讓“科學(xué)概念”破冰前行

摘 要：科學(xué)概念作為小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的三維目標(biāo)之一已越來越被重視，但是在具體的教學(xué)過程中，常常很難達(dá)成預(yù)期的目標(biāo)。究其原因，重點(diǎn)在于執(zhí)教者對學(xué)生相關(guān)前概念的理解上不到位，轉(zhuǎn)化上不妥當(dāng)。讓“前概念”這座無形的思維冰山遮住了看清科學(xué)真相的雙眸，擋住了通往科學(xué)真理的康莊大道。對此，本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)性地提出了“挖掘”“爆破”“重組”“完善”等四大策略，并詳細(xì)闡明了從“挖掘前概念”到“達(dá)成科學(xué)概念”的具體路徑。

關(guān)鍵詞：科學(xué)概念;前概念;轉(zhuǎn)化

在2000年和2001年，全日制義務(wù)教育《科學(xué)（3～6年級）》課標(biāo)研制組進(jìn)行的一項(xiàng)專題研究表明，我國小學(xué)生對科學(xué)概念的掌握程度的總體合格率為48.2，低于國外公眾對科學(xué)概念的掌握的程度。小學(xué)科學(xué)教學(xué)已經(jīng)走過了十多年，在許多方面都取得了長足的進(jìn)步，但是，如何幫助學(xué)生更好地構(gòu)建“科學(xué)概念”依然困擾著大家。其中原因，主要在“前概念轉(zhuǎn)化”方面的認(rèn)識和實(shí)踐有一定不足。老師們常常抱怨：“現(xiàn)在的孩子真難教，剛剛課堂上學(xué)過的內(nèi)容轉(zhuǎn)眼就忘了！”冰凍三尺非一日之寒，要想徹底轉(zhuǎn)化學(xué)生頑固的“前概念”，建立起穩(wěn)固的科學(xué)概念，需整體布局，多軌齊下，各個(gè)擊破。具體來說，要做到如下四點(diǎn)。

一、 挖掘：使“前概念”浮出水面

學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前，由于日常生活經(jīng)驗(yàn)和前期學(xué)習(xí)，頭腦中形成的對各種現(xiàn)象的看法，稱為前概念。從學(xué)生認(rèn)知的角度看，小學(xué)階段的學(xué)生處于形象思維相對強(qiáng)于抽象思維的階段。他們的日常生活經(jīng)驗(yàn)及前期學(xué)習(xí)所形成的認(rèn)識具有較強(qiáng)的“不完整性”和“不穩(wěn)定性”。受先入為主的思維模式影響，又有極強(qiáng)的“頑固性”。故而，在幫助學(xué)生構(gòu)建“科學(xué)概念”的具體教學(xué)過程中，必須清楚學(xué)生的前概念到底是一種怎樣的狀況。必須先將學(xué)生頑固的前概念挖掘出來，提前晾曬于課堂教學(xué)的陽光之下，以便教學(xué)者出謀劃策、科學(xué)對待。筆者認(rèn)為，需做好如下兩點(diǎn)。

（一） 做好課前檢測

對于測查學(xué)生的前概念狀況，老師們經(jīng)常采用的辦法主要有兩個(gè)。其一，找個(gè)別學(xué)生做課前訪談;其二，在教學(xué)過程中用提問的方式暴露他們的前概念。不管是哪一種方法都有較強(qiáng)的局限性和片面性。這不利于教師課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)和重難點(diǎn)的把握。

例如，有教師在教學(xué)《聲音的傳播》時(shí)，通過幾個(gè)簡單的課堂提問，將教學(xué)的重難點(diǎn)落在了棉線、木尺、鋁箔、尼龍繩四種物體的傳播本領(lǐng)比較之上，而忽視了聲音在物質(zhì)三態(tài)（氣體、固體、液體）的傳播速度比較。以至于一堂課下來，還有許多學(xué)生認(rèn)為，聲音在空氣中的傳播速度最快。

在這一方面，我縣小學(xué)科學(xué)界做了深入的研究和實(shí)踐，由縣教研員牽頭組織精干力量編寫了各冊前概念測查的試卷，在每一個(gè)單元教學(xué)之前先對所有的學(xué)生做好檢測工作，并通過數(shù)據(jù)分析，全面掌握學(xué)生的前概念狀況，然后再書寫教學(xué)設(shè)計(jì)，真正做到以生為本、以學(xué)定教！

