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孩子们进入科学课堂前总是带着相关的科学前概念,如果将要探究的科学概念和前概念比较一致,学生就容易理解;
反之,学生就会觉得很难。
因此,作为新概念形成的基础,前概念在学生的科学学习中扮演着非常重要的角色,它必然成为学生探究活动生长点。
而且通过调查数据的显示(90%),还表现出小学生的前概念具有一定的稳定性。
这说明对于学生感性认识比较丰富的那些前概念,它们在学生的大脑中已经形成了一种固定的模式,而且这种模式不是孤立存在的,往往存在于一定的认知框架或体系中,因而具有一定的稳定性。
因此我们在教学时要通过科学合理的探究方法(大胆预测——实验设计——动手操作——结论分析),让学生改变自己错误的观点。
一位教师在教苏教版小学科学六年级上册《洗衣服的学问》之前,通过和学生摆谈发现:
现在的独身子女,自己洗衣服的不多,特别是衣服上沾有墨汁、油污、血迹等污渍往往束手无策,但污可学生看见家长或别人洗衣服的时候很多,因此他们并非对此一无所知,为此很有必要充分了解学生关于洗衣服的前概念,研究其前概念水平,对去污渍有哪些“误解”或“儿童化的”或“错误”的或“近似于正确的解释”。
所以,执教者课前通过问卷调查或让学生和家长交流或向长辈请教,充分研究了学生已有的前概念。
通过问卷调查发现学生在洗衣服方面还“懂”得不少:
“醋可以洗去一些果汁留下的污渍”,“洗血渍要先用冷水泡20分钟,再洗去”,“用刷子刷”,“用冬瓜布擦”,“油以用洗洁精洗”,“可以用汽油洗”等等。
看来教师决不能低估了学生,他们在教师上课前决不是一张白纸,等着你在上面描绘。
通过教师深入地细致地询问学生,发现学生有关洗衣服学问的前概念从来源来看有65%来源于家长,有20%来源于书籍或道听途说,有15%来源于学生亲身的实践;
从科学性来看,有95%以上的属于经验性质的,不足5%的谈到其中的一点点原理。
由此可见,学生头脑中的洗衣服的学问有85%是未经过学生亲身实践的,很显然学生上课的兴奋点是在亲自实践上,就要检验洗衣服的学问是不是像家长说的那样、是不是像某某书的那样、是不是像张三或李四说的那样。
因此,教者将教学活动的重点放在对污渍不同洗涤用品不同的充分探究上,而对去污原理则用课件以卡通形式介绍给学生教师用5-7分钟时间,通过谈话、填表等形式将学生“有关洗衣服”的前概念充分暴露出来,这些前概念很大一部分是学生主观臆想的、听说的或看大人做过类似的活动或从一些媒体上看到的,学生自己在内心深处也知道自己没亲身实践,属人云亦云,因此有强烈的愿望想证实是否属实,这样学生的学习过程就是从前概念的此岸通向科学概念的彼岸的过程,教师教的过程就是在此岸和彼岸之间搭桥的过程。
教与学实际是统一的,把前概念作为学习的起点、教学的生长点。
教师在学生前概念暴露后,重点采用师生共同讨论实验方法的策略,引导学生对洗衣服的对比实验中的条件的控制,目的不仅仅是让学生学会对比实验的方法,最主要的是在对比实验中收集不同洗涤用品去污效果的证据,让科学的证据说活,这样处理实际上教师既为学生提供让科学证据与洗衣服前概念作斗争的机会,同时让学生实验中时刻关注污渍被去除过程中的现象,又为学生提供整合科学概念(即不同的污渍与不同的洗涤用品发生化学反应)的机会,有力地促进学生打破原来的认知结构,实现认知上的如皮亚杰所说的“顺应”,促进学生对科学概念(即物质的化学变化)的自我建构。
二,历史与现实
两个铁球同时落地
实验中讲控制变量时提问:
