怎樣在科學(xué)課中幫助學(xué)生形成科學(xué)概念

1、怎樣在科學(xué)課中幫助學(xué)生形成科學(xué)概念遼寧省沈陽市蘇家屯區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校 閔莉【內(nèi)容摘要】前概念在學(xué)生的學(xué)習(xí)中扮演著重要的角色，我們從對(duì)學(xué)生科學(xué)前概念的正確處理入手，借助完整的探究過程，幫助學(xué)生形成科學(xué)概念，再讓學(xué)生應(yīng)用科學(xué)概念解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)生深化科學(xué)概念。讓學(xué)生能在探究活動(dòng)中真正構(gòu)建科學(xué)概念，從而落實(shí)科學(xué)教學(xué)的三維目標(biāo)。【關(guān) 鍵 詞】 前概念 認(rèn)知沖突 探究 科學(xué)概念概念是具有共同的關(guān)鍵屬性的一類對(duì)象、事件、情境或性質(zhì)。科學(xué)概念是指在教學(xué)過程中通過揭示概念的內(nèi)涵而形成的概念，是自然科學(xué)知識(shí)構(gòu)成的最基本的要素?？茖W(xué)知識(shí)的推衍、規(guī)則的建立都離不開科學(xué)概念。如果我們把小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)比喻成“過河”

2、，活動(dòng)好比一艘船，帶著學(xué)生從此岸到達(dá)彼岸的過程中使學(xué)生發(fā)展了知識(shí)、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀，而科學(xué)概念就好比這艘船的舵，掌握著船行使的方向，沒有行使方向的船是到不了彼岸的，課堂上沒有科學(xué)概念為主線，三維目標(biāo)是無法達(dá)成的。學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)事物的認(rèn)識(shí)往往是粗淺的，有些甚至是錯(cuò)誤的，由此而產(chǎn)生的概念的內(nèi)涵受狹隘知識(shí)范圍的限制。如果他們?cè)谔剿魇澜绲倪^程中沒有被科學(xué)地加以引導(dǎo)，那么他們形成的那些觀念，就有可能是非科學(xué)的，并且可能妨礙到孩子們以后的學(xué)習(xí)。學(xué)生掌握一個(gè)科學(xué)概念，實(shí)質(zhì)上就是掌握同類事物的共同特征，況且科學(xué)概念是組成科學(xué)知識(shí)的基本單元，是科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。因此，我們的課堂探究活動(dòng)應(yīng)該在

3、“科學(xué)概念”的引領(lǐng)下開展，引導(dǎo)學(xué)生用探究的方法形成概念，在形成概念的過程中發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。一、正確處理前概念，引導(dǎo)學(xué)生感知科學(xué)概念學(xué)生進(jìn)入課堂的時(shí)候不是帶著空白的頭腦，而是帶著對(duì)這個(gè)世界懵懂的認(rèn)識(shí)，這些認(rèn)識(shí)有正確的也有錯(cuò)誤的。這種認(rèn)識(shí)可以稱為初始想法，或稱之為前概念，它包含原有的經(jīng)驗(yàn)和假設(shè)，但往往與概念的科學(xué)含義不一致。正確的前概念對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，錯(cuò)誤的前概念對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有阻礙作用，它使學(xué)生難以運(yùn)用科學(xué)的眼光看問題，不能用科學(xué)的思維研究問題。因此教師要充分暴露學(xué)生的前科學(xué)概念，覺察學(xué)生的思維困境，教學(xué)時(shí)要以活動(dòng)為載體，以學(xué)生的親身實(shí)踐、親身體驗(yàn)為主線，讓學(xué)生在親身探究過程中去體會(huì)、去領(lǐng)悟

4、。1、引出問題，呈現(xiàn)錯(cuò)誤概念。了解或診斷學(xué)生的前科學(xué)概念的最有效的方法是進(jìn)行個(gè)別訪談。教師可以在課堂或課下專門地設(shè)計(jì)一些問題讓學(xué)生去回答以論及自己的思想，以此獲得學(xué)生的前科學(xué)概念。比如食鹽在水里溶解了一課，可以讓學(xué)生觀察食鹽和水，沙和水混合后的變化，很多學(xué)生都會(huì)說：“食鹽在水里溶解了?！薄澳憧吹搅耸裁凑J(rèn)為食鹽在水里溶解了呢？”學(xué)生認(rèn)為變小了，消失了就是溶解的表現(xiàn)。這樣教師就可以根據(jù)學(xué)生的前概念設(shè)計(jì)過濾分離、觀察高錳酸鉀的溶解過程等環(huán)節(jié)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。2、學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)知沖突，消除錯(cuò)誤的前概念改變學(xué)生錯(cuò)誤的前概念是一件非常困難的事，有的前概念非常頑固，需要經(jīng)過較長的時(shí)間才能得到轉(zhuǎn)變。美國學(xué)者納斯

