科学概念误解的剖析和应对策略

楼燕尔 任忠华

〔摘    要〕  学生学习科学课程必须准确理解科学概念。经验告诉我们，任何一个学生，在学习科学的过程中，都或多或少地遇到过障碍，产生过疑难问题，造成错误的理解，这种现象具有普遍性。本文针对五种典型的错误理解概念的案例剖析，查找原因，提出解决问题的教学策略。期望能为同行提供解决此类问题的思路，以帮助学生排除科学学习中的障碍，提高课堂教学的效果。

〔关键词〕  小学科学；科学概念；误解；剖析；应对策略

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章編号〕  1674-6317  （2023）  15-0007-03

小学教科版教材中的某些科学概念，在学生学习的过程中，会产生一些预想不到的误解。当然，产生误解的原因是多方面的，有的来自学生错误的前概念，有的来自学生对文字的误解，有的是被表面现象的迷惑，有的来自学生认知的欠缺，等等。如何消除这些误解，以促进学生科学有效地构建科学概念，显得尤为重要。

一、文字的迷惑——是立放还是平放

语言文字所表达的意思，有时与科学上的用语所表达的意思会有所不同，这就会给学生理解科学概念造成一定的干扰。

案例：如六上第二单元“形状与结构”第一课《抵抗弯曲》中的最后一个活动，探讨横梁是立放好，还是平放好。照理说，理解立放还是平放并不难，学生在前面实验的基础上，知道了厚度更能增加横梁抵抗弯曲的能力，在这里当然应该会判断横梁需要立放。但我发现，在很多课上，如果教师不借助实物而直接提问，学生会选择平放。

剖析：究其原因，主要是学生被文字所迷惑了。在学生脑中横梁的立放等同于竖直了放，那当然选择横梁需要平着放。

应对策略——演示比较，消除误解。

首先拿出一把木质米尺，告诉学生现在用这把米尺当作横梁，观察横梁的横截面是个什么形？接着让学生明白横梁按照横截面长的边来放就是平放，按照横截面短的边来放，就是立放。特别强调了立放不是把横梁竖直了放，再演示把横梁竖直了放，问学生那还是横梁吗？不是横梁了，变成柱子了。这时学生都明白了横梁应该立放，这样增加了厚度，能更好地抵抗弯曲。最后请两个学生帮忙，托住两端，往中间挂重物，立放时横梁一点儿也没有弯曲，平放时横梁弯曲很厉害。在直观演示中，让学生进一步感受横梁立放更能抵抗弯曲。

二、现象的迷惑——是滚动还是滑动

学生往往会被一些表面现象所迷惑，甚至有时会产生一些负迁移，导致不能看到现象的本质，这样就不能真正理解科学概念。

案例：如五上第四单元“运动和力”中的第六课《滑动与滚动》，其中第二个活动内容为通过研究滚珠轴承，理解变滑动为滚动可以大大减小摩擦力，从而收到省力的效果。笔者在一次优质课评比中，连续8次听了这节课，发现大部分教师都淡化了对滚珠轴承的研究，基本都是采取对滚珠轴承进行观察，让学生说说为什么要装上滚珠的教学策略，学生回答是为了减小摩擦力。教师也就认为学生已经理解了，教学目的达到了。殊不知，学生并没有真正理解装滚珠是为了变滑动为滚动。每节课下课后，我都让几个小组的学生留下来，问他们车轴与车架之间不装滚珠轴承时，是属于什么摩擦？没有一个学生不说是滚动的。再问为什么是滚动呢？学生回答因为车轮在转动。

剖析：仔细分析就会发现，学生因为车轴在车架中不停转动，被表面现象所迷惑，把车轴的转动误解为车轴与车架之间的滚动了，产生的是滚动摩擦力。既然是滚动摩擦了，那为何还要装滚珠呢？

