◆王洪集

利用學生的前概念開展有效科學教學

◆王洪集

學生的科學前概念是不容忽視的，因為它是新概念建構(gòu)的基礎，而且新概念的建構(gòu)只能基于已有的概念，而學生的科學前概念是影響學生科學學習的一個重要因素，只有考慮到學生科學前概念的學習活動，才能保證小學科學教學順利開展。

前概念；科學教學；實驗

1 前言

學生并不是空著腦袋進科學課堂的，也不是任由教師涂抹的白板。他們開始上學的時候，已經(jīng)有了初步的對自然界如何運轉(zhuǎn)的相關(guān)理解，即科學前概念?？茖W前概念是學生通過日常生活的各種渠道以及自身的實踐，并通過周圍自然界物體和事件聯(lián)系起來而形成的對自然現(xiàn)象的理解，即學生在學習科學中基于已有經(jīng)驗和自己獨特思維方式而形成的各種想法。

小學的科學前概念具有抵抗性和頑固性，小學生在實驗與演示中往往受益不多，他們只關(guān)注實踐中那些支持他們想法的方面。因此，在科學教學中將學生自己的觀點作為實驗設計的起點，直接指出學生錯誤想法，是非常必要的。促進學生學習的關(guān)鍵，就是識別學生的科學前概念，然后解析這些概念的有效性。教師通過對小學生科學前概念的研究，可以了解學生存在哪些科學前概念，這些科學前概念產(chǎn)生的原因是什么，在學習科學時可能會遇到的困難是什么。在此基礎上，教師進行的教學設計才會更具有現(xiàn)實針對性，更有利于學生的學習。

2 科學課“凝結(jié)”一課教學案例分析

在這一課中，“凝結(jié)”概念的建構(gòu)是教學的重點?！澳Y(jié)”的形成有兩個條件：一是充足的水蒸氣，二是遇冷。而遇冷這個條件具有相對性，相對性的建立對學生的理解也是一個難點。

本課采用以科學探究為主的教學方式，通過營造適宜探究的學習環(huán)境，提供學習材料，讓學生在教師的引領下，經(jīng)歷一個完整的科學探究過程，通過師生、生生的交流，逐步建構(gòu)起水蒸氣遇冷凝結(jié)成水的科學概念。具體過程如下。

通過觀察實驗，師生一起將玻璃片扣在裝有溫水的燒杯口上方，這時教師提問：“大燒杯里裝有溫水，你知道此時此刻燒杯里的水會有什么現(xiàn)象發(fā)生嗎？”在等待玻璃片上小水珠出現(xiàn)的同時，開始講解“蒸發(fā)”的概念，明確燒杯中的水會在常溫下慢慢變成水蒸氣，飄散到燒杯內(nèi)部的空氣中。同時，強調(diào)水蒸氣是沒有顏色的、透明的，是用眼睛看不到的氣體，以明確新概念，與學生的科學前概念發(fā)生認知沖突，為學生進一步猜想做準備。

隨后進入分析問題階段，首先引導學生對實驗材料進行細致觀察，可以摸一摸玻璃片，再摸一摸燒杯中的水，尋找線索，同時聯(lián)系生活中的類似現(xiàn)象，幫助學生梳理自己的想法，抽取共性，結(jié)合教師的講解，將質(zhì)疑的焦點落在物體遇到冷熱上，最終形成一個合理的假設。

有了明確的假設，就可以找材料進行實驗。這種實驗可以從兩個方面來設計，即用冷水、熱水，提供冷熱不同的水蒸氣，或者用冷的玻璃片和熱的玻璃片來提供冷熱不同的物體。教師首先對學生的兩種思路進行肯定，并幫助學生梳理兩種方法的共性。由于玻璃片很難保溫，教師出示貼有紅藍標簽的試管、變了形的玻璃片，提示用它們來提供相對持久的冷的物體和熱的物體，并利用這些材料，逐步完善實驗設計。教師還要引導學生依據(jù)假設對實驗現(xiàn)象進行預測，幫助學生明確實驗中觀察的重點，再次明確實驗目的。

