“前概念”及“相异构想”教学问题概述*——主要以初中化学为例

吴良根

“前概念”及“相异构想”教学问题概述*
——主要以初中化学为例

吴良根

“前概念”及“相异构想”是学生通过观察或亲身经历并经过抽象形成的，具有差异性、隐蔽性、顽固性、反复性等特点。“相异构想”可严重阻碍科学概念的形成，在教学中要重视学情分析，激发学生的认知冲突，同时采取适当的教学方法矫治“相异构想”。

前概念；相异构想；矫治策略

一、“前概念”简述

学生在成长过程中经历着对自然界的不断观察、探索与学习。因此，他们在接受科学知识学习时，头脑里已经不是一片空白，更不是一无所知，生活中积累的各种知识经验使他们形成了对某些问题或现象的独特理解与看法，建立起了相对稳定的个人观点及思维。认知心理学中将这种在接受正规科学教育之前就已经形成的观念统称为“前科学概念”，简称“前概念”（preconception）。这里的“概念”是指个体对某一对象的认识、看法与理解，代表的是某种观念，比如，“氧气能供给呼吸”就是一个概念（观念）。因此，“前概念”是普遍存在的。其主要特点有——

1.差异性。在成长过程中学生接触到形式各异的物质，观察到绚丽多姿的现象。但由于各自的文化背景、家庭环境、生活经历的差异，他们对这些事物或现象的看法也会产生分歧。因此，学生的“前概念”因人而异、各不相同。

2.隐蔽性。“前概念”大多不是通过家长或别人（同伴、老师等）教授所得，而是长期潜移默化、耳闻目染的结果。因此它很多时候是潜伏在学生的思维体系中，长期处于休眠期，不容易被他人发现，甚至自身也难于察觉。但是一旦学生在遇到或学习相关知识时，潜伏的“前概念”就会适时出现，并参与到知识建构中。

3.顽固性。“前概念”大多为学生亲身体验所得，所以一旦建立，学生就会深信不疑且根深蒂固，呈现出极强的顽固性。

4.反复性。有些学生在经过一定的学习后，逐渐矫正了其中一些不合理的“前概念”。但如果科学概念没有真正建立，一段时间后头脑中的“前概念”又会“死灰复燃”。如初中化学从得氧与失氧的角度分析“氧化—还原”反应，学生对于“氧化”两字印象特别深刻，所以在高中阶段分析诸如“氢气在氯气中燃烧”之类的没有“氧元素”出现的“氧化—还原”反应时就会难于着手，一筹莫展。虽然通过教师的讲解、分析学生能勉强接受，但常常还是会一而再、再而三地出现差错，这与初中阶段学习“氧化—还原”反应后所形成的“前概念”是分不开的。

二、初中生理科的“前概念”对知识建构的影响

初中理科主要包括数、理、化、生等学科，与学生的生活实际关系紧密，学生积累的与这些学科相关的“前概念”特别多，因此“前概念”对理科学习的影响尤其明显。具体而言，“前概念”对于学生知识的建构既有积极的作用，也有消极的影响。

积极作用表现为：与科学概念相一致的“前概念”是学习活动顺利开展的基础和“脚手架”，“前概念”的正迁移为学生获取新知提供了资源，铺设了台阶。如学生在生活中都有被“酸”到过的亲身体验，酸味是学生建构“酸”这一科学概念的“前概念”；学生戴的近视镜与老人戴的老花镜，是学生理解凹、凸透镜原理的“前概念”；电影院的座位号编排是学生建立直角坐标系的“前概念”等。在实际教学中教师要善于利用“前概念”中所蕴含的科学、合理成分引导学生深入思考，促进对科学概念的同化及意义建构。

