淺談科學(xué)論證視角下的概念轉(zhuǎn)變

李菲

[摘 要]學(xué)生學(xué)習(xí)前，腦中存在著正確或錯(cuò)誤的前概念，將錯(cuò)誤的前概念轉(zhuǎn)變?yōu)檎_的科學(xué)概念是十分困難的。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要充分挖掘?qū)W生的前概念，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概念的轉(zhuǎn)變。在科學(xué)論證的過程中，從提出主張、探索證據(jù)、反駁主張到鞏固和運(yùn)用概念，學(xué)生的錯(cuò)誤概念會(huì)一步步發(fā)生轉(zhuǎn)變。教師要抓住時(shí)機(jī)，利用有效的教學(xué)手段，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變。

[關(guān)鍵詞]小學(xué)科學(xué);前概念;科學(xué)論證;概念轉(zhuǎn)變

[中圖分類號(hào)] G623.6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1007-9068（2022）18-0077-03

走進(jìn)小學(xué)科學(xué)課堂之前，學(xué)生已有一定的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，所以他們腦中會(huì)存在著正確或錯(cuò)誤的前概念?？茖W(xué)概念的建構(gòu)是建立在前概念的基礎(chǔ)之上的。課堂教學(xué)中，在幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念之前，教師要充分挖掘?qū)W生的前概念，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概念的轉(zhuǎn)變。在概念轉(zhuǎn)變的過程中，學(xué)生的前概念扮演著非常重要的角色。其中，錯(cuò)誤的前概念會(huì)干擾學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，導(dǎo)致學(xué)生難以將錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。因此，教師需要運(yùn)用有效的教學(xué)策略或方法，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變。

科學(xué)論證是幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變概念的有效方式。通過論證，學(xué)生經(jīng)歷提出主張、探索證據(jù)、為主張辯駁等過程。同時(shí)，科學(xué)論證強(qiáng)調(diào)經(jīng)歷推理、解釋、反思、批判等思維過程。科學(xué)論證能力是以科學(xué)知識(shí)為載體，積極面對(duì)問題，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行解釋說明，提出自己的論點(diǎn)，同時(shí)能反駁他人的質(zhì)疑和進(jìn)行批判的高級(jí)思維能力。

在論證思辨時(shí)，學(xué)生不僅要對(duì)他人的主張進(jìn)行思考和評(píng)判，提出自己的觀點(diǎn)，還需要不斷地思考并修正自己觀點(diǎn)上的不足。只有當(dāng)自己與他人不同的想法、觀點(diǎn)等交織在一起并產(chǎn)生認(rèn)知沖突的時(shí)候，學(xué)生才會(huì)認(rèn)識(shí)到自己前概念的不足，才會(huì)想要轉(zhuǎn)變自己的錯(cuò)誤概念。下面，以蘇教版科學(xué)教材四年級(jí)上冊(cè)《點(diǎn)亮小燈泡》一課中的“電流通路”概念為例，談?wù)効茖W(xué)論證視角下的概念轉(zhuǎn)變。

一、概念轉(zhuǎn)變的起點(diǎn)：提出自己的主張

在轉(zhuǎn)變概念的過程中，科學(xué)論證有著獨(dú)特的價(jià)值。教師可通過創(chuàng)設(shè)探究情境，挖掘?qū)W生的前概念，利用科學(xué)論證引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生深入思考，進(jìn)行概念的轉(zhuǎn)變。在小學(xué)科學(xué)課堂中，科學(xué)論證是學(xué)生面對(duì)真實(shí)情境解決未知問題的過程。未知問題的解決容易使學(xué)生產(chǎn)生爭(zhēng)論，因?yàn)閷W(xué)生會(huì)在自己的認(rèn)知范圍內(nèi)提出多種具有沖突性或分歧性的主張，這些主張的相互碰撞，就變成了認(rèn)知沖突的導(dǎo)火索。

科學(xué)論證的第一步就是提出自己的主張。科學(xué)論證中的主張，指要證明和確立的結(jié)論，具有爭(zhēng)議性和挑戰(zhàn)性。主張的提出需要有充足的科學(xué)依據(jù)，只有這樣才能在辯駁中立于不敗之地。可是，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生通常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)提出自己的主張，而這些主張多是依據(jù)直覺或生活經(jīng)驗(yàn)而提出。這樣的主張是不可靠的，但也充分暴露了學(xué)生的前概念。教師可從這些主張中，了解學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知，從而運(yùn)用有效的策略，幫助學(xué)生進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變。因此，學(xué)生提出自己的主張是概念轉(zhuǎn)變的起點(diǎn)。