通過分組實驗與匯報交流，學生發(fā)現(xiàn)裝有冷水的試管外壁有小水珠出現(xiàn)，裝有熱水的試管外壁沒有任何變化，明確水蒸氣遇到比它冷的物體才能形成小水珠。

明確了小水珠形成的條件以后，教師可以講解凝結(jié)概念，讓學生運用凝結(jié)概念分析玻璃片上小水珠的成因，進而解釋熱試管內(nèi)壁、大燒杯內(nèi)壁小水珠形成原因。通過多次強化冷熱的對比，了解凝結(jié)條件中遇冷溫度的相對性，逐步建立凝結(jié)的概念。

接著就進入運用凝結(jié)概念解決新問題的階段。教師打開暖水瓶的塞子，瓶口的一團霧氣立刻呈現(xiàn)在眼前。通過這種創(chuàng)設現(xiàn)實生活中的場景方式，調(diào)出學生的科學前概念，激起認知沖突，建構(gòu)科學概念。還要追問：“小水珠在上升的過程中慢慢就消失了，這是怎么回事？”由此建立蒸發(fā)與凝結(jié)現(xiàn)象之間的聯(lián)系，了解水與水蒸氣之間可以相互轉(zhuǎn)化。進一步深化學生對凝結(jié)概念的理解，同時建立科學與生活的聯(lián)系。

科學前概念是寶貴的課程資源，只要合理利用學生的科學前概念，便可以促進學生科學概念的建構(gòu)。在教學前，教師通過前測了解到，學生在日常生活中見過水蒸氣，而從學生的回答中可以看出他們看到的所謂的水蒸氣，正是水蒸氣遇冷凝結(jié)成的小水珠，這一現(xiàn)象正是本節(jié)課要學習的重點?？梢姡瑢λ魵庑再|(zhì)的認識是凝結(jié)概念建立的必要前提。因而，教師在教學設計中，首先在導入環(huán)節(jié)等待玻璃片上小水珠形成的過程中，帶著學生回顧水蒸氣的概念，并引導學生仔細觀察，確信水蒸氣是一種無色、無味、看不見的氣體。同時，學生初步建立起凝結(jié)概念后，教師打開暖水瓶的塞子，再次出現(xiàn)現(xiàn)實生活中的場景，調(diào)出學生的科學前概念，激起認知沖突，引導學生進行深入分析，進一步體會凝結(jié)條件中遇冷溫度的相對性，從而深化對科學概念的建構(gòu)。

3 科學課“果實的結(jié)構(gòu)”一課教學案例分析

總結(jié)回顧，導入新課內(nèi)容 植物根、莖、葉的結(jié)構(gòu)與功能是相互適應的，這是學生學習過的內(nèi)容，這三個器官都是植物的營養(yǎng)器官。本節(jié)課開始接觸植物的繁殖器官，教師首先幫助學生梳理概念，既是對已學知識的總結(jié)與回顧，也是和新知建立很好的聯(lián)系，引出新知識的良好開端，還有利于學生形成整體看待問題的思維方式。

教師將問題聚焦：“當植物獲得充足的營養(yǎng)，長大成熟后就會結(jié)出果實，果實對植物有什么用？”這個問題承上啟下，引發(fā)學生思考，總結(jié)了三大營養(yǎng)器官的結(jié)構(gòu)與功能，也引出本課對果實的研究。

學生在發(fā)表自己對果實的作用的看法時，或多或少會談及里面的種子，這也是學生最關(guān)注的；而種子外面的果皮是學生忽略掉的，基本上沒有學生提及。教師可以順勢引導學生思考果實的結(jié)構(gòu)與作用的關(guān)系，從而步入主題。教師可以把果實的作用在副板書上簡單記錄，留下來在后面的環(huán)節(jié)中解決。

