依据前概念拓展学生科学认知

蔡嘉欣

【摘要】前概念是学生开展科学探究活动的起点和基础，也是教师开展教学活动的依据和方向标。在全面了解学生前概念的基础上，适当地对科学探究活动进行拓展，不但能使学生更全面地了解探究活动的意义，为后续的探究奠定基础，更可以拓展学生的科学认知。笔者结合《化学变化伴随的现象》教学实践谈谈如何依据学生原有的前概念对科学探究活动做适当的调整，以拓展学生的科学认知。

【关键词】前概念;知识起点;拓展;科学认知

教科版小学科学六年级下册《物质的变化》单元里有一些化学实验，其中，“米饭、淀粉和碘酒的变化”“小苏打和白醋的变化”两课因其实验现象清晰可见，教师研究得很多。而“化学变化伴随的现象”一课由于其实验效果的不理想，难以引导学生通过现象推出科学本质，所以，教师们往往望而却步。然而，本课正是本单元所有实验的归纳与总结，研究好本课对学生全面地了解物质的变化起着非常重要的作用。

因此，笔者根据教参的要求上完了这一节课，给学生留下了一句话：“究竟产生的新物质是什么呢？有兴趣的学生下课后可深入研究。”课后，笔者对初次教学设计下的225份实验记录单进行数据统计，发现学生在实验记录单记录的针对新物质生成的实验现象情况如下（如表1）：

81%学生认为，产生的新物质就是铁锈。笔者发现学生们留下了一个错误的科学认知。对于学生来说，他们观察并了解硫酸铜溶液与铁钉反应伴随的现象，而基于学生的前概念，学生难以通过本次探究活动将现象与本质相结合。笔者认为，有必要对本实验做适当的拓展——尝试深入探究化学变化所产生的新物质。因此，笔者做了以下一系列的实践与思考。

一、依据前概念确定教学的重难点

学生的前概念是探究活动的起点和基础。如果教师课前没有了解学生真正的学习起点，教学活动将无的放矢。如，本课教学重点是观察硫酸铜溶液与铁钉反应的实验现象，而受上节课《铁生锈了》的知识迁移与生活经验的影响，在难点的预设上教师要考虑到学生能够根据实验现象初步判断产生了新物质，但是对于新物质的判定有着错误的科学认知。按照教材教学一玻璃杯的硫酸铜溶液与一根铁钉的反应的耗时长，无法明显出现“改变颜色、产生沉淀”的现象。而且，采用一半铁钉放进溶液中，一半铁钉留在空气中的对比方法实属多余，限制了学生如何在实验中灵活应用对比手法，同时，参与实验的材料减少而使实验现象更加不明显，从而使现象局限了学生的直观观察，导致81%学生认为产生的新物质就是铁锈。

小学生大多以直观思维为主，在实验中他们大多是用眼睛去观察现象，很少能主动地透过现象思考本质。虽然教参只要求对本实验初步判断是否为化学变化，但考虑到学生容易停留在原有认知，对今后继续学习正确科学认知产生一定的障碍。基于以上的认识，笔者认为，本节课的难点是鉴别硫酸铜溶液和铁钉的化学反应生成何种新物质。以学生前概念作为教学起点，引导学生探究硫酸铜溶液和铁钉是否发生化学反应。学生观察实验现象后，并增加“利用所学知识对生成物进行物质鉴别”这一教学活动，寻找是否有新物质生成的证据以此判断是否发生化学变化。基于学生前概念的探究活动的有效拓展，不但能纠正现象下的不直观判断，也促使学生逐步推理形成正确的科学认知，将他们的思维卷入继续探究本质的活动。

二、依据前概念不断改进实验的设计

实验材料是支持学生探究活动不可或缺的重要部分，好的实验材料不仅能激发学生的学习兴趣，还能提高探究活动的有效性，从而解决学生思维的直观性特点。而在本课实验材料的选择上，笔者也做了以下的尝试：

选用了直径26mm宽的试管盛装溶液和大铁钉作为实验材料。一般的铁钉久置于空气中表面易被氧化，所以，笔者提前用砂纸把铁钉打磨光亮，保证了与硫酸铜溶液接触的是纯铁物质。足足10分钟的反应时间内，一根大铁钉与硫酸铜溶液的反应还是不能出现“溶液改变颜色”这一现象，也没有沉淀物出现，无可奈何，笔者只好出示提前准备好的与铁钉反应了一天的硫酸铜溶液匆匆忙忙结束了这节课，强加了“改变颜色”这一实验现象给学生，导致学生的原有认知还是停留在硫酸铜与铁钉这两种实验材料上。

为了使硫酸铜溶液颜色明显改变，只需进一步解决铁钉的问题。笔者以“增加铁与溶液的接触面积”为研究点，将打磨后的五根铁钉用铁丝捆在一起（如图1），增加实验材料的量，加强实验现象效果，同时方便学生取出反应后的铁钉进行观察。

经过多次材料的变更，在5分钟的反应时间内，硫酸铜溶液与铁钉的反应终于出现了明显的实验现象，但是学生却在同一个实验中，发现了很多不同的实验现象（如图2）。学生在发现颜色改变的同时，还发现溶液颜色出现分层现象，首先是溶液从上到下分别出现黄色、浅绿色、蓝色分层现象，其次是靠近铁钉的溶液先慢慢变色，再往周围扩散。还有的学生发现了溶液偶爾会冒气泡，除了生成沉淀物，还有悬浮物悬浮在溶液表面，（下转第18版）（上接第17版）随着时间的流逝，铁钉的“脱皮”现象更加明显。

学生的各种发现是基于认知与思维水平的，这样的现象引起学生的好奇心，教师点到为止即可。不可置疑，在这一次试教课里，笔者正确选择了实验材料，这些成功的实验现象引导学生从关注质的变化深入到量的研究，笔者深深领悟到实验现象就是学生认知思维的基础，是帮助学生正确认识新事物的前提，同时也是科学认知开始拓展的依据。

三、依据前概念拓展科学认知

1.推翻前概念，拓展学生的科学认知

本课实验中有一个现象使学生非常关注，就是铁钉上生成的“红褐色的新物质”究竟是什么。在多次试教中，笔者根据教参的要求上完了这一节课，给学生们留下了一句话：“究竟产生的新物质是什么呢？有兴趣的学生下课后可深入研究。”但是，笔者发现了一个问题，针对铁钉上的生成物不做深入研究，学生就对本次实验有了错误的科学认知，而且学生也非常好奇生成物是什么物质。如果以此作为本次实验研究的终点，只是由现象初步判断硫酸铜溶液与铁钉的反应是化学变化，并无实质证明。因此，本次教学是失败的，笔者没有解决学生的主体问题，忽视了学生的前概念，使学生无法转变科学认知。不调查，意味着漠视;不外显，意味着臆想;不分析，意味着武断，最终会导致教师和学生之间认知的鸿沟。因此，笔者再次详看教参，原来教参给我们留下了思考的余地，教参两次强调：本课是帮助学生从现象初步判断物质是否发生了化学变化，然后通过寻找证据判断是否产生了新物质，最后确定是否发生了化学变化。