科学前概念（精选10篇）
科学前概念 篇1
《儿童的科学前概念》是英、法等国家的一批从事科学课程的教育专家, 对10~16 岁的儿童在不同的物理学领域已有的前概念进行访谈, 分析了这些前概念形成的原因和特点, 建议如何引导学生从前概念走向科学概念, 同时指出了这些发现对教师和所有关注科学教育的人士的重要意义。细品此书两番, 使我从中受益匪浅。
一、何为科学概念 (前概念和大概念)
前概念是前科学概念的简称, 建构主义认知心理学又形象地称之为日常概念, 它是指个体在没有接受正式的科学概念教育之前, 对日常生活中所感知的现象, 通过长期的经验积累和辨别式学习而形成的对事物本质的认识。
例如:一些学生认为“地球是平的”, “天空是水平的”且“宇宙空间存在底部”等。当然, 随着儿童自身的发展及学习, 儿童的前概念会被不断修正, 并终将获得科学概念。
儿童的科学前概念具有个体差异性、不连贯性和稳定性的特点。儿童的科学前概念的一般特征有:知觉主导思考、关注片面、关注变化而不是关注稳定状态、线性因果分析、不加区分地使用科学概念、依赖情境和一些概念占据支配地位。
大概念是指在构思科学教育的目标时, 在知识方面不是用一堆事实和理论, 而是趋向于核心概念及进展过程可以帮助学生理解与他们在校以及离开学校以后的生活有关的一些事件和现象。我们把这些核心概念称为科学上的大概念。
二、如何服务教学
前概念是学生在接受科学教育之前对事物和现象的认识, 这种已有的认识会影响学生科学概念的形成。考虑学生的前概念是使教学更加适应学生的一种策略, 这就要求教师在教学过程中必须先了解学生的前概念, 尽可能地让全班学生都能尽快地接受科学概念。
在品读《儿童的科学前概念》的时候, 恰逢我在准备六年级上册第三单元“能量”的教学设计。于是我在想:能否在讲授第三单元之前先摸摸学生对“能量”的已有的认知 (前概念) , 进而再选择本单元学生的学习体验和确定活动目的。
(1) 你认为电与光、声、热有关系吗?电和磁会有联系吗?谈谈你的想法。
(2) 你认为什么是能量, 你身边有什么能量, 能量会怎么变化?谈谈你的认识。
学生从生活中、从科学课的学习中, 已经对能量有一定的感性认识, 他们已经常常在使用“能量”这个词。他们知道橡皮筋拉长时的反弹力其实就是有能量, 知道太阳的光和热是太阳能, 知道食物给了我们身体需要的能量, 知道水和风有能量, 等等, 但是在他们头脑里还没有形成关于能量一般意义的概念。
学生以前所学的科学内容所涉及的是某个具体的能量现象, 而本单元就是在这些研究的基础上把学生具体的能量概念结构起来, 统一到抽象的能量大概念之下, 使学生对能量有一个更加一般化的认识。任何物体工作时都需要能量, 而且能量可相互转化、传递、储存, 学会从能量转化、传递、储存的视角去解释、描述身边物体的变化。
本单元是一个综合性很强的单元, 这几块内容之间看起来似乎是分散的、并列的、缺少必然的联系。因此, 这就要求我们从单元整体入手, 设计教学探究活动。
(1) 把握好每一个活动的目标定位。活动的目标定位如此, 教师的教学策略更是如此, 如在电磁铁的大小与哪些因素有关的活动中, 就可以从电能转化产生磁力的角度来引导学生寻找增强电磁铁磁力大小的办法。如因为电磁铁的磁力是电能在产生的, 增加电池很可能增强磁力。认识电流能够产生磁性, 感受电能转化为动能的奇妙。通过寻找电的用途, 认识电能与其他能量形式及其相互间的转化。最后探究煤、石油、天然气能源矿产和太阳能之间的关系, 进而了解我们使用的能量几乎都源自太阳能的转化与储存。
(2) 做好各个主题活动之间的衔接 (结构) 。本单元的结构是从具体到抽象、从个别到一般逐步上升发展, 学生把过去学习过的声、光、电、热多种能量形式都联系在一起, 能量只能相互转化、传递, 这不就是渗透了一种能量守恒思想吗?
能量守恒定律:各种不同形式的能量可以相互转化, 这种转化是等量的。能量既不会消灭, 也不会创生, 它只会从一种形式转化为另一种形式, 或者从一个物体转移到另一个物体, 而在转化的过程中, 能量的总和保持不变。
教学的设计和开展肯定是始终围绕学生展开, 对学生的科学前概念进行摸底, 能够让我们的教学设计从学生感兴趣的内容入手, 巧妙地设计教学过程, 突破对与科学概念相距比较大的前概念的修正, 遵循从简单到复杂、从具体到抽象的教学规律, 让学生逐步准确地掌握科学概念。
在我们的日常教学中, 了解学生的前概念对教学有莫大的帮助, 了解学生的前概念也是简单的工作, 例如:我们要了解学生对温度计或是量筒的前概念, 只要给学生一张白纸让学生画写出来即可。了解学生的科学前概念, 能够为教学活动更好地掌舵导航, 目的明确地开展科学探究活动。
科学前概念 篇2
关键词：“前概念”现象 “谬误化”科学认知 矫正策略
一、小学科学认知中的“前概念”现象
小学阶段的科学教学涉及的内容包罗万象，有物质世界，生命世界，地球与宇宙三大领域。而学生对于这些领域的了解是深浅不一的。我将小学生的科学前概念分为三大块，分别是“表象性”科学前概念、“浅层化”科学前概念、“空白式”前概念。
1.“表象性”前概念，误导学生思维
四年级上册第二单元《水在加热和冷却后》一课前，所有学生都认为烧水时冒出的白汽是水蒸气。在课堂中，不管教师如何解释，课后依然有大部分学生认为这些白汽就是水蒸气。相似的问题还有把“透明”说成“白色”、把植物的“叶肉”说成“皮”等。
2.“浅层化”前概念，偏差了学生的思维
在教学中，我们经常遇到学生“知其然，而不知其所以然”的问题。例如，五年级下册《神奇的机械》单元中的《斜坡》一课，学生都知道爬陡坡累，爬缓坡轻松；但问及为什么盘山公路要修得弯弯曲曲时，学生都说不出个所以然来。
3.“空白式”前概念，影响了学生的思维
六年级《我们长大了》一单元中涉及的知识是关于青春期的。为了更好地教授相关知识，在教学时，我将学生男女生分开上课。在讲到男生遗精问题时，我先试探性的问学生你知道什么是遗精吗？学生一脸茫然，完全不明白。
二、导致学生“谬误化”科学认知前概念的原因分析
1.阅读视野的狭窄
谈到阅读，首先想到的就是语文课堂，课程的特殊性要求学生必须不断充实自己的阅读储备，所以，各式各样的拓展阅读本，作文宝库等应运而生。科学课堂上也需要学生运用课外阅读的储备来解决遇到的问题，但结果往往不尽如人意，原因就是很少有提供给学生阅读的专业素材。
2.生活经验的缺乏
学生的心理、年龄和兴趣等认知发展规律的因素，决定了他们在生活经验的积累上有相对的弱势。他们有的经验是比较零散，不系统的。若关联强烈，那么必然有益于学生体验到自身生活与所学内容的联系。反之，关联性弱，不强，那么学习的难度就加深了。
3.概念环境的缺失
概念环境的缺失，从小了说，就是家庭环境中对于科学学习的不重视，父母亲往往总是关注主课的学习情况。学校里，教授科学课的在很大一段时间是由其他主课老师兼任的，在最近才有专职的一部分老师开始真正关注科学教学，关注学生科学素养。
三、小学科学错误“前概念”的矫正策略
前概念是否便于转换成科学概念，可将其分成两大类，一类是与公认的科学概念不一致，另一类则与此不一样，在学生原有经验基础之上，这些日常概念在儿童的脑海中已经有了很长的发展时间，且已形成了系统的却并非科学的概念。
1.从“表象”走向“本质”，让科学概念趣味成真
表象是人脑对客观事物感知后留下的形象，是多层次感知的结果。表象接近感知，具有一定的具体性，同时又接近于概念，具有一定的抽象性，它起着从感知到概念的桥梁作用。
（1）教师科学引导，解决表象概念问题
这类错误的特性是顽固的、长期性的。对这类错误，教师要充分意识到小学生是需要较长的时间才能转变。对屡次出错的学生要予以尊重，不能嘲讽，给予他们等待的空间。
（2）学生理性观察，解决表象概念问题
小学生把眼睛看到的作为直接判断依据，但科学课中我们要学习太多无形的东西，如声、光、电等，因受形象思维的影响，在这些概念上，学生容易形成错误的前概念。对此，我们应该用上“眼见为实”的策略。
2.从“浅层”走向“深层”，让科学概念深刻系统
学生对于科学前概念的了解，有一大部分是知其然，不知其所以然。针对这类前概念的成因，我们可以用“类比建模”的策略。教师可以用学生熟悉的事物来做对比，促进各种建构活动，帮助他们建立正确的新概念。
（1）“类比建模”，解决浅层概念误区
什么是类比建模？即借助类似的形象或者过程，但不是对建立在分析现象与机理认识基础上的模型。如果将比较抽象需要多转几个弯才能解决的问题用模型的方式具体解决，那效果是事半功倍的。
（2）情景导入，调取浅层概念误区
学生的浅层概念如果有适当的情景诱使调取，创设学生觉得惊讶的问题情境，与他们自己本身的经验，学识产生很大差异。他们才可以在最大限度上让学生主动参与，积极学习。
3.从“主观”走向“客观”，让科学概念理性准确
在教学汇总，光凭借教师单纯的说教当然无法引起学生的共鸣，在教学中，在当前学习的过程中如果出现相关的知识内容时，我有意识的对知识进行拓展延伸，让学生了解其中的内容。
（1）兴趣导向，简化主观概念问题
科学课上，很多时候，老师设想的问题，总会因为学生的天马行空而被迫中断。何不 “将错就错”来解决学生主观的疑问，我们就一起来探讨一下，意想不到的情况，也许会给予学生更多的感触与知识。
（2）巧设问题，把控概念迁移问题
在实际生活体验中，小学生经常只凭借感官对现象进行一些直观的解释，巧用问题，学生一下子就深入其中，如果所预设问题能一针见血，那么收效也就非常明显了。
参考文献：
[1]赵法茂.学生前概念及其对科学教学的启示[J].教学与管理，2006（8）：71-72.
