化“负”为“正”的科学探究——对小学科学负向前概念的匡正

江苏省苏州市东大街小学校 莫 彪

很多人对科学概念其实都有一定的了解，这就是学生的前概念。前概念影响着小学科学的教与学。前概念的来源为生活经验、阅读资料等，但由于缺乏系统的学习，学生的前概念有时和科学概念是一致的，有时是片面的，有时甚至是完全相反的。当前概念与科学概念一致时学生很容易完成学习任务，达成学习目标；反之，前概念则会阻碍他们学习科学概念。

学生的前概念具有直观性、矛盾性、稳定性（或者叫顽固性）、情境性、个性化、隐蔽性等特点。在课堂教学之前，教师可以采用课堂调查或是根据以往教学中的经验了解学生的基础，掌握他们的前概念，做到心中有数，设计教案时才能有的放矢，才能收放自如地处理教学中遇到的问题。接下来，我简单谈一下自己在小学科学课堂教学中就转变学生的负向前概念所运用的教学策略。

一、创设情境，暴露前概念

前概念具有很强的隐蔽性，教学中我们发现，简单问答往往无法充分地暴露出学生的前概念。此时，教师应把功夫花在充分暴露前概念上，创设情境是一个“引蛇出洞”的好方法。具体方法可以概括为画图法、问卷法、谈话法、设问法、模拟演示法、实验操作法等。

问卷法和画图法是小学科学暴露前概念的最佳书面方法，可以在课前或是课堂中进行。

例如，在教学三年级上册第二单元《蚂蚁》一课前，教师可以让给学生画一幅记忆中的蚂蚁外部形态图。学生画得很认真，很漂亮可爱，但是，画的蚂蚁却不具备头、胸、腹等昆虫的特征，脚是长在腹部的，长着张人脸，究其本质他们所画的仅仅是人的身体加上一对触角。蚂蚁是一种十分常见的生物，它就在我们身边，但很显然孩子们的图画作品充分暴露出他们不了解蚂蚁，蚂蚁形态前概念竟与卡通造型相符，而不是和真实情况相符。面对这种情况，教师可以制定本课的教学重点：引导学生对蚂蚁形态进行精细化观察，通过细致观察，获得正确的感性认识，纠正原有前概念，在观察的基础上建立正确的科学概念。

再比如，在上《为什么一年有四季》一课前，教师作了问卷调查，绝大多数学生认为“夏季地球离太阳近，冬季太阳离地球远”。根据有关专家的调查，这是个非常顽固的错误前概念，甚至美国哈佛的毕业生也有人这样认为。于是，教师自制了一个“四季成因模拟实验仪”，发光发热的灯泡模拟太阳，固定在模拟太阳照射轨迹的滑轨上，在地球仪的几个具代表性的不同纬度上装上热传感器（联结电子温度显示器）。让学生通过探究实验，真实感知“四季成因是太阳不同的照射角度形成的”，从而形成较为强烈的印象，从而来匡正原有的错误前概念。

二、组织研讨，转化前概念

真正的科学探究不只是关注实验操作，这样的课堂往往热闹有余，思考不足，学生科学概念建构不深，始终浮于表面。真正的科学探究一定要做到动手与动脑相结合，加强研讨交流环节，促进前概念顺利转化为科学概念。所以，为了修正学生的前概念，在教学过程中我们可以组织学生进行研讨和交流，鼓励每一位学生，给每一位学生提供机会表达他们的前概念。例如，当学生根据前概念进行回答但不全面的时候，教师要及时追问，让学生的思维有所递进和发展。当学生一时回答不上来的时候，可以延长学生思考的时间，耐心等待，让学生能够消化所获得的信息与资料，增加学生小组研讨的机会，学会交流、学会倾听、学会等待。

例如，在教学《食物在体内的旅行》一课时，教师可以引导学生围绕“食物在体内的消化过程是怎样的？”这一研讨主题，教师提供人体模型板和消化器官图卡，学生分小组充分讨论之后，在人体模型板上摆放消化器官并标出名称。这样的研讨方式很发散，同时模型板的使用，学生非常感兴趣，边玩拼搭边思考，将研讨活动中的信息物化了，具有很强的操作性。学生在小组合作学习中充分研讨和动手操作，他们对于食物所经过消化器官的顺序前概念充分暴露。

