在科學(xué)概念的“深度”上做文章

張華中

【摘 要】重新審視我們的課堂，科學(xué)概念只關(guān)注片面的解釋，沒有深度，沒有內(nèi)涵。其實，科學(xué)教師需要設(shè)立一個長期的目標來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念。教學(xué)中多提供機會讓學(xué)生表達自己的概念或者選擇增加學(xué)習(xí)的體驗，鼓勵學(xué)生生成各種概念圖式，進入深層次的探究活動，不斷挖掘科學(xué)概念的深度，幫助學(xué)生建立新的科學(xué)概率。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)概念；解釋；策略；體驗

現(xiàn)在很多的科學(xué)課堂沒有科學(xué)味，至關(guān)重要的原因在于精髓“探究”的缺失，科學(xué)概念沒有深度，活動主體也沒有真正自主參與。孩子們總是帶著先前獲得的觀念進入科學(xué)課堂學(xué)習(xí)的，對于他們的某些想法是根深蒂固、難以改變的，這些觀念以各種方式影響他們從新的經(jīng)驗中獲取信息。對于課堂上的同一個實驗，孩子們會給出五花八門的解釋，因為每一個孩子都以自己的方式來觀察并解釋實驗。他們在課堂上會對實驗現(xiàn)象提出不同的有時甚至是相互矛盾的解釋，這是因為學(xué)生與科學(xué)家對連貫性的需要和標準的認識不同，學(xué)生也沒有任何單一模型可用來統(tǒng)攝一系列在科學(xué)家看來是等價的現(xiàn)象。因此這就需要我們這些科學(xué)教師重新審視自己的教學(xué)觀念，不僅要考慮到學(xué)生的前概念，更要使教學(xué)適應(yīng)學(xué)生，尋找新的突破口，拓展思維方式，挖掘出科學(xué)概念的“深度”，讓科學(xué)課堂真正具有科學(xué)味。

一、當前科學(xué)概念教學(xué)存在的兩大問題

1.不加區(qū)分的使用科學(xué)概念，沒有明確的活動目的。在制定學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中，教師必須意識到學(xué)生可能根據(jù)自己的理解來重新解釋教師的意圖，這一點是非常重要的。例如兒童一般會認為普通物體也可以反射光，但是這種認識也有可能受到挑戰(zhàn)和質(zhì)疑，發(fā)射的概念是光學(xué)的基礎(chǔ)，沒有這種概念，人們就不能理解普通物體的影像的形成（并不是物體自身發(fā)光的現(xiàn)象），為了達到認識發(fā)射的教學(xué)目的，可以把鏡子的例子作為一個基礎(chǔ)，因為鏡子對光發(fā)生發(fā)射的現(xiàn)象是大多數(shù)兒童都早已充分認識到的。孩子們經(jīng)常提到用鏡子可以照亮另一個物體或者一束光可以照到某人的事實。用一張淺色的紙也會產(chǎn)生同樣的實驗效果：在仲夏的正午時分，一張白紙會在陽光下發(fā)出炫目的光；在黑暗的屋子里，很容易看見淺色物體被白紙發(fā)射的光照亮。從這里我們可以看出，對兒童前概念的認識有助于我們考慮某一年齡段學(xué)生所要達到的適當教學(xué)目標，以及達到這些目標的途徑。沒有明確接受光是運動的這樣一個事實；只有在光很強，強到能夠產(chǎn)生可察覺到的效果時，兒童才會認為光是存在的；于是他們認為紙不能像鏡子那樣發(fā)射光，眼睛也不需要接收到光就能看東西。

2.知覺主導(dǎo)了思考，只關(guān)注片面的解釋。兒童的前概念似乎高度依賴于他們的知覺。例如六年級物理變化與化學(xué)變化單元中探查“水沸騰、蒸汽冷凝、冰塊融化”等現(xiàn)象，有的學(xué)生認識到分子在受熱時運動速度加快，只有少數(shù)學(xué)生思考與固體有關(guān)的問題時考慮到了內(nèi)聚力的作用于粒子運動能量的相互影響。當老師在演示一茶匙糖正在水中溶解的實驗，然后問學(xué)生：“糖會怎么樣？”超過四分之一的學(xué)生會使用“熔化”一詞來描述這個過程，他們認為“熔化”和“溶解”是同義詞；有些學(xué)生則否認了糖在溶解之后還繼續(xù)存在；還有的說糖不存在了，但是它的味道還保留著。這些回答表明，學(xué)生認為物質(zhì)“糖”是由宏觀性質(zhì)決定的，他是一種堅硬的晶體結(jié)構(gòu)。當它改變形式之后，它就不是糖了，而且在物質(zhì)的變化中忽視了物質(zhì)守恒這一定律。

其他學(xué)生在推理過程中較少受到所感知到的性質(zhì)的影響，他們認為糖仍然存在。

（1）糖在溶解的時候消失了。這類回答都指出溶液的質(zhì)量與原來水的質(zhì)量相等。

（2）混淆了質(zhì)量和體積。有些學(xué)生是根據(jù)加入糖后水面是否上升來回答得，他們把質(zhì)量（以克為單位）與體積等同起來了。

（3）糖仍然在溶液里，但它變“輕了”。這種回答表明學(xué)生是根據(jù)作用在表面上的固體的重量來思考質(zhì)量的。既然糖分散在水里，因此它的重量就不能像處于固體狀態(tài)那樣產(chǎn)生作用了。