科学前概念 篇3
一、突显前概念, 让心灵之花盛开
小学生的前概念往往具有广泛性、隐蔽性、差异性等, 所以在课堂教学的过程中, 学生会出现怎样的前概念, 很难想出来。如果教师在平时教学中, 做个有心人, 多注意收集学生的各种前概念, 对这些前概念进行梳理归类, 那么在真正的课堂教学的过程中, 教师就可以从容地应对学生的差异表现了。
1. 问卷调查———客观全面地突显前概念
教材中有很多表达学生前概念的“云朵” (学生活动中言语的收集) , 堪称代表性的前概念。而问卷调查就是收集前概念的一种很好的方法。
2. 课堂提问———直观有效地突显前概念
一个概念的认知, 往往与这个概念的内涵与外延的理解相关联。以“浸在液体中的物体受到的浮力与某些因素有关”这一科学概念为例, 从学生回答的情况来看, 确实说明学生在学习影响浮力大小的因素之前, 对影响浮力的因素已有了许多前概念, 包括概念的内涵与外延, 而且有些是教师根本没想到的。
3. 动用“储蓄”———简洁明快地突显前概念
作为一线的科学教师, 我们常常有这样的体会, 有时候学生的思维发散不开去, 觉得无从回答, 这时候, 教师可以借用以往的经验, 动用“前概念”的储蓄, 能够很有效地让学生的思维马上进入角色, 客观地放大思维。科学教材里面收集了很多学生的“前概念”, 分别以对话框 (云朵图) 、气泡图、箭头图等来展示, 这些图形几乎集中了前概念的典范。
就学生的前概念而言, 有的是正确的, 有的则是错误的, 它蓄积有极大的教学能量, 是学生确立科学概念的基础。在教学过程中, 教师要营造一个宽松、自由的环境, 给学生充分表达自己前概念的机会, 让学生的前概念得以充分展现。通过对前概念的充分展现, 可以让教师洞察到学生在知识结构甚至是思维上的缺陷, 使教师不论在思想上还是物质上都有了充分的准备, 为课堂教学得以顺利进行提供有利的前提条件。
二、扰乱前概念, 让思维之花盛开
美国学者纳斯伯姆和诺威克曾提出过“矛盾事件”的方法:先暴露学生的前概念———“树动形成风”;接着让学生尝试解释一个矛盾事件, 引起概念冲突———“自然界中谁来摇动树”;最后鼓励和引导学生进行认知调整, 建立与科学概念相一致的新的概念模型——“树会生长, 但不足以自行摇动产生风”。只要教师在教学过程中为学生创设适宜的教学环境, 让学生在矛盾中去引发思维的冲突, 去思考事情的前因后果, 然后运用事实来纠正错误的前概念。
1. 用前概念“解释”新问题———水尝无华, 相荡乃成涟漪
小学生有比较强烈的自我和自我发展意识, 对于自己感觉相冲突的现象和有挑战性的任务很感兴趣, 一旦所接触的知识与已有认知结构产生了矛盾, 就能很快激发出探求知识的欲望, 从而让思维之花盛开, 让求知之门大开。如像食盐一样在水中, 过了一会儿, 肉眼看不见了, 这一现象叫溶解。而像沙子一样在水中无论过多久, 沙子颗粒都没有变化, 这一现象就是不溶解。那么像面粉一样的呢, 是溶解还是不溶解?有的学生认为, 面粉在水中的变化更像沙子, 因为面粉和沙子一样还可以看见;而有的学生则认为面粉在水中更像食盐, 因为在水中的面粉跟原来的面粉看起来是不一样的;还有的学生认为面粉既像沙子又像食盐;还有的学生认为面粉既不像沙子又不像食盐。此时学生遇到了与原有经验不一致的观点, 这种不一致导致了认知冲突的产生, 思维也随着扩散, 课堂上的精彩也跟随着呈现在大家眼前。
2. 从别人的前概念中激发灵感———如丝小节层层乱, 大弦小弦错杂弹
每一个小学生具有的前概念各不相同, 各有各的特点, 对于同一现象, 不同的学生会出现一些不同的解释。这些不同主要缘自于他们的生活经验和文化背景的差异。在课堂上, 我们常常可以发现, 对一种现象在不同的情境下, 同一个学生会出现不同的理解, 而同一现象, 不同的学生的理解也会相差很大等。鲸鱼是不是鱼?在学生阐述理由的过程中, 我们可以看到精彩的火花无处不在。在众说纷纭中, 我们逐渐可以理出什么是鱼, 鱼具备什么特点等的科学概念。“大弦嘈嘈如急雨, 小弦切切如私语。”教师只有捕捉学生的思维, 激发学生的灵感, 延伸学生的创意, 才能让“大珠小珠”都“落玉盘”。
3. 提供反例激化认知矛盾———石本无火, 对击始发灵光
在与他人、与社会文化的交往中, 个体会遇到与原有经验不一致的观点, 这种不一致也会导致认知冲突的产生。由于学生头脑中的原有前概念与当前面临的现实产生无法调和的矛盾, 人不愿忍受认知冲突所造成的压力, 从而感觉到有改变认知结构的需要, 所以会试图调整新、旧经验, 解决冲突以建立新的平衡, 因此利用引发认知冲突的方法来促进前概念的转变, 诱发科学概念的形成是一种有效的教学策略。如西瓜重10斤, 西瓜的“重量”是10斤, 也就是5千克, 但教材说重量的单位是牛顿, 牛顿与千克到底是不是孪生姐妹, 究竟怎样的表达符合科学的范畴?由此矛盾产生, 会激发学生去思考、去探究、去正视, 吸收前概念的精华, 摒弃其糟粕, 从而激发科学概念的火花。正是“山重水复疑无路, 柳暗花明又一村”, 思维在这里闪耀出亮丽的光芒。
三、修正前概念, 让科学概念开花结果
当学生的思路被教师引入矛盾之中时, 因为前概念引发的认知冲突, 导致思维的高度活跃, 学生就会急于寻求答案, 但是受知识水平、思维方式、心理素质等因素影响, 不一定能找到解决问题的途径。此时教师需要精心设计一个供学生思考的阶梯, 运用准确的方法, 引导学生逐步完成对科学概念的修正。“曲径通幽处, 禅房花木深。”不劈开“禅房花木”, 怎么能领会曲径通幽的奥妙呢?
1. 用平面镜成像原理来修正前概念
平面镜成像的规律:像和物大小相等, 像和物到镜面的距离相等。前概念与科学概念彼此能否形成“像和物”呢?由于前概念是学生大脑中业已成形的模式, 且在长期的生活经验累积中又强化了这些观念, 加之学生的思维又具有自我中心性, 因此学生头脑中的前概念是极其顽固的, 教师只有让学生充分认识到自己感觉的错误, 明白错误的前概念不是科学概念的像, 才能消除错误的前概念, 否则任何讲授都是苍白无力的。教师的任务就是提供一面镜子, 让学生走出矛盾与焦虑, 确定科学概念。
2. 在论辩中修正前概念
有争论才会有进步, 有比较才会有鉴别。将易混淆的概念加以对比、辨析、明确它们之间的区别与联系, 是帮助学生纠正错误前概念, 理解、巩固、深化科学概念有力的措施。例如, 短路、断路与通路的电路概念时, 运用论辩的方法, 通过画图等手段, 把简单电路中碰到的各种情况一一列举, 让学生自己加以分析、比较, 争论这三对容易混淆的概念, 明确概念的界限、概念之间的相似性和差异性, 终于使学生构建了三个概念的清晰轮廓。
3. 用实验修正前概念
科学是一门实验学科, 观察和实验是学习科学的基本方法。通过实验, 可以提供生动的实验过程、丰富多彩的实验现象, 提高学生对概念的认识。小学生的抽象思维在很大程度上属经验型, 需要感性经验支持。其一般过程为: (1) 发现前概念; (2) 确认前概念的对与错; (3) 通过新颖的教学手段, 吸引学生兴趣, 去除错误的前概念, 确认科学概念, 拓展、拓深科学概念。例:观察物体加热发生的变化;认识燃烧条件之一———燃点。
师:加热吸管会发生什么现象?生:会燃烧。
师:加热粉丝呢?生:会烧焦并会冒烟。
师:生活中有没有类似的现象?老师把这杯茶一直加热, 你们认为会发生什么现象?
———从学生回答与反馈中发现, 学生知道物质会燃烧, 但不知道什么是燃点, 不知道物体温度要达到燃点才会燃烧。
问:老师有一张纸条和一根木条, 给它们同时加热会发生怎样的变化?———从学生回答与反馈中发现前概念存在错误, 把物体温度要达到燃点才会燃烧, 理解成物体加热足够时间才会燃烧。
引导学生实验:比较湿透的木条和与干燥的木条燃烧的快慢。并问:为什么同样的木条, 同样的时间, 没有同时燃烧起来?学生观察后说说自己的想法。———从比较中知道, 使物体燃烧的条件是温度要达到燃点而不是时间, 从而修正前概念。
再问:说说为什么纸条比木条会先燃烧呢?———从实验现象激发思维, 发展科学概念:不同物体燃点不同。
师问:我们把木条切开成两块, 一大一小, 请同学们推测一下给它们同时加热哪根木条先燃烧?为什么小木条先燃烧呢?