“如何點(diǎn)亮小燈泡？”這對(duì)學(xué)生來說是一個(gè)未知的問題。面對(duì)這個(gè)問題時(shí)，學(xué)生提出了多種主張（如圖1），這些主張是學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)提出的。如方法一的連接，學(xué)生的理由是在玩具中見過;方法三的連接，學(xué)生的理由是遙控器里電池的兩端都要接觸導(dǎo)線;其他的連接方法，學(xué)生的理由是直覺。這些主張充分暴露了學(xué)生的前概念：雖然在生活中見過燈泡和電池，甚至給電器安裝過電池，但是對(duì)燈泡和電池的結(jié)構(gòu)并不了解，對(duì)電流通路的概念更是知之甚少。

此時(shí)，教師需要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，僅依靠直覺或生活經(jīng)驗(yàn)提出的主張是不可靠的，很容易被推翻。教師不妨放慢教學(xué)節(jié)奏，先問一問學(xué)生：“你們覺得僅依靠直覺或生活經(jīng)驗(yàn)做出的猜測(cè)可靠嗎？”然后給學(xué)生時(shí)間靜靜地想一想。這個(gè)過程是概念轉(zhuǎn)變的開始，也為接下來探索資料和證據(jù)做好鋪墊。

二、概念轉(zhuǎn)變的支撐：探索資料和證據(jù)

科學(xué)論證是一種基于證據(jù)而開展的實(shí)踐。證據(jù)就是支持自己主張的事實(shí)，也就是人們常說的論據(jù)。論證必須依據(jù)證據(jù)來發(fā)表觀點(diǎn)。直覺和生活經(jīng)驗(yàn)如果不以事實(shí)為基礎(chǔ)，就不是合理的，也不能稱為證據(jù)。

資料是通過調(diào)查而得出的。在科學(xué)課堂中，學(xué)生通過觀察、做實(shí)驗(yàn)等科學(xué)手段收集到的資料，大多是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、自然現(xiàn)象、科學(xué)史實(shí)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展及其重大應(yīng)用成果等。這些資料由于信息量太大，沒有經(jīng)過整合，不能直接作為證據(jù)支持自己的主張。

將大量的資料濃縮成有效的證據(jù)需要認(rèn)知的參與。學(xué)生需要通過一系列的思維活動(dòng)，判斷哪些資料可以作為證據(jù)支持自己的主張。這里的思維活動(dòng)涉及分析、歸納、綜合等，有利于促進(jìn)學(xué)生概念的轉(zhuǎn)變。學(xué)生通過調(diào)查得到資料，依據(jù)資料得到證據(jù)，利用證據(jù)支持自己的主張或反對(duì)他人的主張，都有利于概念的轉(zhuǎn)變。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師首先可以巧妙利用認(rèn)知沖突，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到利用證據(jù)可以讓自己的主張立于不敗之地。接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在活動(dòng)中收集相關(guān)資料。比如，在仔細(xì)觀察小燈泡的內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)后，學(xué)生可收集到這樣的資料：小燈泡外面是玻璃泡，下面是金屬螺紋，里面有兩個(gè)金屬架，金屬架之間有燈絲，打開小燈泡后，兩根金屬架處在不同的連接位置。學(xué)生對(duì)收集到的資料進(jìn)行整理，梳理出可以支撐自己主張的證據(jù)。因?yàn)闊襞莅l(fā)光與電有關(guān)，學(xué)生需要在燈泡的眾多結(jié)構(gòu)里篩選出與通電有關(guān)的結(jié)構(gòu)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：“仔細(xì)觀察小燈泡的結(jié)構(gòu)，你有什么想法？”學(xué)生通過分析、對(duì)比等一系列思維活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)小燈泡有兩個(gè)連接點(diǎn)，這兩個(gè)連接點(diǎn)都可以用來導(dǎo)電。為了得到多樣化的證據(jù)，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生觀察各種電池，思考電池結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)，從而分析出電池結(jié)構(gòu)的相同點(diǎn)，即都有正極和負(fù)極。小燈泡和電池結(jié)構(gòu)的相關(guān)證據(jù)，給概念的轉(zhuǎn)變提供了支撐。此時(shí)，學(xué)生因?yàn)樾襞莺碗姵亟Y(jié)構(gòu)的證據(jù)而產(chǎn)生疑問：小燈泡有兩個(gè)連接點(diǎn)，這兩個(gè)連接點(diǎn)是否都要接入電池？電池都有正負(fù)極，電池的正負(fù)極是否都要接入小燈泡？

