利用学生的前概念开展有效科学教学

王洪集

摘 要 学生的科学前概念是不容忽视的，因为它是新概念建构的基础，而且新概念的建构只能基于已有的概念，而学生的科学前概念是影响学生科学学习的一个重要因素，只有考虑到学生科学前概念的学习活动，才能保证小学科学教学顺利开展。

关键词 前概念；科学教学；实验

中图分类号：G623.6 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）13-0139-02

1 前言

学生并不是空着脑袋进科学课堂的，也不是任由教师涂抹的白板。他们开始上学的时候，已经有了初步的对自然界如何运转的相关理解，即科学前概念。科学前概念是学生通过日常生活的各种渠道以及自身的实践，并通过周围自然界物体和事件联系起来而形成的对自然现象的理解，即学生在学习科学中基于已有经验和自己独特思维方式而形成的各种想法。

小学的科学前概念具有抵抗性和顽固性，小学生在实验与演示中往往受益不多，他们只关注实践中那些支持他们想法的方面。因此，在科学教学中将学生自己的观点作为实验设计的起点，直接指出学生错误想法，是非常必要的。促进学生学习的关键，就是识别学生的科学前概念，然后解析这些概念的有效性。教师通过对小学生科学前概念的研究，可以了解学生存在哪些科学前概念，这些科学前概念产生的原因是什么，在学习科学时可能会遇到的困难是什么。在此基础上，教师进行的教学设计才会更具有现实针对性，更有利于学生的学习。

2 科学课“凝结”一课教学案例分析

在这一课中，“凝结”概念的建构是教学的重点。“凝结”的形成有两个条件：一是充足的水蒸气，二是遇冷。而遇冷这个条件具有相对性，相对性的建立对学生的理解也是一个难点。

本课采用以科学探究为主的教学方式，通过营造适宜探究的学习环境，提供学习材料，让学生在教师的引领下，经历一个完整的科学探究过程，通过师生、生生的交流，逐步建构起水蒸气遇冷凝结成水的科学概念。具体过程如下。

通过观察实验，师生一起将玻璃片扣在装有温水的烧杯口上方，这时教师提问：“大烧杯里装有温水，你知道此时此刻烧杯里的水会有什么现象发生吗？”在等待玻璃片上小水珠出现的同时，开始讲解“蒸发”的概念，明确烧杯中的水会在常温下慢慢变成水蒸气，飘散到烧杯内部的空气中。同时，强调水蒸气是没有颜色的、透明的，是用眼睛看不到的气体，以明确新概念，与学生的科学前概念发生认知冲突，为学生进一步猜想做准备。

随后进入分析问题阶段，首先引导学生对实验材料进行细致观察，可以摸一摸玻璃片，再摸一摸燒杯中的水，寻找线索，同时联系生活中的类似现象，帮助学生梳理自己的想法，抽取共性，结合教师的讲解，将质疑的焦点落在物体遇到冷热上，最终形成一个合理的假设。

有了明确的假设，就可以找材料进行实验。这种实验可以从两个方面来设计，即用冷水、热水，提供冷热不同的水蒸气，或者用冷的玻璃片和热的玻璃片来提供冷热不同的物体。教师首先对学生的两种思路进行肯定，并帮助学生梳理两种方法的共性。由于玻璃片很难保温，教师出示贴有红蓝标签的试管、变了形的玻璃片，提示用它们来提供相对持久的冷的物体和热的物体，并利用这些材料，逐步完善实验设计。教师还要引导学生依据假设对实验现象进行预测，帮助学生明确实验中观察的重点，再次明确实验目的。

通过分组实验与汇报交流，学生发现装有冷水的试管外壁有小水珠出现，装有热水的试管外壁没有任何变化，明确水蒸气遇到比它冷的物体才能形成小水珠。

明确了小水珠形成的条件以后，教师可以讲解凝结概念，让学生运用凝结概念分析玻璃片上小水珠的成因，进而解释热试管内壁、大烧杯内壁小水珠形成原因。通过多次强化冷热的对比，了解凝结条件中遇冷温度的相对性，逐步建立凝结的概念。

接着就进入运用凝结概念解决新问题的阶段。教师打开暖水瓶的塞子，瓶口的一团雾气立刻呈现在眼前。通过这种创设现实生活中的场景方式，调出学生的科学前概念，激起认知冲突，建构科学概念。还要追问：“小水珠在上升的过程中慢慢就消失了，这是怎么回事？”由此建立蒸发与凝结现象之间的联系，了解水与水蒸气之间可以相互转化。进一步深化学生对凝结概念的理解，同时建立科学与生活的联系。

