陳懋

摘 要：科學(xué)概念是人們對(duì)事物本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，是邏輯思維的最基本的單元和形式。它的種類(lèi)繁多、抽象，定義方法多樣，造成學(xué)生對(duì)概念理解不透徹，產(chǎn)生許多的疑難概念。同時(shí)，不少教師頭腦中也有錯(cuò)誤或模糊、不完整的前概念。本文從一個(gè)中考試題出發(fā)，分析生活中的原問(wèn)題。并通過(guò)一個(gè)成功的教學(xué)案例，闡述概念的解構(gòu)和轉(zhuǎn)化策略。符合學(xué)生的認(rèn)知能力，對(duì)不同的前概念采取不同的措施，如舉反例和歸謬法，發(fā)揮主體性，努力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)力。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué)；科學(xué)概念；前概念；解構(gòu)與轉(zhuǎn)化

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）3-0045-4

1 問(wèn)題研究的緣由

科學(xué)概念是人們對(duì)事物本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，是邏輯思維的最基本的單元和形式。因此，形成和發(fā)展概念是科學(xué)認(rèn)識(shí)的重要成果。它的種類(lèi)繁多、抽象，定義方法多樣，特別是科學(xué)概念學(xué)習(xí)中的“現(xiàn)象—概念—符號(hào)”三重表征形成的認(rèn)知跨度，會(huì)造成思維障礙。學(xué)生往往是“一聽(tīng)講覺(jué)得懂，一看書(shū)覺(jué)得會(huì)，一做題就會(huì)錯(cuò)”，究其原因還是對(duì)概念理解不透徹，不能在新舊知識(shí)的聯(lián)系與區(qū)別中重構(gòu)認(rèn)知。這對(duì)準(zhǔn)確學(xué)習(xí)科學(xué)概念有重大影響，從而產(chǎn)生許多的疑難概念。

然而，不少教師頭腦中也有錯(cuò)誤或模糊、不完整的前概念。尤其是許多青年教師或非本專(zhuān)業(yè)的教師在某些科學(xué)概念、方法的把握上本身存在困難。而相關(guān)的教學(xué)參考書(shū)也沒(méi)有充分解釋?zhuān)處煹恼n前準(zhǔn)備有一定的困難。教學(xué)過(guò)程中，教師往往通過(guò)一個(gè)事例來(lái)說(shuō)明概念，隨后即要求學(xué)生強(qiáng)記，或通過(guò)反復(fù)練習(xí)來(lái)強(qiáng)化。但往往是事與愿違，最終影響學(xué)生的身心發(fā)展。

例1 （2014年·嘉興卷13）圖1所示為一傾斜的平面鏡。當(dāng)你走向平面鏡時(shí)，下列描述符合事實(shí)的是（ B ）

A.鏡中的像變大

B.通過(guò)平面鏡觀察到的視野變大

C.鏡中的像將遠(yuǎn)離你

D.像與你的連線與鏡面不垂直

試題分析：這是一個(gè)生活中的原始問(wèn)題，與課本中平面鏡成像實(shí)驗(yàn)情景完全不同，考查學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象的能力。多數(shù)學(xué)生認(rèn)為鏡中的像變大，這讓命題老師都很詫異。

學(xué)生錯(cuò)誤緣由分析：“老師教得苦，學(xué)生學(xué)得累，最后學(xué)生還是不清楚。”是科學(xué)概念教學(xué)的困惑。而概念是思維的細(xì)胞，是學(xué)科知識(shí)體系中的基石和核心。回到此問(wèn)題上，老師都會(huì)做平面鏡成像實(shí)驗(yàn)，也進(jìn)行相關(guān)課外強(qiáng)化練習(xí)，但多數(shù)學(xué)生看到生活中真實(shí)情景中的“原始問(wèn)題”時(shí)，還是“一見(jiàn)如故”地將自己看到的鏡中的像變大，認(rèn)為鏡中的像也變大（如圖2）。

