科学课教学有关“能量”前概念的调查报告

李宝仪 刘冠强

一、引言

前概念是学生在学习科学概念之前通过各种途径积累的认识和经验，即学生在正式学习科学概念之前就已经通过各种日常生活和学习的经历，积累了对客观世界中各种事物和现象的认知，并且在这些认知的基础上形成自己独特的思维方式。

2017年2月教育部最新颁布《义务教育小学科学课程标准》，其中第四部分“实施建议”内容中“学习过程性评价”指出：学生学习科学的过程很大程度上受其原有的知识、经验和认知结构的影响，有必要在教学准备阶段进行学情诊断，让学生和教师了解学习的出发点在哪里，这是学好科学的前提。换言之，学生的学习过程是应该在自己的经验基础上进行建构，了解并掌握学生的前概念对科学教师来说是进行有效教学的前提条件。因此学生的科学前概念是相当重要的，是不容忽视。

在实际的教学中，老师是否关注和重视学生的前概念，是否了解学生的前概念发展水平，有否把了解学生的前概念作为教学设计的首要任务？同时小学生的科学前概念有什么特点？笔者根据以上问题对区内的科学教师及城乡学生进行了有关“能量”前概念的问卷调查，通过对问卷数据的整理和分析。调查结果表明：区内科学专任教师少，缺乏前概念知识的理论学习或培训，教师对学生前概念的认识水平较低，而且对学生前概念不够重视;学生对熟悉的事物能形成正确的前概念，但是学生的前概念多为对事物感性性直观的认识，同时学生的前概念存在个体差异。调查报告如下：

二、关于科学教师的前概念调查

为了解我区小学科学教师对学生前概念的认知情况，特制定了《关于小学科学前概念调查问卷（老师问卷）》对区内的182位科学教师进行了网上问卷调查，调查分析如下：

（一）科学专任教师少，缺乏前概念知识的理论学习或培训

调查结果显示，我區大部分科学教师是兼职的（占调查人数92.86%），而且是2年以下的新老师（占调查人数48.90%）居多。调查人数中将近70%的科学老师没有进行过有关科学前概念的理论学习或培训，只有4.95%的老师很了解科学前概念的定义，39.01%的老师不了解科学前概念的定义。基于我们使用的科学教材（教科版）以及教师用书，包括我们的《义务教育小学科学课程标准》（2017版）中没有使用“前概念”这个专用名词，部分工作年限短的兼职的科学教师甚至连什么是科学前概念也不知道。

（二）教师对学生前概念的认识水平较低

在调查中，47.25%的老师会在科学教学课堂开始前有对学生进行相关知识的前概念调查，但是绝大部分的老师（占调查人数82.42%）只是进行口头访谈或者课前一两分钟的简单交流，能用绘图方法和问卷进行前概念调查的分别占2.20%和11.54%，因此并不能充分地了解到学生的前概念水平。此外，没有在科学教学课堂开始前对学生进行相关知识的前概念调查的老师里有73%的老师是不知道如何开展前概念的调查，53%的老师是因为教学任务重，没有时间调查。只凭课前的一两个问题是不可能充分了解学生的前概念的，从而也反映了教师对前概念的认识水平较低。

（三）教师对学生前概念不够重视

调查中有97.25%的老师认为科学课程里对学生进行前概念调查对教学有帮助，但是只有22.53%的老师进行过有关“能量”前概念调查。对于教学年限低而且兼职的科学老师来说他们既没有接触过前概念理论也没有在实际教学中认识到错误前概念的负面影响，所以他们在进行教学前不会对学生的科学前概念进行调查，单凭自己的教学经验组织教学。还有个别科学教师即使意识到学生存在前概念，但是他们认为调查了作用也不大，对教学不会产生太大的影响，所以不愿意在这方面花费时间。由此可见，教师对学生的前概念并不重视。

因此在实际的教学中，大部分科学教师在教学设计时候只会着重备教材，却没有关注和重视学生的前概念，没有把了解学生的前概念作为教学设计的首要任务，对学生的前概念发展水平不了解，在教学中不能使学生在原有的前概念上进行知识迁移，以致对新的科学知识掌握有困难。

三、关于学生的前概念调查

为充分了解学生有关“能量”前概念的知识，我们制定了包括磁铁、声音、电、光、热及能量六份问卷，对区内4间学校三至五年级学生进行问卷调查。调查共发出问卷400份，回收问卷400份，数据真实有效，因此具有统计意义。