生:木条大小不同, 燃点仍相同, 粗木条迟燃烧是由于粗木条受热面积大, 要达到燃点的时间长。———从实验现象引发的冲突中进一步拓展拓深科学概念, 确定物体形状大小与燃烧的关系, 进一步巩固与加深理解“燃点”。
小学科学前概念转变的几点尝试 篇4
一、合理选择学具，消除错误前概念
每一堂科学课前，教师需要先对本节课需要掌握的科学概念进行理解，再根据科学课所需要的材料进行甄别，选择学具，以免在概念教学中存在由于本身对于科学概念的模糊而错误选择学具导致科学实验探究的失败。在学生的前概念中，对于科学概念了解的模糊，也需要教师在选择学具中有更好的把握。
例如在执教三年级上册《材料在水中的沉浮》中，这里所指的材料是老师需要理解的，如果将材料理解成物体，那么会在选材中将材料的混合体作为学具进行实验（铅笔包含铅笔芯、木头、橡皮檫、金属部分）这对于本节课的学具起了混淆作用。教师无法把握材料和物体的区别，就会将学生对概念进行错误的判断，认为以往的生活经验是正确的。学生在探究材料在水中的沉浮中，这里研究的材料前提必须是实心的，才能更好的比较物体在水中沉浮情况，因为这里关系到影响材料在水中沉浮的因素密度和排开的水量。学生的前概念中很多物体是空心并能浮起来，如铁制轮船能在水中浮起来等。
看来，教师提前把握科学概念，了解概念中重要名词，合理选择学具尤为重要，以免将错误的前概念在学生的思维中形成定势。
二、尝试前后测呼应，改变模糊前概念
就学生本身而言，人体结构既熟悉又陌生，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。对于这种情况我们我们提供身体模型，展示各器官的位置和作用，从而达到形成正确科学概念的目的。
例如在例如执教的《食物在体内的旅行》一课，从学生的已有前概念从发，根据生活经验对食物在人体内的旅行线路进行推测，并提出问题。结合从提供文字资料中提取信息形成新的概念，经历从“抽象文字—平面的图形—体验活动—真实的影像资料”的过程，解开食物消化器官的相关秘密。最后让学生把前侧记录与学后记录做比对，留下探究过程成长的痕迹。用这种方法帮助孩子改变模糊认识和错误概念，从而建立科学概念。
通过前侧和后侧，学生形成了对既定事实和自然现象的一次直观体验和建立清晰的科学概念。
三、引发认知冲突，修正错误前概念
学生在真正学习新的科学概念之前，已经有了对一些概念有所了解，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，是学生感知生活的最初印象。要改变学生的错误前概念实属不易，由于是顽固的前概念，需要长时间才能转变。
例如在执教的《磁铁的的两级》一课中，提出如果把小钢珠放在条形磁铁的中间，一松手，会出现什么现象？学生们说出了自己的猜测，有认为是条形磁铁的中间、磁铁的两边最边缘等猜测，这是学生基于自己以前的概念作出的猜测，其中普遍认为磁铁会在正中间停下来。可是在经过多次的实验后发现小钢珠在磁铁上总向两边滚。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小钢珠总是往两边滚？后又通过实验证明这与磁铁各部分的磁性有关系。可是又有新的问题产生了：同一块磁铁各部分的磁性不一样强呢？那我们猜条形磁铁哪些部位磁性最强？经过进一步的认知冲突，最后得出了正确的科学概念。
在我们的科学教学中，这样的情境时常发生，我们在引导孩子们去修正原有的科学概念需要提供给学生多次起身体验的机会。
四、提供模拟实验，发展缺陷前概念。
提供模拟情境，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。只有通过运用，才能暴露学生对科学概念理解上的缺陷，以便進一步地深化学生对科学概念的理解。
例如在执教的《雨水对土地的侵蚀》一课，从学生的已有前概念从发，他们下雨后道路变得泥泞、坑坑洼洼。很明显是片面的，琐碎的，很难想到雨水会侵蚀土地，会改变地形。这节课前，已经学习了各种自然力对岩石风化的作用，以及风化作用对地表的影响，通过“下雨”模拟实验，及对“雨水”降落时土地和径流的观察，认识流水对土壤的侵蚀作用，在此基础上，提出什么因素影响土地被侵蚀程度的问题，由学生根据自己的经验推测和设计实验方案进行探究。通过对“下雨”的模拟并观察，学生在脑海中会逐渐形成对下雨水土地的侵蚀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。
火山爆发、下雨等自然现象属于不可认为再现，有效的采用模拟实验，直观弥补学生对其的粗犷认识，建立完整的科学概念。
总之，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，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。
【作者单位：晋江市晓聪中心小学 福建】
科学前概念 篇5
如何改进我们的教学,进行有针对性的教学设计,才能有效转变学生的前概念呢?笔者认为,教师应该了解学生真实的前概念,依据学生的前概念特点设计教学,甚至突破教材的限制,真正实现“用教材教”的理念。
案例:《运动与摩擦力》的教学
一位青年教师执教了《运动与摩擦力》一课。教师按照教科书上的设计,一步步引导学生进行探究,轻松地得出了教科书上需要学生得到的科学概念。下面是实施科学探究之前,师生的一段交谈:
师:摩擦力的大小可能与哪些因素有关呢?
生:可能与物体的重量有关。
(教师冲学生微笑,表示赞许,板书:物体重量)
生:可能与接触面是否光滑有关。
师:可以说成接触面的光滑程度。(教师板书:接触面的光滑程度)
生:物体大小。
师:什么意思?哪里的大小?
生:底下那个面的大小。
师:接触面的大小是吗?
(学生点点头)
(学生沉默表示没有)
下面全部的探究活动就是围绕着教师板书的(也是课本上出现的)两个因素进行小组合作探究、交流、分析数据、得出结论。全部探究活动结束离下课还有5分钟的时间,上课教师的脸上一副轻松的样子。
反思:在有限的40分钟时间里“轻松”地完成了书上的教学任务,看似成功的课堂,一定是有效的吗?不一定。上课教师的目标似乎很明确,就是完成教科书上的任务,在此基础上体现科学教学的理念。不要忘记,科学教学的任务不仅仅是完成教科书上现有的任务,而是使用现有的教材内容去教学,真正实现学生科学概念的转变。
当学生说出“摩擦力的大小可能和接触面的大小有关”时,教师为什么不把它板书到黑板上呢?即使没有准备相关的材料,我们也不必回避学生提出的这个因素,毕竟好多学生还是有着这样的前概念的。因为这节课使用的是我执教的班级,我在活动后就花了一些时间对学生进行摩擦力大小的前概念探查。我把一个横截面是等腰梯形的木块放在桌子上,并模拟用测力计拉它,先是梯形较大的底面和桌面接触,然后换较小的底面和桌面接触。我问学生:“你认为刚才的两种情况,哪个更容易拉动,哪个较难拉动?”结果,全班一共54人,有39人认为大的底面和桌面接触时难一些,因为“摩得比较紧”“面积大”。我把大底面的面积故意做得相当于小底面面积的2倍,当我追问“你觉得会大多少”时,共有27人的意思是“差不多大一半”。因为探查时采取的是一对一的访谈,结果应该是真实的。
由于是公开课,我想这位老师应该是试讲了几次的,他在试讲的过程中就没有出现学生提出这样的因素吗?如果有,他有没有想到要探查一下学生,看看学生内心真正的想法是怎样的呢?他有没有想到要根据学生的真实想法来灵活处理教材,适当调整自己的教学思路呢?