在做斜坡的坡度与小车下滑行驶的距离的实验时,哪些是不变的条件,变化的条件有哪些。
学生不假思索的回答起来:
不变的是斜坡的表面粗糙程度与小车的重量等,变化的是斜坡的坡度大小。
还很容易得出结论,斜坡的坡度越大,小车下滑行驶的距离越远。
看似顺畅,自然,其实,大错特错,结论并不是像学生所说的那样,而是在30°
角时,小车下滑行驶的距离最远。
老师的不经意的提问,让学生在原有的错误的前概念上越走越远,让错误的认识反而得到了强化,巩固。
一个不折不扣的南辕北辙。
有的错误的前概念得不到及时的更正,在学生的头脑里形成思维定势后,他们的这些思想很容易应用于自己的工作,设计上,最终酝踉成大祸如前些天美国苹果集团设计的摇娃娃就是因为不符合婴儿的生理特征而备受谴责。
三,追问与质疑
教师设计情境和问题,让学生根据自己的经验,进行解释。
这种方法的优点是:
能直奔要研究的主题,直接反映出学生的实际情况。
例如:
在调查40名学生对“空气与燃烧”存在哪些前概念时,我设计了这样一个情境:
把一支蜡烛点燃,然后用杯子罩住,过一会儿蜡烛熄灭。
然后我就应用了“解释法”来了解学生的前概念情况。
蜡烛为什么会熄灭?
结果40名学生中,有85%的学生这样解释:
杯子中的空气没有了,所以蜡烛熄灭了。
还有15%的学生解释:
是氧气没有了,所以蜡烛熄灭了。
这时,教师很容易了解到学生存在的前概念:
空气帮助燃烧,空气没有了,燃烧就不能进行。
通过调查数据分析,我们也可以知道,学生的前概念往往来自于自己的生活经验,只是凭借感官对现象进行一些直观的解释,这些解释往往停留在感性认识的水平上,缺乏严格的推理和实验验证,有时他们借用表面类似的现象对事物进行解释。
因此要求我们在教学时要有针对性地选择事例或现象,让学生用自己的前概念去对事例或现象进行解释,使他们产生认识上的冲突,即大脑中的原有概念与当前面临的现实产生无法调和的矛盾,从而感觉到有改变认知结构的需要。
当然了解学生前概念的方法还有很多:
画图法、预测法、提问法等等,我想只要老师们能根据自己的实际教学经验和学生的实际情况,选择自己最拿手的方法,那就一定能尽量多的了解到学生存在的前概念情况,然后把“前概念”看作是探究性学习中的一个探究的目标,那学生就会在新旧认识的冲突中更加加深探究的欲望,从而使学生自觉地学会探究,学会思维,学会实践,学会创造,使综合素质得到最优发展。
与儿童的知识建构规律有关教学实践证明,对于学生将要学习的科学概念而言,其已有的相关前概念大多是不完整的、模糊的甚至是错误的,而且比较顽固,难以转变。
这对他们的许多科学活动如观察、理解、应用知识及解决问题等都产生重要影响,尤其是消极影响。
因此要制定运用前概念发展策略首先要了解小学生科学前概念的表现及其形成的途径。
小学生学习科学前形成的前概念通常表现为:
1.几类概念之间的混淆。
将日常概念与科学概念混淆在日常生活中,学生对许多概念已有自己的认识,这些认识对科学概念的形成可能具有积极作用,也有可能产生负面影响。
如“融化”“熔化”与“溶解”,日常生活中学生会认为这三个词语表达的概念是一致的,他们会说“糖在水里融化了”;
也有很多同学认为“白色”即“无色”,“透明”即“无色”等。
2.概念内涵模糊、不全面的认识。
小学生对某些概念虽有一定的了解,
但对其内涵的认识不够全面,不够准确。
如:
对磁铁磁性的模糊认识调查中发现,学生基本知道磁铁有磁性,但有95%的学生认为“条形磁铁中间吸不住大头针,所以是没有磁性的”,并在判断“磁铁折断后断截面的磁极”时出现“没有磁极”等错误观点。
