如何引导学生建构科学概念
发布者：cj_yuping 发布时间：2011-03-31 15:04:02 点击数:
【编者按】在课堂教学中，教师如何引导学生开展探究性学习，指导学生从众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，是中高年级科学启蒙教育必须深入研究的课题。本次论坛就如何在活动中准确把握科学探究的内涵作简单的分析、探讨，以阐述儿童科学概念的形成过程。
曾宝俊（以下简称曾）：有很多教学策略可以帮助我们指导学生在对科学概念的学习中，学会如何获得合适的信息，恰当地处理信息，同时对概念的属性产生清晰的认识。尽管现在对概念学习的研究和讨论有很多，但事实表明，部分学生无法将学到的概念迁移运用到新的简单情境当中。究其原因，在课堂教学过程中，我们往往将概念的学习等同于事实的学习、规则的学习、态度的学习以及技能的学习。
田晓军（以下简称田）：作为一种重要的学习结果，概念教学的一般操作程序应该是这样的：
引导――创设情境，激发思维，引入概念。概念如何引入，直接关系到学生对概念的理解和接受。小学生学习概念一般是从感知具体事物，获得感性认知开始的。因此我们要重视对问题情境的创设，激发学生思维，使学生产生积极主动学习新知识的欲望。
探究――直观操作，深化思维，理解概念。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。例如，学生把猫、牛、猴、狗的外形和繁殖、喂养后代等方面的特点结合起来，了解了这4种动物共有的特点。通过比较，学生发现：体表有毛、胎生、哺乳是这几种动物特有的属性，这就是进一步的归纳。至此，可以说学生已把握了这几种动物的共有属性。
发现――分析归纳，强化思维，形成概念。概念的抽象与概括要注意多层次地进行，概念的形成也不是一次完成的，要经过一个反复的过程，经过多层次的比较、分析与综合，才能真正发展学生的思维结构，让学生真正理解概念。在教学过程中，教师应帮助学生建立清晰的概念，理解掌握概念的内涵和外延。
曾：能不能通过一些具体的案例来说明某个科学概念是如何建立的呢?
田：我来谈一谈在“声音”这一主题中，学生对“振动”的概念是如何建立的。
声音教学的难点与重点就是让学生建立起“振动”的概念。依据学生的生活经验，他们会认为“声音是由于物体之间拍打、摩擦、敲击等方式而产生的”，“振动”这个概念很少会出现在学生的头脑中。虽然在实验中他们也会观察到一些振动的现象，但他们却认为振动是拍打、摩擦、敲击等诸多方式中的一种，这就是学生的实际认识水平。
一个概念的建立，必须建立在学生自己原有的生活经验的基础上，新概念必然是对生活中原有的概念进行重新组合、提升的一个过程。“振动”概念的建立，必须从学生的前概念认知水平起步，从学生认为振动是拍打、摩擦、敲击等产生声音的方式中的一种入手。
首先应该让学生选择一种物体，向大家介绍物体发出声音的过程。学生在这个过程中，通常会将现象当成原理来阐述。例如，用拍打或摩擦的方式让物体发出了声音，所以，物体发出声音的原因是拍打或摩擦。因为物体发出声音的方式是多种多样的，所以，这个环节是一个开放的环节，学生对物体发声现象就会有比较丰富的认识。每个人都根据自己的实际操作得出了结论，然而每个人又由于自己的观察方式、认识水平等因素的制约，得出的认识比较片面。比如，有的学生认为声音是由于挤压而产生的，并向大家演示了挤压塑料瓶发出声音的实验；有的学生认为纸张靠摩擦发出声音；还有学生提出拨动直尺既不是摩擦发出的声音，也不是挤压发出的声音……这时候教师如何充分利用这些现象，引导学生由盲目自信走向理性分析、由个体研究走向集体研讨就比较关键了。教师引导学生相互质疑，相互辩论。经过一一确认，学生发现物体发出声音的方式不是唯一的。
