外显并扭转错误前概念 促进科学概念的顺应

　　【摘要】学生的错误前概念阻碍着学生科学概念的形成，关注学生的顽固的错误前概念及其转变规律是教学的基础。在小学科学课教学中，概念学习的主要任务是要将学生自发形成的前概念，上升为一定层次的科学概念，无疑学生的错误前概念阻碍着学生科学概念的建构。执教者必须充分了解学生的错误的前概念之后在教学中让学生内隐的前概念显现化，采取针对性的教学策略，以帮助学生正确地建构科学概念。

　　【关键词】错误前概念 顺应 科学概念

　　当孩子第一次睁开眼睛，他的面前便呈现出一个五彩缤纷的陌生世界。随着儿童年龄的增长，他在各自的生活环境中通过感知多种自然现象，并结合到自身实践，儿童大脑便逐渐形成了对各种事物的理解。这就是鈥溓案拍钼�潯�

　　针对前概念形成特点，心理学家提出了建构主义的理论，它主要关注个体是如何建构认知经验和情感经验的。其基本观点是：学习是一个意义建构的过程，是一个通过新旧经验的相互作用而形成、丰富和调整自己认知结构的过程。就其实质而言，意义建构是鈥溚�化鈥澓外�溗秤︹�澩骋坏慕峁�。所谓同化我将它理解为：新经验的获得需要以前概念为基础，然后不断地补充并丰富前概念；相反的，新经验的进入会使前概念发生一定的改变，得到与原来经验对立的认识，即新旧经验有冲突这就是 鈥溗秤︹�潯１收咧饕�针对科学概念的鈥溗秤︹�濃�斺�斎绾闻ぷ�学生错误的前概念来建构新概念来谈谈自己的看法。

　　一、错误前概念是绊脚石鈥斺�斀舛疗涠钥蒲�探究的影响

　　错误前概念和科学的概念同是来源于人的实践活动。由于在实践活动中，个体对感觉信号的接收、转换、合成、储存、提取、重建的认知过程中的某些环节的错误化处理，形成了不同层次的错误前概念。这些系统的却并非科学的概念对个体产生了不同层次的影响：一般影响和重大的影响。

　　一般的错误前概念在个体上体现为一种错误的感性认识和感性方法。比如，学生在日常生活中经常看到质量小的物体经常浮在水面上, 于是就在头脑中形成了物体在水中的沉浮和重量有关的前概念。在学习浮力时，学生往往会认为被切成小片的苹果能浮在水面上，整个苹果就会沉到水底。当他们亲眼目睹小片的苹果和一整个苹果同时浮在水面上的场景时，他们经历了短暂的宁静和发出了由衷的惊叹。

　　错误前概念对个体产生的重大的影响体现在错误前概念与学生要形成科学概念之间的差距。主要是将具备一般感性色彩的人培养成具备理性思考和分析的科学探究者，即科学素养的培养。学生认为热水上方的鈥湴灼�鈥澗褪瞧绞辈灰撞炀醯乃�蒸气。不仅是孩子，家长们也一直是这样教育的。这种具有广泛的社会基础的顽固的错误前概念，与学生面临要建构的理性的科学概念之间存在矛盾。这种矛盾势必会阻碍学生的发展。因此在实施教学之前要发现学生存在的这类错误前概念，然后根据学生的实际，设计更加适合学生发展的教学情境。

　　因此鈥溗秤︹�澗褪歉�孩子搭桥铺路，寻找有效途径。

　　二、鈥溗秤︹�澋姆⑸�需要垫脚石鈥斺�斕崃督萄�实践策略与建议

　　学生学习科学概念其实是学生原有知识经验的重组。科学概念教学应基于学生的科学前概念展开。针对教材内容特点，在这种情况下,教师必须努力发现学生的错误前概念的根源，促使学生原有认知结构的解体和新认知结构的建立, 以实现认知上的顺应。如何发现学生错误的前概念这是接下来我们最关心的问题。笔者根据多年的一线教学实践提炼了以下策略。

　　策略一：用图表的方式暴露错误的前概念

　　由于三年级的学生的思维正从以具体形象思维逐步向以抽象逻辑思维过渡，但是仍然以直观性为主，并存在语言文字描述逻辑性、严密性不强的特点。在教学三上科学的《动物》单元时，我发现这阶段的孩子特别擅长用图画表达自己的想法。因此，为了帮助学生把隐性的科学前概念显性地表现出来，我们可以引导学生用绘图的方式把隐含在头脑里的前概念暴露出来。比如该单元的《蚂蚁》一课，孩子课前绘画的蚂蚁中暴露了孩子头脑中存在的众多共同的错误前概念：他们认为1.蚂蚁的脚分别位于胸部和腹部。2.蚂蚁拥有大眼睛小嘴巴。3.蚂蚁的有触角，和蝴蝶的是一样的。

　　除了该课可以使用画图的方式，《蜗牛》、《蚯蚓》等也可以这样做。同时像《大树和小草》、《水和食用油的比较》就可以采用填写韦恩图的方式。而《水》、《我们身边的磁铁》用气泡图的方式更符合学生年龄特点。

