基于科學(xué)前概念的教學(xué)設(shè)計(jì)與操作策略研究

徐小軍

[摘 要]科學(xué)概念是組成科學(xué)知識(shí)的基本單元，是科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。新課標(biāo)指出要重視科學(xué)探究過(guò)程中科學(xué)概念的形成與發(fā)展，學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程應(yīng)該圍繞概念的建立過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)與實(shí)施。而學(xué)生在正式科學(xué)概念教學(xué)前，對(duì)前期生活現(xiàn)象、事物規(guī)律已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，這就是前概念，前概念中與科學(xué)概念不相符合之處，易讓學(xué)生走進(jìn)學(xué)習(xí)的誤區(qū)。所以，需要認(rèn)識(shí)到前概念的存在，基于前概念實(shí)施科學(xué)教學(xué)組織與設(shè)計(jì)。

[關(guān)鍵詞]小學(xué)科學(xué) 前概念 教學(xué)設(shè)計(jì) 操作策略

[中圖分類(lèi)號(hào)] G623.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1007-9068（2016）18-079

學(xué)生在接受正式的科學(xué)概念教育之前，在日常生活中所感知的現(xiàn)象，通過(guò)長(zhǎng)期的生活經(jīng)驗(yàn)積累而形成的對(duì)事物、現(xiàn)象的非本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，稱(chēng)為前科學(xué)概念，簡(jiǎn)稱(chēng)前概念。前概念也可以說(shuō)是日常概念、迷思概念，其中有部分與當(dāng)今普遍認(rèn)可的科學(xué)理論一致，有部分不一致。學(xué)生普遍具有前概念認(rèn)知，在小學(xué)教學(xué)中，不能忽視學(xué)生的前概念存在。為避免前概念對(duì)學(xué)生科學(xué)知識(shí)形成的影響，也為避免學(xué)生進(jìn)入誤區(qū)，應(yīng)該基于教學(xué)規(guī)律，遵循以人為本、因材施教的教學(xué)原則，采取有效的教學(xué)方案和操作策略，提升小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量與效果。

一、教學(xué)前期預(yù)測(cè)，全面凸顯出前概念

前概念對(duì)于學(xué)生的影響是未能預(yù)知的，需要做好教學(xué)前期預(yù)測(cè)，制定具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略。在科學(xué)知識(shí)教學(xué)前期，教師需要認(rèn)真與學(xué)生對(duì)話(huà)，包括知識(shí)、思想上的對(duì)話(huà)，采取多元化的方法，讓學(xué)生將自己的前概念凸顯出來(lái)。小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，教師需要認(rèn)識(shí)到前概念對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響，制定好預(yù)測(cè)結(jié)果和應(yīng)對(duì)計(jì)劃。

如“空氣的性質(zhì)”單元教學(xué)時(shí)，若教師直接進(jìn)入正題，還是講述空氣無(wú)色無(wú)味，但是有重量、有體積，那么會(huì)讓學(xué)生感到不能理解、一臉茫然。日常生活中，學(xué)生認(rèn)為空氣是無(wú)色、無(wú)味的，也沒(méi)有質(zhì)量和體積的，在這小節(jié)課程教學(xué)前，教師需要首先實(shí)施前期預(yù)測(cè)，讓學(xué)生說(shuō)出自己對(duì)空氣的認(rèn)知，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究，告訴學(xué)生哪些前概念與科學(xué)存在差異。如此，前概念預(yù)測(cè)和對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)，深化了學(xué)生對(duì)空氣性質(zhì)的理解。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)為：一是引導(dǎo)學(xué)生回顧反思，吹氣球、給輪胎打氣觀察到什么現(xiàn)象；二是在玻璃杯地步貼上一張彩色紙，將其倒扣在裝滿(mǎn)清水的透明玻璃容器中，完全浸沒(méi)再拿出來(lái)，發(fā)現(xiàn)彩色紙沒(méi)有濕；三是在塑料瓶中吹氣球，氣球口封住塑料瓶口，發(fā)現(xiàn)氣球吹不大；四是用細(xì)線、小棍制成小天平，讓左右2個(gè)氣球保持平衡，之后用針刺破其中一個(gè)氣球，發(fā)現(xiàn)小天平傾斜；五是解開(kāi)吹好的氣體，正對(duì)著臉，臉感覺(jué)到了推動(dòng)力；六是將氣墊壓在左手上，用右手?jǐn)D壓氣墊，發(fā)現(xiàn)左手受到了壓力，拿開(kāi)右手后，氣墊恢復(fù)到原來(lái)的樣子。

