葉鎮(zhèn)源

摘 要：科學(xué)概念教學(xué)，可以從設(shè)置學(xué)習(xí)情境、把握科學(xué)概念的內(nèi)涵和外延、抓住本質(zhì)特征內(nèi)化科學(xué)概念、擇機(jī)進(jìn)行科學(xué)概念的辨析、厘清前概念對(duì)學(xué)習(xí)的影響、合理運(yùn)用概念圖等六個(gè)方面開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：科學(xué)概念；有效性；教學(xué)策略

科學(xué)概念是科學(xué)知識(shí)的基本組元，是科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。科學(xué)概念又是人們揭示研究對(duì)象具有的科學(xué)屬性的一種思維形式[1]。正確掌握科學(xué)概念是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的必要前提。

科學(xué)概念教學(xué)，是形成學(xué)生科學(xué)概念的基本途徑，是科學(xué)教學(xué)的最基本、最重要的內(nèi)容之一。但由于受教學(xué)評(píng)價(jià)體制、落后教學(xué)觀念等因素的影響，科學(xué)概念教學(xué)存在一些不良傾向。

要實(shí)施有效的科學(xué)概念教學(xué)，應(yīng)該把握以下六個(gè)方面。

一、創(chuàng)設(shè)科學(xué)概念學(xué)習(xí)情境

這一環(huán)節(jié)教學(xué)策略的核心是創(chuàng)設(shè)概念學(xué)習(xí)情境，使學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。著名教育學(xué)家杜威主張：教學(xué)是基于行動(dòng)，不應(yīng)該直截了當(dāng)?shù)刈⑷胫R(shí)，而應(yīng)引導(dǎo)兒童在活動(dòng)中獲得經(jīng)驗(yàn)從而習(xí)得知識(shí)。

案例1：力的概念教學(xué)流程設(shè)計(jì)（如圖1）

概念情境創(chuàng)設(shè)的主要策略有：（1）創(chuàng)設(shè)生活情境，讓學(xué)生回歸生活，體驗(yàn)生活，感悟生活。在案例1中，通過(guò)“感受力”這一鮮活的生活化的情境設(shè)計(jì)，讓學(xué)生主動(dòng)參與，親身體驗(yàn)，從而引入力的初步概念；（2）創(chuàng)設(shè)探究情境，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程中，體會(huì)科學(xué)概念的內(nèi)涵。在案例1 中，通過(guò)創(chuàng)設(shè)“每一種力的作用都涉及幾個(gè)物體”、“不直接接觸的物體間能否產(chǎn)生力的作用”、“ 物體間力的作用總是相互的嗎”、“ 力能產(chǎn)生怎樣的效果”等一系列探究情境，讓學(xué)生在相互合作交往中體驗(yàn)、反思、探索“力”，從而建構(gòu)力的初步概念；（3）創(chuàng)設(shè)直觀情境，利用模型或圖片，將一些抽象的、 看不見(jiàn)的東西直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生對(duì)概念的理解更加方便、有效。如在力的概念教學(xué)中，通過(guò)設(shè)置“擠壓玻璃瓶會(huì)發(fā)生形變嗎？”等探究，借助微小形變顯示裝置，不但讓學(xué)生直觀地掌握了力能使物體形變的知識(shí)，而且學(xué)到了“放大法”、“轉(zhuǎn)化法”等科學(xué)研究的方法。

二、把握科學(xué)概念的內(nèi)涵和外延

科學(xué)概念的內(nèi)涵是指概念所反映的對(duì)象、現(xiàn)象、過(guò)程所特有的本質(zhì)屬性?？茖W(xué)概念的外延是指具有科學(xué)概念所反映的本質(zhì)屬性的全體對(duì)象。如“力”這一概念的內(nèi)涵為：力是物體對(duì)物體的作用；力不能離開(kāi)物體而單獨(dú)存在；物體間力的作用是相互的等；外延有：力能產(chǎn)生怎樣的效果；力產(chǎn)生的效果跟什么因素有關(guān)；運(yùn)動(dòng)和力有怎樣的關(guān)系；重力、彈力、摩擦力等不同類(lèi)型的力等等。教師只有切實(shí)在教學(xué)中把握住了概念的內(nèi)涵和外延，學(xué)生才能更好地理解概念。

