开展探究性学习，引导学生建构科学概念

杨向群

科学概念是组成科学知识的基本单元，是科学知识结构的基础。科学概念的教学是中学科学教学的关键。以往教师对概念教学的方法是“讲透概念，再做练习”或“精讲多练”来建立对概念的理解，这导致学生概念运用能力较弱。而新课程要求通过科学探究活动，让学生体验概念建构过程，以达到科学概念的建构的目的。因此，如何将科学课程标准中的要求转化为学生可以学习、教师能够把握的具体概念，概括形成概念或一般的原理，将事实性目标转化成科学概念，已成为各国科学教育的热门话题。加强对科学概念教学的研究，有助于解决当前课堂教学中存在的一些问题。以下笔者以浙教版初中《科学》(八年级上册)《电压的测量》中“电压”的教学为例，阐述科学概念形成的过程。

一、列举生活中的典型事例，唤起学生已有的感性认识，初步了解概念

建构主义认为，学生的前概念是极其重要的，它能对学生概念的形成起促进和帮助的作用。一个概念的建立，必须建立在学生自己原有的生活经验的基础上，新概念必然是对生活中原有的概念进行重新组合、提升的一个过程。如“电压”概念较为抽象，学生很难建构“电压”概念。教师教学前必须认真分析学生头脑中的前概念认知水平，特别要分析小学自然课中已学过的电知识以及掌握的情况，同时教师应分析学生在日常生活中、在观察自然现象中可能积累了哪些与电压有关的生活经验，让概念“生活化”。如学生知道电压有大小之分：高压线、家庭照明电路电压高，不能碰，人一旦被高电压击中会被灼伤甚至危及生命；干电池的电压小，安全。这时，老师可以告诉学生其实人体的静电电压也很大，但由于电流非常小，没有危险。这无形中点拨了电流与电压存在联系。再如学生知道水流，但不知水流的形成过程：教师用课件演示水流的形成过程，可以使学生初步建立产生水流的条件是有水压，提供水压的装置是抽水机，再联系电流形成的过程，可以得出“电压是电路产生电流的原因，电源是提供电压的装置”的结论。这样，学生对电压的概念就有了初步了解。

二、通过阅读材料分析。开展探究活动，构建基本概念

认知心理学家罗杰斯认为，记忆中的种种概念是以概念的具体例子来表示的，而不是以抽象的规则或一系列相关的特征来表示的。教材中的阅读材料具有语言简练、可读性强、涉及知识面广、趣味性强等特点，是理解科学概念内涵和外延的良好连接点。但是课堂教学由于时空的限制，大多数课后的阅读材料难以在课内让学生充分展开学习，教师往往让学生回家自学。由于学生课外作业较多，落实效果仅凭学生个人兴趣而定。对此，课内外的结合是一个较好的选择。通过对阅读材料的分析，利用学生已有生活经验和感知基础，营造探究的课堂气氛，使学生产生积极主动学习新知识的欲望，是指导学生形成概念的前提。电压来自于客观现实，又高于客观现实。要形成正确的电压概念、灵活地解决电压知识问题，必须获得有关电压的足够多的感性材料，这些感性材料是形成和掌握电压概念的必要条件。笔者在上《电压的测量》时，就是由介绍身怀绝技的鱼——电鳗——的一段话来展开教学的。教学片段如下：

师：电鳗有水中“高压线”之称，奥秘就在于它能发电。输出的电压达300～800伏，因此身体的尾端为正极，头部为负极，电流是从尾部流向头部。当电鳗的头和尾触及敌体，或受到刺激影响时即可发生强大的电流。在它的身体两侧的肌肉中，分布着一些特殊的发电器官，仿佛是活的伏打电堆。

师：读了这段话你想了解什么?

生1：什么叫电压?(由此引出电压概念)

生2：什么叫伏打电雄?(引出电源发展史内容)

生3：发电器官有何作用?(联系有关电源作用的知识)

生4：“300伏大吗?电压还有哪些单位?(解决电压单位、一节干电池电压、家庭电路电压、人的安全电压是多少伏等问题)

随着这些问题一个个被解决，书上的知识点也都落实了，电压的基本概念也就形成了。

三、对相关概念进行辨析比较，充实科学概念的内涵和外延

概念的抽象与概括要注意多层次地进行，概念的形成也不是一次完成的，而是要经过一个反复的过程，经过多层次的比较、分析与综合，才能真正发展学生的思维结构，让学生真正理解概念。在学习科学概念时，人们常常不能区分相邻、相近的科学概念，这是相关概念干扰的表现之一。科学概念的学习如果能够与旧知识形成类比；则能使学生快速掌握新的科学概念，并能减轻学生的学习负担，容易混淆的知识点也能得到澄清。如前一节已学习了电流的测量，这一节学习电压的测量正好能进行类比。两者可以进行如下表所示的类比。

“电流表的测量”与“电压表的测量”是学生非常容易混淆的两个概念，在教学中进行类比，有助于区分、对比及找出两者的联系，使学生正确、牢固地掌握知识。恰当地运用类比，课堂会更有气氛，学生的学习兴趣会很浓。更重要的是，这样的学习学生对所学的知识不容易遗忘，而且能学会举一反三、触类旁通。类比方法是符合学生认识事物的规律和教育学、心理学规律的，应用类比方法，可以把抽象的新知识纳入到已有知识系统中来，变抽象为形象，变难为易，变繁为简，同时又可激发学生联想，具有启发思路、触类旁通的作用。在教学过程中，教师只有帮助学生建立清晰的概念，才能使学生理解掌握科学概念的内涵和外延。

总之，学生科学概念的形成过程往往要遵循“让学生经历事实性目标－形成小概念－形成大概念”的流程。科学概念构建过程是：初步了解概念－建构基本概念－形成科学概念。因此，教学中要根据学生的经验一步一步地拓展他们的观念，而不要跑到他们经验的前面，这是很重要的。同时，要在教学中有意识地渗透或开展科学的研究方法，使学生受到科学研究方法的熏陶和训练，使学生自觉地逐步掌握和运用这些方法。这样以旧知带新知，能引导学生的思维从形象提高到抽象，帮助学生有效地把握科学知识，发展智力，让他们受益终身。