科學(xué)概念誤解的剖析和應(yīng)對策略

樓燕爾 任忠華

〔摘? ? 要〕? 學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)課程必須準(zhǔn)確理解科學(xué)概念。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，任何一個(gè)學(xué)生，在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中，都或多或少地遇到過障礙，產(chǎn)生過疑難問題，造成錯(cuò)誤的理解，這種現(xiàn)象具有普遍性。本文針對五種典型的錯(cuò)誤理解概念的案例剖析，查找原因，提出解決問題的教學(xué)策略。期望能為同行提供解決此類問題的思路，以幫助學(xué)生排除科學(xué)學(xué)習(xí)中的障礙，提高課堂教學(xué)的效果。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；科學(xué)概念；誤解；剖析；應(yīng)對策略

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 15-0007-03

小學(xué)教科版教材中的某些科學(xué)概念，在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，會產(chǎn)生一些預(yù)想不到的誤解。當(dāng)然，產(chǎn)生誤解的原因是多方面的，有的來自學(xué)生錯(cuò)誤的前概念，有的來自學(xué)生對文字的誤解，有的是被表面現(xiàn)象的迷惑，有的來自學(xué)生認(rèn)知的欠缺，等等。如何消除這些誤解，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)有效地構(gòu)建科學(xué)概念，顯得尤為重要。

一、文字的迷惑——是立放還是平放

語言文字所表達(dá)的意思，有時(shí)與科學(xué)上的用語所表達(dá)的意思會有所不同，這就會給學(xué)生理解科學(xué)概念造成一定的干擾。

案例：如六上第二單元“形狀與結(jié)構(gòu)”第一課《抵抗彎曲》中的最后一個(gè)活動，探討橫梁是立放好，還是平放好。照理說，理解立放還是平放并不難，學(xué)生在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，知道了厚度更能增加橫梁抵抗彎曲的能力，在這里當(dāng)然應(yīng)該會判斷橫梁需要立放。但我發(fā)現(xiàn)，在很多課上，如果教師不借助實(shí)物而直接提問，學(xué)生會選擇平放。

剖析：究其原因，主要是學(xué)生被文字所迷惑了。在學(xué)生腦中橫梁的立放等同于豎直了放，那當(dāng)然選擇橫梁需要平著放。

應(yīng)對策略——演示比較，消除誤解。

首先拿出一把木質(zhì)米尺，告訴學(xué)生現(xiàn)在用這把米尺當(dāng)作橫梁，觀察橫梁的橫截面是個(gè)什么形？接著讓學(xué)生明白橫梁按照橫截面長的邊來放就是平放，按照橫截面短的邊來放，就是立放。特別強(qiáng)調(diào)了立放不是把橫梁豎直了放，再演示把橫梁豎直了放，問學(xué)生那還是橫梁嗎？不是橫梁了，變成柱子了。這時(shí)學(xué)生都明白了橫梁應(yīng)該立放，這樣增加了厚度，能更好地抵抗彎曲。最后請兩個(gè)學(xué)生幫忙，托住兩端，往中間掛重物，立放時(shí)橫梁一點(diǎn)兒也沒有彎曲，平放時(shí)橫梁彎曲很厲害。在直觀演示中，讓學(xué)生進(jìn)一步感受橫梁立放更能抵抗彎曲。

二、現(xiàn)象的迷惑——是滾動還是滑動

學(xué)生往往會被一些表面現(xiàn)象所迷惑，甚至有時(shí)會產(chǎn)生一些負(fù)遷移，導(dǎo)致不能看到現(xiàn)象的本質(zhì)，這樣就不能真正理解科學(xué)概念。