3.对概念外延的错误认识。
对概念内涵认识模糊,常导致概念外延的错误扩大或缩小。
由于学生平常看到的金属大多是固体,感觉比较坚硬,就会认为“金属都是固体、硬的、比较重,不会变形”,有的学生认为人体需要的“糖类”就是“食用糖”,“白色水汽”就是“水蒸气”等。
小学生形成前概念的心理途径主要有:
1.简单枚举。
在一定生活经验基础上,使用简单枚举法进行归纳得到结
论,是学生形成科学前概念的最主要方式之一。
但学生掌握的生活经验是有限的,尤其是学生倾向于根据观察到的事物表面属性,归纳出事物的本质属性或规律,容易造成错误的前概念。
如学生在日常生活中经历、观察到大量碰撞、敲击、摩擦后能听到声音的现象,就误认为“声音是由物体碰撞、敲击、摩擦产生的”。
通过这种方式形成的前概念,由于先入为主的日常生活经验,并且经过了逻辑思维过程,因而扭转是相当不容易的。
2.错误推理。
在解释生活中碰到的一些现象时,由于学生脑海中没有现成的结论,因而学生就会根据已有的知识和经验,进行简单的推理来解释碰到的问题。
如在研究《光的传播路线》时,有学生认为“科学家用激光束来测量地球与月球之间的距离”,说明“激光束是直的”,也就“证明光是直线传播的”。
该学生将科学家对科学原理的实践运用作为对该科学原理的概念解释,其推理的前提就是错误的,事实上学生对“光是直线传播”这一概念依然是模糊不清的。
3.主观臆测。
当学生运用已有知识经验无法解释一些现象与事实,或者
所要研究的现象不可视时,除了进行一些简单的推理,有时还极易主观臆测,凭空想象来解决问题。
如对消化道的构成,有学生就猜测是“一根直管,末端两个开口,分别排出小便和大便”,有的则认为“消化道中间有膨大部分,末端没有开口”等;
又如有的学生会认为“皮肤上的水干了是因为被毛孔吸收了,黑板上的水没了是因为渗到缝里去了”。
4.望文生义。
当学生接触到一个新的、自己不熟悉的概念时,他们会根据字面来给概念下定义。
如问卷调查中近90%的孩子认为“铅笔中有铅”,75%的孩子认为“磁铁是铁的一种”,88%的孩子认为“白色污染是指白色的废品污染“。
自然科学中许多概念的形成有着特殊的历史,使得概念的内涵不能仅用概念的外壳——文字来决定,因此当学生望文生义时,一些错误的前概念即随之产生。
这类前概念相对来说较能够扭转,但望文生义的学习方式却影响深刻。
举例
四,策略与应对
把学生前概念暴露出来的主要方法是:
创设一个宽松的学习环境,设置一定的教学情境引出问题,教师鼓励并激发学生对新问题进行猜想和解释,在必要的时候鼓励学生之间进行质疑和辩论。
另外,教师也可以在课堂或课下专门地设计一些问题让学生去回答,以此获得学生的前概念。
把学生的前概念暴露出来后,教师还要对它们进行一些分析、梳理和归类,然后设计有针对性的教学活动
小学生下处在人的一生的发展最快的阶段,对外界的事物最感兴趣的时候,他们所拥有的科学前概念也是最难把握的时候,所以,作为一名科学教师应该正确把握住学生的科学前概念,才能使之充分的为教育教学所利用。
1、小学生的前概念中感性的成分很多。
学生的前概念往往来自于自己的生活经验,只是凭借感官对现象进行一些直观的解释,这些解释往往只停留在感性认识的水平上,缺乏严格的推理和实验验证,很多时候他们会借用表面类似的现象对事物进行解释。
例如学生对植物茎的认识,他们平时早已有了根的前概念,(根一般都长在地下)在让他们认识长在地下的变态茎时,就会从根的前概念出发,认为长在地下的都是根。
2、小学生的科学前概念具有广泛性。