科学前概念是宝贵的课程资源，只要合理利用学生的科学前概念，便可以促进学生科学概念的建构。在教学前，教师通过前测了解到，学生在日常生活中见过水蒸气，而从学生的回答中可以看出他们看到的所谓的水蒸气，正是水蒸气遇冷凝结成的小水珠，这一现象正是本节课要学习的重点。可见，对水蒸气性质的认识是凝结概念建立的必要前提。因而，教师在教学设计中，首先在导入环节等待玻璃片上小水珠形成的过程中，带着学生回顾水蒸气的概念，并引导学生仔细观察，确信水蒸气是一种无色、无味、看不见的气体。同时，学生初步建立起凝结概念后，教师打开暖水瓶的塞子，再次出现现实生活中的场景，调出学生的科学前概念，激起认知冲突，引导学生进行深入分析，进一步体会凝结条件中遇冷温度的相对性，从而深化对科学概念的建构。

3 科学课“果实的结构”一课教学案例分析

总结回顾，导入新课内容 植物根、茎、叶的结构与功能是相互适应的，这是学生学习过的内容，这三个器官都是植物的营养器官。本节课开始接触植物的繁殖器官，教师首先帮助学生梳理概念，既是对已学知识的总结与回顾，也是和新知建立很好的联系，引出新知识的良好开端，还有利于学生形成整体看待问题的思维方式。

教师将问题聚焦：“当植物获得充足的营养，长大成熟后就会结出果实，果实对植物有什么用？”这个问题承上启下，引发学生思考，总结了三大营养器官的结构与功能，也引出本课对果实的研究。

学生在发表自己对果实的作用的看法时，或多或少会谈及里面的种子，这也是学生最关注的；而种子外面的果皮是学生忽略掉的，基本上没有学生提及。教师可以顺势引导学生思考果实的结构与作用的关系，从而步入主题。教师可以把果实的作用在副板书上简单记录，留下来在后面的环节中解决。endprint

选取典型果实，学习解剖方法，初步观察果实结构 通过课前访谈，了解到学生对果实的概念含混不清，但是他们有一些公认的果实，如苹果、梨、黄瓜等，所以在初步观察果实结构的环节时，本课选取了学生公认的果实，让他们观察，逐步让他们本不清晰的想法变得清晰，在头脑中初步建立对果实结构的认识。

观察多种果实，丰富事实证据，归纳概括果实结构的共同特点 在观察三种典型果实后，学生头脑中的“果实”概念已经初步发生转变，不再以能不能吃等为判断依据，而是上升到从结构上考虑了，但三种果实的观察还不足以概括果实结构的共同特点。因此，教师为学生准备了第二组观察材料，这组材料已经不是他们提出的果实，而是教师精心设计的。这组材料既包括学生比较熟悉的果實，如西红柿；也包括他们想不到的“奇特”果实，如八角；还包括他们不能确定的果实，如柿子椒、毛豆、花生等。既有干果，也有果肉；既有靠动物传播种子的果实，也有靠自身弹射的方式传播种子的果实，各种情况都存在的“复合型果实”放在一起，进行归纳、概括，提供了丰富有力的证据，也为教师后面的概念教学提供了更丰富的素材。

猜想植物的果实在一般情况下应该具有的结构特点，巩固应用 在归纳概括果实结构上的共同特点之后，引导学生进行演绎推理：植物的果实一般情况下应该具有的结构特点是什么？让学生的思维进一步得到发展，也是对概念的巩固认识。

然后，指导学生应用果实的一般结构特点判断学生很容易混淆的一些非果实，如土豆、萝卜等；也判断一下，学生并不认为它们是果实的果实，如槭树的果实、蒲公英的果实等。通过这些，学生逐步建立起科学概念。

尝试将果实的结构与其作用建立联系 教师尝试以核心概念为主线，从果实的结构共同点入手进行研究、归纳、概括、演绎、推理，最后再回到果实的作用，利用刚学过的果实结构，即果皮和种子分别起到的作用（丰富有趣的视频资料，弥补了学生生活中对这方面内容的关注不足），深入剖析果实对于植物的实际作用，最终建立果实结构与其作用相适应的概念。

案例二中，教师利用学生对果实的已有认知，以课前的果实调查为依据，分层次选取不同的材料观察，使课堂教学充分体现科学教学应着眼于学生的最近发展区，借助学生已有的知识经验为学生搭建促其发展的脚手架，引导学生掌握建构内化，使其掌握从事更高认知活动的技能。首先，教学一开始，教师根据对学生的调查访谈，从大多数学生都认为是果实的材料中选取苹果、梨和黄瓜作为初步观察果实的材料；其次，在对三种典型材料观察后，学生初步建立果实结构的概念，但还不完全，教师出示第二组观察材料，让这组复合型果实为学生建构其果实的结构概念，还为学生恰到好处地布设了了解果实分类的机会，学生的概念得以发展；最后，演绎推理和判断果实，也为学生的概念进一步发展提供了很好的素材。endprint