实践:根据探查的结果,我对教学进行了调整,在另外一个并行班上了一次《运动与摩擦力》。这次的教学,除了探究课本上出现的两个因素外,还探究了接触面的大小与摩擦力的关系。在学生实验探究接触面的光滑程度和摩擦力大小关系的实验时,我没有给学生规定盒子里放几个钩码,只是让学生明确进行这个实验时,前后钩码的数量应该相同,才能保证实验的公平性。发给学生的记录表是这样的:
学生汇报实验数据时,我利用电子表格即时输入,除了各小组自己分析数据、发现规律外,我还引导学生比较全班的数据,这样就使得实验结论更有说服力。然后根据“桌面光滑程度”数据项对全班的数据进行排序,组织学生观察重新整理后的数据,看有什么新的发现。结果学生很轻松地发现,在桌面光滑程度相同的情况下,钩码数量越多(物体越重),盒子和桌面之间的摩擦力越大,反之越小。虽然只做了一组实验,但对数据进行了不同方位的分析,得出了两种正确的结论,而教学时间并没有多用多少。
接下来,我组织学生讨论如何设计实验探究摩擦力的大小与接触面的大小是否有关系,并为学生提供了一个新的材料:横截面是等腰梯形的木块(课前探查时用到的)。通过简单的实验,学生轻松地获得了数据,并利用数据的分析很容易地改变了原来“接触面越大,摩擦力越大”的前概念。
科学前概念 篇6
“概念性理解”最初由美国数学学会1995 年提出,旨在改善全美数学教学质量。[5]随后该名词广泛被美国科学教育领域采纳,并进一步解释什么是“概念性理解”:通晓概念间的相互关系;运用科学概念,对来自真实生活场景的问题进行预测、评价、交流,在此基础上做出决策或给出解决方案。[6,7]如上文所述,与“概念性理解”交织的是数学与科学的“程序/ 实践性知识”。
要有效促进学生从科学前概念为起点,经过概念转变,形成对科学知识的“概念性理解”,必须深入研究学生存在什么样的科学前概念,有针对性地设计教学情境才能做到有的放矢。换句话说,学生的科学前概念常常源自生活场景,基于一种个人直觉的解释;而科学概念则是科学家群体对自然理性的解释与共识,基于归纳- 演绎- 证明的严格实证体系。教学中的观念转变正是在两者之间搭起沟通的桥梁,从学生的兴趣与认知出发,促进其一步步向复杂严谨实证的思维体系迈进。本文试图利用文献计量研究法对中西方相关文献进行分析比较,从而揭示中西方研究方法与成果的异同,试图为未来科学前概念研究发展方向提供一种新的视角,并为该领域的理论- 实践互为促进提供一种可行性方案。
一、中西方科学前概念的文献计量学研究
无论自然科学还是社会科学,文献是各领域研究进展与成果的重要载体,通过对文献的归类、统计、比较常常能揭示出一个研究领域的宏观发展态势,以及不同国家的研究重点与范式有何不同。这样的研究常常横跨了统计学、文献学与某个特定的专业学科,因此可以说文献计量学属于交叉学科研究的范畴,其提供的方法论与教育学的结合,为揭示教育学某些研究领域的进展,类似研究在不同国家间的差异提供了一个独特而宏观的视角,是对特定研究领域的量化研究。
具体到教育领域科学前概念的文献计量研究,首先需要广泛收集中西方该领域的研究文献,建立中西方科学前概念数据库集。在西方,有关科学前概念数据库,已经存在一个研究领域广为人知的文献信息数据库,即德国基尔大学(Kiel Uni-versity)杜伊特(Reinders Duit)教授建立维护的西方科学前概念研究数据库集[8](基尔大学始建于1665 年,是德国传统悠久的大学之一)。该数据库广泛收集西方发达国家关于科学前概念研究相关的研究文献,将文献从不同角度进行分类,即按照前概念产生的主体与内容进行分类:学生前概念的探查;教师前概念的探查;针对学生的前概念教学方法;前概念相关的哲学/ 心理学研究;前概念与教师培养;前概念与科学史;前概念与生活现象;前概念与语言和按照学科进行分类:生物、物理、化学、地学。
由于国内没有一个现成针对科学前概念的数据库,本文基于国内数据库CNKI知网的数据,将科学前概念相关的文献经过人工分拣,构建了中国大陆科学前概念研究数据库集,并利用杜伊特(Reinders Duit)的分类,对大陆研究科学前概念的学术文献进行了分类。由于国内研究该领域的工作有自己的特点,因此在上述分类基础上又增加了4 个分类:科学前概念一般介绍性论文;科学前概念与教学评价;科学前概念与教材;前概念与解题研究。
1.中西方文献数量与学科分布比较
科学前概念形成是一个很多学科都涉及的研究领域,早期主要在哲学、心理学领域。奥苏贝尔是较早研究学生个体基于个人经验形成前概念对学习产生影响的学者之一。[9]科学教育作为西方教育领域的一个重要分支,科学前概念研究无疑是前概念领域很重要的研究范畴。因为这里构建的两个数据库都是科学教育领域的前概念研究数据库,因此并未涵盖语言、数学、人文科目中的前概念研究文献。由图1 可见,该领域研究在西方有着悠久的历史,中国大陆地区大约在本世纪之交开始有学者关注科学前概念的研究。从每年发表的文献量上看,中西方不在一个数量级上,且由于语言问题,两者间缺乏有效的学术交流与沟通。
由于中西方在该领域文献量不在一个数量级上,因此各学科以在各自文献中的百分比为比较对象,而非绝对数量。由上页图2 可见,西方的学科分布比例由高至低分别是:物理、生物、化学、地学;中国大陆的学科分布比例则是:物理、化学、生物、地学。科学综合是中国大陆特有的,西方文献鲜少在一篇论文中处理多学科前概念。
2.前概念来源主体与具体研究内容比较
图3 分析可以看到,西方研究内容百分比例由高到低分别是:探查学生的前概念、考虑学生前概念的教学方法、前概念相关的哲学/ 心理学研究、教师的前概念研究、前概念在教师培养中的作用、个体与科学史概念发展比较、前概念与语言、生活中的现象与科学前概念;中国大陆从百分比上看主要集中在三个方向,百分比从高到低分别是:考虑学生前概念的教学方法、前概念一般性介绍、探查学生的前概念,这3 类占中国大陆该领域研究文献的95%。并且中国大陆有自己的特色:前概念一般性介绍;前概念与解题研究;前概念与教材研究;前概念与教学评价研究。
图4 与图5 分别比较了物理学与生物学科中具体研究方向的百分比分布,相较来说中国大陆在物理学的研究比例较为连续,覆盖了大多数重要的物理领域;生物则主要偏重于遗传学、生态学、营养学方面的前概念研究。
二、中西方科学前概念研究差异深度分析
1.探查方法的差异反映中西方对“前概念”理解的分歧
我国大陆地区有关前概念研究的文献与西方文献较大的不同之一,表现在对学生“前概念”揭示的方法上。相当一部分文献是在单篇文献中罗列出多个科学概念对应的“前概念”,而没有详细的探查方法与过程;还有一部分文献将概念等同于专业名词解释,[10]把前概念探查简化为定义/ 解释专业名词。
图6 从三个层面剖析了概念的构成:宏观世界可感知的现象、可理解的现象本质、代表该现象的文字符号。比如,小树长成大树是学生可以感知宏观世界的现象,现象背后的本质是理解小树长成大树,增加的体积与重量来自哪里?亚历士多德曾经猜想主要来自于泥土,学生基于生活实践会做怎样的直觉猜想与理解,正是科学前概念研究要探查的内容。现代科学用实验探明植物生长增加的体积与重量主要来源于太阳光、二氧化碳、水:植物通过光合作用不断将碳转化成有机物,这是树木长大的背后的本质理解与原因解释。“光合作用”是该现象与原因的文字符号象征。探明学生对这一宏观现象的解释,即科学前概念,将有益于理解从学生的科学前概念出发,需要在教学中架构怎样的桥梁,帮助学生发生观念转变,理解科学概念,并将这种理解运用于实际生活中的判断与决策,甚至是创造。换句话说,这些科学概念体系将成为学生生活中进行各种选择、判断的证据来源。比如,对转基因食品要如何选择与评价? 对核能要怎样选择与评价?这都是现代社会公民进行批判性思考时,必须具备的知识背景与个人心理基模,也是科学教育的重要意义所在。基于此,西方文献探查学生前概念认知常常从可感知的现象入手,利用生活中的问题,让学生预测结果,并解释原因,通过这个过程了解学生对第二层“现象背后可理解的本质”的把握是否符合科学的解释。如果不符合,则要设计恰当的教学方法,促进学生的观念转变。比如,下面的问题是一个典型的西方文献的探测方法。[4]
如果有一个天平,右端是一个封闭的罐子,左边是与之配平的砝码,该天平非常灵敏,非常小的质量变化都会引起指针摆动,如果这套设备放在阳光下几个小时后,指针会不会动? 为什么?
由此可以看出,关键不仅仅看学生预测的结果,还要求学生解释原因。有时正确的结果预测并不意味着学生从本质上把握了科学原理。比如,标准化考试中,学生猜题也是有猜对的概率的,但是猜对并不意味着学生理解答案背后的科学原理。所以解释原因是前概念探查中非常重要的步骤,甚至基于解释要继续对学生进行访谈,深入挖掘学生的想法来源。在探查过程中可以忽略概念的“文字符号”一层,关键是学生对现象和现象本质的把握。比如在幼小孩子中,有些孩子不知道“浮力”这个词,但是他们会注意到“东西”被水“撑”起来的现象。在美国科学教育标准中,低年级阶段只要理解科学概念对应的现象与本质,可以不知道或不会拼写其对应的专业名词。[10]而国内的一些研究大多数情况下要求被测试者首先要对专业名词有很好的理解,才能明白问卷在问什么,并且不要求对答案解释原因。[11]这其中的差别,体现了中西方学者对“前概念”理解的分歧。
2.科学前概念研究链在国内研究的缺失
图3 分析可以看到,西方探查学生前概念的文献多于考虑学生前概念的教学方法文献,同时可以查阅到一系列基于学生前概念研究,研制出的科学概念量表:物理力学概念量表、天文学概念量表、自然选择概念量表,[12,13,14]及快速应用于课堂的诊断问题的概念检测(concept test)或者点击回答问题(clicker question),基于此设计教学情境,形成了如图7 所示的研究- 实践互动系统。这一基于研究与实践的教学改革,不仅仅波及基础教育,还在高等教育中引起了广泛的关注。比如,哈佛大学、北卡来罗纳大学的同辈指导项目(Peer In-struction)和扩展项目(Scale Up)教学改革。[15,16]教师在授课前,会通过网络系统要求学生对即将开始的章节内容进行前测,测试使用的量表是在广泛调研了学生可能会出现的前概念的基础上,将科学概念混在前概念的干扰项中。根据前测学生的情况,有针对地设计教学,促进理解层面的概念转变。在这场改革中可以看到很明显的建构教学的影响,关注学生已有的理解,在此基础上设计概念转变的教学方式。
