剖析科学概念提高学习成效

吴海青

摘 要：在初中科学教学中，概念学习是教学的重中之重，也是学生学习的难点。由于科学概念本身的性质，概念教学相对枯燥乏味，缺乏成效，学生学习也障碍重重，甚至教师自身对概念的理解也缺乏深度，在解题中出现错误。本文基于作者在湖州市初中科学教师解题析题比赛中引发的教学思考，以初中科学概念构成的基本特点为出发点，从把握感性特点、提供感性空间，利用渐进规律、充分挖掘“前概念”，紧扣关键字词、把握概念本质，注重系统特点、比较中寻异同，创设运用情境、深化科学概念等几方面阐述作者在开展科学概念教学方面的做法和体会。

关键词：初中；科学；概念教学；特点

概念是客观事物的共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是事物的抽象。在初中科学教学中，基本概念穿插始终，构成了基本知识的经纬网，它在一定程度上揭示了科学的本质，在整个科学学习中起着基础性作用。可以毫不夸张地说：学好了科学概念，科学课的学习至少成功了一半。因为初中生理解分析和抽象能力较差，所以教师呈现概念形成的过程，理清概念的内涵和外延在教学中显得极其重要。在教学中，时常发现一些学生对概念认识不清、理解不透，且这一现象还较为普遍，甚至教师对概念还有很多认识不到位的现象。例如，在湖州市初中科学教师解题析题比赛中有这样一道选择题：有一倾角为α的斜面，用力F将密度为ρ1的重物沿斜面匀速拉上去，机械效率为η1。如果将此斜面浸在密度为ρ0（ρ1>ρ0）的水中，将同一重物再匀速拉上斜面，机械效率为η2。如果不计水的阻力，且斜面的摩擦因数（摩擦力与压力之比）不变，那么（ ）

A.η1>η2 B.η1<η2

C.η1=η2 D.无法确定η1和η2的大小

很多教师在解答本题时，由于对有用功和总功的概念本质理解不清，导致错误率极高。教师对概念的掌握尚且如此，何况学生。科学概念是整个科学知识的核心，是学习科学、理解原理、掌握法则和规律等知识的基础。因此，教师在教学中灵活运用多种教法、抓好概念教学是提高教学效果，激发学生学习能效的重要手段。

一、初中科学概念构成的基本特点

1.抽象性

我们是如何认识事物的？是从感性认识开始的。就像婴儿在第一次喊出“妈妈”一词的时候，并不是对“妈妈”这一概念有多么深刻的理解，而是将一个最容易呼出的词与最亲近的人之间建立了自然的联系。这种联系的建立，有本能的引导作用，有学习模仿的因素，是条件反射，也体现了人脑的天然分类能力。科学概念是人们在感觉、知觉和表象有效积累的基础上，通过分析综合、抽象概括等思维活动形成的，所以概念给人们的感觉是抽象的。因此，没有充分的感性认识，就不可能通过思维过程上升到科学概念，也不可能更好地掌握科学概念。因此从这个意义上讲，初中科学概念教学应该从提高学生的感性认识着手。

2.渐进性

学生在走进教室前或多或少地带着一些“先验经验”，这些先验经验是概念教学的起点，常被称作“前概念”。美国当代著名认知心理学家奥苏贝尔在他最有影响的著作《教育心理学：一种认知观》中说：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后，再进行相应的教学。”学生的前概念大多是零散的、肤浅的、片面的，甚至还有错误的，有的是学习前形成的，有的是在学习过程中形成的，有待于在教学中不断地加以甄别、矫正、完善、巩固、强化。

3.严谨性

许多初中科学概念虽不一定严密，但都很严谨。例如在质量守恒定律的表述上，强调“参加”和“生成”的物质的质量相等，学生在运用该定律解题时经常会犯错。这一严谨性特点同样地体现在对许多其他规律和概念的表述上，例如，对电磁感应现象的表述时，强调“闭合电路”“一部分”“切割”等词，无不体现了科学概念的严谨性特点。

4.系统性

奥苏贝尔认为，学习就是建立一个概念网络，不断地向网络增添新内容，为了使学习有意义，学习个体必须把新知识和学过的概念联系起来，并与学习者现有的认知结构产生相互作用，从而形成更为合理的认知结构。任何概念的学习都不是孤立的，都要和其他概念发生联系，概念与概念的联系就形成了命题，而命题是知识意义的最小单元。从这个意义上讲，概念教学还应该体现系统性特点。

