科学教学中促使学生前概念转化为科学概念的策略

周雪

摘要：科学概念是组成科学知识的基本要素之一，是科学知识结构的基础。学生在学习科学概念之前，已经通过日常生活中的观察和实践，获得了一些经验性的概念，这些概念有时与科学概念存在冲突，有时不够准确。通过转化前概念，可以帮助学生摆脱错误的想法，建立正确的科学观念，提高他们的科学素养。教学中，教师可以从创设科学情境，建立概念联系；引发认知冲突，促进概念转化；注重生活体验，生成科学概念；鼓励科学阅读，拓展科学概念这四个方面，探索促进学生前概念转化的教学策略，为学生构建准确的科学概念提供可靠的保障。

关键词：前概念；科学概念；转化；构建

学生在学习科学概念之前，就已经对日常生活中的事物和现象有了自己的理解和认识，获得了相关科学概念的初步经验。通常我们把这些经验型的概念称为前科学概念（又称为前概念）。这些先入为主的概念对学生概念的学习有相当大的干扰，也是科学概念教学的难点所在。那么，如何将学生前概念有效地转化为科学概念呢？下面笔者结合教学实践，探索促使学生前概念转化为科学概念的策略。

一、创设科学情境，建立概念联系

科学情境是一种科学学习的氛围。建构主义学习理论认为：学习是学生主动的建构活动，应与一定的情境相联系。在真实情境下进行学习，可以使学生利用原有的知识和经验同化当前要学习的新知识。这样获取的知识不但便于保持，而且容易迁移到新的问题情境中。这就要求教师在教学中要创设真实且有吸引力的科学情境，激发学生的学习兴趣和探究热情，帮助学生将前概念与科学概念联系起来，促使学生将新的知识纳入到已有的认知结构中，置身于科学情境中，将模糊的前概念升华与转化，从而促进对科学概念的主动建构。

（一）创设趣味情境，唤醒前概念

在小学科学教学中，教师可创设生动、有趣的教学情境，把科学现象巧妙地融入教学情境中，使学生在轻松的环境中唤醒前概念，为后续科学概念的构建奠定基础。

例如，在教学苏教版科学教材一年级下册“形形色色的动物”时，教师可以创设有趣的谜语情境，引导学生模仿动物的叫声猜动物，也可以看动物的局部猜动物。通过猜谜、模仿等形式增加课堂的趣味性。这样，在引导学生抓住动物的主要特征并加以描述的过程中，唤醒了学生对动物认识的前概念，为接下来学习动物的主要特征这一教学目标做好了铺垫。

（二）创设问题情境，了解前概念

问题是思维的起点，是促进学生学习的动力。在小学科学课堂教学中，有意识地创设鲜活的问题情境，能够帮助教师更好地了解学生前概念，激起学生获取新知识的愿望和兴趣。教师再乘机引导学生进入新知探究情境，形成新的认知，从而提高小学科学课堂教学的实效。

例如，在教学苏教版科学教材四年级上册“点亮小灯泡”一课时，教师在课前已经了解到四年级的学生对电与电路的认识并不是一片空白，他们在生活中接触过一些用电器，也可能尝试操作过用电池做电源的电动玩具，但是他们还没有形成对电路的科学认识，不清楚用电器必须形成一个闭合回路才能工作。在教学过程中，教师可以创设问题情境：“你们知道手电筒里有什么能够使小灯泡亮起来吗？ 猜一猜，手电筒是怎么工作的？”在这一环节中，教师不需要对学生的猜测进行正确与否的判断，重点在于了解学生前概念中存在的问题及知识掌握程度，调动学生的探究欲望，为接下来的学习做铺垫。

（三）创设游戏情境，尊重前概念

創设有效的游戏情境，让学生在轻松愉快的游戏中学习，能够激发他们的探究兴趣，保持并提高学习科学的积极性。所以，在科学课堂教学中，教师可以根据学生的认知情况和教材内容，创设能激发学生兴趣的游戏环节，引发学生积极探究的心理。

例如，在教学苏教版科学教材二年级下册“磁铁的磁力”一课时，在导入环节，教师可精心创设“钓鱼比赛”游戏：比一比谁能最先钓起水槽里面的这6条小鱼？选择不同小组的2名同学，然后请获胜者谈谈他的钓鱼技巧。在学生回答的过程中，有的学生说鱼竿上有“吸铁石”。对于学生的前概念，教师要给予充分尊重，不能武断地否定掉一些错误的前概念。教师顺势引出，原来秘密藏在钓竿上，钓竿的前面装了“吸铁石”，实际上这个“吸铁石”是它的昵称，它还有个科学的名字——磁铁。我们就是靠磁铁的吸力把鱼钓上来的，进而导入新课。