国内考虑学生前概念的教学方法与前概念一般性介绍文献远多于探查学生的前概念的研究文献,未形成一个系统的由理论到实践、由初等教育到高等教育的研究链,未形成通过理论研究为实践提供坚实的基础与源头。这其中一个重要的因素是计算机技术对科学教育改革的影响。西方利用互联网技术,可以很方便地对学生进行前测,而互联网技术在教学中的应用有可能会促进这一研究- 实践互动范式的良性发展。一旦形成一个科学前概念理论- 实践互动系统,就可以通过理论研究为课堂教学设计提供坚实的基础,课堂教学又反过来为理论研究提供丰富的研究素材。
3.相较西方,我国在大学生与教师前概念研究中表现出的不均衡
哈佛大学物理学埃里克(Mazur Eric)教授在世界著名期刊《科学》(Science)上撰文,当他对他的学生———哈佛大学本科生用力学概念量表的一些问题进行测试时,惊奇地发现这些被大家认为天才的学生尽管都能熟练地陈述牛顿定律,但是当用真实场景询问学生,要求他们预测时,竟有很大比例的学生预测错误。[17]这是促使他质疑传统教学效果,并对教学进行改革的起因之一。图3 也表明中国对教师以及师范教育中的前概念研究比例远远低于西方发达国家。从理论研究的层面,也折射出了中西方实践隐喻的差异:国内倾向于默认教师是不会有错误的前概念的。教师作为教学实践者,只有对科学概念进行深刻的理解,才有可能使学生的理解超越概念的字面表象,才有可能洞察分辨学生的科学前概念究竟是什么,怎么来的,要设计怎样的教学情境才能使之发生深刻转变,从而使学生在真正面对真实世界时,将概念之间建立联系,并运用科学概念对问题进行预测、评价、交流,并在此基础上进一步做出决策或给出解决方案,而不仅仅是停留于专业名词的文字解释与事实数据的记忆上。
三、相关研究未来展望
概念一般有三个层面:文字符号、可理解的本质、可感知的现象。学生的前概念常常直接来源于生活经验中对可感知现象进行一般抽象或因果判断。现代科学知识中,许多科学概念在日常生活中是很难接触到的,比如生命科学分子层面的诸多概念、物理科学量子领域的概念。对于学生的前概念,我们需要明确不是所有的科学概念都有学生对应的前概念,即“零概念”的存在。只有认识到这一点,才不会在教学时令学生产生错误的迁移:宏观物质在学生可操作的层面分得再小,也不可能进入原子层面,令学生将原子的性质概念建立在“小颗粒”宏观物质上是不恰当的。意识到零概念的存在,可以从学生已有经验出发,建立新的原子层面的物质模型。[18]无论中方文献,还是西方文献,进一步对前概念进行分型的工作都有所欠缺,除了增加零概念的分类,还应具体区分不同情境下的前概念:有些前概念是望文生义引起的;有些则是现实生活缺少理论抽象的理想条件造成的,学生的因果推断在现实世界有其合理性,比如现实生活中羽毛的下落确实比铁球慢,只有在真空的理想条件下才可以看到两者的等速下落;有些是文化、宗教、神话影响下形成的。针对不同的情况会有不同的教学策略。有些学生的前概念产生,则是由于教师教学的不恰当设计造成的,因而针对不同的情况应有不同的实践策略。
结合上文分析,在某些学科上的学生前概念研究远远不够,比如地理、生物。对教师的前概念研究,以及前概念研究如何结合进教师的职前培养有双层含义,第一层当然是针对师范生自身心理特点的培训会更有效,第二层含义是师范生自己受什么样的教育,在潜意识里面就会认为这样的教育理所应当,故要推进教学改革。首先要让未来的老师们在自己培养的过程中体会什么是因材施教,注意学生前概念的意义。只有如此,在其后的职业生涯中,这些新老师才会更多领悟从学生的知识结构出发和进行有意义学习建构的重要性。
摘要：让·皮亚杰较早研究了儿童理解世界过程中如何形成概念,其后西方科学教育改革也不断强调学科知识转化为“概念性理解”的重要性。新世纪之交,我国兴起了该领域的研究热潮,中西方的研究与实践有怎样的异同?本文通过文献计量学研究追踪发现:中国学者对科学前概念的理解与探查方法显著不同于西方;我国不像西方研究那样形成完整的研究-实践互动链;相较西方,我国科学前概念研究在高等教育以后的人群中呈现失衡状态。
“加法”的前概念研究 篇7
合久必分、分久必合, 合与分是世界上两种基本存在形态。从数学的角度来分析, 合所对应的是加法, 分所对应的是减法, 其中等数量的合就是乘法, 等数量的分就是除法。再从运算的关系来看, 减法是加法的逆运算, 除法是乘法的逆运算, 由此可知加法是最为基础的运算, 是其他运算的基石。
按照集合论的观点, 两个自然数a和b相加的和为a+b, 是指如果a和b分别是互不相交的两个集合A和B的基数, 那么, a和b所代表的集合A、B是互不相交的, 而a+b则是并集A∪B的基数 (《小学数学研究》第26页) 。在小学阶段, 加法的含义就是指两部分的合并, 也可以说加法是对一类客观现实中具有合并现象的数学化表征。例如, 左手有3颗糖果, 右手有2颗糖果, 合起来是5颗, 写成数学算式就是3+2=5。小学生建立加法概念需要借助具体的生活情境和操作活动, 孔企平老师在《小学数学课程和教学论》一书中说得非常明确, 具体情境是小学生理解加减法的基础, 当一个数的运算与代表情境中的物体相联系时, 才能在学生的头脑中获得真正的意义。
二、学生已有经验的分析
现行教材都把“加法的认识”这一内容放在一年级上册, 紧接在“5以内数的认识”之后进行的教学。一年级刚入学的学生大多是六周岁半左右, 那么, 这一年龄段的学生对加法有哪些认识呢?
(一) 生活中关于加法经验的积累
加法作为一种生活现象司空见惯, 随处可见, 儿童的成长过程中经常会遇到并经历具有加法含义的活动。婴儿从出生到上小学的六年多时间中, 天天会遇到具有加法意义的生活现象, 如:
现象1:家里有爸爸、妈妈和小贝, 今天外婆来了, 家里就多了一个人。
现象2:小贝已经有2辆玩具车了, 今天叔叔又送给他一辆崭新的玩具车, 现在有3辆玩具车了。
现象3:小贝喜欢画画, 上午画了3个小动物, 下午又画了2个小动物, 数一数, 总共画了5个小动物。
上述现象都是两部分的合并, 也就是都具有加法结构的模型。孩子从出生到上幼儿园常常会遇到或发生类似与加法有关的事情, 学生在不知不觉中已经积累了关于加法的直观感知, 至少能够正确判断多了还是少了。
(二) 知识学习过程中积累的加法经验
尽管上小学之前, 儿童还没有明确的要求需要学习一定的知识和技能, 但受望子成龙、望女成凤的思想观念影响, 让孩子尽早地识字认数、会数数、会做加减运算是多数家长的殷切期望, 因此学生的学习已经先于学校教育而开始。
首先, 多数儿童在上学前学会了数数, 尤其是能够指着具体的实物进行点数, 也就积累了最为原始的加法运算的能力。
其次, 在幼儿园孩子要认识很多图形, 做很多活动和基础性的练习, 从中会有不少与加法运算有关的内容, 如:
凑数活动:小朋友心中想好一个确定的数, 然后从1~10这十张扑克牌中找出两张, 使得两张牌的点数正好凑成心中确定的数。
打靶游戏:在靶上标出1~5这五个数字, 小朋友用沙包打靶两次, 并把两次打中的分数加起来作为最后的成绩。
6以内的加减运算练习:小朋友吃掉5瓶果奶, 还剩下1瓶果奶, 活动室里原来有几瓶果奶?
[注:以上活动和习题均出自浙江省《幼儿园课程指导》编写委员会编写的《大班教育活动设计 (上册) 》, 新时代出版社出版。]
三、前测的意图及习题
从上述的分析来看, 学生有比较丰富的生活经验和知识储备, 但就每个个体而言, 对加法的感知是否如上所说, 他们当中存在着怎样的差异呢?为了更好地帮助学生学习并建构加法的概念及基本的运算技能, 我们试图通过前测了解学生以下几个方面的现实起点, 从而为教学提供有利的资源和借鉴。
第一, 学生面对两部分合并的情境时, 会自觉运用加法计算的占多大比例?
第二, 学生正确进行10以内加法运算的比例如何?
第三, 学生对加法含义的理解达到何种程度?能否用具体的动作和直观图示进行表征?
第四, 面对具体的现实情境, 学生能否借助加法运算进行解答?
基于这样的意图, 为了便于操作, 我们设计了如下前测题:
四、测试要求和数据统计
(一) 测试的对象
一年级学生120 人, 在开学初第一周或第二周完成。 (为了对比研究, 可以选幼儿园大班学生进行测试)
(二) 测试的方法
统一采用面试。先做好测试题课件 (包括录音) , 逐一对学生进行面试, 有条件的可以录像, 但不要对学生产生影响。
(三) 数据统计
每个测试题需要统计的数据:
测试题1: (1) 正确说出大、小猴子数量的人数及比例; (2) 正确说出结果是6只的人数及所占的比例。
测试题2: (1) 正确表述题意并算出结果的人数及比例; (2) 在同一情境下不同算法的人数和比例。
测试题3: (1) 口算结果正确的人数及比例; (2) 会正确表征两部分之和的人数及比例。
测试题4: (1) 正确判断是否够的人数及比例; (2) 不同方法解决这个问题的人数及比例。
五、测试结果分析和教学建议
(一) 测试结果 (一年级刚入学初)
我们选择了城区中心小学和乡镇小学共6所120名刚入学的一年级新生进行了前测, 其结果如下:
测试题1:课件出示静态图:左边4只小猴子, 右边2只大猴子。
(1) 你看到了什么?
(2) 课件中变化猴子的位置, 问学生总数是否变了, 为什么?
绝大多数学生还能正确说出不变的原因:只是猴子的位置变了, 还是6只 (或者4小2大) 猴子, 少数学生因为不理解“总数”的含义, 未能正确回答。
测试题2:课件出示5个学生, 动态演示又来了2个学生。
(1) 用语言表述:你看到了什么?
(2) 你是怎么算的?