二、剖析科学概念的几点做法

1.把握感性特点，提供感性空间

哲学家弗兰西斯·培根认为：感性认识是知识的基础。这就决定了要培养学生的能力，必先让学生积累较为丰富的感性知识和材料，为学生的感性认识上升到理性认识奠定必备的物质基础。所以我们的教材大多都是从感性素材开始的，内容多为生活中的感性实例，包括观察和实验、问题与情境的多种形式的体现，因为它们具有生动性、形象性和具体特征，容易激发兴趣和引起思考。例如在讲浮力概念时，学生需要有一个“浸在液体中的物体受到一个向上托的力”的感性认识，因此教材中设置了一个向水中下按空矿泉水瓶的实验。又如在学习大气压概念时，我们可以提供这样的感性材料：将一个剥去外壳的熟鸡蛋置于较鸡蛋稍小的玻璃瓶口上，鸡蛋停在瓶口上不动，接着拿去鸡蛋，将酒精棉花点燃后投入瓶内，燃烧片刻，使瓶中空气稀薄，再将那只蛋置于瓶口上，我们惊奇地看到鸡蛋慢慢地被瓶子“吞入”，最后落入瓶中，面对这种意想不到的现象，不但能立即引起浓厚的兴趣，而且激发起学生主动探索其中奥秘的积极性，这对理解大气压的概念势必起到“推波助澜”的作用。教育家夸美纽斯说：“教学不应始于对事物的语言说明，而是始于对事物的观察。”“知识的开端永远必须来自感官。”因此，提供感性空间增加学生感性认识，对提高教学效果和开发学生创造能力，加强素质教育，提高学生科学素养具有重要意义。

2.利用渐进规律，充分挖掘“前概念”

《科学课程标准》指出：“必须关注学生原有认识对科学学习的影响，借助各种教育资源，引导学生认识原有经验的局限性，主动构建科学知识，学习科学方法，发展科学探究能力，培养科学态度、情感和价值观，了解科学技术与社会的关系。”学生对科学现象的表象认识在他们进入课堂之前就已在头脑中存在了，并在这些认识的基础上形成了他们自己的思维体系。这种在学生系统地学习科学知识之前所具有的想法被人们称之为“前概念”（preconception）。当然这种概念往往是指关于某一对象的观点或看法。比如“水往低处流”便是一个概念。这些前概念中，大多是感性的，肤浅的，有些是科学的，但是更多的则是违背科学规律的，因此前概念又常常被称为“错误概念”。比如在生命科学中，学生在日常生活中看到植物的根通常是埋在地下的，于是认为植物埋在地下的部分就是根，我们在此基础上只要加以适当纠正：植物埋在地下的部分还可能是茎，例如马铃薯就是地下变态茎，告诉学生根和茎的本质区别：茎有节而根无节。再如：在实际生活中我们将木块在桌面上推一下，木块会在桌面上运动，但因为受到桌面摩擦力的作用木块会最终停止运动，将手掌压在桌面上并慢慢地滑动，手掌能感受到桌面对它的阻碍作用，这些现象无不让学生认为摩擦力总是阻碍物体运动的，但我们不必为学生的这种定性思维感到苦恼，只要在学生的这种“错误概念”的基础上进行适当的例证进行引导纠正即可。如右图中的工件被传送带匀速地由低处送往高处，由于传送带是倾斜的，工件受到的重力和支持力不在同一条直线上，无法平衡，假如皮带很光滑，则工件将沿皮带向下滑，正是由于存在皮带对它斜向上的摩擦力，才使工件得以向上运动。

任何新概念的建立肯定是在前概念的基础之上的，教师首先要尊重学生的前概念，不能武断地否定掉学生的一些“不科学”的前概念，否则会挫伤学生的积极性，让他们失去学科学的信心和兴趣。让学生充分表达，充分暴露他们的前概念，同时要改变学生错误的前概念。