消极影响则体现在“相异构想”上。“相异构想”泛指与科学概念存在偏差和不同的认识与观念，不仅包括学生在未接受科学知识学习前就已经形成的，还包含即使已经经过一定的学习之后学生仍然存在或重新形成的 “前概念”。“相异构想”影响了对新知识的理解与内化，甚至促使学生进一步形成新的错误观念与思维。例如，学生在生活中观察到马拉车前行，想当然地认为马拉车的力肯定大于车拉马的力，从而对“相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上”的“牛顿第三定律”产生怀疑；学生观察到鸟类都有翅膀且能飞翔，蝙蝠有此特征应该属于鸟类，所以对蝙蝠被划分在哺乳动物类中表示不解；生活中常把食盐称作“盐”，在学习“盐”的概念时学生很快就想到食盐（氯化钠），而对碳酸钙（大理石的主要成分）、碳酸氢铵（一种化肥）等物质也是盐类难以认同。

由此可见，“前概念”中的“相异构想”对理科学习的干扰非常大，如果教师无视学生的相异构想，课堂中只是按照自己的教学设计而一味地给学生灌输一些对他们来说毫无意义的 “正确”观点，即使讲解得再生动、再透彻，一段时间后学生也可能只是记住了几个学科专业术语，而对概念的内涵、外延等仍然很快就会遗忘。

三、初中生理科“前概念”中“相异构想”的矫治策略

矫治“相异构想”的具体方法主要是帮助学生在占有大量感性材料的基础上去粗取精、去伪存真、由表及里，抓住最本质、最能反映内在规律的信息，以此提高学生的批判性思维品质。

“前概念”中科学合理的部分能促进知识的正迁移，为顺利实现同化打好基础。而“前概念”中的“相异构想”则非但不能同化，而且相互矛盾甚至完全对立。学生必须要“破除”根深蒂固的“相异构想”，才能达到建立科学概念，构建与当前知识相融合的新图式的目的，这在心理学上称为顺应。在理科教学中实现顺应的途径很多，主要可采用以下方式进行。

1.探明前概念。

德国多特蒙德大学南奇格尔（D·K·Nachtigall）教授认为：我们对“前概念”了解得越多，对多维结构转变的过程认识越深，就越能成功地把它们转变为科学概念，也就能更有效地避免错误的产生。在教学中，探明学生的“前概念”及其 “相异构想”，以便有针对性地进行教学设计、选择教学策略、重点讲解分析、突破疑难困惑，帮助学生形成科学概念。

探查学生“前概念”及“相异构想”的方法很多，较易操作的如访谈法，即让学生通过回答相关问题暴露“前概念”。但如果需要在短时间内且大面积地探查并掌握学生“前概念”的情况，在课前进行相关前测是较为适宜的。而通过教学后的后测，可以反馈学生“相异构想”的矫治效果，这是提高理科课堂教学效益的有效方法。如在沪教版九年级化学第九章第二节 “新型材料的研制”一节的教学前，通过让学生完成以下前测题，探查学生的“前概念”。

（1）是非题：

玻璃钢就是钢。 （ ）

制作轮胎的材料只有橡胶。 （ ）

不锈钢是永不生锈的。 （ ）

有机玻璃就是普通玻璃。 （ ）

（2）简答题：简述一下衣服用涤纶面料做的优缺点。

是非题中的四个小题，学生的错误率很高，即使正确，在课后的访谈中大多数学生的回答也是通过猜测，没有十足的把握；很多学生对简答题中的“涤纶”一词更是第一次听说。说明学生的生活中虽然与材料密切相关，但对一些材料，尤其是新型材料所属的类别、性能等模糊不清。基于以上分析，教师在设计本节课教学时，重点要把一些材料的实物展示给学生，而不仅仅是照本宣科，让学生看看书本，读读教材，要让学生在观察、比较、探究中认识材料、判断类别、掌握性能。还需注意的是，要彻底转变“相异构想”仅靠一节课的学习还是不够的。科学概念建立后如果得不到内化运用，则很容易遗忘，因此巩固强化科学概念是转变“相异构想”的教学中不可缺少的环节。

2.引发认知冲突。

只要将正确的观点呈现并灌输给学生，学生就会轻易抛弃并矫正“相异构想”的想法是不现实的，也是难于达到的。教师应在充分了解学生已有认知的情况下，密切关注新旧知识的结合处，合理运用学生暴露出的“相异构想”引发认知冲突，然后采用相应的教学策略帮助学生修正“相异构想”，形成科学概念。

