引领学生从“前概念”走向科学概念的实践与探索

章美丽

心理学研究结果表明，儿童在接受学校正规教育之前，已经形成了不少关于自然或科学问题的观念，由于儿童持有的这类观念与科学概念的含义并不一致，通常被称为“前概念”。在他们的眼里，这些思维非常的直观，非常的有趣，比如，光是什么？光就是光，每天都见到的，到处都有的，光还有什么“概念”？由于思维的独立性和批判性，小学生往往还会被表面现象所迷惑，看不到事物本质，所以易形成一些错误的前概念。因此在科学教学中，教师对学生头脑中的这些前概念不能视而不见，必须有明确的认识，清楚其特征，注意其影响，把前概念作为产生和孕育科学概念的“必然生长点”，通过对其逐步的修正以完成对科学概念的构建。

一、突显前概念，让心灵之花盛开

小学生的前概念往往具有广泛性、隐蔽性、差异性等，所以在课堂教学的过程中，学生会出现怎样的前概念，很难想出来。如果教师在平时教学中，做个有心人，多注意收集学生的各种前概念，对这些前概念进行梳理归类，那么在真正的课堂教学的过程中，教师就可以从容地应对学生的差异表现了。

1. 问卷调查——客观全面地突显前概念

教材中有很多表达学生前概念的“云朵”（学生活动中言语的收集），堪称代表性的前概念。而问卷调查就是收集前概念的一种很好的方法。

2. 课堂提问——直观有效地突显前概念

一个概念的认知，往往与这个概念的内涵与外延的理解相关联。以“浸在液体中的物体受到的浮力与某些因素有关”这一科学概念为例，从学生回答的情况来看，确实说明学生在学习影响浮力大小的因素之前，对影响浮力的因素已有了许多前概念，包括概念的内涵与外延，而且有些是教师根本没想到的。

3. 动用“储蓄”——简洁明快地突显前概念

作为一线的科学教师，我们常常有这样的体会，有时候学生的思维发散不开去，觉得无从回答，这时候，教师可以借用以往的经验，动用“前概念”的储蓄，能够很有效地让学生的思维马上进入角色，客观地放大思维。科学教材里面收集了很多学生的“前概念”，分别以对话框（云朵图）、气泡图、箭头图等来展示，这些图形几乎集中了前概念的典范。

就学生的前概念而言，有的是正确的，有的则是错误的，它蓄积有极大的教学能量，是学生确立科学概念的基础。在教学过程中，教师要营造一个宽松、自由的环境，给学生充分表达自己前概念的机会，让学生的前概念得以充分展现。通过对前概念的充分展现，可以让教师洞察到学生在知识结构甚至是思维上的缺陷，使教师不论在思想上还是物质上都有了充分的准备，为课堂教学得以顺利进行提供有利的前提条件。

二、扰乱前概念，让思维之花盛开

美国学者纳斯伯姆和诺威克曾提出过“矛盾事件”的方法：先暴露学生的前概念——“树动形成风”；接着让学生尝试解释一个矛盾事件，引起概念冲突——“自然界中谁来摇动树”；最后鼓励和引导学生进行认知调整，建立与科学概念相一致的新的概念模型——“树会生长，但不足以自行摇动产生风”。只要教师在教学过程中为学生创设适宜的教学环境，让学生在矛盾中去引发思维的冲突，去思考事情的前因后果，然后运用事实来纠正错误的前概念。

1. 用前概念“解释”新问题——水尝无华，相荡乃成涟漪

小学生有比较强烈的自我和自我发展意识，对于自己感觉相冲突的现象和有挑战性的任务很感兴趣，一旦所接触的知识与已有认知结构产生了矛盾，就能很快激发出探求知识的欲望，从而让思维之花盛开，让求知之门大开。如像食盐一样在水中，过了一会儿，肉眼看不见了，这一现象叫溶解。而像沙子一样在水中无论过多久，沙子颗粒都没有变化，这一现象就是不溶解。那么像面粉一样的呢，是溶解还是不溶解？有的学生认为，面粉在水中的变化更像沙子，因为面粉和沙子一样还可以看见；而有的学生则认为面粉在水中更像食盐，因为在水中的面粉跟原来的面粉看起来是不一样的；还有的学生认为面粉既像沙子又像食盐；还有的学生认为面粉既不像沙子又不像食盐。此时学生遇到了与原有经验不一致的观点，这种不一致导致了认知冲突的产生，思维也随着扩散，课堂上的精彩也跟随着呈现在大家眼前。

2. 从别人的前概念中激发灵感——如丝小节层层乱，大弦小弦错杂弹

每一个小学生具有的前概念各不相同，各有各的特点，对于同一现象，不同的学生会出现一些不同的解释。这些不同主要缘自于他们的生活经验和文化背景的差异。在课堂上，我们常常可以发现，对一种现象在不同的情境下，同一个学生会出现不同的理解，而同一现象，不同的学生的理解也会相差很大等。鲸鱼是不是鱼？在学生阐述理由的过程中，我们可以看到精彩的火花无处不在。在众说纷纭中，我们逐渐可以理出什么是鱼，鱼具备什么特点等的科学概念。“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私语。”教师只有捕捉学生的思维，激发学生的灵感，延伸学生的创意，才能让“大珠小珠”都“落玉盘”。