案例：如五上第四單元“運(yùn)動和力”中的第六課《滑動與滾動》，其中第二個(gè)活動內(nèi)容為通過研究滾珠軸承，理解變滑動為滾動可以大大減小摩擦力，從而收到省力的效果。筆者在一次優(yōu)質(zhì)課評比中，連續(xù)8次聽了這節(jié)課，發(fā)現(xiàn)大部分教師都淡化了對滾珠軸承的研究，基本都是采取對滾珠軸承進(jìn)行觀察，讓學(xué)生說說為什么要裝上滾珠的教學(xué)策略，學(xué)生回答是為了減小摩擦力。教師也就認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)理解了，教學(xué)目的達(dá)到了。殊不知，學(xué)生并沒有真正理解裝滾珠是為了變滑動為滾動。每節(jié)課下課后，我都讓幾個(gè)小組的學(xué)生留下來，問他們車軸與車架之間不裝滾珠軸承時(shí)，是屬于什么摩擦？沒有一個(gè)學(xué)生不說是滾動的。再問為什么是滾動呢？學(xué)生回答因?yàn)檐囕喸谵D(zhuǎn)動。

剖析：仔細(xì)分析就會發(fā)現(xiàn)，學(xué)生因?yàn)檐囕S在車架中不停轉(zhuǎn)動，被表面現(xiàn)象所迷惑，把車軸的轉(zhuǎn)動誤解為車軸與車架之間的滾動了，產(chǎn)生的是滾動摩擦力。既然是滾動摩擦了，那為何還要裝滾珠呢？

應(yīng)對策略：動態(tài)模擬，化曲為直。

以車軸與車架之間的運(yùn)動為切入點(diǎn)，問學(xué)生這是什么運(yùn)動？當(dāng)學(xué)生回答是滾動時(shí)，反問：真的是滾動嗎？你能說說理由嗎？由此引起學(xué)生反思。當(dāng)學(xué)生說是轉(zhuǎn)動的原因時(shí)，教師演示轉(zhuǎn)動與滾動，告訴學(xué)生滾動是車輪沿著一個(gè)面滾動著前進(jìn)，再讓學(xué)生觀察車輪帶動車軸在車架中轉(zhuǎn)動時(shí)，車軸與車架之間發(fā)生運(yùn)動是怎樣的呢？這樣做的目的，是讓學(xué)生產(chǎn)生懷疑，懷疑自己剛才的判斷。接著，教師拿出兩張不同顏色的卡紙，一張代表車軸，一張代表車架。教師演示代表車架的紙不動，代表車軸的紙水平運(yùn)動，（如圖1所示）問學(xué)生這是什么運(yùn)動，學(xué)生很容易理解，一個(gè)面在另一個(gè)面上滑動。緊接著教師把這兩張紙彎成弧形，再讓上面的紙沿著弧面移動（如圖2所示），問學(xué)生這是什么運(yùn)動？答案是滑動。最后，教師把這兩張紙卷成圓形，（如圖3所示），這時(shí)，教師再轉(zhuǎn)動外面這張紙，問學(xué)生這兩張紙的表面是什么運(yùn)動？答案仍是滑動。告訴學(xué)生，雖然我們看到這張紙?jiān)谵D(zhuǎn)動，但是這兩張紙的表面產(chǎn)生的運(yùn)動是滑動。這樣，學(xué)生就能從平面的滑動過渡到弧形面的滑動，再到圓形面的滑動，雖然從平移到做圓周運(yùn)動，但兩個(gè)面之間運(yùn)動還是滑動。只有理解了滑動，才能真正理解滾珠軸承變滑動為滾動的意義。

三、圖示的迷惑——是反射還是折射

圖示是幫助學(xué)生理解科學(xué)概念，幫助學(xué)生思維的一種很好的方式，是在課堂上經(jīng)常采用的一種教學(xué)方法。但有時(shí)圖示也會給學(xué)生帶來解題上的困擾。

案例：如對五上第二單元中光的“反射與折射”這一對概念的理解，學(xué)生容易受到圖示的干擾而產(chǎn)生誤解。

本來是讓學(xué)生通過制作潛望鏡，達(dá)到進(jìn)一步體會光的反射。按理來說，當(dāng)學(xué)生在作業(yè)本上看到該圖時(shí)，應(yīng)該知道潛望鏡就是利用光的反射原理，但是當(dāng)他們看到這幅光的傳播路線圖時(shí)，卻有相當(dāng)一部分學(xué)生選擇是利用了光的折射原理。