　　策略二：在谈话中暴露错误前概念

　　一个学生对于某一概念的真正掌握程度，可以通过他可以怎样完善地向另一个人解释这个概念来考查。谈话就是基于这种观点提出来的。例如三上《比较水的多少》一课，教师在出示两只大小不同的瓶子，大瓶里的水位低于小瓶子。之后，提了一个这样的问题。

　　学生对于比较两瓶水的多少畅谈自己的想法，从他们的想法中必然流露出自身的前概念。通过案例我们发现，学生实际上已经把自己前概念中的一个典型问题暴露了。大部分三年级学生的思维还停留在二维空间上，对于三维立体的概念的理解是非常浅薄的。鈥溣贸咦恿库�澗褪瞧湮侍馑�在。教师需要挖掘的正是这些不成熟的概念，对其进行梳理，然后设计更适合学生发展的情境揭示矛盾冲突，然后调整并瓦解原先的错误，调整形成更上位的科学概念。

　　策略三：在调查中暴露错误前概念

　　说出来能揭示学生的初始想法，写下来同样是个好办法。《土壤中有什么》 一课，学生的前概念是很丰富的，课前让学生观察真实的土壤之前预测鈥溚寥乐杏惺裁粹�潱�充分调动学生的原有的土壤知识基础和生活经验，把自己最原始、最真实的想法写下了。土壤里有什么？孩子这么认为（如下图）：

　　老师在课前收集了学生的预测，并将五花八门的回答归类展示，使学生在面对真实土壤的时候比对自己原先的想法，让同伴共享信息。此时他们往往会错认为土壤中存在的物质就是土壤本身的物质。只有在充分了解学生原有认知的基础上，才能设计适合学生的科学探究活动，才能做到鈥溡匝Фń题�潱�真正发展学生的科学概念。

　　三、实现科学概念鈥溗秤︹�澋姆植憬萄Р呗�

　　皮亚杰的认知冲突理论也认为，发现学生的认知结构和真实现象之间的矛盾，建立有效的认知冲突，才能够有效的实现概念的转变。由于前概念的根深蒂固性，我们不要期望通过粉笔和说教的简单方式就可使学生把前概念转换成科学概念，也不要抱有经过一两次纠正就可以使前概念销声匿迹的幻想。由于有些错误前概念的存在是是浅层的，有些则根深蒂固。从转变学生错误前概念的角度出发，科学课的教学策略应该着眼于学生不同层次的错误前概念提炼和应用两个方面，来构建学生一个全新的厚实的概念。因此，根据儿童错误前概念顽固性的不同层次的程度，分别设置不同梯度的建构策略是更加合理的。

　　（1）低层次错误前概念的扭转策略鈥斺�斒滴镌傧郑�直面错误，直击破碎

　　这类前概念是认识和表达脱节的错误。对于三年级的学生而言，他们在常常听到白开水，于是不假思索地认为水是白色的。这并不是他们不认识水，而是没有真正关注水。虽然十或十一岁儿童的认知水平比六七岁时要高出很多，而且个别儿童开始表现出形象思维的迹象，但他们的思维中还存在着许多明显的缺陷，总体来说他们还不具有形式思维能力。他们的思维方式依然以直观的形象思维为主。因此，对于这些缺乏关注产生的错误我们只要提供直观的物体就可以解决。扭转的方法是我们可以先后出现牛奶和水，再提问鈥溗�是什么颜色鈥潱�此时孩子就不可能不假思索，而是本能的比对思考。同样的《我的小缆车》一课中小缆车之所以会被重物拉动，学生错认为是拉动小车的重物重于小车本身的重量。此时我们就可以出示天平，让他们亲眼目睹天平上左右盘上的小车和几个小垫圈的重量明显不平衡。在这样活生生的事实面前，激起学生强烈的认知冲突，自然留下深刻的印象。

　　（2）中层次错误前概念的扭转策略鈥斺�敶瓷枨榫埃�引发认知冲突，卷入思维，解决冲突

　　这类错误前概念是有一定理论依据支撑的，并非无稽之谈。物体在水中的沉浮和重量有关的想法也是生活经验的片面积累，只要给予足够的直观现象，如引起学生对大小不同的苹果浮在水面的思考，就可以卷入学生更多的理性思考。同样学生对磁铁的磁极概念的建立也需要解决认知冲突。三年级学生学习磁铁的两极时，孩子用实验的方法得出磁铁的各个不同部位的数据后，通过分析知道了磁铁的两边磁力最强，一根条形磁铁有两个磁极。这个发现对于孩子来说轻而易举，那么一根断磁铁的一段，具有几个磁极呢？学生多半停留在新建立的鈥溡桓�完整的磁铁有两个磁极鈥澑拍钌希�他们理所当然认为一段一个磁极。像这样的错误前概念的扭转往往需要更多的思维卷入。执教者可以根据学生的目前的认知设置这样的情境引发冲突：一根合在一起的断磁铁。

