小学科学课中学生形成科学概念的几点策略

小学科学课中学生形成科学概念的几点策略

【内容摘要】笔者从对学生科学前概念的正确处理入手，借助完整的探究过程，帮助学生形成科学概念，再则让学生应用科学概念解决实际问题，促进学生深化科学概念。让学生能在探究活动中真正构建科学概念，从而落实科学教学的三维目标。

【关 键 词】科学概念   认知冲突    思维

如果我们把小学科学课堂教学比喻成“过河”，活动好比一艘船，带着学生从此岸到达彼岸的过程中使学生发展了知识、过程与方法、情感态度与价值观，而科学概念就好比这艘船的舵，掌握着船行使的发现，没有行使发现的船是到不了彼岸的，课堂上没有科学概念为主线，三维目标是无法达成的。当学生进入小学中高年级学习科学课时，将要学习许多科学概念。概念是具有共同的关键属性的一类对象、事件、情境或性质。学生掌握一个科学概念，实质上就是掌握同类事物的共同特征，况且科学概念是组成科学知识的基本单元，是科学知识结构的基础。因此，我们的课堂探究活动应该在“科学概念”的引领下开展，引导学生用探究的方法形成概念，在形成概念的过程中发展科学素养。

当然，概念的形成是要经历一个抽象概括的过程。在课堂教学中，越来越多的老师关注如何面向全体学生，引导学生开展探究性学习，指导学生从许多客观事物中，舍弃个别的、非本质的属性，抽象出共同的、本质的属性，把事物的共同特征归结在一起，概括形成概念或一般的原理。这里笔者就如何在探究活动中有效地促进学生形成并掌握科学概念，谈几点自己的拙见。

一、找准概念生长基点，引导学生感知科学概念

科学是一个在动手操作中的思考，不断修正和完善科学概念并做出解释的过程。学生的科学学习过程即概念改变过程。学生在真正学习新的科学概念之前，已经有了对一些概念的朴素的理解，而不是空着脑袋的，这种理解可以称为初始想法，或称之为前科学概念、错误概念等，它包含原有的经验和假设，但往往与概念的科学含义不一致。科学教学过程就是改变学生原有的朴素理解甚至是错误的观念，通过深入的探究活动，让学生直面错误概念，引发认知冲突，然后进行各种建构活动，寻找证据，创建新模型，并能与自己的初始想法做比较，在新的情境中运用新模型进行解释。在奥苏贝尔看来，学习的心理机制是同化，即学习者新旧知识之间相互作用产生联系，原有认知结构中的知识吸收并固定新知识的过程。这一理论给我们的启示之一是科学课上帮助学生建立的概念，要和学生原有的真实想法相互作用建立起联系。

1、学生获得必要的感性认识，消除错误的前概念。

心理学表明：小学生的思维是由具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡的。因此，教学中应充分了解学生的实际情况，通过具体科学实验消除错误的概念。如：在教学《种子发芽实验》时，我先后用《设计种子发芽的实验》、《种子发芽的实验》和《从实验中获得信息》这三节课帮助学生掌握种子发芽必不可少的条件。根据学生已有的前概念，他们认为种子发芽需要有水分、空气、阳光、土壤（肥料）和温度。之后通过一系列的实验，证实了种子发芽时只需要适宜的温度、水分和充足的空气，只有当植物生长时才需要水分、空气、阳光、土壤（肥料）和温度。

当学生转变了认识以后，我又问学生如果在屋前和屋后同时播下一粒相同的种子，哪一粒会先发芽呢？学生们异口同声地回答是屋前，因为他们的前概念都认为屋前阳光充足。可是，等实验结束后，所有学生都发现自己错了。因为屋前的种子在太阳光强烈的照射下，水分挥发得很快，因为没有了充足的水分，它发芽的速度比屋后的慢了许多。