面对他人的研究结果，学生会产生验证的需求。教师向学生提出一个需要进一步探究的问题：这些不同的发声现象和方式中有什么共同之处吗？这就既促使学生去研究他人使物体发出声音的方式，又要观察比较各种不同的发声方式有什么共同之处。理智地对待他人的不同认识观点也是科学素养的一种表现。在这个过程中，学生还需要学会从众多的现象中抽象出共同特征，这也是比较概括能力的一次提升。在这个过程中，学生思维逐渐向“振动”概念靠拢，于是，提出“可能是振动的原因产生了声音”，探究“振动是产生声音的真正原因”的活动才开始了。
在“振动”概念的提升过程中，综合了观察、实验、比较、辨别、归纳等活动，尤其教师在指导学生进行归纳共性的观察训练中，要让学生注意：物体发声现象出现时，物体本身有什么变化？这既是对学生精细观察能力的培养，也为学生搜集现象、归纳所有发声现象的共同特点作了方向性的指导。个体的经验一一叠加，就会产生质的变化，由表面的理解进入到概念的提升：所有物体发出声音时会有振动产生→物体振动了就会有声音产生→物体的振动产生声音。
曾：在这个过程中，教师应该怎么样进行指导呢？
田：根据建立科学概念的程序要求，教师一般要从下面两个方面对学生进行思维训练：
第一，提出明确的观察目的。在教学中，观察不能是随意的观察，而要根据教学的要求在教师指导下全面地、准确地观察事物的本质特征。例如，在观察昆虫时，如果教师不提出明确的观察目的，学生的注意力就很容易被蝴蝶的翅膀、螳螂的“大刀”所吸引。只有明确提出了观察目的，学生的注意力才会集中到观察各种昆虫都有的特征，才能抽象出昆虫的概念。
第二，营造探究的课堂气氛。教师要善于营造探究的课堂气氛，善于发现学生分析问题时的不同见解，及时地利用矛盾，展开讨论，形成高潮。例如，在抽象出“绝缘体”这一概念的过程中，学生通过实验后，对铅笔的导电问题产生了争论，有的认为铅笔是导体（笔芯），有的认为铅笔是绝缘体（笔杆）。教师这时不应当去明确表态谁对谁错，也不要指出问题出在哪里，而应让学生再去实验、观察、分析、比较，别人的实验过程跟自己的有什么不同，充分发表意见，产生争论，最后达成一致的意见。这样获得的知识学生将终身难忘。
另外，我们知道，教师的语言、措辞反映了教师的思维，反过来又影响着学生的思维。因此，在教学过程中，教师一定要注意语言的准确性。例如，在对各种材料进行实验、观察、分析，抽象出“导体”这个概念的过程中，教师一定要准确地用“容易导电”这一语言来表达它们的本质特征。如果含糊地一会儿说这种物体“能够导电”，一会儿说那种物体“可以导电”，一会儿又说另一种物体“善于导电”，就说明教师自己对导体的概念是混淆的，还未认识到导体与绝缘体的导电能力没有绝对的界线，只有“容易”与“不容易”的区别，没有“能够”与“不能够”的界线。所以，教师不仅要准确使用语言，正确表达思维，而且还要能及时发现、纠正学生不准确的语言，帮助学生把思维和语言融合在一起，让学生亲身参与抽象概括的全过程，建立正确的概念。
曾：我们怎样去理解“参与抽象概括的全过程”呢？
田：概念同表象相比，表象是通过感知在头脑中形成的对事物的直接反映，概念则是在感知的基础上，通过思维在头脑中形成的对事物的间接反映，概括的反映。在科学课中，“概念”除了指“共同特征”以外，还指对自然事物性质的认识，如“热胀冷缩”；对事物间关系和联系的认识，如摆动的快慢同什么有关、同什么无关。这些都是从观察具体的事物入手，通过思维，在头脑中形成间接与概括的反映，反映事物的本质与内部联系。
