科學(xué)課堂探究教學(xué)中的概念轉(zhuǎn)變策略研究

徐杰

摘 要： 本文以科學(xué)探究教學(xué)的概念轉(zhuǎn)變作為出發(fā)點(diǎn)，針對目前教學(xué)過程中探究學(xué)習(xí)與概念教學(xué)的實際狀況展開實證分析，探討當(dāng)中涉及的諸多問題，并且給出科學(xué)探究教學(xué)過程中，推動學(xué)生轉(zhuǎn)變概念的有關(guān)措施。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)探究 概念轉(zhuǎn)變 前概念

學(xué)生在掌握科學(xué)概念之前，腦海中已事先形成了部分原始的前概念，但是這些概念一般是不全面或者是不準(zhǔn)確的。前概念一般和學(xué)生平時的生活實踐關(guān)系緊密，并且在某些情況下的確起到作用，對正確的科學(xué)概念產(chǎn)生有著相當(dāng)大的影響。由此角度來看，科學(xué)概念的認(rèn)知實際上是完成由前概念過渡到科學(xué)概念的過程。在現(xiàn)實的科學(xué)探究教學(xué)過程中，老師有沒有重視學(xué)生的前概念，能不能將其轉(zhuǎn)化成正確的科學(xué)概念，是將體驗探究同認(rèn)知科學(xué)概念相融合的重要步驟。所以，筆者針對該重要步驟，試圖把概念轉(zhuǎn)變的理論探究結(jié)果運(yùn)用到現(xiàn)實的教學(xué)中，給出有關(guān)概念轉(zhuǎn)變的高效措施，進(jìn)而給老師們在科學(xué)探究教育實施過程中自主運(yùn)用概念轉(zhuǎn)變教學(xué)提供依據(jù)，提升科學(xué)教學(xué)的品質(zhì)。

一、課堂觀察概況與典型問題分析

（一）課堂觀察概況。

文章選取的教學(xué)課堂觀察素材來源于寧波轄區(qū)的姜山鎮(zhèn)實驗中學(xué)及鄞州實驗中學(xué)共同開展的第二次“同課異構(gòu)”教研活動。教學(xué)內(nèi)容是八年級下學(xué)期科學(xué)《電流、電壓》的第一課時。采用相關(guān)的觀察工具收集整理有關(guān)資料，然后與課程錄像進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而得出相關(guān)的觀察結(jié)果。

從觀察結(jié)果可以看出，老師在對電流、電壓等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解時采用了不同的教學(xué)方式。例如，在給學(xué)生講解電流是怎么樣產(chǎn)生的時候，先是采用了邏輯闡述，然后使用圖像將其具體化；而在講解電流的運(yùn)行方向時則是先闡述物理實驗，然后進(jìn)行邏輯闡述，最后闡述其產(chǎn)生歷史及物理符號的由來。由此可知，老師在對這些物理定義進(jìn)行講解時，運(yùn)用了不同的方法。盡管老師也認(rèn)為通過不同的教學(xué)方法可以有效地加深學(xué)生對相關(guān)概念的認(rèn)識和掌握，然而他們在實際教學(xué)過程中運(yùn)用這些方法時卻出現(xiàn)了很多問題。

（二）典型問題分析。

典型問題1：教師忽視單位、科學(xué)術(shù)語等相關(guān)概念。

課堂實錄片斷1：

師：誰能夠解答一下，在導(dǎo)線連接0.6與負(fù)接線柱的情況下，其含義是什么？

學(xué)生陷入思考中。

師：一樣的，對照過來。來，這位同學(xué)回答。

生：在其連接0.6時，其量程范圍是0—0.6安，其中單個大格表示0.2安，而單個小格表示0.02安，因此此時表上的數(shù)據(jù)是0.44安。

師：是0.44嗎？

生：0.48（齊答）。

課堂實錄片斷2：

師：測量電流時必須選擇合適的量程，哪位同學(xué)可以告訴我如何選擇合適的量程？或者說應(yīng)該采用哪種方法選擇量程？剛接觸到某個電路你就能確定其電流一定就比量程??？