在這里老師雖然按照課本要求做了實(shí)驗(yàn)。例如課前，教師設(shè)問(wèn)：當(dāng)人逐漸向平面鏡靠攏的過(guò)程中，人在鏡中的像怎么變化？學(xué)生們會(huì)異口同聲地回答：越來(lái)越大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究平面鏡成像特點(diǎn)后，少數(shù)學(xué)生回答：大小不變。但很多學(xué)生心理還是不理解。因?yàn)樵谌粘Ｉ钪校麄兛吹降氖恰敖筮h(yuǎn)小”，生活中類(lèi)似的經(jīng)歷確有無(wú)數(shù)次。

可見(jiàn)，我們要糾正學(xué)生錯(cuò)誤的前概念：“視覺(jué)感覺(jué)的像的大小”的樸素認(rèn)識(shí)與“真實(shí)的像的大小”的科學(xué)概念，而學(xué)生還沒(méi)有學(xué)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律以及二次成像等知識(shí)，僅僅通過(guò)一個(gè)“依葫蘆畫(huà)瓢”的課本實(shí)驗(yàn)來(lái)糾正是不行的。另外，單純依靠大量的做題來(lái)彌補(bǔ)對(duì)概念理解的不足，造成學(xué)習(xí)效率不高，老師和學(xué)生都很疲勞，這也是一個(gè)得不償失的過(guò)程。

2 理論支撐下的初中科學(xué)概念教學(xué)

案例：“近大遠(yuǎn)小”還是“大小不變”

——同一物體靠近或遠(yuǎn)離平面鏡時(shí)，像的大小變化問(wèn)題。

教師讓學(xué)生探究平面鏡成像的特點(diǎn)：像和物的大小相等，像和物到鏡面的距離相等。最后，糾正錯(cuò)誤的前概念，區(qū)別“視覺(jué)感覺(jué)的像的大小”的樸素認(rèn)識(shí)與“真實(shí)的像的大小”的科學(xué)概念。

師：當(dāng)人逐漸向平面鏡靠攏的過(guò)程中，人在鏡中的像怎么變化？

學(xué)生1回答：根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，像和物大小總是相等的。無(wú)論物體與平面鏡的距離如何變化，它在平面鏡中所成的像的大小始終不變，與物體的大小總一樣。

學(xué)生2回答：人們?cè)谟^察物體時(shí)都有“近大遠(yuǎn)小”的感覺(jué)。當(dāng)人走向平面鏡時(shí)，視覺(jué)確實(shí)覺(jué)得像在“變大”。

教師組織學(xué)生分組討論，這兩種說(shuō)法哪種正確呢？此時(shí)，他們彼此都不能說(shuō)服對(duì)方，課堂很是熱鬧。……

活動(dòng)1：通過(guò)光路作圖探討平面鏡成像規(guī)律。如圖3，你從這里發(fā)現(xiàn)了什么？物和像的大小關(guān)系怎樣？

學(xué)生：平面鏡成像的物和像是關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)；物和像大小相等。

活動(dòng)2：從人眼向被觀察物體的兩端分別引一條直線，這兩條直線的夾角即為“視角”，如圖4。如果視角大，人就會(huì)認(rèn)為物體大；視角小，人就會(huì)認(rèn)為物體小。從這里你們又發(fā)現(xiàn)了什么？

師生互動(dòng)得出：人眼觀察到的物體的大小，不僅與物體的真實(shí)大小有關(guān)，而且還與“視角”密切相關(guān)。視角大，人會(huì)認(rèn)為物體大；視角小，人會(huì)認(rèn)為物體小。

師：那么，日常生活中我們“視覺(jué)感覺(jué)的像的大小”與什么有關(guān)？看下面這三張圖（如圖5），學(xué)生紛紛開(kāi)始用手比劃，頓時(shí)教室有點(diǎn)騷動(dòng)。