曾：请举例说明。
田：就说《鱼》这一课吧。要求学生对鱼这一类动物形成类的认识，即概念，教学上叫做“找鱼这类动物的共同特征”。
曾：问题是我们该怎样指导学生抽象出鱼的共同特征。我听过一些课，教师在教法上大同小异，即先让学生说他们所认识的鱼，再提供活鱼让学生观察，接着按“鱼”概念内容的几个方面，逐一引导学生找鱼的共同特征。例如外形，学生说鱼的身体是流线形的，鱼身两边各有一条不很明显的线，鱼身上有鳞，就把“有鳞”肯定下来，把其他方面排除掉。最后把反映鱼的各个方面的特点结合起来，归纳出鱼的共同特征。
田：上述教法，是教师按概念内容的几个方面领着学生说，并没有引导学生经历从具体到抽象的思维过程，鱼的共同特征不是学生思维的结果。
曾：我不同意你的看法。事实上鱼的共同特征都是学生说出来的。
田：那要看是怎么说出来的。“鱼生活在什么地方”，你能找到一个不会回答这个问题的学生吗？这些事实性知识，学生在生活中早有丰富的积累。概念教学不是要让学生说出他们早已知道的那些事实性的知识，而是要引导学生从纷繁的事实性知识中，抽象出鱼的共同特征。这个“抽象”十分重要，因为它使学生获得的事实发生质的变化，也正是这种变化形成了学生的发展，这正是我们的教学应该追求的东西。
曾：从理论上说，概念是思维的产物；从教学实施来说，不应该是结论在前，而是要通过探索，最后得出结论。但是理论怎样同教学实践联系起来，怎样通过教学实践体现理论呢？关于这个问题看来你是已经有所考虑了。
田：非常现实的问题是：一节课40分钟，大约有30分钟的时间是在指导学生抽象出概念来，而我们对“抽象”缺乏研究，这恐怕就是目前概念教学水平普遍不高的直接原因。
概念是理性认识，教学生形成概念，就是将学生已有的感性认识发展成为概念。发展的过程就是“抽象”――“经过思考的作用，将丰富的感性材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的改造……”，“思考的作用”也就是思维加工。
通过思维加工出概念，就像木工造桌子一样，一要有造桌子的材料，二要有造桌子的工具。木工运用工具对材料进行加工，才能造出桌子。联系我们的概念教学，我们是否让学生掌握了丰富的感性材料？怎样指导学生运用他们已经掌握的思维工具，对感性材料进行思维加工，实现认识从感性到理性的飞跃？研究这些问题，使我们的概念教学建立在哲学认识论的基础上，是改进概念教学的方向。
曾：我最关心的是，如果不提问学生，怎样指导学生完成对概念的抽象？
田：首先提出要求：找出既简明又能全面说明鱼的特征的材料来。材料已经记录在黑板上，要学生自己去找。先分小组找，你选择了哪些材料，说明为什么选这些材料。第二步，各组向全班同学汇报本组的相同意见和不同意见，并说明理由。这样一来，各种筛选结果的差异就出来了，有选三条材料的，有选四条、五条材料甚至更多的，在此基础上进行第二轮“思维加工”，全班同学共同分析比较，哪些该“去”，哪些该“存”，为什么要“去”或“存”。
曾：不管是方法也好，过程、规律也好，指导学生汇集事实材料和对事实材料进行思维加工，是概念教学的中心环节。
田：这是对概念教学的理性概括。具体到实际教学时，有许多问题需要教师根据学生的认知特点去精心设计教法。例如，当学生对概念包括哪些内容争执不一时，教师可以引导学生参考以往的概念，像“哺乳动物”、“鸟”包含哪些内容。
曾：这样教，一节课的教育内涵就要丰富得多，不单是知识、能力。
