小学中高年级学生科学前概念的分析与对策

杜建伟

小学科学课是对学生进行科学和科技启蒙教育的一门重要的基础学科，它以实验为基础，许多的概念、规律都是建立在实验的基础之上的。教育部2017年最新颁布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《新课标》），对教科版小学科学教科书进行了修订，修订后的教科书采用了科学概念和科学探究双螺旋协同发展教学模式。

中高年级学生在接受正式的科学教育之前，已在现实生活中通过长期的经验积累与辨别式学习而获得的一些感性印象，积累的一些缺乏概括性和科学性的经验，是一些与科学知识相悖或不尽一致的观念和规则。针对小学生所具有的这种模糊的科学前概念，我们在开展教学活动时，可以通过利用学生熟悉的事物来进行对比，帮助学生建立正确的科学概念。对于中高年级学生科学前概念引导与纠正就显得尤为重要。

情景一：《运动与摩擦力》

有学生提出摩擦力大小与快慢有关。老师就问有多少学生也有这样的想法时，绝大多数同学都举起了手。于是，老师将学生分为三大组，分别用实验验证有关影响摩擦力大小的因素，看看孩子的猜想是否正确。该老师特别观察了“摩擦力大小与快慢是否有关”实验小组，在实验中，有学生边做边说：“我怎么觉得小车越快测力计显示的数值反而越小了。”接着，他们小组又重复实验起来。汇报时，该老师有意地先读了其他三个小组的结果，数据认为速度快与速度慢的摩擦力相差很大，速度慢的平均只有2牛，而速度快的平均有5牛。接着又读了刚才那个小组的数据，速度快慢时的摩擦力差异只有0.1牛，但他们仍得出结论：摩擦力大小与速度有关，速度越快，摩擦力越大。（但我们知道摩擦力大小和速度无关。）学生似乎已形成了“科学”的已有知识，即实验就是证明猜想是正确的。他们在做实验时，即使有疑问，也要让实验数据去符合自己的猜想。

情景二：《声音是怎样产生的》

师：（出示一只玻璃瓶）

能让这只瓶子发出声音吗？

生：（上台演示）敲、吹。

师：选自己的一样物品，也想办法让它发出声音？

生：（饶有兴趣地）敲、弹、摩擦各种学习用品，教室里响起各种各样的声音。

师：你们认为，声音是怎样产生的？

生：两支铅笔互相敲击，就形成声音。

生：我用手磨桌子，能产生声音。

生：尺子掉在地上，就撞出了声音。

生：声音是由物体碰撞、摩擦、敲击形成的。

师：真的吗？老师给每组提供一把钢皮尺，一根橡皮筋，想办法也让它们发出声音，并仔细观察，声音究竟是怎样产生的？

生：（小组实验）

生：我拨动橡皮筋，它就发出声音。

生：我弹了尺子伸出桌面的部分，尺子会发出声音。

生：我用力拉长橡皮筋，一放手后皮筋弹回去就有声音。

生：用尺子敲桌子，就能发出声音。

生：尺子来回弹的时候也会发出声音。

……

此时，课堂教学时间已有15分钟，学生依然认为，声音是由“物体碰撞、摩擦、敲击形成的”。

从教学片段中可以发现，学生在学习中已经形成了 “科学”原有知识，并始终认为这个知识是正确的，即称之为科学前概念。学生在进入科学课堂前已经带着相关的科学原有知识，如果将要探究学习后的科学知识与原有知识比较一致，学生就容易理解；反之，学生就会觉得匪夷所思。所以在实际的科学教学中，如果教师能够把握住学生的前概念，就会使得教学有的放矢，就能更好地提升教学效果。了解科学学习前学生已有的看法和观点，可以是针对一节课内容，也可以是整个单元内容的；可以是与个别学生的“闲聊”，也可以是集体的调查问卷等。在实践教学中，我采用了以下三种可行性方法。

一、课前谈话法

即与学生作随机的、面对面的交流，气氛较为随意，并对学生的回答作弹性回应，访谈的内容可以是实例性的，也可以是概念性的。如，在教学《水能溶解一些物体》前对学校四年级的孩子进行关于“溶解”的前概念探查：

师：你知道什么是溶解吗？

生：就是一个东西熔化了。

生：不对，是一个东西在水里熔化了。（学生一直喜欢把“溶解”说成“熔化”）

师：那么，溶解到底是怎么一回事呢？

这回学生的回答就五花八门了。更多的学生认为把物体放在水里并同时用火加热，直到最后溶解。从课前谈话中了解到，学生对什么是溶解这个科学新知识并不十分理解，但模模糊糊知道“溶解”与物体放在水里有关，而且把它和原有知识里的熔化搞在一起了。

二、图示法

当学生不能完全清晰地通过语言、文字表达知识时，教师可以通过画画的形式表述他们对某一知识的理解，让学生更加简洁地表达出自己的真实想法，而且在对学生一些似是而非的模糊知识上，教师可以通过他们的图示探查到学生更深层的想法。如《物质在水中是怎样溶解的》这课时，为更进一步了解学生关于“溶解”情况的前概念，我让学生画一画“食盐在水中的分布状况图”，从中看出学生是否已经接受了这个“溶解”新知识。

三、问卷调查法

问卷的题型可以是开放式的答题，也可以是单项或多项的选择题。前者可以收集学生较为细致的想法，而后者更利于管理，在对大量样本的测试中具有更高的效率。在教学三年级上册《动物》单元前，为了了解学生对“动物身体特征”的已有认识和概念，我专门对三年级3个班学生进行了一次问卷调查：“写一写你能所认识的小动物的名称。”“你认识的动物都喜欢吃什么食物？”“动物都有什么特点？”“我们能在哪里找到小动物？它们生活有规律吗？”

从问卷调查汇总后的信息可知：学生能写出的小动物并不多，主要集中蚂蚁、蜗牛、鱼虾蟹、鸟、小狗、小猫等日常生活中经常能见到的动物，对生活在土里动物几乎没有提及；关于各种动物喜欢吃什么食物的问题，在他们的印象当中：蚂蚁喜欢吃米饭、蜗牛喜欢吃草、鱼就知道喝水等等；动物的特点大多提到了形态结构，身体会动，但对动物的身体结构和各种动物的分类知识就不了解了；都知道在什么地方能找到小动物，但对动物的生活规律知道的很少。

总之，小学科学已有知识的形成原因与分析及对应原有知识概念的方法有助于科学教师寻找到教学的突破点，但要让学生认识到学习的出发点不仅仅是从书中开始的，而是从自己的“混沌、模糊和不了解”之处开始的，更要求教师的教学设计不能只考虑到以适应学生为目的，还要考虑到尽量让学生的思想、观点充分体现出来和活动起来，即对学生科学原概念的充分尊重和充满机智的有效運用。转变学生已有知识，尤其是对那些模糊、错误的原概念进行改变是非常艰巨而有意义的工作，有待于大家进一步的研究。

编辑 段丽君