5、伯姆和諾威克曾提出過“矛盾事件”的方法，具體的做法是：通過一定的方法暴露學(xué)生的前概念。使學(xué)生明確意識(shí)到他們和別的學(xué)生想法不同。讓學(xué)生嘗試解釋一個(gè)矛盾事件，引起概念沖突。鼓勵(lì)和引導(dǎo)進(jìn)行認(rèn)知調(diào)整，建立與科學(xué)概念相一致的新的概念模型。例如在連通氣球一課中，教師提出將大小氣球連通后會(huì)發(fā)生怎樣的變化。學(xué)生們說出了自己的五種猜測(cè)，這是他們基于自己以前的概念作出的猜測(cè)，其中普遍認(rèn)為大小氣球連通后是會(huì)一樣大的。可是在做實(shí)驗(yàn)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)大小氣球不是這樣變化的，而是大的更大，小的更小。這與學(xué)生原有的前概念發(fā)生了沖突，從而引發(fā)學(xué)生思考為什么會(huì)氣球大的更大，小的更小？后又通過實(shí)驗(yàn)證明這是大氣壓力有關(guān)。可是又有新的問題產(chǎn)生

6、了：小氣球?yàn)槭裁礇]有全癟？經(jīng)過進(jìn)一步的認(rèn)知沖突，最后得出了正確的科學(xué)概念。這樣的例子在我們的科學(xué)教學(xué)中屢見不鮮，比如塞在杯底的紙團(tuán)浸入水中后不濕等現(xiàn)象都是屬于就一類別。3、要充分地尊重學(xué)生前概念在教學(xué)中要充分地尊重學(xué)生前概念。要把它們作為一種嘗試性的解釋加以處理，不能武斷地否定掉一些“不科學(xué)”的前概念。教師要提供盡量多的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生親自發(fā)現(xiàn)自己前概念中的錯(cuò)誤之處。孰對(duì)孰錯(cuò)，讓學(xué)生在后續(xù)的探究中自己去發(fā)現(xiàn)。這樣，學(xué)生才會(huì)更有興趣參與到探究活動(dòng)中來。讓他們自己去發(fā)現(xiàn)已有經(jīng)驗(yàn)與事實(shí)間的不一致甚至矛盾之處，引發(fā)其認(rèn)知沖突，促使其審視、反思并修正自己的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)促使其在現(xiàn)有水平上獲得進(jìn)一步的發(fā)展和提高。

7、二、借助完整的探究過程，幫助學(xué)生形成科學(xué)概念學(xué)生科學(xué)概念的發(fā)展過程要遵循概念發(fā)展的順序和學(xué)生個(gè)體科學(xué)概念發(fā)展的實(shí)際水平，要一步一步地發(fā)展。實(shí)踐證明，只有學(xué)生在科學(xué)的認(rèn)識(shí)下，借助完整的科學(xué)探究過程，通過親身的探究和實(shí)踐，科學(xué)知識(shí)在其心中才能真正獲得新生，才能獲得“深層理解”并形成科學(xué)概念。1、積累感性認(rèn)識(shí)，初建科學(xué)概念感性認(rèn)識(shí)是進(jìn)行思維加工以形成科學(xué)概念的基本材料，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣的有效武器。感性認(rèn)識(shí)不足，是學(xué)習(xí)科學(xué)概念的主要障礙。因此，要使學(xué)生更好地掌握科學(xué)概念，必須創(chuàng)造一個(gè)適應(yīng)教學(xué)要求，借以引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生挖掘問題、思考問題、探索事物的共同特征和本質(zhì)屬性的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生獲得必要的、充分

