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基于科学前概念的教学设计与操作策略研究

2016-06-24徐小军

小学教学参考(综合) 2016年6期
关键词:操作策略前概念小学科学

徐小军

[摘 要]科学概念是组成科学知识的基本单元,是科学知识结构的基础。新课标指出要重视科学探究过程中科学概念的形成与发展,学生科学学习过程应该围绕概念的建立过程来设计与实施。而学生在正式科学概念教学前,对前期生活现象、事物规律已经有了一定的认识,这就是前概念,前概念中与科学概念不相符合之处,易让学生走进学习的误区。所以,需要认识到前概念的存在,基于前概念实施科学教学组织与设计。

[关键词]小学科学 前概念 教学设计 操作策略

[中图分类号] G623.6 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068(2016)18-079

学生在接受正式的科学概念教育之前,在日常生活中所感知的现象,通过长期的生活经验积累而形成的对事物、现象的非本质的认识,称为前科学概念,简称前概念。前概念也可以说是日常概念、迷思概念,其中有部分与当今普遍认可的科学理论一致,有部分不一致。学生普遍具有前概念认知,在小学教学中,不能忽视学生的前概念存在。为避免前概念对学生科学知识形成的影响,也为避免学生进入误区,应该基于教学规律,遵循以人为本、因材施教的教学原则,采取有效的教学方案和操作策略,提升小学科学教学质量与效果。

一、教学前期预测,全面凸显出前概念

前概念对于学生的影响是未能预知的,需要做好教学前期预测,制定具有针对性的应对策略。在科学知识教学前期,教师需要认真与学生对话,包括知识、思想上的对话,采取多元化的方法,让学生将自己的前概念凸显出来。小学科学教学实践中,教师需要认识到前概念对学生学习的影响,制定好预测结果和应对计划。

如“空气的性质”单元教学时,若教师直接进入正题,还是讲述空气无色无味,但是有重量、有体积,那么会让学生感到不能理解、一脸茫然。日常生活中,学生认为空气是无色、无味的,也没有质量和体积的,在这小节课程教学前,教师需要首先实施前期预测,让学生说出自己对空气的认知,再结合实验探究,告诉学生哪些前概念与科学存在差异。如此,前概念预测和对应的实验探究教学设计,深化了学生对空气性质的理解。

设计实验探究活动为:一是引导学生回顾反思,吹气球、给轮胎打气观察到什么现象;二是在玻璃杯地步贴上一张彩色纸,将其倒扣在装满清水的透明玻璃容器中,完全浸没再拿出来,发现彩色纸没有湿;三是在塑料瓶中吹气球,气球口封住塑料瓶口,发现气球吹不大;四是用细线、小棍制成小天平,让左右2个气球保持平衡,之后用针刺破其中一个气球,发现小天平倾斜;五是解开吹好的气体,正对着脸,脸感觉到了推动力;六是将气垫压在左手上,用右手挤压气垫,发现左手受到了压力,拿开右手后,气垫恢复到原来的样子。

在教学前,做好教学前期预测,全面凸显出前概念。了解到学生对空气有前概念认知,且与现阶段的科学知识相违背。为顺利展开教学活动,提升教学质量,选用了小学科学实验探究的学习方法,引导学生反思前概念,从而建立科学的知识体系,实现小学科学教学目标。

二、预设认知冲突,科学转变误差概念

前概念中有部分与科学概念相悖离,这也正是引导学生产生认知冲突与矛盾的较好的素材。认知冲突能激发学生的探究兴趣和主动性,让学生产生对新知识的好奇心,全身心投入到学习中。由此,小学科学教学中,教师可以抓住学生的认知冲突,通过预设认知冲突,把握时机,制定和实施应对方案,有效科学转变误差概念,实现高效教学。

如“声音的产生”教学时,可以利用学生的前概念,预设认知冲突,激发学生思维与学习主动性。在教学时,一些学生回答,声音通过挤压产生的,因为挤压泡沫塑料可以产生声音,还有些学生表示,挤压纸张不能形成声音,认为声音是通过摩擦产生的,因为纸、泡沫塑料都可以通过摩擦发声。另一部分人则2个观点都不赞同,说直尺不能通过挤压和摩擦发声,弹动。敲击直尺可以发声。在学生自主发言、讨论交流之后,大家对“声音是怎么样产生的”没有统一的答案。学生自主讨论和交流,发现都不能说服大家,而且自己也被其他人的观点说服了,表示声音产生应该有其他原因。

