠潔

在科學(xué)課堂上，我們常能看到這樣的情形：學(xué)生有疑，教師不答，學(xué)生給出錯誤解釋，教師不理或直接講授等。這些現(xiàn)象反映出當(dāng)前小學(xué)科學(xué)教學(xué)的困境，如何突破這一困境，讓兒童邁出建構(gòu)科學(xué)概念的第一步呢？筆者認(rèn)為我們需更新理念，打開新的視角嘗試教學(xué)。近年，筆者也做了些嘗試，立足兒童的迷思概念，開展以概念轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)向的科學(xué)教學(xué)。

一、迷思概念與概念轉(zhuǎn)變

迷思概念是我國臺灣學(xué)者由英文“misconception”翻譯而來，主要意思是指會造成不利或錯誤的概念或想法。

某教師在執(zhí)教《浮力的變化》一課時，他設(shè)計的主要教學(xué)目標(biāo)是認(rèn)識“物體浸入水中的體積越大，受到的浮力越大”。臨近下課，學(xué)生還是認(rèn)為“物體越重，受到的浮力越大”。教師雖然是基于學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計教學(xué)，但未了解到本班學(xué)生對“浮力受物重影響”這一迷思概念的頑固。由此可見，在科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的迷思概念會妨礙對新知識的理解，而正確概念的傳授也并不能自動地改變學(xué)生原有的迷思概念，即便教學(xué)之后，學(xué)生往往仍信奉原來的觀點(diǎn)。那么，暴露學(xué)生的迷思概念，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突重新構(gòu)建自己的知識尤其重要。這一重新建構(gòu)的過程即為概念轉(zhuǎn)變——一個認(rèn)知沖突的形成與解決過程。

二、暴露迷思概念

建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生是自己知識的建構(gòu)者。《義務(wù)教育科學(xué)（3-6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）指出：學(xué)生是科學(xué)學(xué)習(xí)的主體?？茖W(xué)課程必須建立在滿足學(xué)生發(fā)展需要和已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。那么，我們首先要了解學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)中的迷思概念，及時調(diào)整教學(xué)。

暴露學(xué)生迷思概念的主要方法是創(chuàng)設(shè)一個寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生多思敢說善質(zhì)疑。在進(jìn)行《摩擦力》教學(xué)時，教師通過“兩手摩擦，手與桌面摩擦”的情境引導(dǎo)學(xué)生對摩擦力概念的理解，但學(xué)生認(rèn)為運(yùn)動著的物體才有摩擦力。

其次，教師通過提問、談話、記錄也可了解學(xué)生的迷思概念。在進(jìn)行《物體的沉浮》教學(xué)時，教師提供了一整瓶的食鹽、大半瓶的食鹽、小半瓶的食鹽、一整瓶蠟，預(yù)測各物體在水中的沉浮現(xiàn)象并說明理由。學(xué)生給出的理由：裝滿整瓶的沉，未裝滿的浮;輕的浮，重的沉，等等。在進(jìn)行《果實(shí)和種子》的教學(xué)時，學(xué)生認(rèn)為最外層的皮稱為果皮，中間食用部分稱為果肉，最內(nèi)部質(zhì)地較硬的稱為種皮和種子。在談到昆蟲時，學(xué)生認(rèn)為蚯蚓、蝸牛、蜘蛛也屬于昆蟲。

這一系列的迷思概念表明，學(xué)生的頭腦不應(yīng)該被看成一個“空的容器”或“一塊白板”，恰恰相反，學(xué)生是帶著對各種有關(guān)自然事物或現(xiàn)象的見解與看法開始在學(xué)校中學(xué)習(xí)的。找出學(xué)生迷思概念的過程也是指引我們教師把握核心概念的過程。

三、引發(fā)認(rèn)知沖突，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變

皮亞杰認(rèn)為，我們天生就是主動的、試探性的信息處理者，我們建構(gòu)自己的知識，而不是套用現(xiàn)成的知識來對經(jīng)驗(yàn)或教學(xué)作出反應(yīng)。當(dāng)我們原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識產(chǎn)生矛盾時，就會努力轉(zhuǎn)化與變化，實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。當(dāng)然，這一過程并不是必然性的關(guān)系，我們可將認(rèn)知沖突看成是概念轉(zhuǎn)變的起點(diǎn)，為了促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變，教師需創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突。主要的教學(xué)策略有：

