在科学概念的“深度”上做文章

张华中

【摘 要】重新审视我们的课堂，科学概念只关注片面的解释，没有深度，没有内涵。其实，科学教师需要设立一个长期的目标来帮助学生学习科学概念。教学中多提供机会让学生表达自己的概念或者选择增加学习的体验，鼓励学生生成各种概念图式，进入深层次的探究活动，不断挖掘科学概念的深度，帮助学生建立新的科学概率。

【关键词】科学概念；解释；策略；体验

现在很多的科学课堂没有科学味，至关重要的原因在于精髓“探究”的缺失，科学概念没有深度，活动主体也没有真正自主参与。孩子们总是带着先前获得的观念进入科学课堂学习的，对于他们的某些想法是根深蒂固、难以改变的，这些观念以各种方式影响他们从新的经验中获取信息。对于课堂上的同一个实验，孩子们会给出五花八门的解释，因为每一个孩子都以自己的方式来观察并解释实验。他们在课堂上会对实验现象提出不同的有时甚至是相互矛盾的解释，这是因为学生与科学家对连贯性的需要和标准的认识不同，学生也没有任何单一模型可用来统摄一系列在科学家看来是等价的现象。因此这就需要我们这些科学教师重新审视自己的教学观念，不仅要考虑到学生的前概念，更要使教学适应学生，寻找新的突破口，拓展思维方式，挖掘出科学概念的“深度”，让科学课堂真正具有科学味。

一、当前科学概念教学存在的两大问题

1.不加区分的使用科学概念，没有明确的活动目的。在制定学习任务的过程中，教师必须意识到学生可能根据自己的理解来重新解释教师的意图，这一点是非常重要的。例如儿童一般会认为普通物体也可以反射光，但是这种认识也有可能受到挑战和质疑，发射的概念是光学的基础，没有这种概念，人们就不能理解普通物体的影像的形成（并不是物体自身发光的现象），为了达到认识发射的教学目的，可以把镜子的例子作为一个基础，因为镜子对光发生发射的现象是大多数儿童都早已充分认识到的。孩子们经常提到用镜子可以照亮另一个物体或者一束光可以照到某人的事实。用一张浅色的纸也会产生同样的实验效果：在仲夏的正午时分，一张白纸会在阳光下发出炫目的光；在黑暗的屋子里，很容易看见浅色物体被白纸发射的光照亮。从这里我们可以看出，对儿童前概念的认识有助于我们考虑某一年龄段学生所要达到的适当教学目标，以及达到这些目标的途径。没有明确接受光是运动的这样一个事实；只有在光很强，强到能够产生可察觉到的效果时，儿童才会认为光是存在的；于是他们认为纸不能像镜子那样发射光，眼睛也不需要接收到光就能看东西。

2.知觉主导了思考，只关注片面的解释。儿童的前概念似乎高度依賴于他们的知觉。例如六年级物理变化与化学变化单元中探查“水沸腾、蒸汽冷凝、冰块融化”等现象，有的学生认识到分子在受热时运动速度加快，只有少数学生思考与固体有关的问题时考虑到了内聚力的作用于粒子运动能量的相互影响。当老师在演示一茶匙糖正在水中溶解的实验，然后问学生：“糖会怎么样？”超过四分之一的学生会使用“熔化”一词来描述这个过程，他们认为“熔化”和“溶解”是同义词；有些学生则否认了糖在溶解之后还继续存在；还有的说糖不存在了，但是它的味道还保留着。这些回答表明，学生认为物质“糖”是由宏观性质决定的，他是一种坚硬的晶体结构。当它改变形式之后，它就不是糖了，而且在物质的变化中忽视了物质守恒这一定律。

其他学生在推理过程中较少受到所感知到的性质的影响，他们认为糖仍然存在。

（1）糖在溶解的时候消失了。这类回答都指出溶液的质量与原来水的质量相等。

（2）混淆了质量和体积。有些学生是根据加入糖后水面是否上升来回答得，他们把质量（以克为单位）与体积等同起来了。

（3）糖仍然在溶液里，但它变“轻了”。这种回答表明学生是根据作用在表面上的固体的重量来思考质量的。既然糖分散在水里，因此它的重量就不能像处于固体状态那样产生作用了。