在教學(xué)前，做好教學(xué)前期預(yù)測(cè)，全面凸顯出前概念。了解到學(xué)生對(duì)空氣有前概念認(rèn)知，且與現(xiàn)階段的科學(xué)知識(shí)相違背。為順利展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，提升教學(xué)質(zhì)量，選用了小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)學(xué)生反思前概念，從而建立科學(xué)的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)目標(biāo)。

二、預(yù)設(shè)認(rèn)知沖突，科學(xué)轉(zhuǎn)變誤差概念

前概念中有部分與科學(xué)概念相悖離，這也正是引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突與矛盾的較好的素材。認(rèn)知沖突能激發(fā)學(xué)生的探究興趣和主動(dòng)性，讓學(xué)生產(chǎn)生對(duì)新知識(shí)的好奇心，全身心投入到學(xué)習(xí)中。由此，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師可以抓住學(xué)生的認(rèn)知沖突，通過(guò)預(yù)設(shè)認(rèn)知沖突，把握時(shí)機(jī)，制定和實(shí)施應(yīng)對(duì)方案，有效科學(xué)轉(zhuǎn)變誤差概念，實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)。

如“聲音的產(chǎn)生”教學(xué)時(shí)，可以利用學(xué)生的前概念，預(yù)設(shè)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生思維與學(xué)習(xí)主動(dòng)性。在教學(xué)時(shí)，一些學(xué)生回答，聲音通過(guò)擠壓產(chǎn)生的，因?yàn)閿D壓泡沫塑料可以產(chǎn)生聲音，還有些學(xué)生表示，擠壓紙張不能形成聲音，認(rèn)為聲音是通過(guò)摩擦產(chǎn)生的，因?yàn)榧?、泡沫塑料都可以通過(guò)摩擦發(fā)聲。另一部分人則2個(gè)觀點(diǎn)都不贊同，說(shuō)直尺不能通過(guò)擠壓和摩擦發(fā)聲，彈動(dòng)。敲擊直尺可以發(fā)聲。在學(xué)生自主發(fā)言、討論交流之后，大家對(duì)“聲音是怎么樣產(chǎn)生的”沒(méi)有統(tǒng)一的答案。學(xué)生自主討論和交流，發(fā)現(xiàn)都不能說(shuō)服大家，而且自己也被其他人的觀點(diǎn)說(shuō)服了，表示聲音產(chǎn)生應(yīng)該有其他原因。

預(yù)設(shè)認(rèn)知沖突后，教師采取趣味實(shí)驗(yàn)分析方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)各種發(fā)聲現(xiàn)象、發(fā)聲方式及“聲音產(chǎn)生的原因”“振動(dòng)”等相關(guān)知識(shí)，轉(zhuǎn)變學(xué)生誤差概念，形成科學(xué)的知識(shí)體系。對(duì)比橡皮筋撥動(dòng)有聲音、用力拉沒(méi)聲音；塑料尺拍打、撥動(dòng)有聲音，用力彎曲沒(méi)聲音；小鼓拍打、敲擊有聲音，用力壓、按沒(méi)聲音，學(xué)生觀察現(xiàn)象和分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)發(fā)聲的時(shí)候，物體都在振動(dòng)，而振動(dòng)停止，聲音也停止，不發(fā)聲時(shí)，這些物體是靜止的。新概念圖式與前概念之間對(duì)抗，學(xué)生再次深入地討論交流、推理分析、反思總結(jié)，才能基于觀察和實(shí)踐探究，分析、抽象出鮮明的共性特點(diǎn)，歸納出科學(xué)結(jié)論，運(yùn)用正確的科學(xué)概念來(lái)替代有偏差的前概念，形成“聲音靠振動(dòng)發(fā)聲”的意識(shí)。

三、組織合作探究，建構(gòu)科學(xué)概念網(wǎng)絡(luò)

新課改提出了以人為本、因材施教的教學(xué)策略，陶行知先生提出“教學(xué)做合一”的教學(xué)理念，認(rèn)為學(xué)生需要在做中學(xué)，在學(xué)中教才能不斷地提升知識(shí)和能力?；诖?，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，基于前概念的教學(xué)設(shè)計(jì)，為了讓學(xué)生認(rèn)清科學(xué)前概念的正誤，辨別、總結(jié)出科學(xué)概念，可以引入合作探究策略，組織學(xué)生展開(kāi)小組合作學(xué)習(xí)，在生活中探究與應(yīng)用實(shí)踐，不斷建構(gòu)科學(xué)的概念網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)學(xué)生綜合能力提升。