田：这正是我想说的第二点：教法本身也是具有教育影响力的。任何人认识任何事物，必须全面掌握事实材料。只有了解“实事”，才谈得上求“是”，才有可能做到实事求是。我们的概念教学，反复引导学生经历这样的实践训练，也就是在潜移默化地对学生进行唯物主义思想方法和工作方法的教育。
曾宝俊（以下简称曾）：有很多教学策略可以帮助我们指导学生在对科学概念的学习中，学会如何获得合适的信息，恰当地处理信息，同时对概念的属性产生清晰的认识。尽管现在对概念学习的研究和讨论有很多，但事实表明，部分学生无法将学到的概念迁移运用到新的简单情境当中。究其原因，在课堂教学过程中，我们往往将概念的学习等同于事实的学习、规则的学习、态度的学习以及技能的学习。
田晓军（以下简称田）：作为一种重要的学习结果，概念教学的一般操作程序应该是这样的：
引导――创设情境，激发思维，引入概念。概念如何引入，直接关系到学生对概念的理解和接受。小学生学习概念一般是从感知具体事物，获得感性认知开始的。因此我们要重视对问题情境的创设，激发学生思维，使学生产生积极主动学习新知识的欲望。
探究――直观操作，深化思维，理解概念。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。例如，学生把猫、牛、猴、狗的外形和繁殖、喂养后代等方面的特点结合起来，了解了这4种动物共有的特点。通过比较，学生发现：体表有毛、胎生、哺乳是这几种动物特有的属性，这就是进一步的归纳。至此，可以说学生已把握了这几种动物的共有属性。
发现――分析归纳，强化思维，形成概念。概念的抽象与概括要注意多层次地进行，概念的形成也不是一次完成的，要经过一个反复的过程，经过多层次的比较、分析与综合，才能真正发展学生的思维结构，让学生真正理解概念。在教学过程中，教师应帮助学生建立清晰的概念，理解掌握概念的内涵和外延。
曾：能不能通过一些具体的案例来说明某个科学概念是如何建立的呢?
田：我来谈一谈在“声音”这一主题中，学生对“振动”的概念是如何建立的。
声音教学的难点与重点就是让学生建立起“振动”的概念。依据学生的生活经验，他们会认为“声音是由于物体之间拍打、摩擦、敲击等方式而产生的”，“振动”这个概念很少会出现在学生的头脑中。虽然在实验中他们也会观察到一些振动的现象，但他们却认为振动是拍打、摩擦、敲击等诸多方式中的一种，这就是学生的实际认识水平。
一个概念的建立，必须建立在学生自己原有的生活经验的基础上，新概念必然是对生活中原有的概念进行重新组合、提升的一个过程。“振动”概念的建立，必须从学生的前概念认知水平起步，从学生认为振动是拍打、摩擦、敲击等产生声音的方式中的一种入手。
首先应该让学生选择一种物体，向大家介绍物体发出声音的过程。学生在这个过程中，通常会将现象当成原理来阐述。例如，用拍打或摩擦的方式让物体发出了声音，所以，物体发出声音的原因是拍打或摩擦。因为物体发出声音的方式是多种多样的，所以，这个环节是一个开放的环节，学生对物体发声现象就会有比较丰富的认识。每个人都根据自己的实际操作得出了结论，然而每个人又由于自己的观察方式、认识水平等因素的制约，得出的认识比较片面。比如，有的学生认为声音是由于挤压而产生的，并向大家演示了挤压塑料瓶发出声音的实验；有的学生认为纸张靠摩擦发出声音；还有学生提出拨动直尺既不是摩擦发出的声音，也不是挤压发出的声音……这时候教师如何充分利用这些现象，引导学生由盲目自信走向理性分析、由个体研究走向集体研讨就比较关键了。教师引导学生相互质疑，相互辩论。经过一一确认，学生发现物体发出声音的方式不是唯一的。
