張小海
概念是科學(xué)的細(xì)胞,也是學(xué)生科學(xué)思維的基本單元。蘇聯(lián)教育學(xué)家維果茨基深刻指出,“科學(xué)概念直接教授是不可能的,也是沒有效果的”。小學(xué)科學(xué)概念,從根本上說,根植于學(xué)生經(jīng)驗,是學(xué)生前概念的糾正或提升。學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)可以看成學(xué)生“前概念”同化或順應(yīng)、豐富或重建的過程。因此,診斷學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)前概念,并進行適度教學(xué)干預(yù),是科學(xué)教學(xué)有效性之關(guān)鍵、核心。
一、學(xué)生“前概念”的內(nèi)涵解讀
所謂“前概念”,是指“學(xué)生在科學(xué)概念學(xué)習(xí)前的日常生活中按照自己的習(xí)慣、經(jīng)驗、思維方式獲得的感性印象,積累的某些缺乏概括性、科學(xué)性的經(jīng)驗”。因此,“前概念”又被稱為“日常概念”“迷思概念”“模糊概念”“相異構(gòu)想”等。依據(jù)“前概念”產(chǎn)生的時間,可以將“前概念”分為“原發(fā)性前概念”“繼發(fā)性前概念”;按照“前概念”的狀態(tài),可以將“前概念”分為“空殼概念”“不完整概念”“異質(zhì)性概念”“條件缺失概念”“絕對化概念”等。從根本上說,學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)前,頭腦中并不是一張白紙,而總是有些“前概念”,某些“前概念”可以促進學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí),而某些“前概念”則阻礙學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)?!扒案拍睢本哂须[蔽性、頑固性、普遍性、經(jīng)驗性、非連續(xù)性等特質(zhì),作為教師,我們要善于進行教學(xué)診斷、干預(yù)。
(一)與科學(xué)概念相一致的“前概念”
總體而言,“前概念”要么能促進學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí),要么會阻礙學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)。當(dāng)“前概念”與科學(xué)概念相一致時,“前概念”就能發(fā)揮正向作用;當(dāng)“前概念”與科學(xué)概念相悖時,“前概念”就發(fā)揮著負(fù)向作用。比如,學(xué)習(xí)“生的食物和熟的食物”時,學(xué)生在生活中已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗,對“有的食物適宜生吃,有的食物適宜熟吃”這一知識點并不陌生。運用學(xué)生的前生活經(jīng)驗,可以引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中觀察、探究、描述。
(二)與科學(xué)概念不一致的“前概念”
由于缺乏相應(yīng)科學(xué)知識或受現(xiàn)有知識儲備所限,學(xué)生往往根據(jù)自己的猜測、推斷,做出一些主觀判斷。這些主觀判斷容易為物體表面現(xiàn)象所迷惑。比如,學(xué)習(xí)“點亮小燈泡”時,學(xué)生往往認(rèn)為只要有導(dǎo)線、燈泡、電池等,就能讓小燈泡亮起來。他們因為缺乏電路知識,而做出武斷推論。再比如,學(xué)生認(rèn)為“無花果”就是“不開花的果實”等。這些“前概念”推論,通常讓學(xué)生固執(zhí)己見。它們是學(xué)生犯錯的雷區(qū),也是教師科學(xué)教學(xué)的挑戰(zhàn)點。在科學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)下大力氣,轉(zhuǎn)變學(xué)生的“非科學(xué)前概念”,否則這些“前概念”會給學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)留下隱患。
“前概念”是科學(xué)概念的前身和基礎(chǔ),也是科學(xué)概念教學(xué)的重要課程資源。作為教師,我們要善于運用學(xué)生“前概念”中合理、科學(xué)的成分,幫助學(xué)生搭建科學(xué)學(xué)習(xí)的腳手架。對于那些阻礙學(xué)生科學(xué)認(rèn)識的“前概念”,教師要讓其暴露出來,引導(dǎo)學(xué)生對其進行辨析、認(rèn)知。要分析“前概念”產(chǎn)生的根源,摸清學(xué)生“前概念”的思維機制,積極矯治學(xué)生合情但不合理的“前概念”。