所以，抓住小学生的思维特点，充分利用科学实验，学生获得了必要的感性认识，积极消除学生错误的前概念，对科学概念的渗透是很重要的。

2、学生经历认知冲突，消除错误的前概念

改变学生错误的前概念是一件非常困难的事，有的前概念非常顽固，需要经过较长的时间才能得到转变。美国学者纳斯伯姆和诺威克曾提出过“矛盾事件”的方法，具体的做法是：⑴通过一定的方法暴露学生的前概念。⑵使学生明确意识到他们和别的学生想法不同。⑶让学生尝试解释一个矛盾事件，引起概念冲突。⑷鼓励和引导进行认知调整，建立与科学概念相一致的新的概念模型。

例如在路培琦老师所上的《连通气球》一课中，教师提出将大小气球连通后会发生怎样的变化。学生们说出了自己的五种猜测，这是他们基于自己以前的概念作出的猜测，其中普遍认为大小气球连通后是会一样大的。可是在做实验时却发现大小气球不是这样变化的，而是大的更大，小的更小。这与学生原有的前概念发生了冲突，从而引发学生思考为什么会气球大的更大，小的更小？后又通过实验证明这是大气压力有关。可是又有新的问题产生了：小气球为什么没有全瘪？经过进一步的认知冲突，最后得出了正确的科学概念。这样的例子在我们的科学教学中屡见不鲜，比如塞在杯底的纸团浸入水中后不湿等现象都是属于就一类别。

3、提供符合客观事实的事物，发展学生不完整的前概念。

在小学科学的教学内容中有一块是关于生物的。对于小学生而言，生物在日常生活中经常会接触到的，也就是说有一定的认识。然而这种认识大多是片面的，不完整的，这是因为小学生对生物体没有一个全面观注和了解过程而造成的。对于这种情况我们说可以把生物体引入课堂或让学生自己亲自饲养，为学生创造一个近距离接触生物体的机会，从而达到形成正确科学概念的目的。

    例如在教学三年级上册第一单元植物单元的时候，从学生的已有前概念从发，他们对一些植物是有一定认识的，这包括认识一些不同种类的植物，对植物各部分也有一定的了解，对其生长所需要的条件等方面。在这个单元的教学中，我先让学生观察了校园的树木，从这个活动中我了解了学生已有的对植物概念。很明显是片面的，琐碎的。于是我在第三课时就改变了教学方法，原本按排学生去校园里观察狗尾草，可这不利于学生对植物整体的了解。因此，我从校园里拔了些狗尾草，组织学生在课堂上同桌共同观察，并对观察方法进行了一定的指导。果然，学生不但画出了比较完整的狗尾草图，而且发现了许多特点。在交流中，说出了狗尾草的根、茎、叶、果实、种子，以及各部分的特点。第四节课上，我为孩子们带来了水生花，他们已经可以从植物的各部分去观察了。通过对植株整体的观察，学生在脑海中会逐渐形成对植物的一个本质上的认识，从而完善了前概念，达到形成正确科学概念的目的。

二、借助完整的探究过程，帮助学生形成科学概念

学生科学概念的发展过程要遵循概念发展的顺序和学生个体科学概念发展的实际水平，要一步一步地发展。实践证明，只有学生在科学的认识下，借助完整的科学探究过程，通过亲身的探究和实践，科学知识在其心中才能真正获得新生，才能获得“深层理解”并形成科学概念。

1.创设情境、激发思维、引入概念

在科学课中如何将概念引入，直接关系到学生对概念的理解、接受。小学生学习概念一般以感知具体事物，获得感性认知开始的。因此，教师的课堂中重视科学问题情境的创设，激发学生的思维，使学生产生积极主动的学习新知识的欲望，这种欲望是学生建构科学概念的前提。

例如，在研究空气的一节课中。一上课，教师就请每组学生按要求完成“浸不湿的纸团”这一实验，所有学生都观察放在玻璃杯底部的纸团没有被水浸湿，教师不失时机地提出问题：“在日常生活中纸浸入水后是一定会湿的，但放在杯底，杯子倒扣入水后，为什么没有湿呢?到底是谁在起作用呢？”学生们作出自己推测。这样不仅引入了概念，激发了学生的探究欲望，产生了解决问题的需要，还为后面的实验验证奠定了基础。