剖析：產(chǎn)生誤解的原因是，當(dāng)學(xué)生看到光的傳播路線圖時(shí)，看到的圖示的光線正好發(fā)生了轉(zhuǎn)折，而且還轉(zhuǎn)折了兩次，折過來又折過去，就誤認(rèn)為是折射。這說明學(xué)生沒有真正建立反射、折射的概念，缺乏對反射與折射的區(qū)別比較，就很容易被外界的因素干擾。

應(yīng)對策略：實(shí)驗(yàn)外顯，圖式對比。

普通的光肉眼不易看見，必須用演示實(shí)驗(yàn)增加學(xué)生的感性經(jīng)驗(yàn)?？梢杂眉す夤P發(fā)出的光照射到鏡子上，讓學(xué)生觀察光發(fā)生了什么現(xiàn)象？稍稍改變鏡子的角度，或者改變激光筆照射的角度，讓學(xué)生觀察發(fā)生了什么現(xiàn)象？這樣，學(xué)生不僅可以清楚地觀察到光的反射現(xiàn)象，而且還可以發(fā)現(xiàn)入射角度發(fā)生了變化，反射角的角度也隨之發(fā)生變化，兩者的角度是對稱的。再請兩名學(xué)生拿著兩面鏡子，像潛望鏡那樣調(diào)整好角度，用激光筆從一端射入，讓學(xué)生觀察發(fā)生了什么現(xiàn)象，再次明白光發(fā)生了兩次反射。還可以用激光筆照射染了藍(lán)墨水的水里，讓學(xué)生觀察發(fā)生了什么現(xiàn)象，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)光線透過了水面，而且呈現(xiàn)出的不是一條直線，是一條折線。調(diào)整激光筆的照射角度，（90度除外）光線始終發(fā)生了折射。讓學(xué)生比較激光筆照射到鏡子上與照射到水面上，光線傳播的過程中發(fā)生的變化有何不同。通過比較得出光的反射與折射的區(qū)別：反射是光在一個(gè)平面被擋回，入射角和反射角度是相同的。折射是光從不同密度的介質(zhì)穿過時(shí)發(fā)生的偏折現(xiàn)象。?并用圖加以說明，如圖4。

四、前概念的迷惑——是水還是水蒸氣

學(xué)生走進(jìn)科學(xué)課堂時(shí)不是一張白紙，而是帶著從父母、媒體、課外書等途徑獲得的各種經(jīng)驗(yàn)來學(xué)習(xí)的。學(xué)生的這些前概念有的是正確的，有的是不全面的，有的甚至是錯(cuò)誤的。當(dāng)學(xué)生的帶著錯(cuò)誤的前概念來學(xué)習(xí)時(shí)，就會給構(gòu)建新的科學(xué)概念造成極大的困難。

案例：如三下科學(xué)第三單元中《水和水蒸氣》一課，學(xué)生在探究中，最容易誤解的就是水和水蒸氣。當(dāng)學(xué)生看到一杯熱水中冒出的熱氣時(shí)，總是不由自主地說是水蒸氣。

剖析：究其原因，主要是學(xué)生頭腦中對氣的概念是虛無縹緲的，他們會認(rèn)為氣體就是飄浮在空中的像煙氣之類的物質(zhì)?，F(xiàn)在一杯熱水上方冒出的熱氣正好符合了以上學(xué)生的這種認(rèn)知，所以學(xué)生很容易認(rèn)為這熱氣就是水蒸氣。再加上一些家長在交流時(shí)，也可能運(yùn)用了這種錯(cuò)誤的概念，學(xué)生在潛意識中建立了這種錯(cuò)誤的前概念。

