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刊名: 教学与研究
        Teaching and Research
主办:  中国人民大学
周期:  月刊
出版地:北京市
语种:  中文;
开本:  大16开
ISSN: 0257-2826
CN:   11-1454/G4
邮发代号: 2-256

历史沿革:
现用刊名:教学与研究
创刊时间:1953

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如何在科学教学中发展学生的科学概念

【作者】 鲁 菊

【机构】 (江苏省常州市武进区星辰实验学校)


【正文】科学概念是组成科学的基本单元,是科学知识结构的基础。科学课程标准明确指出了在科学探究中要关注科学概念,科学教学应围绕建立科学概念来组织活动。在实际的科学教学中,教师要重视科学概念的建立,思考如何在科学教学中发展学生的科学概念。
  一、剖析前概念,找准发展科学概念的起点
  在接受正式的科学教育之前,学生已经积累了丰富的自然科学现象观察和过程体验,这种相对原始、不够精确的初始概念叫做前概念。许多研究表明:前概念是科学概念建构的基础,了解儿童的前概念就非常重要,而不容忽视的。所以在科学概念教学中,我们首先要充分了解每个学生的前概念,从中找到科学概念的出发点,从而做到真正发展学生的科学概念。
  由于学生的前概念具有个性化、隐蔽性、表面性等特点,平时不易发现,就要求教师能善于通过多种方式了解学生的前概念。例如,为了了解学生对于“浮力”的个人前概念,课前我对三年级部分学生进行了访谈调查,情况如下:








  从表中可知,学生对于物体在水中沉浮的原因解释有多种不同的想法,但大都是不全面的,甚至有些是错误的。有这样的分歧并不可怕,恰恰相反,学生前概念的充分暴露,为教师后续的教学指明了方向。教师在了解学生前概念的基础上,可以适当调整自己的教学步骤,将课堂教学的重点定位在帮助学生转变错误的前概念上,从而帮助学生建构正确的科学概念。
  二、引发矛盾,指明发展科学概念的方向
  教师在充分了解学生的前概念之后,可以通过创设问题情境引发学生的认知冲突。当学生发现自己对某一现象的认知和真实现象之间的矛盾,从而使学生意识到同一事实的两种或多种不同的认知结构之间的冲突,然后逐渐调整自己的认知结构,使其与真实现象之间达到一致,进而建立与科学概念相一致的新的概念。 
  例如,在路培琦老师上的《连通气球》一课中,教师出示玻璃管连接的大小气球,问学生大小气球连通后会出现什么现象。学生们说出了多种猜测,这是他们基于自己已有的经验作出的猜测,其中大部分学生认为大小气球连通后会是一样大的。但接着学生通过实验发现,大的气球变得的更大,小的气球更小了。这与他们原有的前概念发生了矛盾冲突,从而引发学生思考为什么大的气球更大,小的气球更小。这时学生的内心是疑惑的,他们既对自己原先的前概念产生了否定的态度,同时又无法寻找到正确的答案,学生探究的欲望就增强了。
  又如在《声音是怎样产生的》一课中,教师通过实验和提问了解了学生的前概念,发现学生都认为,物体是通过用力摩擦、敲击、弹拨或者让它动起来,就能发出声音。此时教师演示用力弯曲钢尺,钢尺不发出声音;用力拉橡皮筋,橡皮筋也不发声,然后提问:老师对物体用力了,物体却没有发出声音,这是为什么呢?这时出现的现象与学生的前概念发生了冲突,促使学生对物体发声的原因进行进一步的探究,也朝着科学概念的建构更进了一步。
  三、亲历探究,建构科学概念的必要条件
  科学概念的建构主要来自于学生对事物的体验与感悟,学生只有在探究活动中充分参与,才会有深刻的体悟。在课堂教学中,当学生经历了一个个的探究活动之后,思维在经历中被激发,学生的科学概念才能得到更深入的发展。
  在研究物体沉浮的原因时,学生对物体沉浮的解释大都认为重的沉,轻的浮。教师通过把重的木块和轻的大头针放入水中,出现的现象是重的浮,轻的沉,从而引起学生的思考:物体的沉浮到底和什么有关?难道真的与重量无关吗?此时,学生探究兴趣浓厚,他们非常渴望能通过实验来验证。这时教师给学生提供了两组材料:一组是体积相同、重量不同的物体;一组是重量相同、体积不同的物体。实验的结果是显而易见的,学生在获得这样直观的体验后,他们会自然而然的修正原先的前概念,逐步构建科学概念。
  四、分析整理,建构科学新概念 
  科学概念的形成,通常需要对大量的事物和现象进行观察,积累丰富的感性认识,再通过分析、比较等思维活动,寻找事物之间的因果关系和共同属性,并从共同特征中抽象出本质属性,构建科学概念。
  在《声音是怎样产生的》一课中,学生原有的经验认为,物体是通过用力摩擦、敲击、弹拨或者让它动起来,就能发出声音。教师借助对钢尺和橡皮筋施力没有发声的现象,引发学生对自己原有的经验产生了矛盾心理。所以,教师引导学生开展实验探究并讨论,从物体“摩擦、敲击、弹拨”等不同发声现象中寻找共同之处,通过分析,比较,从众多的现象中抽象出共同的特征:声音是物体振动产生的。
  五、解决问题,巩固深化科学概念
  当学生刚刚形成一个新的科学概念时,这个概念在其认知结构中往往是孤立的,很容易受到其他因素的影响。通过创设具体的问题情境,运用已形成的科学概念来解决问题,学生才能真正掌握正确的科学概念,同时,也才能帮助教师及时了解学生对新概念的掌握情况,以便进一步有针对性的加以纠正、完善和深化学生对于科学概念的理解。
  概念的应用是抽象到具体的过程,有时对学生来说有一定的难度。所以,教师在概念应用设计时应该循序渐进,在已构建科学概念的基础上逐层深入,并教给学生思考的方法,在解决问题的过程中深化概念。