二、走向科學(xué)概念教學(xué)深度的四點策略

1.提供機會讓學(xué)生表達自己的概念。利用小組討論、全班集體討論或者讓學(xué)生把自己的概念寫出來、畫出來或者用其他方式表示出來等機會，讓他們表達自己是如何思考的。并且教師要提供有結(jié)構(gòu)的材料，讓學(xué)生在科學(xué)實驗中練習(xí)和應(yīng)用已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的科學(xué)概念。

2.蘇格拉底式的詰問。當學(xué)生的概念不一致或者互不相關(guān)時，蘇格拉底式的詰問就有助于學(xué)生意識到他們的思維缺乏一致性，因而更加連貫地重構(gòu)他們的概念。

3.引入差異性事件，選擇學(xué)習(xí)的體驗。觀察一件出乎意料的事情會刺激學(xué)生去思考這究竟是怎么回事，由此產(chǎn)生的概念沖突可能會使學(xué)生對自己已有的概念感到不滿意，因此感覺到了有必要轉(zhuǎn)變概念。教師如果事先知道學(xué)生的前概念，就可以用與學(xué)生的期望相沖突的體驗直接挑戰(zhàn)學(xué)生的前概念。例如教學(xué)《熱起來了》這個片段時。當我引出“衣服能給身體增加熱量嗎”剛開始學(xué)生就爭執(zhí)不已。有些學(xué)生能夠正確給出衣服的作用，但有些學(xué)生認為衣服能給身體增加熱量。這樣班里就出現(xiàn)了兩種不同的想法，我原想讓那些持有“衣服不能產(chǎn)生熱量”觀點的同學(xué)自己相出例子來說服寧一觀點的同學(xué)，可他們總找不到點。其實，衣服、棉被這些到底能不能發(fā)熱給我們提供熱量呢？關(guān)于這個問題，在課前我給同學(xué)們進行過一次調(diào)查，這項調(diào)查很重要，為課堂的活動與小組分配提供依據(jù)。有利于學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)，這也是一種靈活的小組合作方式?？茖W(xué)總是在懷疑中進步在批判中發(fā)展，恩格斯說過："懷疑-批判"的頭腦是科學(xué)家另一個重要的儀器"，科學(xué)的懷疑是理性的懷疑，健康的懷疑。于是我就利用辯論的小活動，讓孩子們聯(lián)系生活實際思考衣服能不能給身體增加熱量。接著通過辯論的方式，基本上排除了衣服能給身體增加熱量這樣的假設(shè)。接下來，我先讓學(xué)生自主設(shè)計實驗，然后采取合適的方法實驗驗證。在交流活動中學(xué)生的方案可能存在不嚴謹?shù)牡胤?，?jīng)過研討，發(fā)現(xiàn)問題，提出調(diào)整建議。學(xué)生根據(jù)實驗方案，小組實驗，通過交流研討得出衣服自己不能產(chǎn)生熱的問題。但在做實驗過程中，學(xué)生們也出現(xiàn)了一些操作與合作的問題。這也正說明了我們的科學(xué)課不僅要重視孩子們的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，更重要的是要持之以恒。就這樣使學(xué)生經(jīng)歷了“科學(xué)概念的沖突”，從而形成了新的科學(xué)概念。

4.鼓勵學(xué)生生成各種概念圖式。如果學(xué)生要建構(gòu)他們自己能真正掌握的意義，他們必須積極主動地反思自己的思考。而“正確答案”綜合癥是破壞這個過程的因素之一。教師和學(xué)生在課堂上的行為常常不自覺地共同破壞了學(xué)生對科學(xué)的理解。因為雙方都抱著這樣一種觀點，即得到“正確答案”是最重要的，所以學(xué)生為了達到這個目的，會利用老師的提問方式、練習(xí)本上的措詞或課本上的問題當中包含的不相關(guān)的提示。因此，我認為應(yīng)該鼓勵兒童去思考對事件的各種可能的解釋，而且自己作出評價。例如在探究燃燒木條時會發(fā)生什么現(xiàn)象？孩子們大部分都會從火焰、煙、和剩下的灰燼來描述所觀察到的一切，但不會提到任何有關(guān)燃燒的機理。在這個教學(xué)中，演示教師應(yīng)該提出以下的觀點供學(xué)生討論：

（1）空氣是一種氣體混合物，氧氣是其中的一種成分。

（2）氧氣對燃燒時必需的；

（3）當物質(zhì)燃燒時，它與氧氣發(fā)生了化學(xué)上的結(jié)合。

（4）燃燒的產(chǎn)物可以使固體、液體或氣體；

（5）燃燒的產(chǎn)物的總質(zhì)量與其成分的總質(zhì)量相等。（燃燒過程中物質(zhì)是守恒的）

所有的案例表明，整合新概念并且一以貫之地加以應(yīng)用是一個長期的過程。當新概念與兒童原有的概念相沖突時，兒童原有的觀點就可能成為學(xué)習(xí)的障礙。要整合這些新概念，必須對兒童前概念的組織結(jié)構(gòu)進行重大調(diào)整，從而導(dǎo)致他們的思維方式發(fā)生“革命”。事實上，我們需要重新審視我們的教學(xué)理念，準備設(shè)立一個長期的目標來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念。我們也要在課堂上進入深層次的探究活動，不斷挖掘科學(xué)概念的深度，幫助學(xué)生建立新的科學(xué)概念。

【參考文獻】

[1][英]羅莎琳德·德賴弗著.《兒童的科學(xué)前概念》，上?？萍冀逃霭嫔?，2008年12月

[2]章鼎兒，路培琦，李子平著.《走向探究的科學(xué)課》，浙江教育出版社，2012年6月