由于儿童在学习之前已有了多年的生活经验,接触了许多形形色色的自然、社会现象,特别是如今的网络社会,学生接触到的事物就更多了,因而他们头脑中自发形成的前概念所涉及的范围也就相当广泛和复杂了。
当然,这种广泛性复杂性是相对的,他们只是对能看得见、摸得着、日常生活经常接触到的事物形成了较多的前概念,而对那些比较抽象的科学知识,则相对有的前概念就比较少了。
3、小学生的科学前概念具有一定的自发性。
儿童大脑中的前概念,缘起于儿童长期、大量的对日常生活的观察与感知,这些经验在其大脑中逐渐深化发展,经过感觉、知觉、表象阶段最终形成的。
儿童在其大脑里构建前概念时,大部分前概念完全是自发性的,没有人教他这个问题应该是这样、那个问题应该是那样,他完全是站在自己的立场上,凭自己的感性经验进行构建。
因此,前概念是儿童自己的精神财富,而且这种精神财富是他们在现实生活中认识事物的一个有价值的工具。
例如,四年级科学第一单元中形形色色的动物一块,学生对找跟金鱼相似的动物,因为学生对鱼早已有了正确的自发性的前概念,老师根本不用引导,学生都能找到很多。
相反,由于学生对鱼早就有了比较正确的前概念,很习惯的就反与鱼长得相似的鲸当作鱼了。
4、小学生的科学前概念具有顽固性。
对于学生感性认识比较丰富的那些前概念,它们在学生的大脑中已经形成了一种固定的模式,而且这种模式不是孤立存在的,往往存在于一定的认知框架或体系中,加之儿童的思维又具有自我为中心,因而具有一定的顽固性。
一些研究表明,一旦学生对某些自然现象形成了前概念,要想加以转变是相当困难的。
就象我们在讲叶脉的时候,不知费了多少口舌,学生就是容易把叶脉说成“筋”。
由此可见学生头脑中的前概念是多么顽固。
5、小学生的科学前概念具有隐蔽性。
由于学生大脑中的前概念是潜移默化形成的,因此它以潜在形式存在,平时并不一定表现出来。
而在科学教学中讲授科学概念时,儿童马上就会联想到他们头脑中的前概念。
在让学生用科学概念去解释问题时,前概念就会马上表现出来。
6、小学生的前概念具有一定的差异性,对于同一现象,不同的学生会出现一些不同的解释。
这些不同主要缘自于他们的生活经验和文化背景的差异。
不同地区的小学生,由于他们在文化和生活经验生活习惯上的差异,对很多事物的认识上也有着一定的不同。
比如有的学生感性认识不太充分,他的前概念在头脑中往往不太稳定,而有的同学抽象思维比较好,他对那些抽象的概念接受比较快,受前概念的影响也会少一些。
在我们的课堂上,也我们常常可以发现:
对一种现象在不同的情境下,同一个学生会出现不同的理解,而同一现象,不同的学生的理解了会相差很大等。
依靠教师专业的科学素养与敏锐的捕捉能力和清晰地思维课前,教师要做有心人,了解学生的前概念,获得他们对自然现象事物的已有看法与观点,有助于把握教学的出发点,精心的预设出贴近学生、源于学生、能让学生自己产生学习真实感、愉悦感的教学程序。
课堂里,教师有策略的揭示学生的前概念,有助于引发学生的认知冲突,创建唤起学习积极性的环境,推动学生快乐自主地进行科学探究活动。
课前,教师要做有心人,了解学生的前概念,获得他们对自然现象事物的已有看法与观点,有助于把握教学的出发点,精心的预设出贴近学生、源于学生、能让学生自己产生学习真实感、愉悦感的教学程序
课后,这位教师评价说“学生不太配合”,在前期的试教班级中从未发生过冷场的现象,学生都能想到“改变形状能增加抗弯曲能力”,所以接下去的探究活动就很自然。
而这节课里是在教师的“提示”下,才使实验研究开展起来。
