浅谈科学课的概念教学
发布者：cj_yuping 发布时间：2012-06-05 10:34:56 点击数:
科学概念是指在教学过程中通过揭示概念的内涵而形成的概念，是自然科学知识构成的最基本的要素。科学知识的推衍、规则的建立都离不开科学概念。但是学生的日常生活经验对事物的认识往往是粗浅的，有些甚至是错误的，由此而产生的概念的内涵受狭隘知识范围的限制，或者没有把对象的主要特征包括进去，或者没有同不重要的东西清楚地分开。维果斯基把这种没经过专门的教学，而在日常生活中通过辨别学习、积累经验而掌握的概念叫做日常概念，又称前科学概念。比如，蜜蜂是鸟，鸭不是鸟，树不是活的，月亮是活的。如果他们在探索世界的过程中没有被科学地加以引导，那么他们形成的那些观念，就有可能是非科学的，并且可能妨碍到孩子们以后的学习。所以5～12岁儿童科学教育的价值，就是使孩子们在接受正式教育之初就能够发展起对自然以及对自己周围的世界的理解，建立起自己的观点和想法，能超越所给的信息进行思维，获得重要的和可迁移的科学概念，这样才能适应知识膨胀和复杂的环境。
因而，科学课的教学则更需要帮助学生形成科学概念、理解概念，达到从日常概念逐渐提高到科学概念的目的。在教学过程中，我的做法是：
一、呈现错误概念，引发认知冲突
学生进入课堂的时候不是带着空白的头脑，而是带着对这个世界懵懂的认识，这些认识有正确的也有错误的。正确的前科学概念对学生的学习有促进作用，错误的前科学概念对学生的学习有阻碍作用，它使学生难以运用科学的眼光看问题，不能用科学的思维研究问题。因此教师要充分暴露学生的前科学概念，觉察学生的思维困境，教学时要以活动为载体，以学生的亲身实践、亲身体验为主线，让学生在亲身探究过程中去体会、去领悟。
1.引出问题，呈现错误概念。
了解或诊断学生的前科学概念的最有效的方法是进行个别访谈。教师可以在课堂或课下专门地设计一些问题让学生去回答以论及自己的思想，以此获得学生的前科学概念。比如《食盐在水里溶解了》一课，可以让学生观察食盐和水，沙和水混合后的变化，很多学生都会说：“食盐在水里溶解了。”“你看到了什么认为食盐在水里溶解了呢？”学生认为变小了，消失了就是溶解的表现。这样教师就可以根据学生的前概念设计过滤分离、观察高锰酸钾的溶解过程等环节纠正学生的错误认识。
2.引发学生的认知冲突，打破顽固的前科学概念。
所谓认知冲突，就是学生原有认知结构与新现象之间无法包容的矛盾。学生在学习新知识的时候，总是试图用原有认知结构来同化对新内容的理解。教师应该允许学生为自己的前科学概念辩护，使学生间或师生间充分交换对同一事物与概念的不同看法。当学生发现他人的观念比自己更合理，能更好地解决自己悬而未决的问题时，他们往往会对自己先前所持有的观念提出怀疑和自我反省。当遇到不能解释的现象时，就会引发认知冲突。一旦引发认知冲突，就会激起学生的求知欲望和好奇心，从而更易于接受新的、正确的科学概念。还是《食盐在水里溶解了》一课，当学生认为自己对于“溶解”的解释是正确的时候，教师呈现面粉和水的混合物，让学生观察面粉在水中是否溶解了。此时，教室里就出现了不同的声音，有的认为面粉看不见了，是溶解了；有的认为面粉的颗粒没有消失，没有溶解；还有的认为面粉一部分溶解了一部分没有溶解……这时学生就对自己对“溶解”的解释产生一丝疑惑，一丝怀疑，正是这种怀疑，为“溶解”概念的学习注入强大的动力。
3．要充分地尊重学生前概念
对于学生的前概念教师要予以充分地尊重，要把它们作为一种尝试性的解释加以处理，不能武断地否定掉一些“不科学”的前概念。教师要提供尽量多的机会，让学生亲自发现自己前概念中的错误之处。所以在这种情况下，教学情境所引出的问题就不能太分散，否则学生无法对自己的已有认识进行验证和澄清。
二、提供充分的有结构的材料，是概念形成的基础。
要让学生开展科学探究，教师必须为学生提供有研究价值的结构材料，缩短学生探究历程，降低探究的难度，为学生形成科学概念创造有利条件。那么，如何选择材料呢？
1.选择本质和非本质的正反两方面材料。概念教学是帮助学生从感性认识发展成理性认识的过程，教学时，要提供给学生正面的本质属性的特征和反面的非本质属性的特征。例如要建立“鱼”的概念，就要准备一些活鱼、鱼产卵的录像或挂图，还要提供一些外形不像鱼而是鱼(泥鳅等)、名字叫鱼而不是鱼(章鱼等)、外形像鱼而不是鱼(鲸鱼等)的各种挂图、录像，引导学生运用概念去判断这些动物是否属于鱼类。这样，学生就经历了一次概念的抽象概括过程，并概括出“鱼”的概念。
2.选择材料应尽可能减少无关属性。无关属性较多的话，将会迟滞学生的思维，影响学生的抽象概括。例如，指导学生认识植物茎的共同特征时，就最好不要选择松、柏等枝叶繁茂、叶形复杂的植物的枝条，像竹、柳树、莲藕等就是非常好的探究材料。