生：先用大量程觸試。

師：先用大量程觸試一下，你能上來演示一下嗎？

學(xué)生上臺演示。

師：用大量程試觸，怎么來試觸？

學(xué)生演示。

老師在講解電流強(qiáng)度的相關(guān)概念和含義時，通過學(xué)生的回答可以看出他們對電流單位記憶不深刻，竟然將“安培”說成“安格”。但是，老師在對學(xué)生回答問題進(jìn)行評價時，卻忽視了這個問題，導(dǎo)致學(xué)生錯誤地以為電流單位就是“安格”。不僅如此，老師在讓學(xué)生度電流表數(shù)據(jù)時，只重視數(shù)值的正確與否，而忽視了數(shù)值后的單位。此外，學(xué)生在使用電流表時，提到的是“觸試”而不是“試觸”，老師同樣沒有對這一錯誤進(jìn)行糾正，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生會出現(xiàn)一些專業(yè)術(shù)語方面的錯誤。

典型問題2：教師的教學(xué)行為使學(xué)生形成了新的前概念。

課堂實錄片斷3：

師：剛剛我們使用動畫模擬了電荷在開關(guān)閉合前、閉合后的變化情況，由此得出電流是因為電荷的定向移動而產(chǎn)生的。實際上，站在微觀的角度來說，電流的方向其實就是正電荷移動的方向，而從整個閉環(huán)電路上來說，正電荷的流動方向是從電源的正極經(jīng)由外接導(dǎo)線流向電源的負(fù)極。

然而，老師基本上沒有對電流產(chǎn)生的根本原因進(jìn)行說明和解釋，導(dǎo)致學(xué)生盲目地認(rèn)為電流就是因為正電荷移動而產(chǎn)生的。針對電流產(chǎn)生的本質(zhì)原因，老師采用的這種教學(xué)方式很明顯不能讓學(xué)生對其定義和概念有全面而深入的認(rèn)識，反而讓他們產(chǎn)生了錯誤認(rèn)識。實際上，電路中的正電荷并沒有移動，真正移動的是導(dǎo)線中的自由電子，是自由電子的移動產(chǎn)生了電流。當(dāng)然，對這個年齡段的學(xué)生來說，想要完全理解自由電子的概念還很困難，但老師應(yīng)該拋出相關(guān)的問題，讓學(xué)生課下實踐，或者利用動畫模擬的方式模仿自由電子的運(yùn)動，然后再向?qū)W生解釋電流的方向與電子運(yùn)動方向是相反的。

典型問題3：沒有充分利用類比，概念聯(lián)系模糊。

課堂實錄片斷4：

師：由剛剛的模擬動畫可知，盡管電流是看不見摸不著的，但其卻是真實存在的，可以通過其他方法驗證它的存在。例如，電流可以讓燈泡照明，其原理和水流推動車輪的原理是類似的。那么，物理學(xué)中這種方法叫做什么？

生：類比法。

老師在給學(xué)生講解電流能讓燈泡發(fā)光的過程中采用了類比法，說明老師充分意識到了使用類比法能有效提高教學(xué)效率，加深學(xué)生對象相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握。老師將電流類比水流，電流讓燈泡發(fā)光類比水流推動車輪旋轉(zhuǎn)，加深了學(xué)生對電流概念的理解。盡管老師采用這種方法向?qū)W生闡述了電流的本質(zhì)含義，卻沒有將類比素材和相關(guān)概念緊密地聯(lián)系起來，也沒有將類比法的作用充分展現(xiàn)出來。

（三）典型問題根源分析。

各種概念的表現(xiàn)方法反映了科學(xué)概念的各個層面，科學(xué)概念是以立體形式出現(xiàn)在學(xué)生的認(rèn)知框架中的，其各個層面依次和各個科學(xué)概念構(gòu)成關(guān)聯(lián)。符號等就是其各個層面，諸如“伏特（V）”，符號“U”，在教學(xué)時不重視科學(xué)概念的這些層面，就沒有辦法讓學(xué)生對其構(gòu)建全面的認(rèn)知。針對問題1可知，老師在教學(xué)中常常關(guān)注概念中比較難以把握或者認(rèn)知的層面，而沒有注意部分較容易但很關(guān)鍵的層面。

科學(xué)概念所包含的各個層面同別的概念彼此聯(lián)系，而不是完全獨(dú)立于學(xué)生的認(rèn)知框架。通過問題3可知，針對競爭概念、關(guān)聯(lián)概念及科學(xué)概念之間的差別與關(guān)系，老師的確缺乏關(guān)注，教學(xué)中沒有加強(qiáng)概念框架的構(gòu)建，只是獨(dú)立地教授概念，極易造成學(xué)生科學(xué)概念的孤立。