　　【案例】《磁铁的两极》片段：

　　师：这根磁铁中间断开了，它有几个磁极？

　　生：两个。（确实是两个磁极）

　　师：（拿其中一根）这根磁铁有几个磁极？

　　生：一个。（50%学生这样认为，一部分则不认同，于是必有一番争辩）

　　师：到底几个？

　　师：我们用实验来说话。

　　鈥溂父觯库�濃��2个鈥�

　　师：有什么发现？

　　生：我们发现这段磁铁有 2个磁极，那段也有两个。共有4个磁极。

　　师：（再接上）现在这根磁铁中间断开了，它有几个磁极？

　　生：三个，两个，四个。

　　同样的鈥溡桓�接好的断磁铁有几个磁极的问题？鈥澢昂蟪鱿至肆酱危�学生考虑发生了不同的变化。第二次的猜测是真正经过多方面的思考，考虑到磁力在某些情况下会发生变化，例如两个磁极合并在一起的时候，这种力量会抵消，表现为没有磁力。还有个别学生认为是三个磁极，他们认为结合在一起的断磁铁处会产生一个新的磁极。教师做实验，结果学生只看到了两个磁极。

　　学生的思维在这短短三分钟内经历了一种风暴式的思考，他们的想法被一次次的矛盾现象冲击着。他们的在理由的支撑下相互说服和争论着。尽管这个过程的设计，有些教师认为这是超过了教学要求，但是我们感觉这样的设计，能够充分展示学生的思维过程，是对认识科学概念有帮助的。这样带着思考来学习磁极，很好地扭转了先前错误的前概念。

　　（3）高层次错误前概念的扭转策略鈥斺�斣诮饩龀逋坏墓�程中适时设脚手架

　　对于学生自认为是完全正确，毫无悬念，并且有很大的群众基础的错误前概念，就形成了最最顽固的错误前概念，我称它为高层次错误前概念。他们完全排除自己错误的可能，一致拒绝对立的观点，因此扭转难度就更大了。扭转中只有设置脚手架，极大地提供更多的带冲突的感性认知，使其在亲眼目睹的观察中介入思维的逐步深入，最终才能形成科学的概念。正如执教三年级下册《水和水蒸气》一课，发现学生最难建构的不是教材认为的鈥溦舴⑩�澓外�溎�结鈥澋母拍睿�而是鈥溗�蒸气是看不见的气体鈥澱庖桓拍睿�几乎所有的学生认为加热热水时看到的鈥湴灼�鈥澗褪撬�蒸气。甚至很多家长，教师都这么认为。

　　研究鈥湴灼�是什么？鈥澏匀�年级的学生来说比较难。但是让他们用白光的手电筒观察鈥湴灼�鈥澰蚩梢院芮嵋椎乜吹健９鄄熘醒�生惊奇地发现鈥湴灼�是一粒粒的，像沙子一样的东西，而不是气态的，鈥澊佣�丰富了学生对鈥湴灼�鈥澋娜鲜叮�有学生推测鈥溈赡苁呛苄『苄〉男∷�珠鈥潯Ｓ捎诤苄。�鈥準占�更多的白汽鈥澰蚴翘骄勘厝蛔呦颉Ｃ扛龊⒆佣际谴�着先前的理解和期望去进行实验的，活动中学生亲眼见证了鈥溡涣Ａ５男《�西越来越多，变成了水珠，有的水珠越积越大还滴了下来。鈥澨骄炕疃�进行到这，很多学生开始运用活动中获得的信息进行推理，经历由多个判断推出一个新判断的思维过程，推动了学生的思维向高一层次概念发展。这时的白光手电筒就是学生扭转前概念的脚手架。而《声音是怎样产生的》《下沉的物体会受到浮力吗》的教学也都需要提供放在锣鼓的鼓面的小米粒、等差重量的石头作为脚手架让学生有更好地发展。

　　由于新概念只有能被学生表达时，学生才能接受它。所以，在科学教学中应该通过各种策略揭示学生的前概念，再设置合理的深入的探究活动，让孩子们直面错误概念，引发认知冲突，寻找证据，创建新模型，与自己的初始想法进行比较，在新的情境中运用新模型进行解释，以改变原有的朴素的理解，甚至是错误的观念。顽固的错误前概念在孩子头脑中形成长久，不会轻易改变，除了让儿童经历过认知的鈥湼盍砚�潯⑩�溨刈殁�澋睦�程，打破原有概念的结构体系，以新的认知结构来重新认识事物外，为了防止原有错误又会很快重新占据新建概念，往往我们还要课后跟进，尤为重要的是课后跟踪其新概念的塑造情况。已有研究表明：学生在转变错误前概念，建立新概念后，我们还应将新概念整合到概念系统中。为此，我们还需要设置一定的教学情境帮助学生迁移新概念，让学生能运用新的科学概念解决前概念无法解决的问题，让学生意识到科学概念比前概念更合理，并能解释更广泛的现象，从而将科学概念系统化。