8、的感性認(rèn)識(shí)。例如，在指導(dǎo)學(xué)生探究毛細(xì)現(xiàn)象時(shí)，要求學(xué)生認(rèn)識(shí)毛細(xì)現(xiàn)象發(fā)生的條件，水能沿有孔隙的材料上升，孔隙越小，水上升得越高，從而形成毛細(xì)現(xiàn)象的概念。教師設(shè)計(jì)了布條、木條、玻璃條、塑料條、鐵條、鐵架臺(tái)、夾子、粗細(xì)不同的塑料管、橡皮筋等一組材料。這組材料中正反兩面的例子是同樣多的，他們能揭示與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的現(xiàn)象，體現(xiàn)所要建立的概念，如玻璃片浸入水中，水不能沿它上升，而玻璃片夾玻璃片，由于兩片玻璃之間有縫隙，水能沿縫隙上升，發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象，就為學(xué)生抽象概括和接下來的歸納推理提供了可感知的條件。當(dāng)學(xué)生把這組材料的下端浸入紅墨水中，就發(fā)現(xiàn)紅墨水沿有些材料上升，而不沿另一些材料上升，此時(shí)教師提出問題：“你認(rèn)

9、為水能沿材料上升，與材料的什么特點(diǎn)有關(guān)？”學(xué)生會(huì)七嘴八舌地提出自己的看法，教師再引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察材料，學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)水能沿材料上升的有：玻璃片夾玻璃片，粗細(xì)不同的塑料管等都有孔隙，布條、木條的孔隙不明顯，教師加以引導(dǎo)，學(xué)生也不難認(rèn)識(shí)。這樣像“軟”、“薄”、“粗糙”等非本質(zhì)的屬性被舍棄。因?yàn)檫@里有并排出現(xiàn)的不能使水上升的反面的材料做對(duì)比，“有孔隙”這個(gè)本質(zhì)屬性就突現(xiàn)出來，被學(xué)生發(fā)現(xiàn)。這樣學(xué)生根據(jù)事實(shí)歸納推理出毛細(xì)現(xiàn)象的概念,降低了探究的難度，為學(xué)生建立正確的毛細(xì)現(xiàn)象的概念創(chuàng)造了有利的條件。2、直觀操作、深化思維、理解概念學(xué)生對(duì)概念的理解是形成科學(xué)概念的中心環(huán)節(jié)，概念的獲得是學(xué)生經(jīng)過分析、綜合、比較

10、、抽象、概括的結(jié)果。只有在概念引入之后，引導(dǎo)學(xué)生自己主動(dòng)探索，激發(fā)、深化學(xué)生思維，才能理解概念。例如：在馬鈴薯在水中是沉還是浮的一課中，教學(xué)的第一環(huán)節(jié)，教師讓學(xué)生憑己有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行成功預(yù)測(cè)：大馬鈴薯沉，小馬鈴薯浮，這是學(xué)生己有的生活經(jīng)驗(yàn)：重的沉，輕的浮。緊接著讓學(xué)生大失所望。大馬鈴薯浮起來了，小馬鈴薯沉下去了，此時(shí)，已有經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)之間的不一致，而產(chǎn)生了心理矛盾沖突。教師又讓學(xué)生把大小馬鈴薯同時(shí)放入1號(hào)物體沉浮實(shí)驗(yàn)盒，再放入2號(hào)物體沉浮實(shí)驗(yàn)盒。大小馬鈴薯在1號(hào)物體沉浮盒中全部沉，在2號(hào)物體沉浮盒中全部浮。這樣激化了學(xué)生認(rèn)知沖突，也激活了學(xué)生的思維，于是產(chǎn)生了新的假設(shè)，物體的沉浮與其所浸放之中的