由問題2可以看出，老師并未充分施展出探究教學(xué)與動畫模擬的效果，在教授“電流產(chǎn)生”的含義時，學(xué)生仍讓無法準(zhǔn)確把握其概念，因為老師并未清晰剖析此問題，學(xué)生對電流的產(chǎn)生構(gòu)建了全新的不準(zhǔn)確的前概念，而不是科學(xué)概念。怎樣施展教學(xué)手段的作用，全面運(yùn)用概念的表現(xiàn)方法，讓學(xué)生構(gòu)建準(zhǔn)確、全面的科學(xué)概念，是科學(xué)老師應(yīng)當(dāng)處理的問題。

總而言之，老師在教學(xué)時并沒有考慮到科學(xué)概念的聯(lián)系性、全面性、立體性，以及其表現(xiàn)形式的有效性。

二、關(guān)注學(xué)生概念轉(zhuǎn)變過程，優(yōu)化概念教學(xué)策略

科學(xué)探究學(xué)習(xí)活動的特殊性可以將該活動中的相關(guān)含義和概念轉(zhuǎn)化成其特有機(jī)制?？紤]到當(dāng)前的教學(xué)模式，可以將概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式置于科學(xué)探究活動中進(jìn)行研究，在研究過程中，其核心是科學(xué)思想，在此前提下，發(fā)揮概念生態(tài)的協(xié)同作用。由圖可知，科學(xué)探究中的概念轉(zhuǎn)變過程其實是一種動態(tài)的過程，其中的每一個環(huán)節(jié)都各自對應(yīng)的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)和步驟。

（一）合理調(diào)控課堂活動時間結(jié)構(gòu)，為深入思考與切磋交流提供充足時間。

在科學(xué)探究學(xué)習(xí)活動的過程中，讓學(xué)生轉(zhuǎn)變其原有的概念、建立科學(xué)概念的基礎(chǔ)是進(jìn)一步分析和研究探究活動的結(jié)果，并組織語言將其準(zhǔn)確地表達(dá)出來，尤其是以互相討論、相互合作的學(xué)習(xí)模式，能夠充分讓學(xué)生將自己的觀點(diǎn)表達(dá)出來，并聆聽他人的不同觀點(diǎn)①，以此達(dá)到相互學(xué)習(xí)并將他們原有的概念轉(zhuǎn)化成科學(xué)概念的目的。所以，老師應(yīng)該科學(xué)、合理地控制教學(xué)活動的時間、類型等結(jié)構(gòu)，確保他們有足夠的時間進(jìn)行學(xué)習(xí)交流和討論。

（二）適時適度引導(dǎo)與指導(dǎo)探究過程，確保概念轉(zhuǎn)變與建構(gòu)的正確方向。

學(xué)生在探究過程中會遇到部分困難而阻礙科學(xué)探究的深入，老師應(yīng)當(dāng)有效地尋找出問題的根源，擔(dān)當(dāng)好指引者與協(xié)助者。當(dāng)中，引導(dǎo)性的問題給出適當(dāng)?shù)膯l(fā)，能夠高效地指引探究方向，推動學(xué)生反思出現(xiàn)的問題，有助于科學(xué)概念的產(chǎn)生。不僅如此，在學(xué)生描述證據(jù)的過程中，部分學(xué)生過于相信平時的經(jīng)驗，干擾其探究過程中的理性認(rèn)知與思考。因為學(xué)生對科學(xué)的探究并不是完全客觀意義上的探索，而是包含個人感性的認(rèn)識，其對獲取的科學(xué)現(xiàn)象都具有相應(yīng)程度的誤解，這便要求老師給予適當(dāng)引導(dǎo)，指引學(xué)生探究的方向，不可以強(qiáng)制固定學(xué)生的思路，而是要為學(xué)生創(chuàng)造足夠的思考范圍。

不僅適時引導(dǎo)能夠幫助學(xué)生建立科學(xué)的概念，適度指導(dǎo)也可以達(dá)到這個效果。老師在進(jìn)行指導(dǎo)之前，一定要選擇合適的時機(jī)，因為對不同的學(xué)生來說，指導(dǎo)的方式和力度都不一樣，對有些學(xué)生而言，可能需要老師的指導(dǎo)，而有些學(xué)生更多的是需要思考而非指導(dǎo)。比如，學(xué)生通過相互間的交流學(xué)習(xí)，對相關(guān)概念有清楚的認(rèn)識，卻不能用科學(xué)的言語進(jìn)行總結(jié)概括，那么此時老師可以給他們做簡單的總結(jié)，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下可以進(jìn)一步進(jìn)行歸納總結(jié)。老師給予學(xué)生的指導(dǎo)要適可而止，不能過少也不能過多，尤其是在學(xué)生還沒有任何交流討論的前提下，不能給予他們過多的指導(dǎo)，否則就會讓他們產(chǎn)生依賴而不愿意思考，進(jìn)而影響教學(xué)效果的增強(qiáng)。不僅如此，老師應(yīng)當(dāng)提高對學(xué)生認(rèn)知偏差的引導(dǎo)，應(yīng)當(dāng)擁有迅速掌握學(xué)生思路、操作、科學(xué)表達(dá)方面問題的能力，由于這些均反映了學(xué)生對于科學(xué)概念的認(rèn)知情況，老師應(yīng)當(dāng)明確指明學(xué)生的問題，研究此問題形成的因素，同時給予引導(dǎo)。