测试题3:口答2加3等于多少?请用身边的实物或是动作来表示2加3。
(1) 120人正确回答结果是5的, 占100%。
(2) 用身边的实物或动作表示2+3的如下表所示:
测试题4:小明的妈妈有3元钱, 小明的爸爸有5元钱。他们要买一本7元钱的图画书给小明, 够吗? (有课件和语音)
(1) 有119人回答钱够了, 占99.2%。
(2) 在119人中, 有23人是通过数的方法获知还多出1元;有82人是通过先加 (3+5=8) , 然后与7比较, 认为多出1元;还有12人通过计算 (3+4=7) 比父母的总钱少1元来判断的;只有2人不会说其中的原因。
(二) 测试结果分析
第一, 一年级刚入学的学生已经具备了简单的加法运算能力, 特别是5以内数的加法正确率很高。
第二, 一年级新生对加法有了比较全面的直观理解:一是知道两部分合并可以用加法来计算;二是对一个加法算式能用不同的直观图示来表征, 初步具备了数学符号化的意识;三是在面对具体问题时, 多数学生已经具备了先加再比的策略意识。
第三, 在计算5+2、3+5等算式时, 尚有20%左右的学生采用了数的方法, 而且从1开始数的占到一半左右。
第四, 学生对加法意义的理解是浅层次的, 对加法所具有的高度抽象性和概括性的认识还不够深入。
第五, 通过对幼儿园大班儿童的前测, 两者之间的差距不是很大, 主要在两个方面存在一些差异:一是一年级新生在表达上要稍稍高出大班儿童, 如第二题, 看课件演示能正确表述过程并说出结果是7人的, 一年级新生高达83.3%以上, 而大班儿童只有41.7%。二是一年级新生在解决具体问题 (如测试题4) 时, 直接用算式解决的比例要高于大班儿童。
第六, 城区学校、乡镇学校和山区学校之间没有明显的差异。
(三) 教学建议
根据前测数据分析, 我们对加法初步认识一课的教学提出如下建议。
第一, 这是一节以建立“加法”概念为主的概念教学课, 而非很多教师认为的加法计算教学课。
第二, 这节课的重点是让学生在丰富的现实情境中真正理解加法的含义, 而不是进行加法算法的探究。在具体计算时, 只需要引导学生正确数就可以了。如3+1, 就是在3的基础上继续往下数得到4;同理, 4+2就是在4的基础上继续往下数到6。
第三, 应该让学生理解加法算式的表征作用, 初步感受数学抽象的魅力。要让一年级学生经历一个从具体情境到抽象算式的归纳抽象过程, 还要让学生展开想象, 看到算式能想到不同的具体情境, 从而比较深刻地理解加法的本质含义。教师需要为学生提供不同的素材 (如静态的:左边3个苹果右边1个苹果, 树上3只猴子树下1只猴子;还可以是动态的:停车场原来有3辆汽车, 又开来了1辆汽车) , 让学生表达并写出算式“3+1=4”, 然后根据算式“3+1=4”来编类似的故事情境 (如妈妈给我3颗奶糖, 爸爸又给了我1颗, 我一共得到了4颗奶糖) 。有了这样丰富而完整的学习经历, 学生才能渐渐体会数学算式不再只是一个算式, 而是具有丰富的内涵, 也逐渐体悟到数学的高度抽象性。这样的学习过程, 不仅学到了知识, 而且还很好地渗透了数学思想方法, 让小学生从小经历数学抽象、数学归纳和数学演绎, 而这些正是最为基本的数学思想方法。
“比”的前概念研究 篇8
“比”是数学中的一个重要概念, 其概念实质是对两个数量进行比较, 表示两个数量间的倍数关系。这两个数可以是同类量, 也可以是不同类量。“比”可以表示为两个同类量的比, 表示的是它们之间的倍数关系, 比如, 一面红旗长15cm, 宽10cm, 我们可以说长和宽的比是15比10, 即15∶10, 也可以说宽和长的比是10比15, 即10∶15。比还可以表示两个不同类量的比, 表示的是第三种量, 比如, 90分钟绕地球42252km, 也可以用“比”来表示路程与时间的关系, 表示单位时间所行的路程 (即速度) 。
比和除法、分数有着密切的联系, 但又不完全等同, “比”更强调的是量与量之间的倍比关系的直接描述, 有时并不关注具体比值是多少, 而除法、分数更多的是强调两个量之间的一种运算关系, 通常也会关注运算的结果。此外, 我们用“比”可以同时表示两个、三个甚至更多的量之间的倍比关系, 而除法、分数一般只能表示两个量之间的倍比关系。“比”不仅表示相除, 更是一种关系!因此, 现行新教材将“比”从分数除法单元脱离, 独立成为一个单元, 以突出量与量之间的关系。
比, 也是对“平均分”方法的延伸和发展, 例如, 把12张画按2∶1分给两位同学, 实际上就是把总量平均分成 (2+1) 份, 而如果按1∶1分配, 就是平均分。在解决的过程中, 可以实际操作, 列表解决, 按每次2张1张分发;也可以画图后, 按整数问题来解决, 先求每份是多少, 再求各自的几份;当然按照分数问题来解决, 把总数看成“整体”, 先求各自占整体的几分之几, 再求是多少也是可以的。
“比”是小学数学中的一个重要概念, 让学生真正理解比的意义, 具有一定难度。
1. 透过份数理解比
如“按1∶4的比配制一瓶500 m L的稀释液”, 指的就是“浓缩液体积有1份, 水的体积有4份, 稀释液的体积有5份”;“每个橡皮艇上有1名救生员和7名游客”, 也就是说“救生员和游客的人数比是1∶7”, 将两个数量关系用比的形式加以抽象概括。由此可以明白, 透过份数来学习“比”这一概念, 为解决问题积淀了丰富的表象, 为正确解答按比分配问题提供清晰的解题思路。
2 . 分数转化理解“ 比”
“女生人数是男生的1 (1/4) 倍”, 即女生人数是男生人数的5/4, 发现男、女生人数的比是4∶5。借助分数的意义, 进一步认清两个量之间的关系, 将分数灵活转化为比。
二、学生已有经验的分析
目前, 教材把“比”的内容放在六年级, 在对“比”进行系统学习前, 学生已经有了除法、分数除法的学习基础。那么, 六年级学生对“比”有哪些认识呢?
(一) 生活中关于“比”经验的积累
谈起“比”学生并不觉得陌生, 因为生活中常常遇到。比如在前测中学生提到的:
A.吹泡泡的液体中, 水和洗洁精的比是2∶3。
B.社团的男、女生之间的人数比是24∶25。
C. 冲泡燕麦片时, 燕麦和水之间量的最佳比是1∶6。
D. 金龙鱼调和油中大豆油、玉米油、菜籽油的比是1∶1∶1。
E.足球赛中, 甲、乙两队的进球分之比为2∶3。
以上事例中, 学生都提及了“比”, 可见生活中学生有不断接触“比”的机会, 至少学生清楚“比”的外在表征形式, 事例A、B、C、D都是对“比”的正确感知。当然, 生活语言时常还冲击着数学表达, 学生头脑中生活中的篮球比分, 如事例E, 虽然形式上雷同, 但是意义上却截然不同, 学生无法从本质上区分, 容易被生活语言“负迁移”。
(二) 知识学习过程中积累的比经验
本单元内容是在学生学习分数乘除法的基础上安排的, 从学习的具体内容来看, 学生已经掌握了除法的意义、分数与除法的关系、分数乘除法的计算以及解答有关分数乘除法的实际问题等知识, 这些是学习“比”不可缺少的知识基础。
1. 份数经验
通过低段对倍数的学习, 让学生“按黄球是红球的3倍取球”, 学生能够轻松罗列出各种方法, 如取红球1份黄球3份, 取红球2份黄球6份, 取红球3份黄球9份……从份数的角度来思考, 发现不管怎么取, 只要符合黄球、红球个数比为3∶1, 满足这样的倍数关系即可。又如“, 班级女生人数是男生人数的3/4倍”, 从理解的简洁性上考虑, 我们常常默认男生人数为4份, 女生人数为3份, 在这样转化理解的过程中, 也开始隐约渗透“比”的意义。
2. 除法概念经验
比与除法、分数有着密切的联系, 所以应当充分利用学生原有的知识基础, 引导学生联系相关知识进行类比和推理。例如, “2本本子8元, 3本本子12元, 4本本子16元……”我们可以利用“总价÷数量=单价”中的商不变性质研究总价与数量之间的关系。在这样的变化中, 什么没有变?是总价与数量的比, 都是4∶1, 也可以说成数量与总价的比没有发生变化, 都是1∶4。当然“比”也可以与分数建立这样的联系。
比的前项、后项、比值与除法中的被除数、除数、商以及分数的分子、分母、分数值形成对应关系等, 通过学生自己的思考、分析、解答, 这不仅有利于加深对比的意义的理解, 也能加深对除法与分数概念的理解, 促进比与除法、分数的知识之间的融会贯通。
三、前测的意图及习题
从上述的分析来看, 学生对于“比”的生活感触还是较为宽广的, 但是就每个个体而言, 对生活中的“比”是否人人都有这样的数学直觉, 他们当中存在着怎样的差异呢?为了更好地帮助学生学习并掌握“比”的概念及联系转化的方法, 我们试图通过前测了解学生以下几方面的现实起点, 从而为教学提供有利资源和借鉴。
第一, 学生能否正确联想到生活中的比?
第二, 学生能否由倍数、除法、分数联想到比的意义?
第三, 学生是否理解比的意义中所包含的两个量的倍比对应关系?
第四, 面对生活情境, 学生是否能真正区分相差关系与倍比关系?
基于这样的意图, 又为了便于操作, 我们设计了如下三个习题及相应的问题。
测试题1:
(1) 生活中, 你听说过或者看到过几比几吗?请举例说明。
(2) 调制一杯糖水, 里面有比吗?如果有, 会是谁和谁的比呢?
(测试意图:检测学生对“比”的直觉, 即了解学生对生活中的各个“比”的认知度, 主要看学生能否在生活中回忆寻找到“比”, 在这些“比”之中, 球场的比分, 数学意义的比又占多大比例。)
测试题2:
(1) 这一杯饮料中糖与水的比是1∶10。你知道它的意思吗?能不能用我们学过的知识来解释一下?
(2) 如果我放3勺糖, 应该放多少水?如果再加1勺糖呢?应该放多少水?
(3) 上面的饮料中, 糖与水的具体数量不断地在变, 什么没有变?
[测试意图: (1) 了解学生能否对“比”有正确的意义理解, 能否尝试通过已经习得的知识来解决新问题。 (2) 能否解决具体数量不断地在变而引起另一个量变化的问题。 (3) 了解学生能否深入思考, 发现在变化的过程中不变的量。]
测试题3:下图中这两个1∶10表示的意义一样吗?有什么区别?
