基于学生的前概念建构科学概念

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　　摘 要：学生在对科学本质的理解中，已经有了自己的生活经验以及个人观念，这就是所谓的前概念。科学的学习是前概念转变的过程，因此在以学生为中心的前提下建构科学概念尤为重要。本文以小学科学教科版三年级下册“磁铁有磁性”为例，浅谈教师应当充分了解学生的前概念，使学生的前概念在认知过程中发生冲突;引导学生在探究中形成正确的科学概念，并能应用概念解决问题。
　　关键词：前概念;科学概念;认知冲突;自主探究
　　前概念主要指学生在未接受正式的科学概念前，自身根据日常生活中积累的经验而对某项事物所形成的非本质认识。而前概念又可称之为生活概念，部分前概念与科学理论知识有相似之处，但部分前概念也与科学理论存在差异。所以，学生科学的学习可以看作是一种前概念转变的过程，而且建构主义理论认为，学生只是通过教师传授来学习科学概念的效果很不好，科学概念学习的最基本方式是基于原有经验的概念转变学习。因此，基于学生是学习与发展的主体，教师在教学中要突出学生的主体地位。根据学生已有的前概念，激发学生的认知冲突，引导学生主动探究，形成正确的科学概念，树立正确的科学认知。
　　一、 巧设课堂导入，了解学生的前概念
　　前概念在学生的科学学习中，扮演着非常重要的角色。所以，在实际的科学教学中，教师要了解学生前概念的认知情况，根据学生的前概念对教学目标做出适当的调整，教学目标的设定就是帮助学生改变错误前概念建立新的科学概念。作为科学教师，可以在教学设计中，精心设计教学过程，甚至突破教材的限制，把了解学生前概念的方法精心设计进教学过程，使教学过程更完整，提高教学质量。了解学生前概念的方法有很多，如访谈法、测验法、调查法、观察法等。但是，科学教师最常用的是课前设置预习单调查，或者精心设计导入，通过与学生的交流互动来了解学生的前概念。
　　“磁铁有磁性”是教科版小学科学三年级下册的教学内容。课前，通过访谈的方式，教师了解到学生对于磁体及相关的一些知识，并不陌生，他们不仅亲自玩过磁铁，而且在阅读百科全书中也学过。根据学生的这种情况，创设了趣味小魔术，导入新课。
　　【片段一】
　　师：同学们，老师带来了一个小包包和一枚神奇的徽章。你们相信老师可以变魔术吗？我能直接把它挂在包包上，你信吗？
　　生1：信。
　　生2：不信。
　　师：那你们瞪大眼睛，仔细看哦。魔术开始啦！
　　生1：粘住了，里面有磁铁。
　　生2：挂上了，里面有铁。
　　师：那你们知道磁铁能吸引哪些物体，不能吸引哪些物体吗？
　　生1：磁铁能吸引金属。
　　这里，教师通过魔术激趣和提问的方法，了解学生的前概念。需要注意的是，导入的重点并不是学生的回答是否正确，而是能了解学生的前概念，并激发学生的兴趣。所以，教师提问时让学生多说、多讨论是必要的，同时教师要在黑板上呈现学生的前概念，引发学生的认知冲突。此外，画图法也适合科学教学，教师了解学生的前概念，比如《蚕的生长变化》一课，课前让学生观察蚕，并完成蚕的身体结构图。画图法具有直观形象的特点，便于学生理解和表达。
　　二、 设计实验探究，产生认知冲突
　　通过恰当的导入，教师了解了学生的前概念之后，需要采取一定的教学策略帮助学生建构科学概念。学生的前概念具有一定的稳定性，根据皮亚杰的认知发展理论可知，学生在遇到新的概念时总是先用已有的认知结构去同化，如果成功就得到暂时平衡，如果不成功就会调节已有的认知结构或重新建立新的认知结构，以顺应新概念，达到新的平衡。
　　要想让学生在前概念认识中有所转变，顺利过渡到对科学概念的学习，需帮助学生架起一个桥梁，用这个桥梁将原有认知、正确认识连接起来。针对此，应为学生创造一个自主探究的学习空间，向这个空间投放实验材料，调动学生依靠自己的力量完成实验，通过实验观察和数据分析产生认知冲突，由此实现概念认识上的转变。
　　【片段二】
　　师：大部分学生认为磁铁能吸引金属物体。请大家用以下材料进行自主探究实验（银项链、铜钥匙、铝片、铁线、钢珠等），探究哪些物体可以被磁铁吸引，哪些物体不可以被磁铁吸引。
　　生：铁线和钢珠可以被磁铁吸引，其他物体不能被磁铁吸引。
　　生：磁铁不能把金属物体都吸上。