3.选择材料要精，而不是越多越好。材料数量过多，反而会使学生感到困惑，学生很难从一大堆个体特征中抽出共同特征，影响学生发现和认识事物的本质特征。例如：在《一杯水的观察》教学时，教师准备材料时可选“干净的水、镇江陈醋、一杯牛奶”，通过对比，“水是白色的”这一学生认识上的误区就会很快突破了。
三、促进学生积极地展开思维，是概念形成的前提。
概念是在思维的基础上形成的。在教学时，我鼓励学生积极、主动地去开展分析、综合、比较等思维活动，同化、抽象出同类事物的本质属性--概念。
1.营造探究的课堂气氛。从学生已有的生活经验出发，使学生处在一个问题情境之中，促进他们去自主探究，不仅能帮助学生掌握概念，而且使他们感受到探索科学奥秘的乐趣。营造探究的课堂气氛，要善于用“一石”在学生中“激起千层浪”，“一石”即创设适合学生的问题情境，使要解决的问题与学生的认识产生紧密联系，与学生的认知结构产生不一致时，问题就产生；“千层浪”即问题的产生必然会激发学生去动手、去思考、去分析、去判断，从而自主地形成概念、发现规律。
2.提出明确的观察目的。观察是人对现实的感性认识的一种主动形式，是有观察对象和观察目的的。观察的成功与否决定于对观察目的明确到什么程度。在教学中，观察不能是随意地观察，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，学生的注意力很容易被蝴蝶的翅膀、螳螂的“大刀”吸引而转移观察的视线。
3.使用准确的语言，表达正确的思维。概念是运用语言、词表现出来的，词不可分割地同概念联系着。分析、综合、比较、抽象、概括、判断、推理等一系列的思维活动都要借助于语言去进行，语言表达的准确程度影响着思维活动的进行。在教学过程中，如果教师语言表达不准确，对学生思维活动的开展是有害的。所以，教师不仅要能准确使用语言，正确表达思维，还要能及时发现、纠正学生不准确的语言，帮助儿童把思维和语言融合在一起，建立正确的概念。
四、帮助学生经历科学探究过程，是形成科学概念的关键。
按照皮亚杰的观点，学生改变原有认知结构的主要机制是顺应。所谓顺应，是指对原有认知结构的调整和改变，以便更好地理解和接纳新现象。也就是说，当新知识和原有认知有较大的差异和矛盾时，必须将原有知识进行结构调整和改变，通过顺应学习才能接纳新知识，解决认知矛盾，实现由原有的前概念向新的科学概念的转变。
1.积累感性认识，初建科学概念
由于学生的前科学概念有着极强的顽固性，如果只是通过知识传递的方式，很难让学生形成科学概念。科学教学中一般可以通过探究性实验积累感性认识，实现认知顺应。感性认识是进行思维加工以形成科学概念的基本材料，是激发学生学习动机和兴趣的有效武器。感性认识不足，是学习科学概念的主要障碍。因此，要使学生更好地掌握科学概念，必须创造一个适应教学要求，借以引导启发学生挖掘问题、思考问题、探索事物的共同特征和本质属性的学习环境，使学生获得必要的、充分的感性认识。
实验是获得感性认识的重要途径。运用实验来展示有关的科学现象的过程，可以使学生获得更典型、更生动、更深刻、更能反映事物的本质属性和共同特征的感性认识。
比如《热胀冷缩》一课，在让学生建立液体受热体积会膨胀，受冷会收缩的概念时，通过让学生做对比实验观察水、果汁、酱油、酒精等液体受冷受热时的变化获取事实。并让学生把实验结果记录在表格中。又如《食盐在水里溶解了》通过让学生观察食盐在水中的变化，高锰酸钾在水中的溶解过程，以及过滤食盐水等实验，引导学生逐步建立起更深入的“溶解”概念。
2.提供具体类比，完善科学概念
当学生通过观察等一系列活动对于概念有了新的认识时，在这一过程的教学中教师应提供具体的类比，把要学习的新观念与学习者先前熟悉的观念或事物进行类比，促进学生对新概念的理解。在《食盐在水里溶解了》一课中，有一个活动是观察高锰酸钾的溶解过程。食盐在水中溶解过程是怎样的，溶解后在水中是如何分布的无法看见。怎么办？最好找一种溶解过程是可视的，溶解后分布情况是可视的物质作类比。学生观察高锰酸钾溶解的过程中，形象地观察到了高锰酸钾从可见到不可见的过程，水从无色到紫色的过程，水由浓变淡，扩散后均匀分布的过程。从而学生顺应地理解了食盐、白糖一类物质的溶解过程和溶解后在水中的分布情况。这时，学生头脑中溶解的概念又丰富了一层：物质在水中溶解的过程是慢慢扩散的，溶解后是均匀分布在水中的。
3.整理加工事实，形成科学概念。
科学概念是对自然界的现象、过程等感性材料进行科学抽象的产物。在科学概念的教学中，如果只是向学生提供形成科学概念的感性材料，而不让学生参与思维加工活动，掌握建立科学概念的思维方法，会使学生的感性认识和理性认识，生活经验和科学概念仍处于“分离状态”，对科学概念的认识只能是肤浅的片面的。因此，在学生获得感性认识的基础上，要引导他们运用分析、综合、概括等思维方法，对感性认识进行加工。
一般有几种整理和加工事实的方法。
（1）表格分析归纳的方法。
比如溶解的实验记录表
