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让学生消除错误的“前科学概念”
来源:本站原创 作者:傅俊红 江美华 日期:2011年01月06日 访问次数:

一个人形成概念的渠道有两条。
一条是日常生活的渠道。每个个体在各自的社会、生活环境下,通过耳闻目睹、自身实践将周围自然界的物体和事件联系起来,形成对自然现象的理解或想法,叫做前科学概念,简称“前概念”。当然,这种概念的形成是自发的、无意识的、不自觉的,所形成的概念也是原始的、简单的、有限的、零碎的、低层次的,有时还是错误的。
另一条是学校教育的渠道。通过接受正规的科学教学、有意识地自学有关书籍或自觉地进行自我实践而形成的对客观世界的理解和认识,这叫“科学概念”。这种概念一般来说,比较正确、全面、系统。学生的前概念是新知识建构的基础,不容忽视。
在小学科学课教学中,概念学习的主要任务是要将学生自发形成的前概念,上升为一定层次的科学概念。

引发认知冲突,消除错误的“前概念”

认知冲突是一个人已建立的认知结构与当前面临的学习情境之间暂时的矛盾与冲突,是已有知识、经验与新知识之间存在某种差距而导致的心理失衡。当老师充分了解学生的前概念之后,可以通过问题情境的设置,使科学概念与学生的前概念产生冲突。因此,认知冲突是概念改变过程的起点,是学生暴露前概念的诱因,是概念形成的源泉,它可引发、调整原有认知结构的动机,并促使学生寻找协调的途径。
按照皮亚杰的观点,学生改变原有认知结构的主要机制是同化和顺应。同化是学生把外在的信息纳入到已有的认知结构,以丰富和加强已有的思维倾向和行为模式。顺应是学生已有的认知结构与新的外在信息产生冲突,引发原有的认知结构发生调整和变化,从而建立新的认知结构。
建立在认知冲突基础上的教学策略,侧重于在教师适当的干预下学生的主动调适。一般来说,它包括三个最基本的步骤:
第一是初始阶段。其要点在于使学生明确认识自己的前概念,通过一定的方法暴露学生的前概念,然后使学生明确意识到他们和别的学生想法不同。在实际教学中创设一个宽松的学习环境,设置一定的教学情境引出问题,教师鼓励并激发学生对新问题进行猜想和解释,在必要的时候鼓励学生之间进行质疑和辩论,通过预测、交流与表达,把学生的前概念充分地暴露出来。教师要充分尊重学生的前概念,在学生经过探究活动获得经历和体验的基础上,进一步组织学生进行讨论,交流各自的看法。为了和他人交流共享自己的想法,学生必须首先将自己的思路及观点明确化,并提供各种足够的证据予以支持,进行自我解释。
第二是认知冲突阶段。通过呈现或操作或尝试解释一个矛盾事件引发学生的认知冲突。当教师充分了解学生的前概念之后,可以提供能引起认知冲突的观察材料,人为地设置学习障碍,提出过渡性的中心问题,制造矛盾,激化冲突,并让学生试着根据前概念进行预测或推理。当学生无法用已有的前概念来解释、回答看到的现象,就不得不对已有的前概念进行反思,经历思想上的冲突和震撼。
第三是认知冲突解决阶段。教师鼓励和引导学生进行认知调整,建构与科学概念相一致的概念模型。即通过建构活动,创建一个新模型,解释观察到的事实。
例如:笔者执教《蜡烛能燃烧多久》一课,就是在多次的矛盾冲突中展开探究活动的。第一次矛盾冲突:学生的前概念是杯中的氧气烧完了,两支蜡烛应该同时熄灭。实际的现象却是高的先熄灭,矮的后熄灭。通过思辩活动,学生经历一次“肯定——否定”的转变。第二次矛盾冲突:架空杯子流出空隙,大量实验证明,蜡烛还是熄灭了,与学生的前概念——“空气流通使蜡烛能够燃烧”产生矛盾。两次实验的事实都与学生的前概念发生了很大的冲突,学生内心充满了疑惑,他们既对自己原先的认识产生了否定的态度,同时又无法寻找到合适的答案,正是这样的矛盾冲突激励着学生去尝试着分析原因,激发了学生强烈的探究“如何才能使蜡烛持续燃烧”的欲望。

提供具体类比,消除错误的“前概念”