（二） 重視材料準(zhǔn)備

“材料啊，材料！”章鼎兒老師曾在一次省級小學(xué)科學(xué)教師培訓(xùn)大會(huì)上發(fā)出由衷的感嘆。是的，想要完整地了解學(xué)生的前概念真實(shí)狀況，僅憑書面的檢測是不夠的。學(xué)生的許多觀念和思想有時(shí)很難用文字來表達(dá)和辨別。若是在組織課堂教學(xué)的過程中，教師善于利用有結(jié)構(gòu)的材料，則可事半功倍，迎刃而解。

如，在教學(xué)《物體在水中的沉浮》一課時(shí)，筆者先給學(xué)生提供了如下一組實(shí)驗(yàn)材料：小石塊、泡沫塑料塊、回形針、蠟燭、帶蓋的空瓶、蘿卜、橡皮。然后讓學(xué)生預(yù)測它們的沉浮，并闡明理由。通過課堂上的交流和爭辯，可以知道：在學(xué)生的科學(xué)前概念中，已經(jīng)粗略地知道影響物體沉浮的因素有物體的大小、輕重、形狀、材料、是否空心等。但是在綜合各種因素的考慮方面又跟最終的科學(xué)概念有很多沖突。對于這方面學(xué)生的前概念狀況，有結(jié)構(gòu)的材料成了最好的載體，幫了課堂教學(xué)的大忙。

二、 爆破：將“前概念”徹底瓦解

由于前概念具有極強(qiáng)的頑固性，若不將其有效化解，必然會(huì)嚴(yán)重阻礙科學(xué)概念的最終達(dá)成。因而，在引導(dǎo)學(xué)生走向科學(xué)概念的征途之中，必須將相關(guān)的前概念用力爆破，開辟出一條思維的暢通之路。具體可從以下兩方面入手。

（一） 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

愛因斯坦曾說：“興趣是最好的老師。”其幾十年如一日地科學(xué)研究最初的動(dòng)力來自于對科學(xué)的興趣。在興趣的激發(fā)下爆發(fā)出無限的動(dòng)力和激情，最終，窮其一生走上科學(xué)研究的漫漫征途。小學(xué)階段的學(xué)生正處于科學(xué)學(xué)習(xí)的初始階段，“激趣引導(dǎo)”是將其頑固前概念爆破的前提。試想，倘若他們連對學(xué)習(xí)的興趣和熱情都沒有，又怎會(huì)將自己的前概念主動(dòng)放棄呢？可見，“激趣引導(dǎo)”非常重要，在具體教學(xué)過程中，正確運(yùn)用課堂提問不失為一種好辦法。

課堂提問是教學(xué)中一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)，是師生相互交流、相互撞擊的雙邊教學(xué)形式。好的課堂提問，能活躍課堂氣氛、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)學(xué)生的想象與思維、點(diǎn)燃學(xué)生探究的欲望，能全面呈現(xiàn)學(xué)生的科學(xué)前概念。

如在教學(xué)《相貌各異的我們》這一課時(shí)，筆者精心設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)環(huán)節(jié)：首先展示課前拍攝的班內(nèi)各個(gè)學(xué)生照片，讓他們說說分別是誰?？吹阶约旱恼掌蛘呤峭瑢W(xué)的照片，大家非常興奮，開始七嘴八舌地談?wù)撈饋怼Ｈ缓筇釂枺骸澳闶窃鯓颖鎰e這些照片的？可以從哪幾個(gè)方面來辨別？”學(xué)生一下子從最初的興趣盎然轉(zhuǎn)為深深的思索。他們講到了六個(gè)方面：眼睛、鼻子、嘴巴、臉型、發(fā)型、胖瘦。通過交流，大家一起否定了“發(fā)型”和“胖瘦”這兩個(gè)容易變化的因素。老師再以其他四個(gè)方面為基點(diǎn)引導(dǎo)他們深入觀察。之后，再拓展到七大相貌特征：舌頭、下顎、前發(fā)際、耳垂、眼皮、頭發(fā)、酒窩等。在這一教學(xué)過程中，激發(fā)興趣無疑是至關(guān)重要的一個(gè)步驟，為之后前概念的爆破和科學(xué)概念的最終達(dá)成走出了至關(guān)重要的一步。