三、概念轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵：反駁他人的主張

在論證過程中，學(xué)生會(huì)運(yùn)用證據(jù)支持自己的主張，可是當(dāng)多種主張存在差異時(shí)，就很容易引發(fā)認(rèn)知沖突。于是，學(xué)生會(huì)對(duì)錯(cuò)誤概念產(chǎn)生疑問，這也是概念轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。

學(xué)生在提出自己的主張時(shí)需要有明確的證據(jù)支持。利用自己整理的證據(jù)，論述自己主張的正確，即從正面證明主張成立，叫立論。收集資料與獲得證據(jù)的過程，是學(xué)生經(jīng)歷理性的概念建構(gòu)的過程。在論證過程中，學(xué)生也可以反駁對(duì)方的主張，樹立自己的主張，這叫駁論。在反駁他人主張時(shí)，需要對(duì)他人的證據(jù)進(jìn)行分析，思考對(duì)方證據(jù)的合理性與可靠性，以此為突破口展開駁論。駁論的過程，需要學(xué)生明確對(duì)方主張建立的過程，并與自己主張的建立過程進(jìn)行對(duì)比，尋求有效證據(jù)進(jìn)行概念建構(gòu)，否則自己的主張就很容易被對(duì)方駁倒。一旦自己的主張被對(duì)方駁倒，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，對(duì)錯(cuò)誤概念產(chǎn)生疑問，從而激發(fā)修正自己主張的愿望。

課堂中，學(xué)生以燈泡內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電池的正負(fù)極為依據(jù)，支持自己的主張或反駁他人的主張。有學(xué)生觀察到燈泡內(nèi)的兩根金屬架有兩個(gè)連接點(diǎn)，于是以此為證據(jù)支持方法二、方法四和方法六的連接（如圖2）;有學(xué)生反駁，認(rèn)為電池有正負(fù)極，并以此為依據(jù)提出方法六只連接了正極，因此不能點(diǎn)亮小燈泡;還有學(xué)生反駁，燈泡雖然有兩個(gè)接觸點(diǎn)，但是也不一定都要和電池連接……學(xué)生在多次辯駁中產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而反思自己和他人的主張。

在產(chǎn)生認(rèn)知沖突后，學(xué)生對(duì)自己的主張感到疑惑，想要進(jìn)行調(diào)整與糾正。此時(shí)，教師應(yīng)該抓住時(shí)機(jī)，讓學(xué)生帶著自己的主張用小燈泡、電池、導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)測(cè)，尋找更多的證據(jù)。學(xué)生通過實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)只有方法二和方法四可以點(diǎn)亮小燈泡。當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己的主張與實(shí)際不符時(shí)，學(xué)生感到無比驚訝。原本，學(xué)生以燈泡結(jié)構(gòu)和電池結(jié)構(gòu)為證據(jù)，對(duì)連接方法提出了自己的主張?？涩F(xiàn)在，隨著新證據(jù)的出現(xiàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的主張并不正確，這使得他們?cè)揪褪苜|(zhì)疑的前概念被一舉推翻。此時(shí)，正是科學(xué)概念建構(gòu)的關(guān)鍵時(shí)機(jī)。教師可以通過一系列的思維活動(dòng)，幫助學(xué)生建立科學(xué)概念。首先，讓學(xué)生用分類的方法，將燈泡亮與不亮的連接方式進(jìn)行分類;接著，引導(dǎo)學(xué)生用比較的方法思考：燈泡亮與不亮的連接方式有何不同;最后，用問題“點(diǎn)亮小燈泡的方法有什么共性？”進(jìn)行概括歸納，使學(xué)生對(duì)電流通路形成科學(xué)認(rèn)識(shí)，完成概念的轉(zhuǎn)變。

四、概念轉(zhuǎn)變的延伸：鞏固和運(yùn)用概念

科學(xué)概念的形成不是一蹴而就的，需要經(jīng)過從具體到抽象，再?gòu)某橄蟮骄唧w的過程。學(xué)生通過科學(xué)論證，從具體的直觀表象中抽象出科學(xué)概念后，還需要將概念應(yīng)用到具體的事物中，對(duì)概念進(jìn)行鞏固和運(yùn)用。