(测试意图:以赛场的比分冲击对“比”的认识, 从学生真实的想法中, 洞察学生能否区分相差关系与倍比关系, 从数学“比”的本质出发, 避免生活经验的负迁移。)
四、测试要求和数据统计
(一) 测试的对象
六年级学生100人, 在六年级第一学期, 学生学习该内容前一周。 (为了对比研究, 也可以选五年级第二学期末的学生进行检测)
(二) 测试的方法
测试题均采用笔试, 逐题测试, 对于第3题部分学生采用面试方式进行, 要求学生到场操作, 并做好摘录。
(三) 数据统计
每个测试题需要统计的数据:
测试题1:①列举比赛比分的人数及比例;②列举数学意义比的人数及比例;③正确理解糖水中比的人数及比例。
测试题2:①能正确理解比的人数及比例;②能正确解答实际问题的人数和比例;③能正确理解倍比对应关系的人数及比例。
测试题3:正确区分比的本质的人数及比例。
五、测试结果分析和教学建议
(一) 测试结果
我们选择了城区优秀学校, 随机抽样100名学生进行笔试, 结果如下。
第1题:
(1) 列举生活中的比。
(2) 糖水中的比。
在正确表述的94名学生中, 能正确理解糖和水的比的有53人, 占53%, 正确理解糖和糖水比的有6人, 占6%, 能正确理解两者关系的有35人, 占35%。
第2题:
(1) 用学过的知识来解释糖∶水为1∶10。
在知其然知其所以然的93名学生中, 大多采取了份数理解策略, 能表达清楚两者之间倍比对应关系。
(2) 放3勺糖, 对应放多少水?如果再加1勺糖呢?应该放多少水?
在错误解答的同学中, 对糖的数量改变引起水的数量变化之间关系理解错误的有28位, 占28%;有15位同学表示解答具体问题有困难。
(3) 糖与水的具体数量不断地在变, 什么没有变?
参与调查的同学中, 有93人, 占93%, 提到了糖占糖水的比重未变。
第3题:糖与水的比1∶10和赛场比分1∶10, 表示的意义一样吗?
(二) 测试结果分析
根据检测结果可以得出如下几点结论。
第一, 六年级的学生绝大多数有了“比”的潜意识, 碰到生活中 ( ) ∶ ( ) 这样的表征形式, 能首先联想到比。学生的争论焦点就是赛场比分是否符合数学研究的比, 这也是本节课需要达成的目标, 即学生能从数学的角度, 从比的意义出发重新定义比。 (建议保留学生的困惑与争论)
第二, 在研究糖与糖水“比”的过程中, 学生会从字面上联想, 比较自然地联想到“糖与水”“糖与糖水”的比, 而“水与糖水”的比, 对学生来说是比较难考虑到的, 建议增加追问环节, 还可以有不一样的比吗?突破这一思考的盲区。
第三, 从对“比”的实际意义理解、解答实际问题来看, 学生对于比表征的倍比对应关系还是有着相对清晰认识的。有85%的学生已经掌握了将糖看作1份, 根据水是糖的10倍, 糖扩大3倍, 水应该扩大30倍的逻辑思维来分析具体问题, 说明学生能联系倍数、商不变性质来解决实际问题。通过对错误解答学生的采访, 发现不少学生审题不清“如果再加1勺糖呢”, 到底最终有多少勺糖?建议题目可以更加开放一些, 如“如果 () , 需要加多少水?”
第四, 面对数学意义的“比”和赛场上的“比分”, 有96%的学生都能正确辨析数学意义中的比, 其中85%的学生还能站在数学的角度解释判断依据, 说明六年级学生已有一定的思辨能力。从学生的思辨过程看, 学生会联想到倍数关系、对应关系、部分占整体的分数意义等方面, 这样对比的正确区分有很大帮助。这也刚好修正测试题1中学生的想法, 从疑问出发进行研究, 解决疑问并产生新的疑问, 在学习中逐步理解、建构概念, 辨析本质含义。
(三) 教学建议
根据前测数据分析, 我们对“比”一课的教学提出如下几条建议。
1. 理解“比”的现实背景, 逐步抽象“比”
虽然学生对“比”并不陌生, 但是对于“比”产生的必要性, 学生体会不够深入。教学时, 可以从学生的生活经验和学习经验入手, 理解“比”的现实背景, 通过具体情境来引发学生的思考讨论, 并逐步抽象出“比”的概念, 理解“比”的意义。安排情境时, 建议由同类量的“比”逐步比较不同类量的“比”, 结合各自情境理解实际意义。
2. 自主学习类比推理, 抽象概括“比”
在教学时, 应充分利用学生原有的学习基础, 开展观察、实验、猜想、验证等活动, 引导学生用“相当于”一词来说明比、除法、分数的联系, 进行类比和推理, 促使原有知识的重新建构, 加强知识之间的联系。
3. 交流讨论数学思辨, 深刻理解“比”
学生有丰富的“比”的生活经验、知识基础, 也具备一定的数学辨析能力, 可以采用学生自主交流讨论的形式来突破教学难点, 增加辨析赛场比分的机会, 让学生联系生活实际用举例子的方法来证明自己的观点, 透过现象看本质, 为提炼“比”的意义做准备。还可以在迁移学习的过程中, 组织学生对“比的各部分与除法、分数之间各部分间的关系”和“比的后项可以是0吗”展开讨论, 帮助学生进一步明确比与分数、除法之间的关系, 使学生对“比”的认识更加透彻, 认识结构得以进一步完善。
4. 对比拓展, 实现有意义迁移
在后继的学习中, 可以补充更多现实意义的场景, 比如电子表的显示时刻, 同样无法表示两个数相除的关系, 在不断对比中, 加深对“比”的认识;练习中可以适当渗透用“比”来描述三个量之间关系的情况, 拓宽对“比”意义的理解。
让前概念浮出水面 篇9
我们备课不仅要备教材，更要备学生。教师要充分了解儿童对有关概念的已有认识和理解，了解可能发生的概念转变过程是什么样的，并以此作为教育的起点。那么，我们该如何挖掘、了解学生的前概念呢？
方法一：谈话法
谈话法是我们常用的了解学生前概念的方法。在课前导入阶段，教师与学生面对面进行交流，让学生围绕着教师设计好的核心问题，充分发表自己的见解。教师要在这个交流过程中，获取、捕捉相关信息，以了解学生的前概念。
1.鼓励学生勇于发表自己的见解。教师要精心地设计一些问题，鼓励并激发学生去表现、去回答，从而展示出他们的前概念。例如，教师要了解学生掌握的有关声音的知识，可以设计这样的问题：声音是什么？你是怎么听到声音的？声音传播有快慢吗等一系列问题。当然，学生所表达的前概念并不一定正确，教师一定要有耐心和信心，首先对于学生那种敢于表现的精神给予肯定，其次要相信学生一定能够进行纠正。只有这样，学生才会毫无保留地把自己的前概念表现出来，与大家共同分享，让学生的前概念充分暴露出来。
2.引导学生对问题进行猜想和解释。在学生大胆发表自己见解的基础上，教师要积极引导学生对自己的经验或者猜测进行解释。一方面，可以防止学生跟你玩“脑经急转弯”，把答案偏离问题的指向；另一方面，学生进行猜测和解释的过程体现了学生思维的过程，可以更充分地暴露学生前概念。例如有关水的蒸发，教师可以设计这样的问题：把装满水的玻璃杯放在阳台的窗户上，过几天后杯子里的水会发生什么变化？为什么夏天吹电风扇可以使我们感觉凉快？针对这些问题，每位学生脑海里都会出现自己独特的答案，每位学生都会用自己的一套理论来解释自己的答案。透过学生的答案，学生的前概念就会一一展现出来。
3.支持学生互相进行质疑和辩论。学生猜想和解释的过程，有时候会引起部分学生的共鸣，有时候却会让更多的学生打开思维，从而出现不同的声音。教师在遇到这种情况的时候，就不要轻易下结论，要支持学生进行质疑和辩论。例如研究物体运动和力的关系，学生各自发表自己的观点，把自己观察到的现象，根据自己的经验，来阐述运动和力的关系。他们往往会选择最合适的理论来解释，而不会考虑理论是否前后矛盾。教师鼓励同学之间相互质疑，在质疑、辩论的过程中，学生对自己的前概念进行了不断否定和修正，越来越接近于科学概念。
方法二：图示法
科学图画，也是用来观察、记录和分享信息的一种十分有效的方法，它会让学生在细节上比普通的画图倾注更多的精力。有些学习内容，学生用语言是不容易表述清楚的，与其逼着他们在课堂上反复描述，还不如让他们把自己的想法用图画表现出来。
1.简笔画图。科学教学中的很多教学内容，教师可以通过指导学生通过画图来表示他们的认识和想法。例如画一画蜗牛的样子，画一画地球的样子，画一画怎样连接可以使小灯泡发光，画一画阳光下的影子（长短和方向），画一画热是怎么传递的，声音是怎么传播的。通过让学生画图，你会发现学生对于生活经验的知识，往往会很片面，有时甚至会有一些奇怪的想法：也许会给蜗牛添几对足；把地球画成一个半球，人们在半球的平面上生活；把一根导线连接了小灯泡的底部和电池的正极；阳光下物体影子就是更是千奇百怪……
2.材料拼图。学生对有些学习内容可能知道一个大概，但是细节特征不是很确定的。教师可以提供一些简单的材料，让学生来进行拼图活动。例如，学习蚂蚁的身体结构。教师给每个小组分发4个大小不同的硬币，作为蚂蚁身体的主部件，10小段可以自由弯折的彩色铁丝，作为蚂蚁的触角和足，让学生拼一拼蚂蚁身体的样子。学生在拼图的过程中，自由选择材料的过程中，对身体的组成部分、足的数量、足在身体的位置等，都会出现不同程度的偏差。
3.画概念图。概念图的种类有很多，常见的有维恩图、网状图、气泡图等。教学中，我们可以让学生试着画概念图，以直观形象的方式表达知识结构。例如比较樟树和小草、水生植物和陆生植物、动物和植物、水和空气等的特征，通过画维恩图，让学生来梳理知识点；学习食物链和食物网、水的三态变化、岩石的特征等，可以通过画网状图，来认识中心词与相关内容之间的相互联系；学习材料、工具的用途，身体的结构与功能等，可以通过画气泡图，打开学生思维，促进对整个知识架构的理解。