通过整理分析，我们发现学生的前概念有以下的特点：

（一） 学生对熟悉的事物能形成正确的前概念

在调查中，三年级学生主要调查了有关磁铁的前概念知识，四年级主要调查了声音和电的前概念知识，五年级调查了光、热及能量的前概念知识。学生对于在生活中经常接触到的或体验过的事物能形成较多正确的前科学概念。如三年级磁铁的前概念调查中， 80%以上被调查的学生知道磁铁具有磁性，能吸铁一类的金属物质; 60%以上被调查的学生还知道磁铁有南北极以及代表南北极的字母。再如四年级电的前概念调查，大部分学生都认识冬天脱毛衣产生的静电，也认识电池的两极，还知道安全用电的方法。这些知识都是通过生活经验帮他们建立正确的前概念，这些正确的前概念使他们在新的学习过程中知识得到迁移，更好地构建科学新概念。反之，学生不熟悉的或是没有体验过的事物会很容易产生错误的前概念。如在能量的前概念调查中，很多学生并不知道能量之间是可以转换的，也不知道煤石油天然气的能量都是从太阳来的。

（二） 学生的前概念多为对事物感性直观的认识

学生的前概念大多是基于自己的实际生活经验，而且是依据感官对事物现象直观的认识，这些认识往往停留在感性认识的水平上，也就说只是看到事物的表象，并不能解释事物的本质，因而也形成了错误的前概念。在调查中，很多同学都知道用热水可以把踩扁的乒乓球重新变圆，但是用热水让乒乓球变圆是利用了什么科学原理呢？很多学生选择的是液体的热胀冷缩原理。因为他们眼睛看到的就是乒乓球放进热水马上重新变圆的，所以就认定是液体的热胀冷缩原理。在声音的前概念调查中，声音是怎样产生的？很多学生选择两个物体相互碰撞就可以产生声音。因为他们认为像拍手、敲门、打鼓、弹琴等生活经验都能证明这一点。还有在热的前概念调查中，90%以上的学生认为多穿衣服可以增加热量。这些都是学生基于对事物的直观认识，用表象对事物进行解释，但往往这些对事物感性直观的认识很容易形成错误的前概念。

（三） 学生的前概念存在个体差异

每个学生都有自己对事物的特别认识，这种认识由他们自己的生活经验或自身的文化知识背景决定。因此对于同一个科学现象，不同的学生都会有不同的观点和解释。例如在声音的前概念调查中，如何让尺子发出声音？有的同学拿着尺子敲桌子，有的同学把尺子丢到地上，有的同学拿尺子打鼓，这些实例都是生活经验告诉他们能发出声音的，但是实际并不是尺子发出的声音。当然也有同学把尺子一端放在桌子上用力压住，另一端向下压，然后放手。这个方法发出的声音才是尺子的声音。又如声音是怎么传到耳朵里的，有同学认为是耳朵有收音的功能，有同学认为通过风把声音吹到耳朵里，也有同学认为是通过空气传到耳朵里。学生的这些认识都是与自身的文化知识背景有关。在调查中我们也发现，很多学生的前概念与父母的教育或自己的课外阅读有密切联系。与父母交流过的科学知识以及自己在课外阅读中了解过的知识，都会形成正确的前概念。这也是学生的前概念存在个体差异的主要原因。

四、结语

综上所述，通过对小学科学有关“能量”前概念的调查，表明学生的前概念与科学课堂教学密切相关。学生的科学前概念既有正确的也有错误的，正确的前概念有利于知识迁移，建构新的科学概念;学生错误的前概念则阻碍了新的科学概念的建构。建构主义认为，学生的前概念是极为重要的，它是影响科学学习的一个决定性因素。因此科学教师应加强前概念理论的学习或培训，掌握科学前概念的专业知识，提高教师的专业素养。同时教师要充分认识前概念的重要性，尊重学生的前概念，通过各种途径积极开展前概念调查，了解学生前概念水平及已有知识储备，根据学生的实际需要设计有效的学习活动，为概念教学服务，既能增强学生学习的主动性又能提高学生的学习效率和课堂教学的有效性。

【作者单位：广州市白云区潭岗小学  广东】