1.直接呈現(xiàn)反例

兒童帶著自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入課堂，要想將兒童的迷思概念與新概念產(chǎn)生沖突，直接呈現(xiàn)反例或做實(shí)驗(yàn)也是一種方法。如在進(jìn)行《物體的沉浮》一課時，可出示“重的不下沉，輕的不上浮”，促使兒童從原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中走出來，重新建構(gòu)知識。

再如，預(yù)測往兩張紙中間吹氣，兩張紙向哪運(yùn)動時，大部分學(xué)生認(rèn)為紙會向外運(yùn)動。此時，教師出示兩張紙，演示往紙中間吹氣，發(fā)現(xiàn)兩張紙靠攏，與學(xué)生的預(yù)測完全相反。也就是說，教師在引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突時可直接提出與學(xué)生原有理解相對立的新概念，或是通過實(shí)驗(yàn)、演示等讓學(xué)生感到與原有理解相反的事實(shí)（反例）。

2.合作學(xué)習(xí)

社會建構(gòu)主義認(rèn)為，知識具有社會性，即通過社會性相互作用，可以加速知識的意義建構(gòu)。在這種社會建構(gòu)中，認(rèn)知沖突是由他人不同觀點(diǎn)引發(fā)的。由此，在課堂上，合作與討論也是兒童的認(rèn)知發(fā)生沖突的途徑，他們之間觀點(diǎn)的對立、碰撞將會促使他們?nèi)ふ腋嗟男畔?、更新的?jīng)驗(yàn)、更恰當(dāng)?shù)挠^點(diǎn)。

在進(jìn)行《認(rèn)識常見巖石》一課時，教師出示磚、鵝卵石、瓷磚、大理石、玻璃、花崗巖的圖片，讓學(xué)生判斷哪些屬于巖石，哪些不屬于巖石。

生1：巖石是天然形成的，磚是人工制造的，我認(rèn)為磚、瓷磚、玻璃不是巖石。

生2：我認(rèn)為玻璃是巖石，它雖然是人們加工的，但它的主要成分是二氧化硅。

……

在這個合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生的認(rèn)知沖突由產(chǎn)生到解決，到最終接受新的、科學(xué)的觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)著概念的轉(zhuǎn)變。

3.探究性實(shí)驗(yàn)

探究性實(shí)驗(yàn)不僅可以使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，也可使學(xué)生在一定程度上解決認(rèn)知沖突，建構(gòu)自己的概念。當(dāng)然，這一概念不一定是科學(xué)概念，這時還需教師進(jìn)一步提示，促使學(xué)生形成科學(xué)概念。

探究性實(shí)驗(yàn)與普通實(shí)驗(yàn)不同，北京師范大學(xué)陸喜江教授認(rèn)為可從以下幾方面辨別：從實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳峡?，?shí)驗(yàn)是否更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和相對結(jié)論的解釋;從教學(xué)理念和教師作用上看，教師是否把課堂“主角”還給學(xué)生，把學(xué)生看作是天生的探究者;從實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和形式上看，實(shí)驗(yàn)是否與人類生活緊密相關(guān)，是否是激起學(xué)生探究欲望的問題;從教學(xué)模式上看，探究性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)在前，概念的形成、規(guī)律性的認(rèn)識在后，前者是后者在認(rèn)識上的感性基礎(chǔ)，后者是前者發(fā)展的必然結(jié)果。

在進(jìn)行《摩擦力》的教學(xué)時，學(xué)生預(yù)測摩擦力的大小與接觸面的面積大小、與物體的運(yùn)動速度、與受到的拉力大小有關(guān)，這時教師可通過組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)、思考分析，重新對感性經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理和加工，實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。

探究性實(shí)驗(yàn)和合作學(xué)習(xí)緊密相連，很多時候這兩種策略結(jié)合在一起。他們不只能引發(fā)認(rèn)知沖突，若組織得好，還可進(jìn)一步解決學(xué)生的認(rèn)知沖突。當(dāng)然，在課堂實(shí)施中僅靠這些策略實(shí)現(xiàn)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變是不夠的，這就要求我們一線教師多研究學(xué)生，多研究事物的本質(zhì)特征，抓住核心概念，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)科學(xué)概念。