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讓學生消除錯誤的“前科學概念”
來源:本站原創 作者:傅俊紅 江美華 日期:2011年01月06日 訪問次數:

一個人形成概念的渠道有兩條。
一條是日常生活的渠道。每個個體在各自的社會、生活環境下,通過耳聞目睹、自身實踐將周圍自然界的物體和事件聯系起來,形成對自然現象的理解或想法,叫做前科學概念,簡稱“前概念”。當然,這種概念的形成是自發的、無意識的、不自覺的,所形成的概念也是原始的、簡單的、有限的、零碎的、低層次的,有時還是錯誤的。
另一條是學校教育的渠道。通過接受正規的科學教學、有意識地自學有關書籍或自覺地進行自我實踐而形成的對客觀世界的理解和認識,這叫“科學概念”。這種概念一般來說,比較正確、全面、系統。學生的前概念是新知識建構的基礎,不容忽視。
在小學科學課教學中,概念學習的主要任務是要將學生自發形成的前概念,上升為一定層次的科學概念。

引發認知沖突,消除錯誤的“前概念”

認知沖突是一個人已建立的認知結構與當前面臨的學習情境之間暫時的矛盾與沖突,是已有知識、經驗與新知識之間存在某種差距而導致的心理失衡。當老師充分了解學生的前概念之后,可以通過問題情境的設置,使科學概念與學生的前概念產生沖突。因此,認知沖突是概念改變過程的起點,是學生暴露前概念的誘因,是概念形成的源泉,它可引發、調整原有認知結構的動機,并促使學生尋找協調的途徑。
按照皮亞杰的觀點,學生改變原有認知結構的主要機制是同化和順應。同化是學生把外在的信息納入到已有的認知結構,以豐富和加強已有的思維傾向和行為模式。順應是學生已有的認知結構與新的外在信息產生沖突,引發原有的認知結構發生調整和變化,從而建立新的認知結構。
建立在認知沖突基礎上的教學策略,側重于在教師適當的干預下學生的主動調適。一般來說,它包括三個最基本的步驟:
第一是初始階段。其要點在于使學生明確認識自己的前概念,通過一定的方法暴露學生的前概念,然后使學生明確意識到他們和別的學生想法不同。在實際教學中創設一個寬松的學習環境,設置一定的教學情境引出問題,教師鼓勵并激發學生對新問題進行猜想和解釋,在必要的時候鼓勵學生之間進行質疑和辯論,通過預測、交流與表達,把學生的前概念充分地暴露出來。教師要充分尊重學生的前概念,在學生經過探究活動獲得經歷和體驗的基礎上,進一步組織學生進行討論,交流各自的看法。為了和他人交流共享自己的想法,學生必須首先將自己的思路及觀點明確化,并提供各種足夠的證據予以支持,進行自我解釋。
第二是認知沖突階段。通過呈現或操作或嘗試解釋一個矛盾事件引發學生的認知沖突。當教師充分了解學生的前概念之后,可以提供能引起認知沖突的觀察材料,人為地設置學習障礙,提出過渡性的中心問題,制造矛盾,激化沖突,并讓學生試著根據前概念進行預測或推理。當學生無法用已有的前概念來解釋、回答看到的現象,就不得不對已有的前概念進行反思,經歷思想上的沖突和震撼。
第三是認知沖突解決階段。教師鼓勵和引導學生進行認知調整,建構與科學概念相一致的概念模型。即通過建構活動,創建一個新模型,解釋觀察到的事實。
例如:筆者執教《蠟燭能燃燒多久》一課,就是在多次的矛盾沖突中展開探究活動的。第一次矛盾沖突:學生的前概念是杯中的氧氣燒完了,兩支蠟燭應該同時熄滅。實際的現象卻是高的先熄滅,矮的后熄滅。通過思辯活動,學生經歷一次“肯定——否定”的轉變。第二次矛盾沖突:架空杯子流出空隙,大量實驗證明,蠟燭還是熄滅了,與學生的前概念——“空氣流通使蠟燭能夠燃燒”產生矛盾。兩次實驗的事實都與學生的前概念發生了很大的沖突,學生內心充滿了疑惑,他們既對自己原先的認識產生了否定的態度,同時又無法尋找到合適的答案,正是這樣的矛盾沖突激勵著學生去嘗試著分析原因,激發了學生強烈的探究“如何才能使蠟燭持續燃燒”的欲望。

提供具體類比,消除錯誤的“前概念”