当教师尊重学生的前概念时，学生会感到自己的思考和探索得到了认可，从而更加愿意参与到科学概念的构建中。在逐步转变观念的过程中，学生的批判性思维、分析性思维和创造性思维等也不断地建立起来。

（四）创设实验情境，迁移前概念

科学是一门以实验为基础的学科，用实验创设情境，有其得天独厚的学科优势。实验能够培养学生的创新精神，提高学生的探究能力，提升学生的科学素养。在科学教学中创设有趣的实验情境，引导学生在动手操作的过程中去发现科学的奥秘，不仅锻炼了他们的动手操作能力，也有助于他们理解抽象的科学知识和原理。在科学课上，教师可以创设实验情境，为学生提供充分的亲历过程，使学生的前概念在动手操作中得到迁移和升华，从而构建系统的科学概念。

例如，在教学苏教版科学教材三年级下册“金属”一课时，实验教学目标是探究金属有光泽、导热性、延展性等性质。在学生的前概念里，对于金属的性质比较模糊，知道金银铜是有光泽的；只知道金属能够导热，但是不知道各种金属的导热强度；不知道什么是“延展性”。教师创设探究实验，以铝、铁、铜三种金属为例引导学生进行探究。通过“磨一磨，观察金属表面”“摸一摸，感受温度变化”“锤一锤，观察金属一端”这三个实验活动，学生在探究过程中迁移并构建前概念，从而形成对金属性质的科学认识。

二、借助认知冲突，促进概念转化

认知冲突是指学生的原有认知结构与所学新知识之间相互对立的矛盾。科学概念与前科学概念可能一致，也可能冲突。当科学概念和前概念一致时，学生的探究活动往往气氛活跃，发言积极，容易达到目标；反之，学生的前概念则会干扰科学概念的构建。只有体验到认知冲突，学生才能感受到已有概念的不足，认识到替换或调整已有概念的必要性，并试图通过探究来调整自己的认知结构，从而达到认知的发展。教师可以通过观察体验、呈现反例、探究实践等手段引发学生的认知冲突，让学生认识到他们原有的认知存在偏差，从而产生学习新概念的动机。

（一）观察体验，直面认知冲突

观察体验是一种通过直接观察和感受来获取知识和培养能力的过程。在这个过程中，学生可以亲身经历事件的发生和发展，从而对知识有更深入的理解。学生在生活中得到的很多观念是直观的，却又是模糊的、片段的，甚至是前后矛盾的。这个时候，教师可以引导学生近距离观察，通过了解事实修正前概念。

例如，在教学苏教版科学教材一年级下册“水是什么样的”一课时，关于水的颜色，有的学生说：“水是白色的。”可以看出，一年级的学生对无色和白色还没有形成科学的概念。因此，在教学过程中，教师可以引导学生用牛奶和水进行对比观察，直观地感受水是无色的。这与学生前概念发生了冲突。通过观察对比，教师纠正了学生错误的前概念，学生也更清楚地理解科学中的“白色”和“无色”是两个不同的概念，从而有效地构建了新的科学概念。

（二）呈现反例，产生认知冲突

学生的前概念是他们在日常生活和学习中积累的经验和知识，有些前概念是正确的，但有些前概念可能是错误的或片面的。呈现反例可以让学生意识到自己原有的认知存在不足或错误之处，从而产生认知冲突。当学生遇到与自己认知相反的例子时，他们会开始思考和反思自己的观点，探究反例所揭示的更深层次的意义。这个过程可以帮助学生纠正错误的观念，完善片面的认知，从而将前概念转化为更科学、更准确的科学概念。

例如，在教学苏教版科学教材四年级上册“浮力”探究“下沉的物体在水中是否受到浮力”时，在学生的前概念中可能认为下沉的物体在水中不受浮力。在探究过程中，教师可以呈现反例：用弹簧测力计测一测。如果浸没在水中的石块受到浮力，测力计的读数会发生变化吗？进而引导学生动手实践。通过实践探究，学生发现石块在水中时弹簧测力计的读数比在空气中的读数小。所以，沉在水中的物体受到了浮力。这个反例引发了学生的认知冲突，他们开始思考和探究这个现象产生的原因。通过讨论和探究，学生可以理解“在水中的物体不论沉浮，都受到水的浮力”这一科学概念。