如我们来分析一下,之所以冷场的真正原因,并非学生的“不配合”,而是“形状是改变抗弯曲能力的因素之一”这一经验知识对于试教班学生来说是一个模糊的前概念,而对于这个班级的孩子来说是缺失的前概念。
碰到这种情况,教师与其追究学生“不思考”的原因,不如改变角度寻找更接近于学生的问题。
。
需要提醒的是,前概念是个人的,不同文化背景和生活经验下的小学生前概念可能不同。
因此在教学中,教师要善于判断学生的实际状况,当创设的情境无法推动学生的前概念发展时,要会随机应变,灵活调整教学程序,提供学生可以并乐于自己思考的问题,激发新的探究过程。
1,
对于科学教师而言,只有善于揭示学生的科学前概念,有的放矢采用恰当的教学策略,才能引领学生自主探究,真正提升科学教学的有效性。
1、学习前的诊断性评价,了解学生的前概念水平。
教学中,教师要设置情境,通过活动、讨论、提问等方式,让学生交流对某事件(物或现象)的看法,摸清学生的前概念并对学生前概念进行分类,了解学生有哪些“误解”,参照课标,确定需要改变的“误解”或发展的前概念,考虑单元的教学设计,确定课时教学的重点与难点,拟定纠正学生“误解”、建立科学概念的教学方案。
我们知道,即使接受同一外界信息,不同认知结构的个体都会形成不同的认识,那么对于同一科学概念的达成,不同学生、不同班级前概念拥有程度不同,教师引领学生科学探究的“容量”也应该是不同的。
但是,教学中教师往往还是从教材出发,而非真正从学生的基础出发,即使学生暴露出错误前概念,也未加重视生成,或断然否定或视而不见,本该学生自主探究的过程变为教师预设的流程。
教学前后,很多学生的前概念也没有发生多大改变。
所以,对于科学教师而言,只有善于揭示学生的科学前概念,有的放矢采用恰当的教学策略,正确的加以利用,错误的认真引导与消除,促进科学前概念的生长与发展,引领学生自主探究,才能真正提升科学教学的有效性。
2,培养学生良好的推理能力
3.提供教学模型,重新建构概念
在学生的科学探究活动中,从科学前概念到科学概念的转变并不是一步
就能达成的,而是一个循序渐进甚至反复批判完善的过程。
在这个过程中需要感性经验的支持。
因此教学中要关注学生实际,通过丰富的实物演示或科学模型,来突出重点,丰富感性认识,消除学生思维方面的片面性与表面性,提高学生思维的独立性、批判性和创造性,从而使学生能够对已有的朴素的前概念分析区别,抛弃错误概念,形成清晰的科学概念。
《消化器官》一课,对学生来说是比较抽象的,因为它探究的是学生无法亲眼看见的科学事物与现象。
但笔者在教学中精心设计,层层递进,在学生遇到认知冲突时,不断生成新问题时提供有结构的材料——或是标准的科学模型,或是自制教具,或是现代教育技术的运用,让学生在“解暗箱”的过程中时时感受“柳暗花明又一村”的探究乐趣,并由此建构起关于“消化器官”的科学概念。
3,养成实践是检验真理的唯一标准的实验习惯
教师采用可视化策略,将学生关于呼吸器官的前概念一一显现出来,没有武断地否定掉学生一些“不科学”的前概念,而是让学生看书,通过对比亲自发现自己前概念中的错误之处,这样有利于纠正学生头脑中长期沉淀下来的不正确的前概念。
4,将其显露与重点位置刺激学生的思维
课堂激趣阶段一定要将学生容易混倄的问题置于突出的地位,用其创造特定的情境,把要研究的问题发大,让学生产生认知的冲突产生学习的需要,当教师进一步用可视化方法暴露学生关于呼吸的前概念时,发现学生对呼吸的过程特别是气体进出的路径认识有“误解”时,教师没有立刻否定,而是用一句话“同意吗?