（二） 引發(fā)認(rèn)知沖突

“認(rèn)知沖突”是學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)需要的誘因。因此，教師要精心設(shè)計(jì)能揭示前概念不合理的實(shí)驗(yàn)，造成認(rèn)知沖突，然后進(jìn)行各種建構(gòu)活動(dòng)，通過觀察、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不斷尋找證據(jù)，讓學(xué)生重組、建構(gòu)自己的知識結(jié)構(gòu)?？梢?，在前概念轉(zhuǎn)化的具體過程中，“引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突”處于非常關(guān)鍵的一個(gè)位置。

例如，在教學(xué)《點(diǎn)亮小燈泡》這一課時(shí)，筆者首先提供給學(xué)生電池、小燈泡、導(dǎo)線三種材料，讓他們說說怎樣組裝這三種材料來點(diǎn)亮小燈泡。一名學(xué)生回答：“將導(dǎo)線的一端連著電池，另一端連著燈泡。因?yàn)閷?dǎo)線可以將電池中的電傳給小燈泡，使小燈泡發(fā)光?！睂Υ嗽S多學(xué)生表示贊同。教師讓這名學(xué)生上臺(tái)演示，在全班同學(xué)期盼的目光中，小燈泡始終沒有被點(diǎn)亮。學(xué)生們大惑不解：水管可以將水龍頭中的“水”傳給水槽;木條可以將一端的“聲音”傳給另一端。為什么導(dǎo)線不能將電池中的“電”傳給小燈泡呢？可是活生生的事實(shí)就擺在眼前，他們急需炸毀錯(cuò)誤的前概念，接受科學(xué)概念的洗禮。在此基礎(chǔ)上，教師因勢利導(dǎo)，讓學(xué)生仔細(xì)觀察小燈泡的構(gòu)造，從燈泡中的兩個(gè)“連接點(diǎn)”中找到突破，引發(fā)新的猜想，最終用實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證。

三、 重組：讓“前概念”走向“科學(xué)概念”

課堂前期各種富有情趣和科學(xué)韻味的情景或小實(shí)驗(yàn)引發(fā)了學(xué)生的思維風(fēng)暴，讓他們的前概念轟然爆破，讓學(xué)生處于一種思維的“混亂”和“渴求”中。這些只是前期的工作。接下來，我們需要重塑新知，有效吸收和掌握科學(xué)概念。具體可以下兩塊內(nèi)容著手。

（一） 修復(fù)“樸素前概念”

那些看法和觀念中與科學(xué)概念一致，只是缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)表述的前概念稱為“樸素前概念”?！皹闼厍案拍睢笨梢宰鳛殛P(guān)鍵科學(xué)概念的基石。教學(xué)工程中需合理吸取，有效利用。

比如，在教學(xué)《測量力的大小》一課時(shí)，學(xué)生課前對彈簧已經(jīng)有了初步的了解，并且大致知道了用力越大，彈簧發(fā)生的形狀改變也就越大。這非常有利于學(xué)生對彈簧測力計(jì)的認(rèn)識和應(yīng)用，也有助于本節(jié)課的難點(diǎn)突破：讓學(xué)生制作橡皮筋測力計(jì)。

故而，在教學(xué)設(shè)計(jì)中筆者主要安排了三個(gè)重要環(huán)節(jié)：（1）讓學(xué)生玩彈簧，用彈簧去拉動(dòng)各種物體，感受彈簧的特性;（2）認(rèn)識彈簧測力計(jì)，用彈簧測力計(jì)拉動(dòng)各種物體，修復(fù)“樸素前概念”，建構(gòu)科學(xué)概念;（3）制作橡皮筋測力計(jì)，應(yīng)用科學(xué)概念。

（二） 清除“相異前概念”

與科學(xué)概念有沖突、甚至相悖的前概念稱為“相異前概念”，這類前概念阻礙了學(xué)生理解和掌握科學(xué)概念，干擾學(xué)生后繼形成正確的概念，對學(xué)習(xí)的影響是消極的。以便疏通學(xué)生的思維通道，讓學(xué)生更好地接受科學(xué)概念的洗禮。