3.紧扣关键字词，理解概念本质

科学概念都是用简练的语言高度概括出来的，其中一些字词都是经过认真推敲并有其特定意义的，它往往提示了概念的本质特征，是概念的关键字词。俗话说“打蛇要打七寸”，要理解概念的本质，必须从理解关键字词入手。强调不仅能引起学生的注意，而且能引发学生的思维，使学生更容易把握住其中的关系，把学生的思维引向深入。例如，生命科学中的相对性状概念：同种生物同一性状的不同表现类型，其中“同种”“同一”四个字，需强调。又如有用功，定义是为达到某种目的必须做的功，这一概念的理解关键在于“有用”二字上，有用就是做功的目的，所以简单说有用功就是为完成既定目的所做的功。再如力的概念：力是物体对物体的作用。概念虽简单，但这个定义却深刻揭示了力的本质，其中的两个“物体”和“作用”便是概念的关键。我们可以从以下几个方面去理解：（1）力不能离开物体而存在，没有物体是没有力可言的。（2）任何一个力都涉及两个物体，力不是物体的属性，而是两个物体的相互作用，一个叫施力物体，一个叫受力物体。（3）“作用”并不等于接触，接触不一定有力的作用。（4）力的作用是相互的，例如鸡蛋敲击石头，鸡蛋对石头有一个作用力，同时鸡蛋也受到石头的反作用力，正是这个力的存在，才使鸡蛋敲击石头时自己会破碎。从这个意义上来说，力总是成对出现的，在同一个作用过程中，施力物体同时也是受力物体。讲清概念中关键的字和词，有利于学生对概念的正确理解，从而把握概念的本质。

4.注重系统特点，比较中寻异同

如果把科学比喻成一座大厦，那么概念就是这座大厦的钢筋框架，这些框架纵横交错，或平行，或垂直，或缠绕，或多或少存在相互的联系。在初中科学教材中，有不少概念，它们要么在字面表述上、内涵上，要么在过程上有些相似，学生在学习时由于未能正确地对其加以区别，往往容易混淆。利用概念的相互联系和区别，通过不同形式的比较求异同，可以使概念更清晰，更能掌握概念的本质属性。例如在传染病中，携带病原体的动物究竟属于传染病的哪一环节呢？关键在于正确区分“传染源”和“生物媒介”两个概念，传染源是体内有病原体生长和繁殖，并可将病原体排出的人或动物。分析可知，体内携带有病原体，并因此已经发病或即将发病的人或动物都属于传染源；生物媒介是可以携带病原体，但并不会染上相应的疾病，且能通过自身的活动将病原体从传染源传给易感者的生物。通过比较我们可以发现传染源和生物媒介都携带有病原体，但生物媒介自身不会染上相应的疾病，且能通过自身的活动将病原体从传染源传给易感者。利用系统性特点，通过比较找寻概念的异同点，可以使我们更加深刻地理解概念，从而更好地为解题服务。

5.创设运用情境，深化科学概念

概念学习的终极目标是运用概念联系实际或解决具体问题，在此过程中，概念才得以巩固、深化和活化。在教学过程中要会学生正确运用已有的概念去分析、处理和解决生活中的实际问题，提高学生分析、解决科学问题的实际能力，所以运用是使学生把学到的知识转化为能力的关键。例如，在学习了“惯性”和“摩擦”以后，向学生提问：如果锤头从木把上脱落，用什么办法把锤头装牢？道理如何？让学生运用学过的惯性、摩擦等知识解决这一简单的实际问题，并分析、说明它的道理。给学生提供运用概念的机会，让他们将抽象的概念“返回”到具体的现实中去，势必能进一步巩固概念，达到概念学习的升华。

总之，概念教学是初中科学教学的重要环节，学生掌握扎实的科学知识和树立良好的科学素养，离不开对科学概念的正确理解。因此，我们在教学中应高度重视概念教学，以初中科学概念构成特点为出发点，采取有效的教学措施，深化概念的学习，提升学生的科学素养，为培养具有高素质的社会人才奠定基础。

参考文献：

1.义务教育课程标准实验教科书科学教学参考书（7～9年级）.浙江教育出版社.

2.吴予尘.初中生命科学概念教学刍议[J].科学教育，2010（1）：28-29.

3.修绍虎，赵立竹.初中物理概念教学中转化前科学概念负迁移的策略[J].现代中小学教育，2010（10）：42-46.

4.阎金铎.田世昆.中学物理教学概论.高等教育出版社，1991.5.

（作者单位：浙江省安吉县天荒坪镇中学）