學(xué)生：大黃鴨自身大小不變，但視覺(jué)上“近大遠(yuǎn)小”，由于視角大小不同造成的。

活動(dòng)3：現(xiàn)在我們重新實(shí)驗(yàn)，調(diào)整蠟燭到鏡面的距離，觀察像的大小變化？（如圖6）

學(xué)生：平面鏡中像的大小始終不變，與距離大小無(wú)關(guān)。

師：如何解釋日常生活中“近大遠(yuǎn)小”和平面鏡中“大小不變”？分組討論?！耙曈X(jué)感覺(jué)的像的大小”與“真實(shí)的像的大小”有什么區(qū)別？

學(xué)生小結(jié)：當(dāng)人向平面鏡走近時(shí)，像與人的距離小了，人觀察物體的視角也就增大了。因此，我們所看到的像也就感覺(jué)變大了，這就是人眼看物體“近大遠(yuǎn)小”的原因，這是“視覺(jué)感覺(jué)的像的大小”，但實(shí)際上像與人的大小始終是相等的。人逐漸靠近鏡面，像也一定逐漸靠近鏡面，人的感覺(jué)是“近大遠(yuǎn)小”，這是一種視覺(jué)效果。而平面鏡成像的物和像是關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)，換句話說(shuō)，其實(shí)“真實(shí)的像的大小”是“大小不變”。

活動(dòng)小結(jié)：物體在平面鏡中成的是正立的虛像，像與物體大小相等，即像的大小與物體的大小有關(guān)，與物體距平面鏡的遠(yuǎn)近、平面鏡的大小等因素?zé)o關(guān)。

例2 某同學(xué)從遠(yuǎn)處走向一面穿衣鏡，他在鏡中像的大小及像和人之間距離的變化情況正確的是（ ）

A.像大小不變，像和人之間的距離變小

B.像變大，像和人之間的距離變大

C.像變大，像和人之間的距離變小

D.像大小不變，像和人之間的距離不變

解析 像的大小與物體到平面鏡的距離無(wú)關(guān)，我們平常說(shuō)的所謂遠(yuǎn)小近大，只是人的視覺(jué)造成的錯(cuò)覺(jué)。根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)可以知道，像和物大小相等，像和物到鏡面的距離相等。因?yàn)樵撏瑢W(xué)的大小沒(méi)有變化，所以像大小不變；而該同學(xué)到平面鏡的距離在變小，所以像到平面鏡的距離也在變小，從而像和人之間的距離在變小。 答案：A。

在本案例中，許多學(xué)生常會(huì)把“視覺(jué)感覺(jué)的像的大小”的樸素認(rèn)識(shí)與“真實(shí)的像的大小”的科學(xué)概念混為一談。為了給“迷思概念”搭建“腳手架”，可讓學(xué)生動(dòng)手作圖，將觀察到的現(xiàn)象與先入為主的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行討論分析，進(jìn)而引發(fā)認(rèn)知沖突，暴露學(xué)生在概念理解上的缺陷。再在實(shí)驗(yàn)修正中形成正確的概念。人逐漸靠近鏡面，像也一定逐漸靠近鏡面，人的感覺(jué)是“近大遠(yuǎn)小”，這是一種視覺(jué)效果。物體在平面鏡中成的是正立的虛像，像與物體大小相等，即像的大小與物體的大小有關(guān)，與物體距平面鏡的遠(yuǎn)近、平面鏡的大小等因素?zé)o關(guān)。