教師首先要有效組織承載概念內(nèi)涵的活動(dòng)， 幫助學(xué)生從活動(dòng)中整理獲取重要信息，促進(jìn)學(xué)生思維的活躍等都要依賴(lài)教學(xué)策略的合理運(yùn)用。案例1力的概念教學(xué)流程設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)概念學(xué)習(xí)的引入、建立以及運(yùn)用三個(gè)階段，建立了讓學(xué)生在活動(dòng)中感受力，在探索中體驗(yàn)力，在應(yīng)用中體會(huì)力三個(gè)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的平臺(tái)。教師積極引導(dǎo)，使學(xué)生處于主動(dòng)實(shí)踐，積極思考的探索狀態(tài)，讓他們主動(dòng)地動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手，獨(dú)立地觀察、比較、聯(lián)想、歸納，在實(shí)踐活動(dòng)中去感受、去發(fā)現(xiàn)，從而不斷建構(gòu)屬于自己的有關(guān)力的知識(shí)，深化對(duì)科學(xué)概念內(nèi)涵的領(lǐng)悟。

從案例1的流程圖還可以看出，教師把力的概念建立的過(guò)程設(shè)計(jì)為讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，探索研究、親身體驗(yàn)、主動(dòng)建構(gòu)概念的過(guò)程。在這個(gè)師生互動(dòng)的過(guò)程中教師的主要作用是進(jìn)行科學(xué)方法的引導(dǎo)，使學(xué)生在知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程中，體驗(yàn)獲取知識(shí)的方法，提高對(duì)科學(xué)概念外延拓展的學(xué)習(xí)能力。

三、揭示科學(xué)概念的本質(zhì)特征

美國(guó)教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇伯爾認(rèn)為掌握概念有兩種形式，一是概念形成，二是概念同化。初中科學(xué)許多概念是以同化的方式建立的，它是利用學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的概念，把新概念的本質(zhì)特征與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有關(guān)概念關(guān)聯(lián)起來(lái)，被它所同化，并納入原有的知識(shí)體系，便能理解新概念了。因此，用同化來(lái)建立新概念，關(guān)鍵在于揭示新概念與以前已知的有關(guān)概念相區(qū)別的本質(zhì)特征。所以建立概念階段，要特別注意揭示概念本質(zhì)特征的一些方法。

案例2：壓強(qiáng)概念的建立過(guò)程

學(xué)生活動(dòng) ：用一支鉛筆，第一次用鈍頭壓手心，改變壓力大小，觀察凹陷深淺怎樣變化；第二次用同樣的力，分別用尖頭和鈍頭壓手心，觀察凹陷的深淺。

歸納得出：①受力面積相同，壓力越大，產(chǎn)生的效果越明顯（第一類(lèi)現(xiàn)象）；②壓力相同，受力面積越小，產(chǎn)生的效果越明顯（第二類(lèi)現(xiàn)象）。進(jìn)一步，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將相同的砝碼盒放在相同厚度、不同受力面積的海綿狀泡沫塑料上，如表1中的圖甲、圖乙和圖丙。

師（實(shí)驗(yàn)并設(shè)問(wèn)）：比較圖甲與乙，相同小方面積上哪個(gè)受到的壓力大？相同小方面積受到的壓力大小跟壓力產(chǎn)生的效果有什么聯(lián)系？

生（討論得出）：相同小方面積上受到的壓力越大，效果越明顯。

師（設(shè)問(wèn)）：若壓力不同，受力面積也不同，如何比較壓力產(chǎn)生的效果？（對(duì)比實(shí)驗(yàn)，如圖甲和丙）

生（觀察、分析）：①盡管壓力不同，受力面積也不同，但只要小方面積上受到的壓力大小相同，產(chǎn)生的效果相同。②只要比較相同小方面積上的壓力大小，就能比較壓力產(chǎn)生的效果。