　　在实验探究中，“金属”能被磁铁吸引的前概念认知被否定了。更重要的是，实验探究的结果引发了学生原有认知与新知识之间的强烈冲突。面对这个冲突，学生的学习欲望变得愈加强烈，开始主动探究如何解决冲突，于科学探究中进行概念认知上的转变。
　　三、 解决认知冲突，建构科学概念
　　当学生有了认知冲突以后，他们将从中意识到自己知识系统可能存在着不完善的问题。面对这个问题，学生将自主开展有针对性的知识建构活动。活动中，学生将通过解决认知冲突学习到更多的科学概念。整个过程，不管是学生的兴趣，还是思维，都将有所提升。期间，学生还将变得更为主动，能利用一些实验探究结果证明自己的猜想，对比反思冲突原因，再修正以往概念。
　　此时，给学生创造一个自由的空间，鼓励他们大胆地说出自己的想法，并敢于在实验探究中验证自己的想法，体现了“学生是科学学习的主体”的科学课程基本理念。教师也需要综合运用思维导图、归纳总结、自主实验等方法，帮助学生建构科学概念。
　　【片段三】
　　师：从实验探究中，发现并不是金属都能被磁铁吸引。究竟磁铁能吸引哪些物体？小组讨论交流。
　　生1：磁铁能吸引鐵。
　　生2：磁铁能吸引一部分金属。
　　师：如何来验证你们的猜想？请利用老师提供的材料，进行自主探究实验。材料有磁铁、铁线、回形针、铁夹子、铁钥匙、铁钉、纸片、试卷、塑料盖、彩带、木块、铝片、铜线。并总结能被磁铁吸引的物体的共同特点和不能被磁铁吸引物体的共同特点。 　　生作出猜测，并进行实验验证。
　　生：能被磁铁吸引的物体的共同特点是铁材料制作，不能被磁铁吸引的物体的共同特点是不是铁材料制作。
　　师：我们把磁铁能吸引铁的性质叫磁性。
　　四、 应用科学概念，解决生活问题
　　在学生建立起“磁铁有磁性”的科学概念后，引导学生应用知识去解决生活中的问题，深化对科学概念的理解。通过新概念的应用，可以看出学生对磁铁有磁性的性质更清楚了，他们懂得用这个性质来辨别生活中的铁制品。这样既检测了学生科学概念的掌握程度，也检验教师的教学效果。
　　【片段四】
　　师：生活中，有很多的物体，怎么辨别是不是铁材料制作的？比如，老师这里有很多不同金额、不同年份的硬币，你们用肉眼能辨别出哪些是铁材料制作的吗？
　　生：看不出来，但是可以用磁铁有磁性的性质来辨别。如果能被磁铁吸引，就是铁材料制作。
　　师：对了，利用磁铁能吸引铁的性质，辨别生活中的铁材料制品。
　　五、 直观形象的板书，呈现概念的发展过程
　　教师可利用思维导图形式的板书帮助学生强化科学概念的记忆。比如学生提出研究的问题后，教师在黑板上展示学生的猜测以呈现学生的前概念，引发认知冲突。板书的主要部分是经过本节课的探究活动建立起来的科学概念。课堂结束前，让学生对照板书回顾自己的学习过程，把结论与前概念进行比较，知道自己的思维过程，也能呈现出自己概念的发展过程。
　　所以，从一定程度上来讲，思维导图形式的板书，对学生的记录有很好的示范作用，更有助于学生将新概念储存于长期的记忆中，对科学概念起到强化记忆的作用。《磁铁有磁性》的板书，展示如下：
　　结论：磁铁能吸引铁的性质叫磁性，磁性隔着一些物体也能吸铁。
　　学生在接受正式的科学教育前，自身已有一定的前概念认知，尽管这些认知有些不够全面，有些甚至是错误的，但这些原始的认知概念是学生认识世界的开端，是学生对这个世界认识的起点。因此，教师要了解学生前概念的认知，并展开有效的教学模式，让学生前概念与科学概念产生认知冲突，反思并修正自己的认识，形成科学概念。在这个过程中，学生学会转变思维，在自主探究与学习中建构正确的科学概念，并能运用科学概念解决生活中的問题。
　　参考文献：
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　　[2]蔡铁权，美旭英，胡致.概念转变的科学教学[M].北京：教育科学出版社，2009（167）.
　　[3]李菲.基于学生认知冲突的科学概念建构[J].小学教学参考，2018.
　　[4]武淑红.帮助学生修正前概念，关注学生的发展[J].教育学院学报，2015（10）.
　　作者简介：
　　杨小玲，广东省深圳市，华南师范大学附属龙岗乐城小学。
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