面对他人的研究结果，学生会产生验证的需求。教师向学生提出一个需要进一步探究的问题：这些不同的发声现象和方式中有什么共同之处吗？这就既促使学生去研究他人使物体发出声音的方式，又要观察比较各种不同的发声方式有什么共同之处。理智地对待他人的不同认识观点也是科学素养的一种表现。在这个过程中，学生还需要学会从众多的现象中抽象出共同特征，这也是比较概括能力的一次提升。在这个过程中，学生思维逐渐向“振动”概念靠拢，于是，提出“可能是振动的原因产生了声音”，探究“振动是产生声音的真正原因”的活动才开始了。
在“振动”概念的提升过程中，综合了观察、实验、比较、辨别、归纳等活动，尤其教师在指导学生进行归纳共性的观察训练中，要让学生注意：物体发声现象出现时，物体本身有什么变化？这既是对学生精细观察能力的培养，也为学生搜集现象、归纳所有发声现象的共同特点作了方向性的指导。个体的经验一一叠加，就会产生质的变化，由表面的理解进入到概念的提升：所有物体发出声音时会有振动产生→物体振动了就会有声音产生→物体的振动产生声音。
曾：在这个过程中，教师应该怎么样进行指导呢？
田：根据建立科学概念的程序要求，教师一般要从下面两个方面对学生进行思维训练：
第一，提出明确的观察目的。在教学中，观察不能是随意的观察，而要根据教学的要求在教师指导下全面地、准确地观察事物的本质特征。例如，在观察昆虫时，如果教师不提出明确的观察目的，学生的注意力就很容易被蝴蝶的翅膀、螳螂的“大刀”所吸引。只有明确提出了观察目的，学生的注意力才会集中到观察各种昆虫都有的特征，才能抽象出昆虫的概念。
第二，营造探究的课堂气氛。教师要善于营造探究的课堂气氛，善于发现学生分析问题时的不同见解，及时地利用矛盾，展开讨论，形成高潮。例如，在抽象出“绝缘体”这一概念的过程中，学生通过实验后，对铅笔的导电问题产生了争论，有的认为铅笔是导体（笔芯），有的认为铅笔是绝缘体（笔杆）。教师这时不应当去明确表态谁对谁错，也不要指出问题出在哪里，而应让学生再去实验、观察、分析、比较，别人的实验过程跟自己的有什么不同，充分发表意见，产生争论，最后达成一致的意见。这样获得的知识学生将终身难忘。
另外，我们知道，教师的语言、措辞反映了教师的思维，反过来又影响着学生的思维。因此，在教学过程中，教师一定要注意语言的准确性。例如，在对各种材料进行实验、观察、分析，抽象出“导体”这个概念的过程中，教师一定要准确地用“容易导电”这一语言来表达它们的本质特征。如果含糊地一会儿说这种物体“能够导电”，一会儿说那种物体“可以导电”，一会儿又说另一种物体“善于导电”，就说明教师自己对导体的概念是混淆的，还未认识到导体与绝缘体的导电能力没有绝对的界线，只有“容易”与“不容易”的区别，没有“能够”与“不能够”的界线。所以，教师不仅要准确使用语言，正确表达思维，而且还要能及时发现、纠正学生不准确的语言，帮助学生把思维和语言融合在一起，让学生亲身参与抽象概括的全过程，建立正确的概念。
曾：我们怎样去理解“参与抽象概括的全过程”呢？
田：概念同表象相比，表象是通过感知在头脑中形成的对事物的直接反映，概念则是在感知的基础上，通过思维在头脑中形成的对事物的间接反映，概括的反映。在科学课中，“概念”除了指“共同特征”以外，还指对自然事物性质的认识，如“热胀冷缩”；对事物间关系和联系的认识，如摆动的快慢同什么有关、同什么无关。这些都是从观察具体的事物入手，通过思维，在头脑中形成间接与概括的反映，反映事物的本质与内部联系。
曾：请举例说明。
田：就说《鱼》这一课吧。要求学生对鱼这一类动物形成类的认识，即概念，教学上叫做“找鱼这类动物的共同特征”。