應(yīng)對策略：化整為零，鋪墊遷移。

在學(xué)生理解了水蒸氣是無色無味透明的氣體后，再讓學(xué)生觀察一杯熱水上面冒出的熱氣，問學(xué)生：這是什么？當(dāng)還有學(xué)生說是水蒸氣時(shí)，教師取出一個(gè)噴水壺，告訴學(xué)生里面裝著水，接著調(diào)節(jié)噴嘴，先利用壓縮空氣向空中噴出水滴，問學(xué)生噴出的是什么？學(xué)生答是水。再向空中噴出水霧。問學(xué)生噴出來的是什么？學(xué)生答是水。接著問學(xué)生噴出來的為什么不是水蒸氣？引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識噴出來的水滴顆粒非常細(xì)小，漂浮在了空中。最后，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系熱水上冒出的熱氣，說說兩者有什么相同點(diǎn)。根據(jù)水蒸氣的無色透明的特點(diǎn)，來辨析這是水滴還是水蒸氣。我想讓學(xué)生通過觀察噴出來的水霧，可以強(qiáng)化學(xué)生對“這是水”的這一概念的理解，再遷移到“熱氣”上，從形態(tài)、顆粒等方面具有的相似性上來判斷，幫助學(xué)生理解“熱氣”是水。最后，通過抓住水蒸氣無色透明這一特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步辨析，強(qiáng)化學(xué)生理解“熱氣”不是水蒸氣而是“小水珠”。

五、思維的迷惑——是省力還是費(fèi)力

思維的定勢在學(xué)生構(gòu)建科學(xué)概念的過程中，有時(shí)會產(chǎn)生正面遷移作用，有時(shí)也會產(chǎn)生負(fù)面的遷移作用。而且這種負(fù)面遷移是在不知不覺中發(fā)生的，老師如果不加以提醒，學(xué)生是不會覺察到的。

案例：如六上第一單元第六課《斜面的作用》一課，在做完“研究不同坡度的斜面”實(shí)驗(yàn)后，面對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，大部分學(xué)生會得出“利用斜面提升物體時(shí)都能省力，坡度越小越省力，坡度越大越費(fèi)力?！钡慕Y(jié)論，這個(gè)結(jié)論中不正確的是“使用斜面都是省力的，不存在費(fèi)力情況”。那學(xué)生為什么會得出這樣的結(jié)論？

剖析：我認(rèn)為主要是思維定勢的影響。因?yàn)樵谇懊鎺渍n學(xué)習(xí)的三種簡單機(jī)械杠桿、輪軸、滑輪，得出的結(jié)論都是要么省力，要么費(fèi)力，要么不省力也不費(fèi)力，不存在都是省力的情況。小學(xué)生邏輯思維能力還不強(qiáng)，習(xí)慣使然，受思維定勢的影響，歸納時(shí)自然非此即彼，得出“坡度小省力，坡度大費(fèi)力”的結(jié)論。

應(yīng)對策略：打破定勢，正確歸納。

當(dāng)面對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，問學(xué)生：你可以得出什么結(jié)論？當(dāng)大部分學(xué)生得出“高度一致的情況下，斜面坡度越小越省力，斜面坡度越大越費(fèi)力”這一結(jié)論時(shí)，反問學(xué)生：真的是坡度越大越費(fèi)力嗎？緊接著引導(dǎo)學(xué)生回憶在什么情況下算費(fèi)力，什么情況下算省力。只有當(dāng)用的力大于直接提升物體本身的重量時(shí)可以說是費(fèi)力。再引導(dǎo)學(xué)生重新審視剛才得出的結(jié)論，說說這樣歸納是否合適。然后引導(dǎo)學(xué)生這樣去描述。

“利用斜面提升物體時(shí)都能省力，坡度越小越省力?！?/p>

“使用斜面提升物體時(shí)都能省力，坡度越小省力越多，坡度越大省力越少。”

“利用斜面提升物體都能省力，坡度越小省力情況越明顯，坡度越大省力情況越不明顯?！?/p>

在小學(xué)科學(xué)教材中，這樣容易引起學(xué)生誤解的科學(xué)概念還有很多，如是蟲子還是昆蟲、是莖還是根、是生態(tài)系統(tǒng)還是生物群落、是脊柱還是脊髓、是串聯(lián)還是并聯(lián)等等。筆者希望通過以上所述，能起到一個(gè)拋磚引玉的作用，抓住學(xué)生學(xué)習(xí)中的困難，并正確分析學(xué)生誤解概念的真正原因，再采取切實(shí)有效的教學(xué)策略，幫助學(xué)生準(zhǔn)確建構(gòu)科學(xué)概念，從而達(dá)到提高課堂教學(xué)質(zhì)量與效率的目的。

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