应对策略：动态模拟，化曲为直。

以车轴与车架之间的运动为切入点，问学生这是什么运动？当学生回答是滚动时，反问：真的是滚动吗？你能说说理由吗？由此引起学生反思。当学生说是转动的原因时，教师演示转动与滚动，告诉学生滚动是车轮沿着一个面滚动着前进，再让学生观察车轮带动车轴在车架中转动时，车轴与车架之间发生运动是怎样的呢？这样做的目的，是让学生产生怀疑，怀疑自己刚才的判断。接着，教师拿出两张不同颜色的卡纸，一张代表车轴，一张代表车架。教师演示代表车架的纸不动，代表车轴的纸水平运动，（如图1所示）问学生这是什么运动，学生很容易理解，一个面在另一个面上滑动。紧接着教师把这两张纸弯成弧形，再让上面的纸沿着弧面移动（如图2所示），问学生这是什么运动？答案是滑动。最后，教师把这两张纸卷成圆形，（如图3所示），这时，教师再转动外面这张纸，问学生这两张纸的表面是什么运动？答案仍是滑动。告诉学生，虽然我们看到这张纸在转动，但是这两张纸的表面产生的运动是滑动。这样，学生就能从平面的滑动过渡到弧形面的滑动，再到圆形面的滑动，虽然从平移到做圆周运动，但两个面之间运动还是滑动。只有理解了滑动，才能真正理解滚珠轴承变滑动为滚动的意义。

三、图示的迷惑——是反射还是折射

图示是帮助学生理解科学概念，帮助学生思维的一种很好的方式，是在课堂上经常采用的一种教学方法。但有时图示也会给学生带来解题上的困扰。

案例：如对五上第二单元中光的“反射与折射”这一对概念的理解，学生容易受到图示的干扰而产生误解。

本来是让学生通过制作潜望镜，达到进一步体会光的反射。按理来说，当学生在作业本上看到该图时，应该知道潜望镜就是利用光的反射原理，但是当他们看到这幅光的传播路线图时，却有相当一部分学生选择是利用了光的折射原理。

剖析：产生误解的原因是，当学生看到光的传播路线图时，看到的图示的光线正好发生了转折，而且还转折了两次，折过来又折过去，就误认为是折射。这说明学生没有真正建立反射、折射的概念，缺乏对反射与折射的区别比较，就很容易被外界的因素干扰。

应对策略：实验外显，图式对比。

普通的光肉眼不易看见，必须用演示实验增加学生的感性经验。可以用激光笔发出的光照射到镜子上，让学生观察光发生了什么现象？稍稍改变镜子的角度，或者改变激光笔照射的角度，让学生观察发生了什么现象？这样，学生不仅可以清楚地观察到光的反射现象，而且还可以发现入射角度发生了变化，反射角的角度也随之发生变化，两者的角度是对称的。再请两名学生拿着两面镜子，像潜望镜那样调整好角度，用激光笔从一端射入，让学生观察发生了什么现象，再次明白光发生了两次反射。还可以用激光笔照射染了蓝墨水的水里，让学生观察发生了什么现象，学生可以发现光线透过了水面，而且呈现出的不是一条直线，是一条折线。调整激光笔的照射角度，（90度除外）光线始终发生了折射。讓学生比较激光笔照射到镜子上与照射到水面上，光线传播的过程中发生的变化有何不同。通过比较得出光的反射与折射的区别：反射是光在一个平面被挡回，入射角和反射角度是相同的。折射是光从不同密度的介质穿过时发生的偏折现象。 并用图加以说明，如图4。

四、前概念的迷惑——是水还是水蒸气

学生走进科学课堂时不是一张白纸，而是带着从父母、媒体、课外书等途径获得的各种经验来学习的。学生的这些前概念有的是正确的，有的是不全面的，有的甚至是错误的。当学生的带着错误的前概念来学习时，就会给构建新的科学概念造成极大的困难。

案例：如三下科学第三单元中《水和水蒸气》一课，学生在探究中，最容易误解的就是水和水蒸气。当学生看到一杯热水中冒出的热气时，总是不由自主地说是水蒸气。

剖析：究其原因，主要是学生头脑中对气的概念是虚无缥缈的，他们会认为气体就是飘浮在空中的像烟气之类的物质。现在一杯热水上方冒出的热气正好符合了以上学生的这种认知，所以学生很容易认为这热气就是水蒸气。再加上一些家长在交流时，也可能运用了这种错误的概念，学生在潜意识中建立了这种错误的前概念。