3 初中科學(xué)概念解構(gòu)與轉(zhuǎn)化的思考

3.1 聽(tīng)懂和會(huì)做是兩碼事，培養(yǎng)學(xué)習(xí)力是關(guān)鍵

日常教學(xué)中，常聽(tīng)到一些老師抱怨：“我已經(jīng)告訴他多少遍了，可是他就是聽(tīng)不進(jìn)去，一錯(cuò)再錯(cuò)，真是不可救藥?！痹谝淮斡忠淮蔚亍案嬖V”不見(jiàn)效果后，有的老師干脆放棄了對(duì)“這些一錯(cuò)再錯(cuò)的學(xué)生”的輔導(dǎo)與幫助。也有老師說(shuō)：“每次上完課后，我都要問(wèn)這些學(xué)生聽(tīng)懂沒(méi)有，他們都說(shuō)聽(tīng)懂了?？墒且蛔鼍毩?xí)題，他們就束手無(wú)策。哎，我真沒(méi)辦法教他們了?！笨纯凑f(shuō)這些話的老師，個(gè)個(gè)都辛苦得很。教初三畢業(yè)班的責(zé)任重，壓力大。他們整天在忙著批改作業(yè)，精心備課，忙著如何把知識(shí)講清楚，精選習(xí)題出考卷，忙得不可開(kāi)交。說(shuō)這些老師不負(fù)責(zé)，真是冤枉他們。既然如此，為什么還會(huì)有“聽(tīng)懂而不會(huì)做”，“說(shuō)了一遍又一遍，仍然一錯(cuò)再錯(cuò)”的現(xiàn)象出現(xiàn)呢？

其實(shí)，這些老師給學(xué)生的是知識(shí)的精華──“高營(yíng)養(yǎng)”的知識(shí)。然而，學(xué)生沒(méi)有吸收這些營(yíng)養(yǎng)的“根”──學(xué)習(xí)的能力。因此，教師就必須在促使學(xué)生“根”的發(fā)育與生長(zhǎng)上做文章，即研究如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

教師是否可以反思一下自己的教學(xué)，反思一下自己的課堂教學(xué)方法，想一想在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生是否有進(jìn)行獨(dú)立思考的時(shí)間與機(jī)會(huì)？教師是否在學(xué)習(xí)方法上給予了學(xué)生切實(shí)的指導(dǎo)？在現(xiàn)實(shí)中，一些老師樂(lè)于把知識(shí)灌輸給學(xué)生，一切問(wèn)題都先幫學(xué)生解決，不用學(xué)生動(dòng)腦思考。他們習(xí)慣于讓學(xué)生把板書(shū)記下來(lái)，然后叫學(xué)生去死記硬背！這好比是植物進(jìn)行光合作用一樣，有了二氧化碳和水這些原料（就當(dāng)是老師上課講的知識(shí)），有了葉綠體（就比作是學(xué)生的大腦）?？墒牵瑳](méi)有光（反應(yīng)的條件──比作是學(xué)習(xí)的能力與學(xué)習(xí)方法），光合作用也是反應(yīng)不起來(lái)啊！怎樣來(lái)培育學(xué)生的學(xué)習(xí)能力？關(guān)鍵在于老師是否給學(xué)生“光”，也就是給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)能力。

3.2 依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力，采取不同的教學(xué)方法

由于學(xué)生的心智還不健全，通過(guò)一個(gè)事例，要求學(xué)生強(qiáng)記，或反復(fù)練習(xí)來(lái)強(qiáng)化，都是事與愿違。適合的才是最好的，教學(xué)中可以采取舉反例、歸謬，重新優(yōu)化實(shí)驗(yàn)或借助多媒體等。例如，在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，列舉“質(zhì)量不同、速度相同的兩車(chē)，停下來(lái)的難易程度不同”的例子，說(shuō)明質(zhì)量是決定慣性大小的唯一量度。但很多學(xué)生因理解不了何為“慣性”，產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)：兩車(chē)質(zhì)量相同，但速度大小不同（如：甲車(chē)速度為30 km/h，乙車(chē)速度為100 km/h），當(dāng)然是乙車(chē)更難停下來(lái)，因此，應(yīng)該是速度快的物體慣性大。為何慣性與速度沒(méi)有關(guān)系，那么與“在高速公路上限速行駛是預(yù)防慣性危害”不是自相矛盾嗎？七年級(jí)的學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)動(dòng)能、動(dòng)量、牛頓第二定律這些知識(shí)，通過(guò)一個(gè)例子讓學(xué)生記住決定慣性大小的因素是不行的。那么，應(yīng)如何讓學(xué)生理解慣性和決定慣性大小的因素？

