“科学前概念”在小学科学教学中的运用

刘湛泉

一般来说，每个人至少都有两种形成概念的途径。第一种是日常生活。每个人在其所在的社会、文化、生活环境等客观条件下，通过各种感觉器官的感知与动手实践，将客观物体和事件联系起来，形成对自然现象的理解或看法。而这种实践一般是无意识的或者非自觉性的。这样形成的概念叫做“前科学概念”，简称为“前概念”。“前概念”是自发的、不自觉的、无意识的，所形成的概念也是比较原始的、朦胧的、简单的、零碎的，有时甚至是错误的。其建立在直接经验的基础之上，往往与直接经验相链接，并经常在认知事物过程中优先起作用。

而另一种途径则是通过学校教育的渠道，其中还包括自我学习与自我实践。学生通过接受正规的学校教育或有意识地自学有关知识信息材料，自觉地进行自我实践，从而形成对客观世界的理解和认识。这样形成的概念也就是“科学概念”。这种概念通常是比较全面的、系统的，但是因年龄阶段和教学方式的不同，在形成科学概念的层次上就有差别。通常低年级阶段要求学生掌握的概念较为显浅、表层，中、高年级阶段就逐步趋于完整、系统、本质化。如果我们的教学方式不恰当，学生形成的概念水平就会徘徊在低层次的层面。因此，教师在进行科学概念的教学前，就很有必要摸查学生的前概念的状况，有针对性地根据学生的概念认知情况来做教学设计，推动学生的概念水平向高层次发展。本文以小学科学教科版三年级教材《水和空气》单元中的《水》一课为例。

一、课前问卷调查，了解学生关于“水”的前概念

我们选择了刚开始学习科学课的小学三年级孩子，就他们对“水”的前概念认识进行了摸查，67人参与问卷。通过问卷统计，我们发现，学生对于“水”的认知是有一定的基础的。孩子们对于水的描述都是源自日常生活中的片段提取，基本没有完整的表述（对于小学阶段的要求而言）。但与此同时，孩子们的脑中对于“水”基本都有个判断的准则，普遍能抓住“可流淌、白色（透明）、可以喝、没有味”这几点。特别在“没有味”这点上，由于粤语方言的问题，教师需要进一步提示这个“味”的具体含义。

另外，我们还发现，学生在回答问卷，讲述判断依据的时候，往往会忘记先前在判断“雨水、牛奶、茶水”等物体时的答案。因为，大多数学生们的判断没有考虑到“雨水可否喝”“牛奶有没有味道”“茶水有没有颜色”等问题。可以说，“前概念”在学生的头脑中往往不太稳定。在没有实物的情况下，他们的口头表述难免有“言行不一致”的情况。所以，我们还需要进一步借助实体材料，组织学生进行实物辨认，才能真正探明学生对于“水”的“前概念”认知情况。

二、实物辨认，在对比观察中了解学生的“前概念”

笔者首先用7个一次性杯子分别装了牛奶、茶水、白醋、盐水、白糖水、自来水、纯净水，在三年1班选了30名学生进行实验，让学生分辨哪杯是水。另外选出三年2班30人对分别装有牛奶、茶水、白醋、盐水、白糖水、自来水、纯净水的塑料瓶进行分辨，并要求不能打开瓶盖。

在此实验中，笔者很快就发现学生在对具体材料进行分析时所受的“前概念”的引导。他们主要是靠生活经验、情境信息提取出“前概念”，进而做出判断。部分学生将“茶水、盐水、自来水”都纳入了“水”的概念中。这是我们生活中广义上的“水”。这样就与教材中“水是没有颜色、没有气味、没有味道透明的液体”的科学表述有所区别。教师在实际教学中就应该考虑到广义与狭义上对水的不同描述，在教学中有必要引导学生区分这两种“水”的概念。

在“瓶子”小组中，有17名学生用了摇晃或者用力摇晃的方式来分辨出“纯净水”。笔者询问：为何用摇晃的方式来分辨？原来，在学生的日常经验中，纯净水在用力摇晃后，瓶中的气泡会迅速消失。这个经验，未必是老师所能預先考虑到的因素。而孩子们在课间“顽皮”地将水瓶中的水高速摇晃、旋转产生所谓的“龙卷风”来玩时，就不知不觉地积累了“干净的水在被摇晃后水泡很快就不见了”的经验，这也就成为了他们对于“水”的“前概念”内容之一。