（三）精心準(zhǔn)備探究材料與條件，為學(xué)生提供概念轉(zhuǎn)變與建構(gòu)的媒介對象。

不管是何種學(xué)科的課堂探究教學(xué)，其探究的條件與材料不但是保證教學(xué)有效開展的環(huán)境基礎(chǔ)，而且是調(diào)研、溝通、互動以及評價等詳細(xì)探究活動開展的載體，所以同樣是學(xué)生取得感性認(rèn)知和思維方式的媒介。探究的條件和材料不但包含了教學(xué)的目標(biāo)，還包含了對探究能力（諸如思維水平、認(rèn)識專注能力）的需求，對學(xué)生概念轉(zhuǎn)變有著關(guān)鍵的影響。由此可知，要推動學(xué)生改變前概念，構(gòu)建準(zhǔn)確的科學(xué)概念或者認(rèn)識到事物及其改變的實質(zhì)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合概念的特征及其對探究教學(xué)的需求，合理挑選與準(zhǔn)備相應(yīng)的探究條件與材料，諸如探究的題目與運(yùn)用到的設(shè)施。

三、結(jié)語

因為探究條件與精力的制約，筆者并未對老師與學(xué)生實施深入的問卷調(diào)研與談話，部分證據(jù)沒有辦法由課堂觀察獲取，學(xué)生也可能由于公開課而沒有呈現(xiàn)出真實的水平，這些均對此次探究造成影響。筆者日后還將具體探究有關(guān)科學(xué)概念教學(xué)方面的內(nèi)容，期望能夠豐富科學(xué)探究教學(xué)中概念轉(zhuǎn)變的方法。

注釋：

①[日]佐藤學(xué)，著.李季湄，譯.靜悄悄的革命[M].長春：長春出版社，2003：127.

參考文獻(xiàn)：

[1]袁維新.科學(xué)概念的建構(gòu)性教學(xué)模式與策略探析[J].教育科學(xué)，2007（1）：24-28.

[2]鐘啟泉.科學(xué)教育中若干認(rèn)識論問題的探討[J].全球教育展望，2002（2）：6-11.

[3]周勇.影響我國科學(xué)課程有效教學(xué)的基本問題及其根源追溯[J].教育科學(xué)，2009（1）：32-37.

[4]袁維新.西方科學(xué)教學(xué)中概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理論的形成與發(fā)展[J].比較教育研究，2004（3）：33-38.

[5]吳復(fù)中，林陳涌.概念生態(tài)對國中學(xué)生“呼吸作用”概念發(fā)展的影響[EB/OL].（2001，7，18）[2007，3，11].http：//www.nknu.edu.tw/～gise/17years/D42.doc.

[6]胡衛(wèi)平，劉建偉.概念轉(zhuǎn)變模型：理論基礎(chǔ)、主要內(nèi)容發(fā)展與修正[J].2004（12）：34-38.

[7]唐小俊.概念轉(zhuǎn)變理論研究新進(jìn)展及其對科學(xué)教學(xué)的啟示[J].教育導(dǎo)刊，2008（6）：4-22.

[8]辛蘇.概念轉(zhuǎn)變模型及其發(fā)展的綜述[J].四川教育學(xué)院學(xué)報，2009，25（1）：44-47.

[9]吳嫻，羅星凱，辛濤.概念轉(zhuǎn)變理論及其發(fā)展述評[J].心理科學(xué)進(jìn)展，2008，16（6）：880-886.

[10]袁維新.概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的內(nèi)在機(jī)制探析[J].教育研究與實驗，2003（2）：49-54.

[11]Posner G.J.，Strike K.A.，Hewson P.W.，Gertzog W.P.Accommodation of a Scientific Conception：Toward a Theory of Conceptual Change[J].Science Education，1982，66（2）：211-227.

[12]Hewson，P.W.A Conceptual Change Approach to Learning Science[J].European Journal of Science Education，1981，3：383-396.