如六年級(jí)“鐵釘生銹了”的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生觀察平時(shí)鐵生銹一般在空氣中，就得出空氣能讓鐵生銹的結(jié)論，部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)潮濕的地方鐵容易生銹，就反駁“空氣讓鐵生銹”的言論，認(rèn)為“鐵生銹的原因是水”。這些都屬于學(xué)生片面的認(rèn)識(shí)，為了讓學(xué)生了解自己認(rèn)識(shí)的片面性，也為了引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)的概念網(wǎng)絡(luò)，組織學(xué)生展開(kāi)合作探究，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中建構(gòu)科學(xué)概念網(wǎng)絡(luò)。

科學(xué)組織學(xué)生合作探究過(guò)程，讓學(xué)生自主了解和發(fā)現(xiàn)“鐵銹生銹的真正原因”。這一合作探究實(shí)驗(yàn)需要在新課上課前，由教師組織引導(dǎo)學(xué)生在課前完成，可以是家里、學(xué)校實(shí)驗(yàn)室等。設(shè)置單一對(duì)照實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備幾個(gè)對(duì)比①密封透明玻璃箱中放一顆干燥的鐵釘；②玻璃箱敞開(kāi)，鐵釘部分露出水面，一部分放在水里；③玻璃箱敞開(kāi)，里面干燥無(wú)水；④鐵釘完全浸沒(méi)在水中，水表面放一些菜油。一段時(shí)間后，學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，鐵生銹與空氣、水有關(guān)，只有這2個(gè)條件都滿(mǎn)足時(shí)，鐵釘才會(huì)生銹。

進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析，鐵生銹后顏色、形狀、彈性、導(dǎo)電性能、質(zhì)地、敲擊聲等會(huì)不會(huì)發(fā)生變化，會(huì)發(fā)生哪些變化。鐵是生活中常見(jiàn)工具的原材料，是人類(lèi)生活必不可少的一類(lèi)材料，防止和減少鐵生銹問(wèn)題的解決非常重要?！霸撊绾畏乐硅F生銹呢？”提出問(wèn)題后，學(xué)生進(jìn)一步合作交流，從鐵釘生銹的原因分析出發(fā)，了解到可以從避免鐵與水、空氣接觸進(jìn)行解決。合作交流生活中常見(jiàn)的防銹方法，并總結(jié)提出擦去水分、覆蓋搪瓷、噴漆、制成不銹鋼、鍍上不易生銹的金屬等方案。教師總結(jié)后，提出“防銹方法有這么多，為什么不同的鐵器會(huì)運(yùn)用不同的方法，防銹還需要考慮什么？”將這一問(wèn)題作為學(xué)生課后探究的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步在生活中學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

組織合作探究，是基于科學(xué)前概念教學(xué)設(shè)計(jì)中最為扎實(shí)的一步，也是引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵策略。小學(xué)科學(xué)教學(xué)，需要關(guān)注學(xué)生知識(shí)與能力的同步生成，在分析、認(rèn)清學(xué)生的前概念后，組織學(xué)生自主合作探究，辨析出前概念的對(duì)錯(cuò)，建構(gòu)完善、科學(xué)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

人們對(duì)事物的認(rèn)知易出現(xiàn)先入為主的問(wèn)題。學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念前，已有了一些前概念認(rèn)知，在前概念影響下，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生思維定勢(shì)，較易對(duì)教學(xué)質(zhì)量和效果產(chǎn)生影響。小學(xué)科學(xué)教學(xué)時(shí)，需要基于小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律與特點(diǎn)，通過(guò)教學(xué)前期預(yù)測(cè)、預(yù)設(shè)認(rèn)知沖突、組織合作探究等步驟，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自身前概念的存在，并與科學(xué)概念對(duì)比分析，建立綜合的思維分析系統(tǒng)，通過(guò)感知、分析、應(yīng)對(duì)、反思與總結(jié)，不斷幫助學(xué)生樹(shù)立科學(xué)概念，全面提升教學(xué)質(zhì)量和效果。

（特約編輯 左 蕓）