如在学习“燃烧”一节内容时，教师先让学生描述在生活中见到的燃烧现象。很多学生在描述时讲到生活中看到别人或者自己曾用火柴或打火机点燃纸张、木条等物质，由此暴露出头脑中“物质燃烧时一定需要点燃”这一“相异构想”。为了矫治学生的“相异构想”，教师可设计并演示“白磷的自燃实验”：将一张滤纸浸泡在溶解了白磷的二硫化碳溶液中，取出滤纸，用线系在铁架台的铁夹上，一段时间后，学生观察到滤纸上有白烟冒出，同时滤纸也燃烧起来。滤纸没有经过点燃也能燃烧，这与学生头脑中“物质燃烧时一定需要点燃”的想法产生了强烈的认知冲突，学生在惊讶之余，对可燃物燃烧的条件进行重新审视与建构，促使他们建立科学的“燃烧条件”，并成功转变“燃烧一定要点燃”的“相异构想”。

实践证明，要转变学生的“相异构想”，仅仅告诉学生正确的概念是低效的。充分运用学生“前概念”中的“相异构想”并引发认知冲突，并以此作为引发学生矫正“相异构想”、建立科学概念的契机，是一种行之有效的矫治“相异构想”的教学策略。

3.重视探究体验。

研究分析发现，他人（特别是教师、家长等）不恰当的言行，媒体（特别是视、听媒体）不科学的信息，对学生形成相异构想的影响很大。比如广告中，为了突出某品牌矿泉水是呈现弱碱性这一特点，工作人员用手拿取pH试纸并直接将试纸投入到试样中，这与化学实验中规范的操作是完全相悖的。学生联想到生活中拿纸张，一般也是直接用手拿，所以在头脑中很容易形成这样的想法与做法：可以直接用手拿取pH试纸，然后投入到试样中，观察颜色，进行比色，检测溶液pH值。要矫治这种由于生活习惯而形成的“相异构想”，动手体验是一种行之有效的方法。让学生理解不当操作引起的后果后，让学生用规范的动作完成测定溶液pH值。这要比教师的讲解和演示效果更为有效。

4.运用现代科技。

随着现代科学技术的发展，课堂中的教学设备、教学技术与教学手段也日趋多样。多媒体设备、各种专业软件、视频动画等越来越多地出现在课堂教学中。数字化实验的运用极大地弥补了传统实验难开展定量测定的缺陷，借助数字化仪器获得的数据与图像，为矫治“相异构想”提供了更加直观、有力的证据。

矫治学生“相异构想”是一项长期而艰巨的教学工作，采用灌输式或结论式教学，是不可能让学生彻底摒弃“相异构想”，顺利构建科学概念的。在教学中应重视学生的“前概念”，让学生暴露出“相异构想”，产生认知冲突，同时采用多种行之有效的方法、手段和策略，才能实现从“相异构想”到科学概念成功转变的目标。

［1］陈彦芬.学生前科学概念的特点及对理科教学的启示［J］.上海教育科研，2004（10）.

［2］杨丽蓉.初中生数学前概念的调查与思考［J］.初中数学教与学，2012（06）.

［3］贾位芳.初中物理教学中转变学生错误前概念的研究［J］.教育实践与研究，2009（19）.

［4］吴迪.前概念和相异构想的理解及启发［J］.物理教师，2012（08）.

［5］郑挺谊.化学学习中前概念的解构与转化策略［J］.教学与管理：中学版，2014（10）.

［6］杨丽娟.初中生化学前概念及其想异构想成因探析［D］.扬州：扬州大学，2004.

［7］李高峰.初中生物学前科学概念研究［M］.北京：北京师范大学出版社，2011.

G633.8

A

1005-6009（2017）43-0007-03

吴良根，江苏省苏州市吴江区笠泽实验初级中学（江苏苏州，215200）党支部书记，高级教师，江苏省特级教师，苏州市名教师，江苏省教育学会化学教学专业委员会理事。

*本文为江苏省教育科学“十二五”规划2013年度重点自筹课题“初中生理科‘前概念’中‘相异构想’转变的教学策略研究”（编号：E-b/2013/007）的阶段性研究成果。