经过对三年级学生有关“水”的“前概念”的摸查，我们发现，学生对于“水”的理解是以广义的概念为主。在他们眼里，海水、雨水、自来水、茶水等含有杂质或溶质的水都是水。而在让学生具体挑选装有水的瓶子时候，他们普遍地会将广义的“水”概念，缩小到狭义的“水”概念，或者说更接近于“纯水”的概念。在瓶子那一组的前测中，学生找到“纯水”的成功率和集中度较为理想。由此，我们采用“瓶子装水”的形式进行教学实践。

三、利用学生的“前概念”改进教学设计

三年级上册《水和空气》单元的第一课《水》虽没有将“水”的概念明确地写清楚，但在教学实践内容的引导提示中，就要求学生通过进一步感受人体感觉器官的重要性，并尝试着利用自己的多种感官（眼睛、鼻子、舌头、耳朵、手）来观察水，从中逐步获得“水”的特性，再进行概括得出“水”的科学概念。也正是因为水是学生非常“熟悉”的事物，如果采用开放式的、可以直接接触到的水，孩子们会很自觉地想到用“喝”“尝”等方式来分辨。但如果将水封闭在瓶子里，学生不能直接接触，自然就排除了直接“喝”的机会，他们就必须在生活的细节中更具体地浓缩和提炼出瓶子里的“水”的特征。

为了避免学生在广义“水”与狭义“水”上“纠缠”，我们直接将该课课题改为《哪瓶是纯水》。教师给每个小组准备七个瓶子，分别装有：①牛奶、②盐水、③白醋、④纯水、⑤雪碧汽水、⑥茶水、⑦积木块。本课始终以“排除”为主线，让学生经历产生问题——观察（不打开瓶盖）——整理分析——排除——推测——再观察（打开瓶盖）——整理分析——排除——结论等一系列探究活动。整个探究过程都是在学生对水的“前概念”的基础上，逐步排除掉“不是纯水”的瓶子，从而建立起“‘纯水应该是怎样的”的特征概括，形成“水”的科学概念，以增强学生的科学探究能力、善于质疑的科学态度。

在学生不能直接接触水的情况下，他们的“鼻子、舌头、手（皮肤）”就失去了效能，仅有眼睛和耳朵能发挥作用。这也就迫使他们必须充分利用视觉和听觉先排除不像“水”的瓶子，发现近似“水”的瓶子，在探究过程中将重点放在利用“前概念”来引导和对比、排除上：“哪瓶最有可能是纯水？”

本课最后的思考题“自来水是纯水吗”，是留给学生在课外继续拓展的内容。因为，在相当一部分学生的“前概念”中，自来水是纯水，平时不能喝“生水”只是因为“生水”里有细菌。他们并不知道，自来水中还会有氯气、金属氧化物等杂质。在课堂上，有学生提到自来水有“腥味”“铁味”“清味”等不太科学的表述，但这些正是学生对生活细节的感性认知。

四、课后反思

“前概念”在学生的学习中扮演着重要的角色，有些学生不理解新的学习内容，并非其智力因素的影响，而是由于他们的既有认识和新内容之间存在着不协调因素，造成了认知上的困难。

这种不协调，如果在教学过程中没有被教学活动的设计者所发现、关注与重视，将会大大降低教学的有效性。当然，学生在教师“填鸭式”灌输的教学模式下，或许也能“掌握”科学概念，但那是不恒定的。由于缺乏真实的体验，他们在日后的实践中仍旧会被脑中固有的“前概念”所左右。

那么，作为教学活动的设计者，就有必要在教学过程中，从学生的“前概念”入手，让他们自己在实践中逐步验证，若与其矛盾的话，就加以对比，再验证。如果学生的“前概念”是错误的，就由自己亲手将这矛盾打破，重新建立起科学概念，克服前概念的“守恒性”。若“前概念”只是不够完善，那么新建立起的科学概念就能在孩子的实践活动中发挥出应有的效能。

小学生的“科学前概念”具有一定的自发性。儿童大脑中的“前概念”，緣起于儿童长期、大量的对日常生活的观察与感知，这些经验是在其大脑中逐渐深化发展，经过感觉、知觉、表象阶段最终形成的。儿童在其大脑里构建“前概念”时，大部分完全是自发性的。他们完全是站在自己的立场上，凭自己的感性经验进行构建。因此，“前概念”是孩子自己的精神财富，是他们在现实生活中认识事物的一个有价值的工具。我们教师要广泛了解、细致分析、充分利用孩子们宝贵的“前概念”，引导学生从熟悉的情境、“熟悉”的事中提炼出科学概念，充分享受学习科学的乐趣。

参考文献：

[1]龚汉平. 科学概念与前科学概念[J]. 科学课，2008（10）.

[2]霍益萍. 研究性学习：实验与探究[M]. 南宁：广西教育出版社，2001.

（作者单位：广州市荔湾区沙面小学）

责任编辑 黄佳锐