呈现反例可以促进学生的前概念转化和认知发展。教师在教学中可以适时地引入反例，引导学生进行深入思考和探究，帮助他们建立正确的科学概念。

（三）探究实践，引发认知冲突

探究实践是一种通过观察、实验、讨论和反思等方式来探究问题、获取知识和培养能力的过程。在这个过程中，学生可以亲身经历科学探究的过程，从而对科学概念和原理有更深入的理解。同时，探究实践还可以引发学生的认知冲突，帮助他们纠正错误的观念，完善片面的认知。当学生在探究实践中遇到与自己认知不符的现象或结果时，他们需要进行深入的思考和探究，以解决认知冲突。这个过程可以促进学生对科学概念和原理的深入理解，帮助他们将前概念转化为更科学、更准确的科学概念。

例如，在教學苏教版科学教材三年级上册“人的呼吸”一课时，大多数学生知道人体的呼吸器官有鼻子和肺。在教学过程中，教师用实物讲解和视频演示帮助学生了解人体的呼吸器官有鼻腔、咽、喉、气管、支气管、肺，以及这些器官是如何工作的。通过学习，教师更正了学生模糊的前概念。如此，学生也更科学地认识了人体的呼吸器官，有效构建科学概念。

又如，在探究植物的生长条件时，学生可能会发现植物在黑暗的环境中仍然可以生长，这与他们原有的认知“植物需要阳光才能生长”相冲突。通过探究实践，学生可以观察到植物在黑暗环境中的生长情况，并讨论和探究植物生长的条件。这个过程可以帮助学生理解植物的生长不仅需要阳光，还需要水分、土壤和空气中的二氧化碳等条件。

利用探究实践引发认知冲突可以促进学生的前概念转化和认知发展。教师在教学中可以为学生提供探究实践的机会，引导他们进行深入思考和探究，帮助他们建立正确的科学概念。

三、注重生活体验，生成科学概念

生活体验是指人们经历了一些事情，就有了在经历中的感受以及事后悟出明白的道理。这样的体验一般会在下次遇到相同的事情或看到类似的事情知道问题的缘由，也会再次去思考如何处理这样的事情。科学本身是来源于生活的，教师要充分了解学生的生活经验以及他们对生活中有关科学知识熟悉程度，有针对性地建立生活化科学教学情境；也可以从身边收集实验材料，引导学生进行生活化的探究，激发学生回忆曾经经历过的事物，并通过这些经历过的生活经验生成科学概念。

例如，在教学苏教版科学教材三年级下册“植物开花了”一课时，由于学生了解生活中见到过的一些花，知道花蕊有雄蕊和雌蕊之分，但是对于雄蕊和雌蕊的样子和特征，他们认识得比较模糊。因此，在教学过程中，教师可设置观察各种各样的花的活动，引导学生借助生活基础，对雌蕊和雄蕊外形特征进行细致观察，进而生成科学概念。这样应用生活经验，将课堂与生活相连接，使生活中有价值的素材充实到课堂。

又如，六年级上册“制作汽水”一课，学生对制作汽水很感兴趣，而柠檬、白糖、水、小苏打这四种制作汽水材料生活中很常见。于是，教师引导学生从身边取材，通过探究生成科学概念。

教师可从生活入手提出问题，从问题出发逐步挖掘，逐步引申出更多值得探究的问题，使科学课堂充满智慧和趣味，也使科学教学蕴含更深层的现实意义。

四、鼓励科学阅读，拓展科学概念

很多学生虽然天生对科学探究充满兴趣，但是对科学阅读却比较盲目，也不够重视。科学教师可以推荐给学生有意义的、生动有趣的科学读本，提升学生科学阅读的兴趣，在潜移默化中拓展学生的科学概念。

例如，在教学苏教版科学教材四年级下册第三单元“昆虫”时，很多学生知道昆虫是地球上种类最多、数量最大的动物群体，是一个名副其实的庞大“家族”。并且，学生大多有捕蝴蝶、捉蜻蜓、养蚂蚁的经历，他们对昆虫并不陌生。但是，对昆虫的共同特征及其在生命周期内的变化，学生的认知却存在着模糊和不确定。本单元教学中，教师可以“昆虫”为题，引导学生通过观察、饲养、实验探究等活动，充分调动多种感官，将动手与动脑结合起来，形成清晰、完整的昆虫概念。教师可以借此机会推荐学生阅读法布尔的《昆虫记》，并推荐几种适合四年级学生阅读的版本，让学生在学习科学知识的同时，进一步探究昆虫的生命活动和生命周期，拓展科学概念。

科学教师不仅要认清学生前概念的存在，还要充分重视学生前概念的转化。备课时，教师要充分了解学生的已有经验和认知水平，抓住学生认知和思维的基点。上课时，教师要用有效的策略来转化学生的前概念。课后，教师要及时反思学生是否在前概念的基础上有所生成，促使科学探究更加简约高效，进而提高学生的科学素养和学习效果。

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（责任编辑：杨强）