由于科學教學常涉及一些無法直接觀察到的事物,通過參照某些可觀察到的事物或曾有體驗的事情,把將要學的新現象比擬成另一熟悉的現象,從而使學生能夠更好地促進理解,這叫類比。將類比策略應用到概念轉變教學中,就是將學生的前概念作為教學的出發點或“支點”,在學生已知的和未知的事物之間利用類比關系,幫助學生摒棄原有的前概念,進一步理解與接受科學概念。學生將前概念與將要學習的科學概念之間進行類比,這就好比在學生的前概念與科學概念之間架起了一座“橋”,通過這座橋,能使學生更易消除錯誤前概念,建立科學概念。因此,“架橋”策略在概念轉變教學中應用的最廣泛,如布朗和克萊門特提出并驗證了“架橋”策略在概念轉變教學中的應用。
建立在類比基礎上的教學策略,可分四個基本步驟:首先,創設一個中心問題,用以暴露學生正在討論的相關主題的前概念;其次,教師舉出一個符合學生直覺的類比例子。這個例子是孩子所持有的和科學理論基本相容的信念,這種信念可以是明確的,也可以是默認的,是學生熟悉、相似而具體的,能引發學生對主題思考的;再次,教師要求學生在類比例子和目標概念之間做出明確類比,并試圖建立類比關系,教師應清晰地表明類比之間在語義和結構上的相互對應,還應指出類比在何處是不適用的,不確切的;最后,如果學生沒有接受這種類比,教師再試圖找到一種架橋類比(或者一系列架橋類比),在目標和類比例子之間插入“概念化的中介物”,通過層層搭建,在學生已有知識經驗和教學預期目標之間建立起認知橋梁,幫助他們掃清那些似懂非懂的前概念障礙。
如《食鹽在水里溶解了》一課中,有一活動是觀察高錳酸鉀的溶解過程。食鹽在水中溶解過程是怎樣的?溶解后在水中是如何分布的?這些現象學生都無法看見,怎么辦?此時,應找一種在溶解過程中和溶解后的分布情況均可視的物質作類比,如高錳酸鉀。學生就能形象地觀察水從無色到紫色,由淡變濃,從可見到不可見,最后擴散到均勻分布的過程。從而學生充分地理解了食鹽、白糖一類物質在水中的溶解過程和溶解后在水中的分布情況。這時,學生頭腦中溶解的概念“物質在水中溶解的過程是慢慢擴散的,溶解后是均勻分布在水中的”將變得更為豐富。

揭示本質特征,消除錯誤的“前概念”

在概念轉變中,當前概念與科學概念產生沖突后,應該選擇一種最為適當、明確的方法,來揭示事物的本質特征,幫助學生建立起科學概念。
揭示本質特征的教學策略應做到:一是抓住科學概念的本質屬性。教學中應圍繞概念的本質屬性展開研究,通過活動讓學生區別前概念中的本質屬性和非本質屬性;具體操作中還可以抓住科學概念中的關鍵詞等;二是抓住概念教學的本質屬性。科學概念的形成過程就是由學生層面的前概念朝著科學層面的科學概念不斷邁進的過程,是階梯狀、有限度的。因此,科學概念教學應遵循循序漸進的原則,教師需要在前概念的基礎不斷創設情景,在活動中有序地、漸進地開展科學概念的教學。
如學生建立雞、鴨是鳥類的概念時,有的學生總是把鳥會飛作為鳥類的主要特征,雞、鴨不會飛就認為不是鳥類。要消除這個錯誤前概念,就要使學生認識鳥類的本質特征,通過選擇各種各樣的鳥,揭示鳥類的共同特征,再比較雞、鴨是否也具有這些共同特征,使他們形成雞、鴨是鳥類的科學概念。

建構新知識平臺,消除錯誤的“前概念”

如果探究者已有的概念系統無法解釋某個感知事件,即使經過分析也是如此,那表明他的概念系統不夠充分。這時,根據維果茨基理論,接受學生的觀點,將之作為教學的出發點,幫助學生擴展這種知識,學會更靈活地將這些知識運用到更多的情境中去,并逐漸將之整合到一個更廣闊、有更大包容性的概念系統之中。在新的概念體系中,結果會產生同化,產生新的概念。
建構新知識平臺的策略,不是直接挑戰學生的錯誤前概念,而是建構一個學習新知識的平臺,作為消除錯誤前概念,建立科學概念的入口;該轉化主要側重學生的主動調適,學生需要花時間在前概念與科學概念之間來來回回、不斷往復,接受某些觀點,又拒斥某些想法,或者將它們整合起來,從而形成科學概念。
如“擺繩的長短影響擺的擺動快慢”向“擺長影響擺的擺動快慢”的轉化,學生通過探究發現(擺錘一樣長),擺繩越長,擺的擺動速度越慢,這時教師呈現一組擺繩一樣長,擺錘不一樣長的兩個擺,學生的判斷有的是擺的擺動速度一樣、有的是不能判斷……此時利用他們已有的概念系統已無法解釋,教師應適時提供給孩子們一個學習新知識的平臺,一個進入更大科學知識系統的入口,即擺長對擺的擺動速度的影響。

使概念系統化,消除錯誤的“前概念”

新概念只有能被學生表達時,學生才能接受它。已有研究表明:當學生剛剛形成一個新的科學概念時,這個概念在其認知結構中往往是孤立的,很容易受到其他因素的影響。在轉變錯誤前概念,建立新概念后,我們還應將新概念整合到概念系統中。為此,需要設置一定的教學情境幫助學生遷移新概念,讓學生能運用新的科學概念解決前概念無法解決的問題,讓學生意識到科學概念比前概念更合理,并能解釋更廣泛的現象,從而將科學概念系統化。
使概念系統化的策略是建立概念圖,構建概念體系,把新舊知識聯系起來。為此,可以創造運用概念的機會,通過一些綜合活動把知識相互聯系起來加以運用,也可以通過提供豐富的觀察材料,組織學生反復觀察和實驗,形成大量的感覺、知覺和表象,拓展學生對概念外延的認識。■
(作者單位:浙江金華市環城小學浙江金華市金師附小教育集團)

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