二、走向科学概念教学深度的四点策略

1.提供机会让学生表达自己的概念。利用小组讨论、全班集体讨论或者让学生把自己的概念写出来、画出来或者用其他方式表示出来等机会，让他们表达自己是如何思考的。并且教师要提供有结构的材料，让学生在科学实验中练习和应用已经发现的科学概念。

2.苏格拉底式的诘问。当学生的概念不一致或者互不相关时，苏格拉底式的诘问就有助于学生意识到他们的思维缺乏一致性，因而更加连贯地重构他们的概念。

3.引入差异性事件，选择学习的体验。观察一件出乎意料的事情会刺激学生去思考这究竟是怎么回事，由此产生的概念冲突可能会使学生对自己已有的概念感到不满意，因此感觉到了有必要转变概念。教师如果事先知道学生的前概念，就可以用与学生的期望相冲突的体验直接挑战学生的前概念。例如教学《热起来了》这个片段时。当我引出“衣服能给身体增加热量吗”刚开始学生就争执不已。有些学生能够正确给出衣服的作用，但有些学生认为衣服能给身体增加热量。这样班里就出现了两种不同的想法，我原想让那些持有“衣服不能产生热量”观点的同学自己相出例子来说服宁一观点的同学，可他们总找不到点。其实，衣服、棉被这些到底能不能发热给我们提供热量呢？关于这个问题，在课前我给同学们进行过一次调查，这项调查很重要，为课堂的活动与小组分配提供依据。有利于学生之间的相互学习，这也是一种灵活的小组合作方式。科学总是在怀疑中进步在批判中发展，恩格斯说过："怀疑-批判"的头脑是科学家另一个重要的仪器"，科学的怀疑是理性的怀疑，健康的怀疑。于是我就利用辩论的小活动，让孩子们联系生活实际思考衣服能不能给身体增加热量。接着通过辩论的方式，基本上排除了衣服能给身体增加热量这样的假设。接下来，我先让学生自主设计实验，然后采取合适的方法实验验证。在交流活动中学生的方案可能存在不严谨的地方，经过研讨，发现问题，提出调整建议。学生根据实验方案，小组实验，通过交流研讨得出衣服自己不能产生热的问题。但在做实验过程中，学生们也出现了一些操作与合作的问题。这也正说明了我们的科学课不仅要重视孩子们的科学素养的培养，更重要的是要持之以恒。就这样使学生经历了“科学概念的冲突”，从而形成了新的科学概念。

4.鼓励学生生成各种概念图式。如果学生要建构他们自己能真正掌握的意义，他们必须积极主动地反思自己的思考。而“正确答案”综合症是破坏这个过程的因素之一。教师和学生在课堂上的行为常常不自觉地共同破坏了学生对科学的理解。因为双方都抱着这样一种观点，即得到“正确答案”是最重要的，所以学生为了达到这个目的，会利用老师的提问方式、练习本上的措词或课本上的问题当中包含的不相关的提示。因此，我认为应该鼓励儿童去思考对事件的各种可能的解释，而且自己作出评价。例如在探究燃烧木条时会发生什么现象？孩子们大部分都会从火焰、烟、和剩下的灰烬来描述所观察到的一切，但不会提到任何有关燃烧的机理。在这个教学中，演示教师应该提出以下的观点供学生讨论：

（1）空气是一种气体混合物，氧气是其中的一种成分。

（2）氧气对燃烧时必需的；

（3）当物质燃烧时，它与氧气发生了化学上的结合。

（4）燃烧的产物可以使固体、液体或气体；

（5）燃烧的产物的总质量与其成分的总质量相等。（燃烧过程中物质是守恒的）

所有的案例表明，整合新概念并且一以贯之地加以应用是一个长期的过程。当新概念与儿童原有的概念相冲突时，儿童原有的观点就可能成为学习的障碍。要整合这些新概念，必须对儿童前概念的组织结构进行重大调整，从而导致他们的思维方式发生“革命”。事实上，我们需要重新审视我们的教学理念，准备设立一个长期的目标来帮助学生学习科学概念。我们也要在课堂上进入深层次的探究活动，不断挖掘科学概念的深度，帮助学生建立新的科学概念。

【参考文献】

[1][英]罗莎琳德·德赖弗著.《儿童的科学前概念》，上海科技教育出版社，2008年12月

[2]章鼎儿，路培琦，李子平著.《走向探究的科学课》，浙江教育出版社，2012年6月