筆者采用歸謬法來(lái)論證它。假如以上說(shuō)法成立，則“物體的速度越小，它的慣性越?。晃矬w的速度為零，它的慣性應(yīng)該為零?！憋@然，這個(gè)結(jié)論是荒謬的，它與“一切物體都具有慣性”是相悖的，所以，慣性大小與速度大小無(wú)關(guān)。

另外，筆者再打個(gè)比方：假設(shè)你有20元，我只有10元錢(qián)，我和你都是每天花1元（相當(dāng)于慣性），我只能花10天，你可以花20天，我們花錢(qián)的速度是不是一樣的？那你為什么花錢(qián)的時(shí)間比較長(zhǎng)呢？因?yàn)槟惚惧X(qián)比較大而已！

奧蘇貝爾認(rèn)為，有意義的學(xué)習(xí)就是符號(hào)代表的新知識(shí)與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立了非任意的和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系。顯然，這個(gè)反例和歸謬與奧蘇貝爾的理論具有一致性，從而在教學(xué)過(guò)程中使學(xué)生明確自己在教學(xué)中的主體地位。

3.3 依據(jù)學(xué)生的前概念，采取不同的教學(xué)措施

在正式學(xué)習(xí)新知識(shí)前，學(xué)生已經(jīng)有了對(duì)事物、現(xiàn)象的看法和觀念；或者在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生出與新的科學(xué)觀念不一致的觀點(diǎn)，這些觀點(diǎn)從心理學(xué)角度稱(chēng)為“前概念”。如有些學(xué)生認(rèn)為“動(dòng)脈血”就是在動(dòng)脈里流動(dòng)的血。學(xué)生對(duì)前概念的認(rèn)知來(lái)源廣泛，復(fù)雜多樣。前概念又具有頑固性、自發(fā)性、隱蔽性和反復(fù)性的特點(diǎn)，要避免和消除前概念對(duì)學(xué)習(xí)的負(fù)遷移，了解是前提，分析是基礎(chǔ)，研究是核心，實(shí)踐是保障，轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵。精心設(shè)計(jì)的教學(xué)方案可為學(xué)生提供“腳手架”，引導(dǎo)學(xué)生辨析、理解、厘清并內(nèi)化概念的內(nèi)涵和外延。如圖7。

在本案中，學(xué)生把“視覺(jué)感覺(jué)的像的大小”的樸素認(rèn)識(shí)與“真實(shí)的像的大小”的科學(xué)概念混為一談，屬于錯(cuò)誤的前概念。借助同一位置的大黃鴨，在不同位置觀察，發(fā)現(xiàn)鴨子的像大小不同，而鴨子本身大小不變，說(shuō)明視覺(jué)感覺(jué)的像大小與真實(shí)的像大小是不同的科學(xué)概念，糾正錯(cuò)誤概念。

總之，概念教學(xué)是初中科學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生掌握扎實(shí)的科學(xué)知識(shí)和樹(shù)立良好的科學(xué)素養(yǎng)，離不開(kāi)對(duì)科學(xué)概念的正確理解。學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)始于他們?cè)谏顚?shí)踐中對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，而不是單純對(duì)書(shū)本知識(shí)的記憶和接受。因此，教師要根據(jù)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力特點(diǎn)，不僅僅做題，還應(yīng)適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從多環(huán)節(jié)、多維度剖析概念，抓住概念的實(shí)質(zhì)，讓學(xué)生準(zhǔn)確把握概念的內(nèi)涵和外延，真正建構(gòu)相關(guān)的科學(xué)概念。

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（欄目編輯 陳 潔）