由于科学教学常涉及一些无法直接观察到的事物,通过参照某些可观察到的事物或曾有体验的事情,把将要学的新现象比拟成另一熟悉的现象,从而使学生能够更好地促进理解,这叫类比。将类比策略应用到概念转变教学中,就是将学生的前概念作为教学的出发点或“支点”,在学生已知的和未知的事物之间利用类比关系,帮助学生摒弃原有的前概念,进一步理解与接受科学概念。学生将前概念与将要学习的科学概念之间进行类比,这就好比在学生的前概念与科学概念之间架起了一座“桥”,通过这座桥,能使学生更易消除错误前概念,建立科学概念。因此,“架桥”策略在概念转变教学中应用的最广泛,如布朗和克莱门特提出并验证了“架桥”策略在概念转变教学中的应用。
建立在类比基础上的教学策略,可分四个基本步骤:首先,创设一个中心问题,用以暴露学生正在讨论的相关主题的前概念;其次,教师举出一个符合学生直觉的类比例子。这个例子是孩子所持有的和科学理论基本相容的信念,这种信念可以是明确的,也可以是默认的,是学生熟悉、相似而具体的,能引发学生对主题思考的;再次,教师要求学生在类比例子和目标概念之间做出明确类比,并试图建立类比关系,教师应清晰地表明类比之间在语义和结构上的相互对应,还应指出类比在何处是不适用的,不确切的;最后,如果学生没有接受这种类比,教师再试图找到一种架桥类比(或者一系列架桥类比),在目标和类比例子之间插入“概念化的中介物”,通过层层搭建,在学生已有知识经验和教学预期目标之间建立起认知桥梁,帮助他们扫清那些似懂非懂的前概念障碍。
如《食盐在水里溶解了》一课中,有一活动是观察高锰酸钾的溶解过程。食盐在水中溶解过程是怎样的?溶解后在水中是如何分布的?这些现象学生都无法看见,怎么办?此时,应找一种在溶解过程中和溶解后的分布情况均可视的物质作类比,如高锰酸钾。学生就能形象地观察水从无色到紫色,由淡变浓,从可见到不可见,最后扩散到均匀分布的过程。从而学生充分地理解了食盐、白糖一类物质在水中的溶解过程和溶解后在水中的分布情况。这时,学生头脑中溶解的概念“物质在水中溶解的过程是慢慢扩散的,溶解后是均匀分布在水中的”将变得更为丰富。

揭示本质特征,消除错误的“前概念”

在概念转变中,当前概念与科学概念产生冲突后,应该选择一种最为适当、明确的方法,来揭示事物的本质特征,帮助学生建立起科学概念。
揭示本质特征的教学策略应做到:一是抓住科学概念的本质属性。教学中应围绕概念的本质属性展开研究,通过活动让学生区别前概念中的本质属性和非本质属性;具体操作中还可以抓住科学概念中的关键词等;二是抓住概念教学的本质属性。科学概念的形成过程就是由学生层面的前概念朝着科学层面的科学概念不断迈进的过程,是阶梯状、有限度的。因此,科学概念教学应遵循循序渐进的原则,教师需要在前概念的基础不断创设情景,在活动中有序地、渐进地开展科学概念的教学。
如学生建立鸡、鸭是鸟类的概念时,有的学生总是把鸟会飞作为鸟类的主要特征,鸡、鸭不会飞就认为不是鸟类。要消除这个错误前概念,就要使学生认识鸟类的本质特征,通过选择各种各样的鸟,揭示鸟类的共同特征,再比较鸡、鸭是否也具有这些共同特征,使他们形成鸡、鸭是鸟类的科学概念。

建构新知识平台,消除错误的“前概念”

如果探究者已有的概念系统无法解释某个感知事件,即使经过分析也是如此,那表明他的概念系统不够充分。这时,根据维果茨基理论,接受学生的观点,将之作为教学的出发点,帮助学生扩展这种知识,学会更灵活地将这些知识运用到更多的情境中去,并逐渐将之整合到一个更广阔、有更大包容性的概念系统之中。在新的概念体系中,结果会产生同化,产生新的概念。
建构新知识平台的策略,不是直接挑战学生的错误前概念,而是建构一个学习新知识的平台,作为消除错误前概念,建立科学概念的入口;该转化主要侧重学生的主动调适,学生需要花时间在前概念与科学概念之间来来回回、不断往复,接受某些观点,又拒斥某些想法,或者将它们整合起来,从而形成科学概念。
如“摆绳的长短影响摆的摆动快慢”向“摆长影响摆的摆动快慢”的转化,学生通过探究发现(摆锤一样长),摆绳越长,摆的摆动速度越慢,这时教师呈现一组摆绳一样长,摆锤不一样长的两个摆,学生的判断有的是摆的摆动速度一样、有的是不能判断……此时利用他们已有的概念系统已无法解释,教师应适时提供给孩子们一个学习新知识的平台,一个进入更大科学知识系统的入口,即摆长对摆的摆动速度的影响。

使概念系统化,消除错误的“前概念”

新概念只有能被学生表达时,学生才能接受它。已有研究表明: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。在转变错误前概念,建立新概念后,我们还应将新概念整合到概念系统中。为此,需要设置一定的教学情境帮助学生迁移新概念,让学生能运用新的科学概念解决前概念无法解决的问题,让学生意识到科学概念比前概念更合理,并能解释更广泛的现象,从而将科学概念系统化。
使概念系统化的策略是建立概念图,构建概念体系,把新旧知识联系起来。为此,可以创造运用概念的机会,通过一些综合活动把知识相互联系起来加以运用,也可以通过提供丰富的观察材料,组织学生反复观察和实验,形成大量的感觉、知觉和表象,拓展学生对概念外延的认识。■
(作者单位:浙江金华市环城小学浙江金华市金师附小教育集团)

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