通过让学生画简笔画、材料拼图或者画概念图，学生自然会将自己最原始的想法，通过图表露出来，教师对学生的学习基础和内心思维活动也就一目了然。
方法三：实验法
在实际教学中，有些内容不容易表述，画图也不能说明问题，通过一些简单的观察和实验活动，就可以创设问题情境，发掘学生的前概念。
1.观察实验中捕捉学生“思维定势”。小学生的前概念，经常受思维定势的影响，一些错误的、不规范的观念往往会带到科学学习中来。通过对一些观察现象的描述，可以让学生把这些错误的前概念都“抖出来”。例如，教师把试管内的水烧开，学生会把试管内冒出的白雾说成是水蒸气；让学生观察植物的叶，学生会把植物叶片上的叶脉称之为茎；让学生说夏天为什么热，学生则都会认为夏天时太阳离我们近；研究人的呼吸，学生往往认为人体呼吸时吸入的都是氧气，呼出的都是二氧化碳；教师演示高低、强弱不同的声音，让学生分辨，学生往往会把声音的高低和强弱混淆起来；让学生观察各种虫子，学生会把各种小虫子都认为是昆虫……这样不需要正式的提问，只是在学生在描述观察、实验现象的过程中，把自己的想法很自然表露出来，从而达到了解学生前概念的目的。
2.验证实验中激发学生“前后矛盾”。学生有时候会固执地认为，自己亲自观察到的或者体验到的就一定的正确的、科学的，并以此作为“科学依据”。例如，学生在气温低的时候用手摸木头和铁，认为“铁比木头冷”，但当他在摸阳光暴晒过的木头和铁时，又会认为“铁比木头热”；再如，在研究马铃薯在液体中的沉浮的时候，教师演示：把一个较大的土豆，放到一盆盐水中（让土豆浮起来），把一个较小的土豆放到另一盆清水中（让土豆沉入水中）。学生在单独解释这些现象时，往往是简单地将结果归结为一个原因。而这些事实，让学生的观察、体验到的现象与自己的已有经验出现了矛盾，这个时候再让学生进行解释、讨论，就能把学生更深层次的前概念激发出来，引导学生将科学探究不断深入，逐步修正自己已有的前概念。
3.探究实验中发现学生听信“古人云”的局限。在科学学习中，学生往往会把古人的一些经验，包括谚语，作为科学概念。殊不知，这些经验、谚语也是有特定条件的。如“不干不净吃了没病”之类的谚语，成年人都会有自己的看法，但是对于儿童来说，很容易变成他的错误前概念；“饭后百步走，活到九十九”当然也有特定的前提，百步走是慢速的散步，而不是疾走、跑步；“龙生龙，凤生凤”，在科学发展到现在，已经出现了杂交技术，克隆等无性繁殖；在研究燃烧的条件时，“众人拾柴火焰高”是否一定正确呢？教师先让学生将一根木棒点燃，放入铁罐中，观察火焰的大小，再让小组六位同学分别点燃六根木棒，放入铁罐，观察火焰大小（马上熄灭了）；这是为什么呢？简单的实验过程，激发了学生的思考，马上将学生的前概念调动起来了。
学生前概念的存在是不容回避的事实。教师要通过各种手段，给学生表达自己想法的机会，充分让前概念浮出水面，才有可能促使他们修正自己的认识，而不是隐藏自己的认识。只有把学生的前概念作为教学的始发点、生长点，才能真正做到以学习者为中心。
突破物理前概念的教学策略 篇10
“鱼就是鱼”这个故事让我深受启发:学习总是建立在学习者原有的基础之上。在教学中我们经常抱怨学生“不用心”“记不住”等, 其实是我们忽略了学生的认知基础。学生在学习物理之前并不是一张白纸, 在学习之前或多或少对物理中的一些现象或规律已经有了自己的经验, 有了自己的思维方式。如对落体运动的认识, 学生认为轻的物体下落慢, 重的物体下落慢。还有在学习摩擦力之前, 学生根据生活经验认为摩擦力是阻力, 而学过之后学生会知道摩擦力不一定是阻力。所谓前概念, 是指学生在没有接受正式的物理学教育以前, 通过自己的观察、体验和思考, 形成的对各种物理现象与物理过程的理解和认识。学生的前概念对物理教学的影响极大, 有的物理概念即使教师讲过许多遍, 学生仍弄不清楚。教师应研究前概念的特征, 重建学生的知识体系, 提出前概念转变策略, 这对于物理教学有一定的意义。
根据概念突出的顽固性特点和概念转变发生的条件, 在教学过程中, 教师如果草率地用所谓的正确观点覆盖学生原有的想法, 那么教学效果就可想而知。科学的教学过程应该是正确观点和错误观点发生交互作用, 根据两者的优势及局限性进行相互协调的过程。因此, 在进行科学的概念教学之前, 首先要了解清楚学生原有的对某一概念的认知水平及相异构想情况, 并采用科学的教学手段, 使学生有效地转变错误的物理前概念, 进行有意义的学习。可以进行如下尝试:
1. 进行教学前测
学生头脑中的图式是在潜移默化中形成的, 因此具有隐蔽性, 平时一般不会清晰地呈现在脑海里。因此, 教师在教授新知识之前, 应采用诊断性测试等方式, 了解学生的原认知结构。这样做对教师的“教”和学生的“学”都有重要意义。对“教”的意义可用奥苏伯尔的一句名言概括:“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话, 我将会说, 影响学习的唯一的最重要的因素是了解学习者已经知道了什么。”的确, 在教授新概念之前, 教师只有充分了解学生已有的认知情况, 尤其是与新概念有密切关系的已有概念和原理的认识, 才能选择有效的教学策略和方法, 进行有的放矢的教学。对“学”的意义在于, 一方面通过教学前测或者提问, 激活学生的经验图式, 让它从隐蔽之处呈现出来, 这样就为学生的重新建构提供了基础框架, 学生可以根据自己原有的认知结构进行同化和顺应获得新概念的学习, 以避免在大脑一片空白的情况下进行无意义的接受式学习。另一方面进行教学前测并及时反馈, 能够有效地激发学生的学习动机。学生习惯于用原有图式进行问题解决, 当教师给予错误答案的反馈信息时, 会严重打击他们的原有认知图式。反馈结果会使学生对一些现象感到困惑甚至出现反叛情绪, 如:“我哪里错了?我有事实作为依据的!”“如果答案错误的话, 老师你对这个现象又将如何解释?”此时大脑无比兴奋, 内在的学习动机非常强烈, 用原有认知图式进行问题解决的失败促使他们迫切地想知道原由, 甚至想用自己所认为的事实推翻教师的结论。在这样的氛围中, 教师绞尽脑汁地要求学生注意力集中, 认真听课认真思考就完全没有必要。
2. 组织情境教学
让学生在与实际情况相类似的教学情境中修正错误想法是帮助他们获得科学概念的最佳途径。学生头脑中的前概念大多是在生活的具体情境中建立起来的, 用他们获得前概念的真实问题作为实例, 会产生真实感和亲切感。实践证明, 教学中用以下思路完成真实性任务能有效地转变前概念:选择真实性任务或创设类似的情境;让学生根据自己的理解, 预测实验或问题的结果;让他们用自己的前概念对现象进行解释, 并为自己的前概念进行辩护, 从而引起思维结构发生冲突, 并强烈意识到前概念的存在;教师选择适当的时机进行参与, 并步步引导他们用正确的物理概念解释问题。如果急于求成, 一下子就让学生面对课本上的“真理”, 往往只能适得其反。
3. 开展合作学习
每个学生进入课堂时都带着自己对世界或者自然现象的看法, 他们仅在已经存在的东西与新的知识和信念发生联系的时候才会形成新的理解。合作学习旨在挑战他们已有的概念并引导他们在必要的时候修正他们的前概念。每个人都在以自己的经验为背景建构自己对事物和现象的理解, 因此只能理解到事物的某些方面, 不存在唯一正确的全面的理解。合作学习可以克服个体知觉系统的局限性, 学生与学生之间通过合作、交流与讨论, 使他们超越自己原来狭隘的认识, 了解彼此的见解, 了解不同观点的基础。而且, 在合作学习中, 每个学生都是积极的参与者, 在自由平等、相互信任的气氛中最适宜表达各种荒诞的观念, 这些荒诞的观念有些是自相矛盾的, 在激烈的争论和积极的思考中, 常常会促使他们认识到自己原有认识的片面性和不合理之处并萌发一些新的猜想, 这些猜想往往已经走进真理的边缘。此时, 教师也可以作为合作学习的一分子参与讨论。当积极的学习发生的时候, 教师参与讨论的效果远远好于直接提供正确答案。
4. 重视探究与体验
概念的形成和发展过程对于每个学生来说都是不一样的, 因此在教学过程中要尽可能地让每个学生依据自己独特的发展方式进行科学概念的学习。探究式教学为每个学生提供了通过各种途径形成概念的条件, 满足了每一个学生自主学习、探究问题的天性。学生可以从所要探究的概念出发, 通过阅读课本或查阅有关资料或与同学老师之间的相互交流, 收集有关的材料, 并通过自己对材料的分析提出主观的猜想并亲自动手设计实验进行验证。在探究过程中, 通过丰富的体验和感悟逐步纠正一些错误的观念和看法, 为获得科学概念提供有力的心理支柱。
总之, 前物理概念广泛存在而且根深蒂固, 对物理教学有着很大的影响。因此, 在物理教学过程中, 教师应首先了解清楚学生原有的对某一概念的认知水平及相异构想情况, 并采用科学的教学手段, 发挥前物理概念的积极作用, 有效地转变其中错误的前物理概念, 减少前物理概念对物理教学的不利因素, 进行有意义的科学物理概念教学, 从而提高中学物理教学效率。
参考文献
[1]沈慧娟.物理教学中前概念的运用探析[J].现代中小学教育, 2007 (7) :45.