3. 提供反例激化认知矛盾——石本无火，对击始发灵光

在与他人、与社会文化的交往中，个体会遇到与原有经验不一致的观点，这种不一致也会导致认知冲突的产生。由于学生头脑中的原有前概念与当前面临的现实产生无法调和的矛盾，人不愿忍受认知冲突所造成的压力，从而感觉到有改变认知结构的需要，所以会试图调整新、旧经验，解决冲突以建立新的平衡，因此利用引发认知冲突的方法来促进前概念的转变，诱发科学概念的形成是一种有效的教学策略。如西瓜重10斤，西瓜的“重量”是10斤，也就是5千克，但教材说重量的单位是牛顿，牛顿与千克到底是不是孪生姐妹，究竟怎样的表达符合科学的范畴？由此矛盾产生，会激发学生去思考、去探究、去正视，吸收前概念的精华，摒弃其糟粕，从而激发科学概念的火花。正是“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”，思维在这里闪耀出亮丽的光芒。

三、修正前概念，让科学概念开花结果

当学生的思路被教师引入矛盾之中时，因为前概念引发的认知冲突，导致思维的高度活跃，学生就会急于寻求答案，但是受知识水平、思维方式、心理素质等因素影响，不一定能找到解决问题的途径。此时教师需要精心设计一个供学生思考的阶梯，运用准确的方法，引导学生逐步完成对科学概念的修正。“曲径通幽处，禅房花木深。”不劈开“禅房花木”，怎么能领会曲径通幽的奥妙呢？

1. 用平面镜成像原理来修正前概念

平面镜成像的规律：像和物大小相等，像和物到镜面的距离相等。前概念与科学概念彼此能否形成“像和物”呢？由于前概念是学生大脑中业已成形的模式，且在长期的生活经验累积中又强化了这些观念，加之学生的思维又具有自我中心性，因此学生头脑中的前概念是极其顽固的，教师只有让学生充分认识到自己感觉的错误，明白错误的前概念不是科学概念的像，才能消除错误的前概念，否则任何讲授都是苍白无力的。教师的任务就是提供一面镜子，让学生走出矛盾与焦虑，确定科学概念。

2. 在论辩中修正前概念

有争论才会有进步，有比较才会有鉴别。将易混淆的概念加以对比、辨析、明确它们之间的区别与联系，是帮助学生纠正错误前概念，理解、巩固、深化科学概念有力的措施。例如，短路、断路与通路的电路概念时，运用论辩的方法，通过画图等手段，把简单电路中碰到的各种情况一一列举，让学生自己加以分析、比较，争论这三对容易混淆的概念，明确概念的界限、概念之间的相似性和差异性，终于使学生构建了三个概念的清晰轮廓。

3. 用实验修正前概念

科学是一门实验学科，观察和实验是学习科学的基本方法。通过实验，可以提供生动的实验过程、丰富多彩的实验现象，提高学生对概念的认识。小学生的抽象思维在很大程度上属经验型，需要感性经验支持。其一般过程为：①发现前概念；②确认前概念的对与错；③通过新颖的教学手段，吸引学生兴趣，去除错误的前概念，确认科学概念，拓展、拓深科学概念。例：观察物体加热发生的变化；认识燃烧条件之一——燃点。

师：加热吸管会发生什么现象？生：会燃烧。

师：加热粉丝呢？生：会烧焦并会冒烟。

师：生活中有没有类似的现象？老师把这杯茶一直加热，你们认为会发生什么现象？

——从学生回答与反馈中发现，学生知道物质会燃烧，但不知道什么是燃点，不知道物体温度要达到燃点才会燃烧。

问：老师有一张纸条和一根木条，给它们同时加热会发生怎样的变化？——从学生回答与反馈中发现前概念存在错误，把物体温度要达到燃点才会燃烧，理解成物体加热足够时间才会燃烧。

引导学生实验：比较湿透的木条和与干燥的木条燃烧的快慢。并问：为什么同样的木条，同样的时间，没有同时燃烧起来？学生观察后说说自己的想法。——从比较中知道，使物体燃烧的条件是温度要达到燃点而不是时间，从而修正前概念。

再问：说说为什么纸条比木条会先燃烧呢？——从实验现象激发思维，发展科学概念：不同物体燃点不同。

师问：我们把木条切开成两块，一大一小，请同学们推测一下给它们同时加热哪根木条先燃烧？为什么小木条先燃烧呢？

生：木条大小不同，燃点仍相同，粗木条迟燃烧是由于粗木条受热面积大，要达到燃点的时间长。——从实验现象引发的冲突中进一步拓展拓深科学概念，确定物体形状大小与燃烧的关系，进一步巩固与加深理解“燃点”。

总之，在科学教学中，前概念向科学概念的转变，是思维结构的转变，是在学生头脑中引发的一场革命，需要改变原有的认知结构，建立新的认知结构，克服旧模式的惯性，是一个充满艰辛的过程。但用这种方式进行教学，可以在认知冲突中激起学生学习的热情，在具体的探究过程中完成科学概念的建构，大大提高了教学的效果。

（富阳市富春三小）