二、科學(xué)學(xué)習(xí)中“前概念”的教學(xué)診斷及干預(yù)
診斷學(xué)生“前概念”科學(xué)性的方法很多,常用方法有“問題法”“訪談法”“調(diào)查法”“畫圖法”等。借助這些方法,可暴露學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的“前概念”。只有對學(xué)生“前概念”形成有效的把脈、診斷,才能提出切中肯綮的教學(xué)干預(yù)措施。
(一)創(chuàng)設(shè)“前概念”沖突的認(rèn)知情境
波斯納等人在皮亞杰認(rèn)知建構(gòu)理論和庫恩“范式更替觀”的基礎(chǔ)上,提出了概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)條件理論。這就是學(xué)生對舊概念不滿,新概念可理解、合理、有效等。其中第一個條件尤為重要,它是轉(zhuǎn)變學(xué)生“前概念”的前提。換言之,只有當(dāng)學(xué)生感覺舊概念失去效用,才會主動摒棄“前概念”,進行新概念(科學(xué)概念)的學(xué)習(xí)。
比如,在教學(xué)“點亮小燈泡”的過程中,筆者給學(xué)生提供了實驗素材,包括電池、小燈泡、導(dǎo)線等,讓學(xué)生點亮小燈泡。學(xué)生紛紛動手操作,可是幾分鐘過去了,學(xué)生手里的小燈泡還是沒有亮。這時,偶爾有一兩個學(xué)生的小燈泡亮了,其他同學(xué)都圍過去,仔細(xì)觀察他們的連接和自己的連接的差異。學(xué)生深度思考:原來并不是簡單地連起來燈泡就會亮。至此,學(xué)生排除了自己頭腦中原存的相異構(gòu)想,對怎樣讓燈泡亮起來展開深度探究。通過探究,學(xué)生自主建構(gòu)出“通路”“回路”“短路”等概念。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生還自行探究出“并聯(lián)”“串聯(lián)”這兩種基本的電路連接方式。
所謂“認(rèn)知沖突”,是指學(xué)生的認(rèn)知矛盾狀態(tài)。如果學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中感受、體驗到矛盾,那么學(xué)生就會自覺轉(zhuǎn)變頭腦中的迷思概念或相異構(gòu)想。學(xué)生新、舊概念認(rèn)知沖突越強烈,學(xué)生對已有概念的不滿也會越強烈。因此,創(chuàng)設(shè)學(xué)生科學(xué)認(rèn)知的沖突情境,能引發(fā)學(xué)生自主探究。
(二)讀懂“前概念”發(fā)展的時空區(qū)域
有學(xué)者將學(xué)生“前概念”表述為“發(fā)展中概念”。的確,有時候,學(xué)生“前概念”的轉(zhuǎn)變不是一朝一夕、一蹴而就的,而是要經(jīng)歷一個過程,要經(jīng)歷一片時空區(qū)域。在學(xué)生“前概念”轉(zhuǎn)變的過程中,教師不能急于求成,要包容學(xué)生的暫時錯誤,等待學(xué)生“前概念”轉(zhuǎn)化,要保持積極、良好的教學(xué)心態(tài)。
教學(xué)“我們是怎樣聽到聲音的”時,學(xué)生已有“前概念”是“我們的耳朵”。應(yīng)該說,“前概念”是片面的、不完整的,只包含部分真理。學(xué)生對耳朵的結(jié)構(gòu)是不了解的,他們只是知道聽聲音必須要用到耳朵,至于耳朵有什么作用,我們聽到聲音是耳朵的哪一個重要部位發(fā)生了作用,耳朵各個結(jié)構(gòu)分別發(fā)揮著怎樣的作用,學(xué)生是不理解的。作為教師,我們應(yīng)該充分運用學(xué)生的“前概念”,借助實驗,讓學(xué)生認(rèn)識到“鼓膜”是我們聽到聲音的關(guān)鍵。在學(xué)生有了這樣的概念后,筆者出示耳朵模型,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識耳朵結(jié)構(gòu)(耳廓、耳道、鼓膜、聽小骨、耳蝸、聽神經(jīng)等),讓學(xué)生認(rèn)識耳朵每一部分結(jié)構(gòu)的作用,如“外耳搜集傳播的聲音”“鼓膜將聲波轉(zhuǎn)為震動”“內(nèi)耳震動轉(zhuǎn)換刺激神經(jīng)”“神經(jīng)將聽覺信號傳遞給大腦”。這個過程完整的表述就是“聲波由耳廓收集來進入耳道,引起鼓膜振動,振動傳達(dá)到聽小骨,聽小骨的振動引起耳蝸里液體的震動,再傳達(dá)到聽神經(jīng),聽神經(jīng)再把這個訊號傳達(dá)到大腦,形成聲音”。教師不斷解讀學(xué)生的“前概念”,及時跟進學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知,對學(xué)生的“前概念”予以充實、完善。