预设认知冲突后,教师采取趣味实验分析方法,引导学生学习各种发声现象、发声方式及“声音产生的原因”“振动”等相关知识,转变学生误差概念,形成科学的知识体系。对比橡皮筋拨动有声音、用力拉没声音;塑料尺拍打、拨动有声音,用力弯曲没声音;小鼓拍打、敲击有声音,用力压、按没声音,学生观察现象和分析总结,发现发声的时候,物体都在振动,而振动停止,声音也停止,不发声时,这些物体是静止的。新概念图式与前概念之间对抗,学生再次深入地讨论交流、推理分析、反思总结,才能基于观察和实践探究,分析、抽象出鲜明的共性特点,归纳出科学结论,运用正确的科学概念来替代有偏差的前概念,形成“声音靠振动发声”的意识。

三、组织合作探究,建构科学概念网络

新课改提出了以人为本、因材施教的教学策略,陶行知先生提出“教学做合一”的教学理念,认为学生需要在做中学,在学中教才能不断地提升知识和能力。基于此,小学科学教学中,基于前概念的教学设计,为了让学生认清科学前概念的正误,辨别、总结出科学概念,可以引入合作探究策略,组织学生展开小组合作学习,在生活中探究与应用实践,不断建构科学的概念网络,促进学生综合能力提升。

如六年级“铁钉生锈了”的学习,大部分学生观察平时铁生锈一般在空气中,就得出空气能让铁生锈的结论,部分学生发现潮湿的地方铁容易生锈,就反驳“空气让铁生锈”的言论,认为“铁生锈的原因是水”。这些都属于学生片面的认识,为了让学生了解自己认识的片面性,也为了引导学生建构科学的概念网络,组织学生展开合作探究,引导学生在实践中建构科学概念网络。

科学组织学生合作探究过程,让学生自主了解和发现“铁锈生锈的真正原因”。这一合作探究实验需要在新课上课前,由教师组织引导学生在课前完成,可以是家里、学校实验室等。设置单一对照实验,准备几个对比①密封透明玻璃箱中放一颗干燥的铁钉;②玻璃箱敞开,铁钉部分露出水面,一部分放在水里;③玻璃箱敞开,里面干燥无水;④铁钉完全浸没在水中,水表面放一些菜油。一段时间后,学生结合实验现象发现,铁生锈与空气、水有关,只有这2个条件都满足时,铁钉才会生锈。

进一步引导学生分析,铁生锈后颜色、形状、弹性、导电性能、质地、敲击声等会不会发生变化,会发生哪些变化。铁是生活中常见工具的原材料,是人类生活必不可少的一类材料,防止和减少铁生锈问题的解决非常重要。“该如何防止铁生锈呢?”提出问题后,学生进一步合作交流,从铁钉生锈的原因分析出发,了解到可以从避免铁与水、空气接触进行解决。合作交流生活中常见的防锈方法,并总结提出擦去水分、覆盖搪瓷、喷漆、制成不锈钢、镀上不易生锈的金属等方案。教师总结后,提出“防锈方法有这么多,为什么不同的铁器会运用不同的方法,防锈还需要考虑什么?”将这一问题作为学生课后探究的问题,引导学生进一步在生活中学习和应用。

组织合作探究,是基于科学前概念教学设计中最为扎实的一步,也是引导学生建构科学概念网络的关键策略。小学科学教学,需要关注学生知识与能力的同步生成,在分析、认清学生的前概念后,组织学生自主合作探究,辨析出前概念的对错,建构完善、科学的知识网络。

人们对事物的认知易出现先入为主的问题。学生在学习科学概念前,已有了一些前概念认知,在前概念影响下,学生会产生思维定势,较易对教学质量和效果产生影响。小学科学教学时,需要基于小学生的认知发展规律与特点,通过教学前期预测、预设认知冲突、组织合作探究等步骤,让学生认识到自身前概念的存在,并与科学概念对比分析,建立综合的思维分析系统,通过感知、分析、应对、反思与总结,不断帮助学生树立科学概念,全面提升教学质量和效果。

(特约编辑 左 芸)

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