曾：问题是我们该怎样指导学生抽象出鱼的共同特征。我听过一些课，教师在教法上大同小异，即先让学生说他们所认识的鱼，再提供活鱼让学生观察，接着按“鱼”概念内容的几个方面，逐一引导学生找鱼的共同特征。例如外形，学生说鱼的身体是流线形的，鱼身两边各有一条不很明显的线，鱼身上有鳞，就把“有鳞”肯定下来，把其他方面排除掉。最后把反映鱼的各个方面的特点结合起来，归纳出鱼的共同特征。
田：上述教法，是教师按概念内容的几个方面领着学生说，并没有引导学生经历从具体到抽象的思维过程，鱼的共同特征不是学生思维的结果。
曾：我不同意你的看法。事实上鱼的共同特征都是学生说出来的。
田：那要看是怎么说出来的。“鱼生活在什么地方”，你能找到一个不会回答这个问题的学生吗？这些事实性知识，学生在生活中早有丰富的积累。概念教学不是要让学生说出他们早已知道的那些事实性的知识，而是要引导学生从纷繁的事实性知识中，抽象出鱼的共同特征。这个“抽象”十分重要，因为它使学生获得的事实发生质的变化，也正是这种变化形成了学生的发展，这正是我们的教学应该追求的东西。
曾：从理论上说，概念是思维的产物；从教学实施来说，不应该是结论在前，而是要通过探索，最后得出结论。但是理论怎样同教学实践联系起来，怎样通过教学实践体现理论呢？关于这个问题看来你是已经有所考虑了。
田：非常现实的问题是：一节课40分钟，大约有30分钟的时间是在指导学生抽象出概念来，而我们对“抽象”缺乏研究，这恐怕就是目前概念教学水平普遍不高的直接原因。
概念是理性认识，教学生形成概念，就是将学生已有的感性认识发展成为概念。发展的过程就是“抽象”――“经过思考的作用，将丰富的感性材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的改造……”，“思考的作用”也就是思维加工。
通过思维加工出概念，就像木工造桌子一样，一要有造桌子的材料，二要有造桌子的工具。木工运用工具对材料进行加工，才能造出桌子。联系我们的概念教学，我们是否让学生掌握了丰富的感性材料？怎样指导学生运用他们已经掌握的思维工具，对感性材料进行思维加工，实现认识从感性到理性的飞跃？研究这些问题，使我们的概念教学建立在哲学认识论的基础上，是改进概念教学的方向。
曾：我最关心的是，如果不提问学生，怎样指导学生完成对概念的抽象？
田：首先提出要求：找出既简明又能全面说明鱼的特征的材料来。材料已经记录在黑板上，要学生自己去找。先分小组找，你选择了哪些材料，说明为什么选这些材料。第二步，各组向全班同学汇报本组的相同意见和不同意见，并说明理由。这样一来，各种筛选结果的差异就出来了，有选三条材料的，有选四条、五条材料甚至更多的，在此基础上进行第二轮“思维加工”，全班同学共同分析比较，哪些该“去”，哪些该“存”，为什么要“去”或“存”。
曾：不管是方法也好，过程、规律也好，指导学生汇集事实材料和对事实材料进行思维加工，是概念教学的中心环节。
田：这是对概念教学的理性概括。具体到实际教学时，有许多问题需要教师根据学生的认知特点去精心设计教法。例如，当学生对概念包括哪些内容争执不一时，教师可以引导学生参考以往的概念，像“哺乳动物”、“鸟”包含哪些内容。
曾：这样教，一节课的教育内涵就要丰富得多，不单是知识、能力。
田：这正是我想说的第二点：教法本身也是具有教育影响力的。任何人认识任何事物，必须全面掌握事实材料。只有了解“实事”，才谈得上求“是”，才有可能做到实事求是。我们的概念教学，反复引导学生经历这样的实践训练，也就是在潜移默化地对学生进行唯物主义思想方法和工作方法的教育。
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