”,让学生和学生进行辩论,让思维与思维发生碰撞,在争辩与反驳中,在事实和证据面前,促使学生打破原有的认知结构从而建立一个新的平衡状态,达到对呼吸这一科学概念的自我建构。
2、提供与前概念作斗争的机会,帮助学生接受科学概念。
当了解学生前概念在哪些方面与事实发生冲突,有“误解”时,教师要制定有针对性的教学活动,使学生在活动中有机会重组他们的思维方法,逐步走向接受新的科学概念的道路。
3、为学生提供和整合科学概念的机会,促进学生自我建构科学概念。
对科学概念这个“制高点”是非常明确的,却忽视了对学生学习“生长点”的调研,尤其是对错误前概念的引导与消除。
为使学生将新的科学概念整合到自己原有的知识结构中,教师需要设计新的情境,学生在新的情境中运用新学习的概念解决前概念无法解决的问题,使之意识到科学概念比他们的前概念更合理,并能解释更广泛的事实和现象,促使学生对科学知识的自我建构。
小学生科学前概念形成的归因分析及获得前概念的方法有助于科学教师寻找到教学的生长点,但要让孩子们意识到学习的出发点不仅仅是从书开始的,而是从自己的“混沌”之处开始的,更要求教师的设计不仅要考虑到如何适合学生,还要考虑到尽量让学生的思想、观点充分体现出来和活动起来,即对学生科学前概念的充分尊重和充满机智的有效运用。
2.创设矛盾情境,引发认知冲突
在探究性教学中,学生与学习环境的关系是关键和核心。
好的情境创设应该对学生前概念具有较强的衍生性与矛盾性(或问题性)。
科学教师要善于制造“矛盾事件”,使学生明确意识到自己和别的学生想法不同,引起概念的冲突。
仍以《消化器官》为例,课堂中通过对“食物旅行图”的描绘,学生发现每个人都有自己的想法,到底谁画得对?
人体内的正确结构到底是怎样的?
带着问题,借助教师提供的人体模型,关于“消化器官的位置”的探究活动就开始了。
又如,在《声音是怎样产生的》教学中,当学生非常肯定的认为是“碰撞、摩擦、敲打产生声音”时,教师演示了一个小实验:
用力压弹伸出桌边的尺子。
师:
我手离开后,尺子有没有发出声音?
生:
有。
这时没有敲打、没摩擦、没碰撞,为什么还有声音?
(一下子闷了)。
声音究竟是怎样产生的?
(小声议论)
可能是因为尺子上下动的原因。
也许是拨尺子,引起了尺子的变化,才有声音的。
那我们能否找到更多的物体,观察它在发出声音时,物体本身有没有发生变化?
(立即兴奋的投入到实验探究活动中去)。
此例也同样制造了一个矛盾的情境,与前例不同的是让学生发现自己对某一科学现象的认知结构和真实的科学现象之间的差异,接着意识到对同一科学事实的两种不同认知结构之间的冲突,在不断调整的过程中促进概念的转变。
1、尊重学生的小学生的前概念。
对于学生的前概念,教师要予以充分地肯定,不能武断地否定掉一些错误的前概念。
在实际教学中,学生所表现出来的科学前概念,由于这些概念在形成的过程中带有自发性,缺少正确的引导,往往错误的前概念会很多。
教师作为学生前概念的聆听者之一,更是学生前概念的评判者之一,对于正确的前概念当然要给予表扬和鼓励,而对那些错误的前概念,教师更要重视,尝试着从学生的思维角度来解释那些不在预想中的前概念,也会发现很多闪耀着科学火花的思维亮点。
我在教学生认识植物的种子时,让学生观察种子的外表,学生很快就并出色的完成了任务,当问到种子里面有什么,怎样才能知道后,有一个学生通过剥支种皮后发现了一只小蛀虫,他就很爽快地回答说种子里面有虫子,同学们一下子哄堂大笑。
如果这时教师也同样给予否定的话,我想这位学生今后可能会很有发言,因为他会害怕自己再一次会同学取笑。
相反,仔细分析一下这位学生的发言,有很多的闪光点,最值得表扬的就是这位学生如实的反映了观察到的现象,这下是我们科学提倡的精神,而是想当然。
其次,如果把这位学生的发现再深入一步去想一下,虫子为什么会进入种子里面,对种子会有什么影响等,不为又
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