比如，在教學(xué)《水和水蒸氣》一課時(shí)，學(xué)生頑固地認(rèn)為熱水瓶中冒出的“白氣”是水蒸氣，盡管之前已經(jīng)通過學(xué)習(xí)知道了水蒸氣是一種無色無味的氣體?？梢?，受生活和前期認(rèn)識的影響，“‘白氣是水蒸氣”這一“相異前概念”已根深蒂固。必須連根拔起、徹底清除，而且刻不容緩！對此，筆者在教學(xué)過程中刻意設(shè)置了一個(gè)環(huán)節(jié)：首先引發(fā)他們通過對“‘白氣是否水蒸氣”展開爭論，引發(fā)認(rèn)知沖突;然后讓他們認(rèn)真觀看熱水蒸發(fā)的視頻，自主剖析、小組討論;最后利用多媒體放大水壺冒“白氣”的截圖，集體剖析其中緣由，證實(shí)“白氣”原來是水蒸氣遇到較冷空氣凝結(jié)而成的小水滴。終于撥云見日、豁然開朗。

四、 完善：助“科學(xué)概念”扎實(shí)深入

小學(xué)時(shí)期是具體形象思維和抽象邏輯思維兩種思維形式交錯(cuò)發(fā)展的時(shí)期，主要是發(fā)展抽象邏輯思維能力，由具體形象思維逐步過渡到以抽象邏輯思維為主要形式。

受這種思維特點(diǎn)的影響，通過高效課堂構(gòu)建的“科學(xué)概念”在學(xué)生的思維體系中根基不深，若不鞏固強(qiáng)化，極易受“新的日常生活經(jīng)驗(yàn)”等相對形象化的思維因素的影響變形或夭折。教學(xué)者需對此引起足夠的重視，并付之有效的實(shí)踐。

（一） 清理思維路線

小學(xué)階段的學(xué)生在認(rèn)知方面主要處于“前運(yùn)算階段”，感性認(rèn)識較強(qiáng)，理性把握不足，概括能力較弱。基于這方面的認(rèn)識，教師需在學(xué)生對科學(xué)概念初步掌握之后，再次做好幫扶工作，幫助學(xué)生再一次游走思維路徑，加強(qiáng)理解和認(rèn)識。

比如，在教學(xué)《為什么一年有四季》一課時(shí)，將整堂課的思維基點(diǎn)落在了“地球公轉(zhuǎn)（地軸傾斜）”“直射或斜射”“氣溫變化”“四季更替”四個(gè)點(diǎn)位上，通過明晰的模擬實(shí)驗(yàn)和清晰地板書，在課堂小結(jié)環(huán)節(jié)，引領(lǐng)學(xué)生重走思維路徑，并完整地表述出本堂課的科學(xué)概念：在地球公轉(zhuǎn)過程中，由于地軸是傾斜的，造成陽光有規(guī)律地直射或斜射某一地區(qū)，導(dǎo)致氣溫也有規(guī)律地發(fā)生變化，從而形成了四季的更替。

（二） 運(yùn)用干擾辨析

“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)！”實(shí)踐也可以幫助真理越辯越明。在科學(xué)概念成型之后，并不代表扎實(shí)有效、萬事大吉。教師要善于變化方式或題型，做好“后測試”工作。

比如，在學(xué)完《水和水蒸氣》一課后，教師問學(xué)生：你知道水蒸氣有什么特點(diǎn)嗎？學(xué)生回答：水蒸氣無色無味，它是空氣中的其中一種氣體。然后教師換一種方式提問：老師喝熱茶的時(shí)候，冒上來的白色氣體是什么氣呢？有學(xué)生就會(huì)回答：是水蒸氣！從第二個(gè)問題可以看出，部分學(xué)生在頭腦中殘存的前概念并沒有完全清除，遇到特定的環(huán)境又會(huì)生根發(fā)芽，正如白居易的一句詩“野火燒不盡，春風(fēng)吹又生?！笨梢?，教師富有針對性“后測試”工作是多么重要。

總而言之，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中引領(lǐng)學(xué)生將“前概念”轉(zhuǎn)化為“科學(xué)概念”如同一次破冰之旅：明確“冰山”的位置，將其浮出水面，利用“加溫”的方式徹底炸毀，謹(jǐn)防再一次的思維冰凍，最終開辟出通暢的“行舟大道”，引領(lǐng)學(xué)生走向科學(xué)真理的殿堂。

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作者簡介：

曹炳達(dá)，浙江省寧波市，浙江省寧波市象山縣文峰學(xué)校。