“前概念”并不是靜止不變的,而是開放的、發(fā)展的。某種意義上,學(xué)生昨天學(xué)習(xí)的科學(xué)概念是今天科學(xué)學(xué)習(xí)的“前概念”,今天學(xué)習(xí)的科學(xué)概念又是明天科學(xué)學(xué)習(xí)的“前概念”。在科學(xué)教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生不斷地修正自我的“前概念”,促進學(xué)生的“前概念”與科學(xué)概念螺旋上升,促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。
(三)把握“前概念”轉(zhuǎn)變的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
研究表明,一種科學(xué)概念的建立,只有能被學(xué)生表達(dá)時,學(xué)生才能接受它。在科學(xué)教學(xué)中,當(dāng)教師將學(xué)生的“前概念”轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念后,其在學(xué)生已有科學(xué)概念認(rèn)知結(jié)構(gòu)中往往是孤立的,很容易受到其他概念或外界條件干擾。有時,轉(zhuǎn)變后的科學(xué)概念還會演變、蛻化成“前概念”。換言之,“前概念”轉(zhuǎn)變是一個反復(fù)過程。教師要將轉(zhuǎn)變后的概念及時納入已有知識結(jié)構(gòu)之中,構(gòu)建概念結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)。
教學(xué)“食鹽在水里溶解了”時,通過食鹽溶于水的實驗,學(xué)生觀察到,食鹽放在水里,顆粒逐漸變小,最后消失了。于是,學(xué)生對溶解概念,就停留在食鹽溶于水的現(xiàn)象。為此,我們又做了高錳酸鉀的溶解、過濾分離實驗,對學(xué)生的認(rèn)知偏差予以糾正。在探究過程中,要激發(fā)學(xué)生的問題意識,引導(dǎo)學(xué)生提出問題。比如,不同物質(zhì)在相同溶液中的溶解能力相同嗎?相同物質(zhì)在不同溶液中的溶解能力相同嗎?溶解能力與什么相關(guān)?溶解的快慢呢?通過問題,激發(fā)學(xué)生科學(xué)思考,引發(fā)學(xué)生科學(xué)探究,讓學(xué)生不斷將科學(xué)“前概念”轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念,將科學(xué)概念納入概念結(jié)構(gòu)之中。對于學(xué)生所具有的“前概念”,教師應(yīng)當(dāng)尊重,不能對學(xué)生的“前概念”予以簡單否定,而應(yīng)積極發(fā)掘?qū)W生的“前概念”中包含的科學(xué)成分,將學(xué)生的“前概念”轉(zhuǎn)變提升為科學(xué)概念,并納入已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中。
在科學(xué)教學(xué)中,教師還要創(chuàng)設(shè)遷移情境,賦予學(xué)生概念解釋、運用的機會。只有當(dāng)學(xué)生能自覺運用新概念時,學(xué)生才能獲得對概念的科學(xué)理解。以“概念結(jié)構(gòu)”為載體,將學(xué)生科學(xué)概念的母概念或子概念統(tǒng)整優(yōu)化到結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)之中,有助于學(xué)生理解概念的科學(xué)本質(zhì)。
科學(xué)概念的建構(gòu)是以學(xué)生的前科學(xué)概念為基礎(chǔ)的,“前概念”的轉(zhuǎn)變歸根結(jié)底是學(xué)生科學(xué)思維結(jié)構(gòu)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,是在學(xué)生頭腦中引發(fā)的一場革命。作為教師,應(yīng)當(dāng)積極地創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生暴露“前概念”、批判“前概念”、轉(zhuǎn)變“前概念”,建構(gòu)科學(xué)概念??茖W(xué)概念既是一種形態(tài),也是一種產(chǎn)物。作為形態(tài),科學(xué)概念是學(xué)生科學(xué)判斷的基礎(chǔ);作為產(chǎn)物,科學(xué)概念是學(xué)生科學(xué)認(rèn)識的結(jié)晶。
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