应对策略：化整为零，铺垫迁移。

在学生理解了水蒸气是无色无味透明的气体后，再让学生观察一杯热水上面冒出的热气，问学生：这是什么？当还有学生说是水蒸气时，教师取出一个喷水壶，告诉学生里面装着水，接着调节喷嘴，先利用压缩空气向空中喷出水滴，问学生喷出的是什么？学生答是水。再向空中喷出水雾。问学生喷出来的是什么？学生答是水。接着问学生喷出来的为什么不是水蒸气？引导学生认识喷出来的水滴颗粒非常细小，漂浮在了空中。最后，引导学生联系热水上冒出的热气，说说两者有什么相同点。根据水蒸气的无色透明的特点，来辨析这是水滴还是水蒸气。我想让学生通过观察喷出来的水雾，可以强化学生对“这是水”的这一概念的理解，再迁移到“热气”上，从形态、颗粒等方面具有的相似性上来判断，帮助学生理解“热气”是水。最后，通过抓住水蒸气无色透明这一特点进行进一步辨析，强化学生理解“热气”不是水蒸气而是“小水珠”。

五、思维的迷惑——是省力还是费力

思维的定势在学生构建科学概念的过程中，有时会产生正面迁移作用，有时也会产生负面的迁移作用。而且这种负面迁移是在不知不觉中发生的，老师如果不加以提醒，学生是不会觉察到的。

案例：如六上第一单元第六课《斜面的作用》一课，在做完“研究不同坡度的斜面”实验后，面对实验数据，大部分学生会得出“利用斜面提升物体时都能省力，坡度越小越省力，坡度越大越费力。”的结论，这个结论中不正确的是“使用斜面都是省力的，不存在费力情况”。那学生为什么会得出这样的结论？

剖析：我认为主要是思维定势的影响。因为在前面几课学习的三种简单机械杠杆、轮轴、滑轮，得出的结论都是要么省力，要么费力，要么不省力也不费力，不存在都是省力的情况。小学生逻辑思维能力还不强，习惯使然，受思维定势的影响，归纳时自然非此即彼，得出“坡度小省力，坡度大费力”的结论。

应对策略：打破定势，正确归纳。

当面对实验数据，问学生：你可以得出什么结论？当大部分学生得出“高度一致的情况下，斜面坡度越小越省力，斜面坡度越大越费力”这一结论时，反问学生：真的是坡度越大越费力吗？紧接着引导学生回忆在什么情况下算费力，什么情况下算省力。只有当用的力大于直接提升物体本身的重量时可以说是费力。再引导学生重新审视刚才得出的结论，说说这样归纳是否合适。然后引导学生这样去描述。

“利用斜面提升物体时都能省力，坡度越小越省力。”

“使用斜面提升物体时都能省力，坡度越小省力越多，坡度越大省力越少。”

“利用斜面提升物体都能省力，坡度越小省力情况越明显，坡度越大省力情况越不明显。”

在小学科学教材中，这样容易引起学生误解的科学概念还有很多，如是虫子还是昆虫、是茎还是根、是生态系统还是生物群落、是脊柱还是脊髓、是串联还是并联等等。笔者希望通过以上所述，能起到一个抛砖引玉的作用，抓住学生学习中的困难，并正确分析学生误解概念的真正原因，再采取切实有效的教学策略，帮助学生准确建构科学概念，从而达到提高课堂教学质量与效率的目的。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育科学课程标准[M]. 北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 郑青岳．科学学习中的100个疑难问题［M］．杭州：浙江教育出版社，2006．

[3] 张红霞. 小学科学课程与教学［M］.北京：高等教育出版社，2004.

[4] 喻伯军.义务教育课程标准（2022年版）课例式解读[M].北京：教育科学出版社，2022.