師（引導(dǎo)學(xué)生定量分析）： 每平方米（單位面積）受力面積上的壓力大小決定了壓力的效果，即壓力的效果可用單位面積上受到 壓力來(lái)表示。

案例2在揭示壓強(qiáng)概念的本質(zhì)特征的過(guò)程中，教師設(shè)計(jì)了在海綿狀泡沫塑料上畫(huà)相同的小方格，壓力的效果用海綿凹陷程度來(lái)顯示，每個(gè)小方面積上受到的壓力是砝碼重力的幾分之一，學(xué)生一目了然，從定性分析著手，有效溝通了“相同小面積上受到壓力的大小”跟“壓力產(chǎn)生效果”之間的聯(lián)系，再?gòu)姆治龅诙?lèi)現(xiàn)象入手，通過(guò)定量分析，揭示壓強(qiáng)的本質(zhì)特征，進(jìn)而用定量的結(jié)論來(lái)分析第一類(lèi)現(xiàn)象，從而使學(xué)生順利地同化了概念。

初中學(xué)生的抽象邏輯思維尚未發(fā)展完善，具體的形象成分在思維過(guò)程中仍起著重要作用，難以直接理解許多抽象科學(xué)概念。抽象的科學(xué)概念需要通過(guò) “架橋”類(lèi)比策略幫助學(xué)生建立前概念與科學(xué)概念之間的關(guān)系，促成概念理解 ?！凹軜颉辈呗苑暇S果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論觀點(diǎn)，能有效地促成概念的轉(zhuǎn)變。案例2中，從“相同受力面積比壓力大小”、“相同壓力比受力面積大小”這兩種常規(guī)的比較壓力產(chǎn)生效果的方法為切入點(diǎn)，搭建了這兩類(lèi)現(xiàn)象都可以通過(guò)“比較單位面積上受到壓力的大小來(lái)比較壓力產(chǎn)生的效果”這一“橋梁”，突破了第三類(lèi)現(xiàn)象“在壓力和受力面積均不相同的情況下如何比較壓力產(chǎn)生的效果？”這一教學(xué)難點(diǎn)，順利實(shí)現(xiàn)了概念的同化，也為這類(lèi)概念的建立提供了一種有效的學(xué)習(xí)方法。

四、擇機(jī)進(jìn)行易混淆科學(xué)概念的辨析

科學(xué)概念還具有多重抽象性和精細(xì)性這兩個(gè)特殊屬性。選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)辨析來(lái)區(qū)分易混淆的科學(xué)概念，能幫助學(xué)生克服科學(xué)概念的多重抽象性和精細(xì)性帶來(lái)的學(xué)習(xí)困難。一般地說(shuō)，在領(lǐng)會(huì)階段學(xué)生對(duì)易混淆的概念較難區(qū)分，因?yàn)檎_的科學(xué)概念尚未掌握，沒(méi)有比較區(qū)別的基礎(chǔ)。區(qū)分易混淆的概念，最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，往往在概念的深化和活化階段，此時(shí)除了文字、公式、單位、條件等宏觀的對(duì)比之外，還應(yīng)根據(jù)科學(xué)概念的精細(xì)性，適當(dāng)追述概念的建立過(guò)程，從本源上分析出易混淆的原因。因?yàn)閱渭兊膶?duì)比，僅有助于外觀的分辨和記憶。真正有效的辨析，還必須引導(dǎo)學(xué)生透徹理解其不同的科學(xué)本質(zhì)。

案例3：壓力與壓強(qiáng)概念的辨析

師：如圖2甲，把一個(gè)凸型物體平放在天平，加砝碼使之平衡，若將物體倒放（圖2乙），則天平是否仍能平衡？為什么？

生（A）：不平衡，因?yàn)槭芰γ娣e減小了。

生（B）：仍平衡，因?yàn)槲矬w的質(zhì)量沒(méi)變。

生（C）：不確定，他們說(shuō)的好像都有道理（眾笑）。

演示圖2甲、圖2乙，學(xué)生討論，分析。

再演示圖2丙：將兩個(gè)相同的凸型重物用兩種不同的方式放在面積不同、但厚度相同的海綿狀泡沫塑料上，讓學(xué)生比較、分析、討論……

概念的運(yùn)用，是概念的具體化過(guò)程，而概念的每一次具體化，都使概念進(jìn)一步豐富和深入。通過(guò)對(duì)概念的變式分析、習(xí)題訓(xùn)練，使學(xué)生鞏固概念，這是必要的。但由于概念所反映的事物本質(zhì)特征往往隱蔽在非本質(zhì)特征之中，概念和概念之間的聯(lián)系和區(qū)別易使學(xué)生混淆，在這里，往往需要突出類(lèi)比方法。案例3正是抓住了壓力與壓強(qiáng)這兩個(gè)概念的本質(zhì)特征進(jìn)行合理類(lèi)比，突破了學(xué)生的思維障礙，提升了概念教學(xué)的有效性。