11、液體之間肯定存在著重要關(guān)系。教學(xué)活動(dòng)就在充滿矛盾、充滿沖突充滿疑惑的心態(tài)中展開了。使學(xué)生積極主動(dòng)地進(jìn)入了探究的第二個(gè)環(huán)節(jié)：想辦法比較兩個(gè)杯子里的液體，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果又證明了他們的猜測(cè)，這樣再次激發(fā)了學(xué)生探究科學(xué)的信心，帶著自信，學(xué)生繼續(xù)找鹽水與清水的不同，這樣一個(gè)問題解決了，而新的問題情境又產(chǎn)生了，激勵(lì)學(xué)生去想辦法，去實(shí)驗(yàn)。教師利用學(xué)生已有生活經(jīng)驗(yàn)，通過密切聯(lián)系實(shí)際，創(chuàng)設(shè)問題情景來消除學(xué)生原有理解與科學(xué)理解之間的差異，最終在教師的引領(lǐng)下，自主的建立起“更為科學(xué)”的新概念。發(fā)現(xiàn)了影響物體沉浮的秘密。改變液體的性質(zhì)，可以改變物體在液體中的沉浮狀態(tài)。3、分析歸納、強(qiáng)化思維、形成概念由于小學(xué)生的年齡特點(diǎn)和

12、認(rèn)知水平，概念的抽象、概括、形成不是一次完成的，要經(jīng)過一系列反復(fù)的過程。經(jīng)過多層次的比較、分析、綜合，才能真正發(fā)展學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生真正地理解概念。 聲音的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)就是讓學(xué)生建立起“振動(dòng)”的概念?！罢駝?dòng)”這個(gè)概念很少會(huì)出現(xiàn)在學(xué)生頭腦中，雖然他們也觀察到了一些振動(dòng)的現(xiàn)象，但他們卻認(rèn)為振動(dòng)就是拍打、摩擦、敲擊等許多方式中的一種。部分老師在講解聲音產(chǎn)生的原因時(shí)，會(huì)讓學(xué)生討論或者直接告訴學(xué)生，這樣的結(jié)果可想而知，學(xué)生不可能建立起“聲音是由于物體的振動(dòng)而產(chǎn)生的。”的概念。那如何讓學(xué)生科學(xué)地建立起“振動(dòng)”的概念呢？教師可以先給學(xué)生提供多種樂器，讓學(xué)生進(jìn)行演奏。經(jīng)過一一演示，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些物體發(fā)聲的

13、方式不是唯一的。接著，教師再讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)：這些不同的發(fā)聲現(xiàn)象和發(fā)聲的方式有什么共同之處嗎？這個(gè)問題是學(xué)生比較能力、概括能力的一次提升。在解決這個(gè)問題的過程中，學(xué)生的思維逐漸向“振動(dòng)”的概念靠攏。在“振動(dòng)”概念的提升過程中，學(xué)生進(jìn)行了多層次的比較、分析、綜合等活動(dòng)，由表面的理解進(jìn)入到概念的提升。三、應(yīng)用科學(xué)概念解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)生深化科學(xué)概念科學(xué)概念的運(yùn)用是學(xué)習(xí)科學(xué)概念的目的，也是檢驗(yàn)科學(xué)概念掌握情況的重要標(biāo)志，還是加深對(duì)科學(xué)概念理解的重要環(huán)節(jié)。因?yàn)橹挥型ㄟ^運(yùn)用，學(xué)生才能真正掌握科學(xué)概念，同時(shí)，也才能讓教師了解學(xué)生的對(duì)于概念的掌握情況，以便進(jìn)一步有針對(duì)性的加以糾正、完善和深化學(xué)生對(duì)于科學(xué)概念的理解。如在絕緣體與導(dǎo)體這節(jié)課上，學(xué)生經(jīng)過親身的探究已經(jīng)抽象出了絕緣體與導(dǎo)體的概念。教師突然又拋出了一個(gè)問題：同學(xué)們，你們用來記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的鉛筆是絕緣體還是導(dǎo)體？一部分同學(xué)認(rèn)為是導(dǎo)體（因?yàn)楣P芯是導(dǎo)體），一部分同學(xué)認(rèn)為是絕緣體（因?yàn)楣P桿是絕緣體）。經(jīng)過綜合以后，同學(xué)們都達(dá)成了一致的意見：鉛筆的筆芯是導(dǎo)體，筆桿是絕緣體。一個(gè)小小的問題，使學(xué)生鞏固了已形成的科學(xué)概念，更重要的是學(xué)生學(xué)會(huì)了用形成的科學(xué)概念辨證地分析問題、解決問題。概念從實(shí)踐中產(chǎn)生，也要在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)和發(fā)展。學(xué)生對(duì)任何一個(gè)概念的認(rèn)識(shí)，都不是一次完成的，他們每次所形成的一定水平的結(jié)論，還會(huì)隨著學(xué)習(xí)的深