此時(shí)，學(xué)生可以開展新一輪的科學(xué)論證。教師以學(xué)生剛剛形成的科學(xué)概念為載體創(chuàng)設(shè)問題情境，促使學(xué)生產(chǎn)生新的主張。這個(gè)問題不能過于簡(jiǎn)單，最好具有一定的挑戰(zhàn)性，能激發(fā)學(xué)生探究的欲望。在學(xué)生面對(duì)新的問題，開展新一輪科學(xué)論證的過程中，教師需要提醒學(xué)生：“在提出自己的主張或反駁他人的主張時(shí)，要將科學(xué)概念作為證據(jù)，并嘗試運(yùn)用科學(xué)概念來解決新的問題。”

如果學(xué)生在論證過程中能夠靈活地將科學(xué)概念作為證據(jù)進(jìn)行辯論，就說明學(xué)生已經(jīng)很好地完成了概念的轉(zhuǎn)變，并能夠?qū)⒖茖W(xué)概念應(yīng)用于解決實(shí)際問題當(dāng)中。如果學(xué)生不能將科學(xué)概念作為證據(jù)進(jìn)行論證，教師可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行駁論，讓學(xué)生再一次回顧自己主張建立的過程，幫助學(xué)生鞏固和運(yùn)用概念。

在學(xué)生理解了電流通路的概念后，教師需要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)新的問題情境，在學(xué)生解決問題的過程中，判斷學(xué)生是否已經(jīng)很好地完成了概念的轉(zhuǎn)變。如教師可以出示四種新的連接方法（如圖3），讓學(xué)生判斷小燈泡是否會(huì)亮。這幾種連接方法與之前的連接方法相比有很大的不同，具有一定的挑戰(zhàn)性：有的只連接了一根導(dǎo)線，有的將電池直接與燈泡相連，有的電池?cái)[放在燈泡的側(cè)面……判斷這四種連接方式是否合理時(shí)，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生以電流通路的概念為證據(jù)，提出新的主張。如：“請(qǐng)你判斷以下四種連接方法，哪種會(huì)點(diǎn)亮燈泡，哪種不能點(diǎn)亮燈泡，并說明理由?！薄澳隳軓碾娏魍返慕嵌葋砼袛嗄姆N連接方法能點(diǎn)亮小燈泡嗎？”“電流是如何行進(jìn)的？”……通過問題引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的概念和方法遷移運(yùn)用到新的情境中解決新的問題。

經(jīng)過新一輪的科學(xué)論證后，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)這幾種連接方法進(jìn)行實(shí)測(cè)。如若實(shí)測(cè)的現(xiàn)象與自己的主張一樣，那么此現(xiàn)象可作為證據(jù)，進(jìn)一步支撐自己的主張;如若不一樣，此現(xiàn)象也可以促使學(xué)生反思，幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固科學(xué)概念。

在科學(xué)教學(xué)過程中，教師需要認(rèn)真調(diào)查和分析學(xué)生的前概念，當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)某一科學(xué)概念的理解不同時(shí)，應(yīng)開展科學(xué)論證。在學(xué)生論證的過程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的主張。學(xué)生提出自己的主張并接受大家評(píng)價(jià)，這是概念轉(zhuǎn)變的起點(diǎn)。在此過程中，教師要讓學(xué)生知道僅僅依靠直覺或生活經(jīng)驗(yàn)提出的主張是不可靠的，應(yīng)通過收集資料，并通過一系列的思維活動(dòng)來整理證據(jù)，支持自己的主張，促進(jìn)概念的轉(zhuǎn)變。鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的主張，同時(shí)也支持學(xué)生反駁他人的主張，有利于學(xué)生在不同主張的碰撞中產(chǎn)生認(rèn)知沖突。教師應(yīng)該抓住時(shí)機(jī)，創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境，提出具有挑戰(zhàn)性的新問題，引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)概念為證據(jù)進(jìn)行新一輪的科學(xué)論證，從而幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)深層次的反思性學(xué)習(xí)，對(duì)科學(xué)概念進(jìn)行鞏固和運(yùn)用。

總之，從提出主張、探索證據(jù)、反駁主張到鞏固和運(yùn)用概念的過程，學(xué)生的前概念一步步發(fā)生轉(zhuǎn)變。特別是利用證據(jù)反駁他人主張、辯護(hù)自己主張的過程，對(duì)概念的轉(zhuǎn)變起到了關(guān)鍵作用。教師要有效引導(dǎo)學(xué)生，將錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變成科學(xué)概念，使學(xué)生真正習(xí)得新知。

（責(zé)編 杜 華）