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食盐
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沙
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面粉
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高锰酸钾
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是否变成微粒
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是否均匀分布
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是否沉淀
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能用过滤的方法分离吗
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是溶解还是没有溶解
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通过分析记录的实验情况，归纳出溶解的科学概念。这种方法是运用得比较多，而且看上去一目了然，学生容易归纳出结论。
（2）通过讨论、表达与交流归纳的方法。
比如《了解空气》一课有“纸的奇遇”一环节。下面是我上课时的片段：
生：（边演示边讲解）我们将餐巾纸放到杯子里，把杯子直直的倒放到水里，餐巾纸没有湿。
师：餐巾纸为什么不会湿？
生1：因为里面有空气。
生2：因为空气占着杯子的地方，把水堵住了，水就进不去。
生3：我们小组也做了这个实验，我们的餐巾纸湿了。
生4：我知道，你们肯定不是笔直的放下去的。我们刚才也是这样的。一定要直直的放，不然空气会跑出来的，这样水就进去了。
师：看来空气真霸道，有它在里面，谁也别想进去。我们也可以说空气占据了杯子的空间。
通过讨论、表达与交流让学生轻松形成了“空气占据空间”的概念。
让学生亲历探究过程，理解科学的真谛，引发思考，触动心灵，使学生在课后愿意进一步地开展研究。教学时不能照搬知识传授的做法，必须采用新的教学方法。学生不能通过简单地记忆和模仿性操作而达到，必须亲历某些科学探究活动，在参与的过程中产生体验和感悟，最终产生结果。因此，组织学生参与其中，亲历过程，自主地充分地开展活动，才能达到既学会知识与技能，又培养智能、情感态度与价值观，促进学生科学素养形成的目的。
五、灵活运用概念教学中的策略，是形成科学概念的保证。
在事物本质特征不很明显的情况下，学生有可能更多地注意事物的非本质属性，这就要求教师应根据学生自行探究和研讨的情况，把握有利时机，及时对学生的抽象概括和归纳推理绐予启发和指导，提出合适的有刺激性的问题。选择明确的揭示本质特征的方法，促使学生在有限的时间里有效地进行抽象概括和归纳推理。在教学时,教师还要注意：1、提高自身的科学素质和科学素养；2、正确处理教材：包括根据实际调整教材和激活教材；3、提高课堂教学的有效性：包括问题的选择、问题提出、纪律的调控、材料的呈现、知识的同化、学习的评价等。
六、加强有效迁移，灵活应用新概念
科学概念的运用是学习科学概念的目的，也是检验科学概念掌握情况的重要标志，还是加深对科学概念理解的重要环节。因为只有通过运用，学生才能真正掌握科学概念，同时，也才能让教师了解学生的对于概念的掌握情况，以便进一步有针对性的加以纠正、完善和深化学生对于科学概念的理解。
在教学中，当学生形成某一概念后，让学生完成一些观察、实验或调查、考察等活动，在活动中灵活应用新概念。如在学生形成溶解的概念后，让学生判断麦片在水中能否溶解。由于麦片中的糖类等可以溶解，而燕麦等成分不能溶解，所以学生在进行判断时需要全面的思考。《磁铁的两极》一课，在学生完成对磁铁的两极及相互作用的探究活动后，给学生两块环形磁铁或圆形磁铁，让学生辨析磁铁的磁极。这一活动对学生完善自己刚刚形成的对磁铁性质的认识就有很强的作用。
概念从实践中产生，也要在实践中得到检验和发展。学生对任何一个概念的认识，都不是一次完成的，他们每次所形成的一定水平的结论，还会随着学习的深化和发展，逐步提高，逐步完善，逐步加深。在不同的阶段，教师要引导着学生一步一步拓展他们的观念，建立科学的概念。
所以，科学概念的教学不应让学生背一个个定理，记一个个结论，而是要让学生会“做”，教师应“围着学生转，帮助学生干”，要在教学实践中勇于探索，敢于创新，改善教学方法，使科学教学为学生的终生学习和生活打下良好的基础。
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