2．直观操作、深化思维、理解概念

学生对概念的理解是形成科学概念的中心环节，概念的获得是学生经过分析、综合、比较、抽象、概括的结果。只有在概念引入之后，引导学生自己主动探索，激发、深化学生思维，才能理解概念。

比如“动物的卵”，首先学生应该由外而内的观察动物的卵。在儿童概念重组中，当日常概念与科学概念产生冲突后，应该选择一种最为适当、明确的方法，来揭示事物的本质特征，帮助儿童建立起科学概念。在对动物的卵的观察活动中我们应该让学生明白只有选择解剖的方法，才能揭示动物卵的特征，使他们形成繁殖的科学概念。明确这一点后，每组学生用多种解剖方法探究生熟鸡蛋的内部结构。接着面对观察活动中获取的信息，学生只有通过整理，通过思维的进一步推进，才会形成“动物的卵有新生命发育生长的条件”的概念。这也正是我们期望学生形成的观念性的概念。

3．分析归纳、强化思维、形成概念

由于小学生的年龄特点和认知水平，概念的抽象、概括、形成不是一次完成的，要经过一系列反复的过程。经过多层次的比较、分析、综合，才能真正发展学生的思维结构，让学生真正地理解概念。

《声音》的教学重点和难点就是让学生建立起“振动”的概念。“振动”这个概念很少会出现在学生头脑中，虽然他们也观察到了一些振动的现象，但他们却认为振动就是拍打、摩擦、敲击等许多方式中的一种。

部分老师在讲解声音产生的原因时，会让学生讨论或者直接告诉学生，这样的结果可想而知，学生不可能建立起“声音是由于物体的振动而产生的。”的概念。那如何让学生科学地建立起“振动”的概念呢？

教师可以先给学生提供多种乐器，让学生进行演奏。经过一一演示，学生发现这些物体发声的方式不是唯一的。接着，教师再让学生进行总结：这些不同的发声现象和发声的方式有什么共同之处吗？这个问题是学生比较能力、概括能力的一次提升。在解决这个问题的过程中，学生的思维逐渐向“振动”的概念靠拢。

在“振动”概念的提升过程中，学生进行了多层次的比较、分析、综合等活动，由表面的理解进入到概念的提升。

三、让学生应用科学概念解决实际问题，促进学生深化科学概念

设置具体的问题情境，运用已形成的科学概念解决问题，是学习科学概念的目的，也是检验学生对科学概念掌握的情况，更是加深学生对科学概念的理解，深化科学概念的重要环节。因为，只有通过运用，才能暴露学生对科学概念理解上的缺陷，以便进一步地深化学生对科学概念的理解。

如在《绝缘体与导体》这节课上，学生经过亲身的探究已经抽象出了绝缘体与导体的概念。我突然又抛出了一个问题：同学们，你们用来记录实验现象的铅笔是绝缘体还是导体？一部分同学认为是导体（因为笔芯是导体），一部分同学认为是绝缘体（因为笔杆是绝缘体）。经过综合以后，同学们都达成了一致的意见：铅笔的笔芯是导体，笔杆是绝缘体。一个小小的问题，使学生巩固了已形成的科学概念，更重要的是学生学会了用形成的科学概念辨证地分析问题、解决问题。

学生的科学学习过程在某种意义上说是改变学生原始知识、经验的过程，即概念改变的过程。只有通过消除错误的前概念，借助完整的探究过程，设置具体的问题情境才能从实际意义上引导学生接触科学概念，帮助学生形成科学概念，促进学生深化科学概念，从而掌握科学概念。

参考文章：

胡卫平“中学科学概念教学的习理分析”  北京示范大学发展心理研究所  2005.9

《科学（3－6年级）课程标准解读》  （实验稿）    

[美]H.Lynn Erickson 著：《概念为本的课程与教学》，第7页，中国轻工业出版社，2003

陈素平.基于概念的教学实践. 云南昆明教科版教材全国培训会议.2006.1

张红霞 郁波.国际小学科学课程改革的历史与现状.比较教育研究.2003.8