三、制造“认知冲突”“击破”前概念

有时错误的前概念是十分顽固的，很难纠正。往往当时记住了，过后再问又回到原来的错误概念上来。怎么办呢？不妨试试“矛盾事件”策略。首先，通过一定的方法使得学生的前概念暴露，意识到大家的前概念是不同，甚至是矛盾的。接着，让学生分析原因，引起冲突。最后，鼓励和引导学生调整认知，重新建立起与科学概念相一致的概念模型。

例如，在三年级下册《水和水蒸气》一课中，学生对于“水烧开时冒出的白气是什么？”前概念里孩子们认为“白气就是水蒸气”，这与实际情况“白气是小水珠”不一致。如何转变学生的前概念并强化正确概念呢？当听到全班几乎一致回答“白气就是水蒸气时”，先不着急纠正，可以让学生先来分析白气的特点，突出“白色”，再来分析水蒸气的特点，突出“无色无味透明的气体”，此时正确的科学概念与前概念发生冲突，通过突出“矛盾事件”这一教学策略，学生自发产生疑问，重新建构起正确的科学概念。

再如，上文提到的《为什么一年有四季》这节课，当老师了解学生的错误前概念后，老师特意让学生自己寻找资料，发现现实是“夏季地球离太阳远，冬季离太阳近”和他们的前概念完全相反的概念，引发学生的“认知冲突”，从而引发学生更加认真好奇地去探索“四季成因”的真正原因。

四、建立系统化概念，修正替代前概念系统

在教学中，我们发现学生的很多前概念并不是孤立存在的，很多错误前概念之间相互联系、相互支撑构成了一个错误的前概念系统。所以，要修正学生错误的前概念系统，我们需要有足够的时间去慢慢转化这些互相联系的前概念，在一个错误的前概念得到修正之后，我们还要提供应用新概念的机会，一是巩固新概念，二是进一步纠正错误前概念系统中的其他错误概念，有时是一两个，有时甚至更多，通过实际应用和纠正逐渐形成正确的科学概念系统。

例如，五年级下册第一单元《物体的沉浮》学习完成后，学生已掌握了“物体的沉浮与其体积大小、物体重量有关，还与液体有关；在不同的液体中，相同的物体会表现出不同的沉浮状态”。为了巩固学生新的科学概念，可以设置拓展活动，在杯子中分别一次加入糖浆、水和油，再把葡萄、塑料块、软木塞一起放入，先猜测结果再实际操作，学生惊奇地发现糖浆在最下层，水在第二层，油在最上层，形成一杯“彩虹饮料”，葡萄浮在糖浆上面，塑料块在水上面，软木塞浮在最上面。为什么会出现这种现象？及时提问为什么，学生根据所学能推测出原因。拓展活动的设置，让学生对物体沉浮的原因进行了进一步思考，上升到运用知识的层面，教师和学生共同学习单元资料，将沉浮的成因上升到与密度有关的层面，使学生的分散的概念成为系统，从而融会贯通。

再如，在教完《时间的测量》这个单元时，老师安排1个课时，甚至更多时间，让学生做一个一分钟计时器，这就要求学生将本单元知识系统理解，并融会贯通，教师在学生动手前，让学生回顾复习，组织讨论摆的快慢到底与什么因素有关，匡正学生原有认知——与摆锤重量有关、与摆幅有关等错误前概念，并将理论运用于实践之中，更加有利于学生科学概念的牢固建立。

综上所述，从简略到复杂、从片面到全面、从谬误到正确，前概念的纠正其实是认知发展的一般规律。作为一线教师我们应当把学生的前概念作为教学的起点，在日常教学中慢慢引导，积极创设自由探究的情境，充分暴露他们的前概念，引发认知矛盾与冲突，进行同化与顺应，建构起新的科学概念，让学生在问题情境中拓展和运用新概念。