選取典型果實，學習解剖方法，初步觀察果實結(jié)構(gòu)通過課前訪談，了解到學生對果實的概念含混不清，但是他們有一些公認的果實，如蘋果、梨、黃瓜等，所以在初步觀察果實結(jié)構(gòu)的環(huán)節(jié)時，本課選取了學生公認的果實，讓他們觀察，逐步讓他們本不清晰的想法變得清晰，在頭腦中初步建立對果實結(jié)構(gòu)的認識。

觀察多種果實，豐富事實證據(jù)，歸納概括果實結(jié)構(gòu)的共同特點 在觀察三種典型果實后，學生頭腦中的“果實”概念已經(jīng)初步發(fā)生轉(zhuǎn)變，不再以能不能吃等為判斷依據(jù)，而是上升到從結(jié)構(gòu)上考慮了，但三種果實的觀察還不足以概括果實結(jié)構(gòu)的共同特點。因此，教師為學生準備了第二組觀察材料，這組材料已經(jīng)不是他們提出的果實，而是教師精心設計的。這組材料既包括學生比較熟悉的果實，如西紅柿；也包括他們想不到的“奇特”果實，如八角；還包括他們不能確定的果實，如柿子椒、毛豆、花生等。既有干果，也有果肉；既有靠動物傳播種子的果實，也有靠自身彈射的方式傳播種子的果實，各種情況都存在的“復合型果實”放在一起，進行歸納、概括，提供了豐富有力的證據(jù)，也為教師后面的概念教學提供了更豐富的素材。

猜想植物的果實在一般情況下應該具有的結(jié)構(gòu)特點，鞏固應用 在歸納概括果實結(jié)構(gòu)上的共同特點之后，引導學生進行演繹推理：植物的果實一般情況下應該具有的結(jié)構(gòu)特點是什么？讓學生的思維進一步得到發(fā)展，也是對概念的鞏固認識。

然后，指導學生應用果實的一般結(jié)構(gòu)特點判斷學生很容易混淆的一些非果實，如土豆、蘿卜等；也判斷一下，學生并不認為它們是果實的果實，如槭樹的果實、蒲公英的果實等。通過這些，學生逐步建立起科學概念。

嘗試將果實的結(jié)構(gòu)與其作用建立聯(lián)系 教師嘗試以核心概念為主線，從果實的結(jié)構(gòu)共同點入手進行研究、歸納、概括、演繹、推理，最后再回到果實的作用，利用剛學過的果實結(jié)構(gòu)，即果皮和種子分別起到的作用（豐富有趣的視頻資料，彌補了學生生活中對這方面內(nèi)容的關(guān)注不足），深入剖析果實對于植物的實際作用，最終建立果實結(jié)構(gòu)與其作用相適應的概念。

案例二中，教師利用學生對果實的已有認知，以課前的果實調(diào)查為依據(jù)，分層次選取不同的材料觀察，使課堂教學充分體現(xiàn)科學教學應著眼于學生的最近發(fā)展區(qū)，借助學生已有的知識經(jīng)驗為學生搭建促其發(fā)展的腳手架，引導學生掌握建構(gòu)內(nèi)化，使其掌握從事更高認知活動的技能。首先，教學一開始，教師根據(jù)對學生的調(diào)查訪談，從大多數(shù)學生都認為是果實的材料中選取蘋果、梨和黃瓜作為初步觀察果實的材料；其次，在對三種典型材料觀察后，學生初步建立果實結(jié)構(gòu)的概念，但還不完全，教師出示第二組觀察材料，讓這組復合型果實為學生建構(gòu)其果實的結(jié)構(gòu)概念，還為學生恰到好處地布設了了解果實分類的機會，學生的概念得以發(fā)展；最后，演繹推理和判斷果實，也為學生的概念進一步發(fā)展提供了很好的素材。

G623.6

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10.3969 /j.issn.1671-489X.2017.13.139

作者：王洪集，平度市田莊小學，研究方向為學科教學（266721）。