五、厘清前概念對(duì)學(xué)習(xí)的影響

前概念是指學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前按照自己的習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)、思維方式對(duì)問(wèn)題、現(xiàn)象進(jìn)行主觀判斷的一種心理趨向， 包含學(xué)生在日常交往、個(gè)人生活、各種活動(dòng)中的所有經(jīng)驗(yàn)。此類(lèi)概念良莠不齊，有些是經(jīng)過(guò)生活觀察后的正確總結(jié)，而有些則是把概念的內(nèi)涵擴(kuò)大或縮小了[2]。

對(duì)于正確的前概念，我們?cè)诟拍罱虒W(xué)時(shí)應(yīng)充分加以“正遷移”，使學(xué)生在認(rèn)知上進(jìn)行同化，豐富自己原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)。如速度、地球的形狀、生物的應(yīng)激性等概念，學(xué)生都能較好地理解。對(duì)于片面的甚至是錯(cuò)誤的前概念，我們應(yīng)設(shè)法消除其“負(fù)影響”，使之順應(yīng)為新的科學(xué)概念，進(jìn)而構(gòu)建正確的科學(xué)概念體系，只有這樣才能真正提高概念教學(xué)的有效性。如學(xué)生常常認(rèn)為下滑的物體受到一個(gè)下滑的力；重的物體下落的速度快；踢出的足球在空中飛行時(shí)受到一個(gè)推力；用力推講臺(tái)桌沒(méi)推動(dòng)，是因?yàn)橥屏π∮谀Σ亮Γ涣κ蔷S持物體運(yùn)動(dòng)的原因等等。這些前概念，如果教師處理不好，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)遷移或阻礙對(duì)科學(xué)概念的理解。

在概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)中，教師為促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變，必須要厘清學(xué)生的前概念對(duì)掌握新概念的影響，以此為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)置合理情境，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，并適時(shí)引出科學(xué)概念，幫助學(xué)生解決認(rèn)知沖突，實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。案例3中，教師利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備、 器材，組織安排實(shí)驗(yàn)探究的順序，精巧設(shè)計(jì)了“天平稱(chēng)量”這一成本低、趣味濃、創(chuàng)意新、有違學(xué)生“常識(shí)”的實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生的注意力，激活學(xué)生的思維，通過(guò)合理的比較、類(lèi)比，從根本上動(dòng)搖并推翻學(xué)生錯(cuò)誤的前概念，為建構(gòu)壓強(qiáng)的概念奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

六、嘗試運(yùn)用概念圖開(kāi)展教學(xué)

在教學(xué)研究領(lǐng)域，科學(xué)概念并不是傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)單文字定義，而是包含了能夠反映事物各方面屬性的一個(gè)關(guān)系總和。因此，概念與概念間的關(guān)系成為概念學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。概念圖是一種能形象表達(dá)命題網(wǎng)絡(luò)中一系列概念含義及其關(guān)系的結(jié)構(gòu)化圖形，利用概念圖可以構(gòu)建出特定知識(shí)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)[3]。概念圖的構(gòu)建形式多樣，不拘一格，例如下列兩個(gè)概念圖，就是比較常見(jiàn)的構(gòu)圖形式。

在科學(xué)概念教學(xué)中，概念圖可以作為一種評(píng)價(jià)工具來(lái)探測(cè)學(xué)生已有的概念，評(píng)價(jià)學(xué)生概念的轉(zhuǎn)變與發(fā)展；概念圖還可以作為一種科學(xué)概念的教學(xué)工具在問(wèn)題解決、交流合作、反思感悟、復(fù)習(xí)鞏固等環(huán)節(jié)有機(jī)運(yùn)用。

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