谈科学课探究教学中的“概念转化”
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现代认知理论把学生的学习看做一个建构的过程,在学生与伙伴和教师一起学习的过程中,建构着自己的理解。而科学探究式教学方法是科学家探究过程的模式化,它符合现代人们对“人怎样学习”的理解。众多科学课的研究资料表明,探究式教学是有效的。在日常的科学课探究教学中,关于前概念向科学概念转换的方法策略尤为重要。在这里,我结合自己科学课教学以及听、评科学课的体会谈谈对科学概念转换的一些理解和策略。
新知识的形成常常受已有知识的影响,学生每天忙于学习,并处理和组织来自身边众多的信息。他们在探究自己周围的环境中学习;他们在与父母、兄弟、同学等人的交流中学习;他们从电视、书籍、网络等各种资源中学习;他们还会从正式的学校教育途径中、从教科书里以及自身对知识的理解中学习。因此,学生在进入科学课堂学习时,已经在他们的日常生活经验中形成了许多关于这个世界的观点和看法,然而学生带到课堂中的这些知识往往是不完整的、天真的,他们的观点与科学观点也往往有很大出入。教师应该认识到学生这些半知半解的已有知识,了解他们天真的理论或者各种各样的概念,并在科学学习中进行针对性处理。其实,探究式教学手段与科学概念转变策略是非常一致的。在探究式教学中,教师可以让学生经历一定的问题情境,感到不能用已有的概念去解决问题,然后再设计有结构的学习经验来帮助学生建立起正确的核心概念,再将新建构的科学概念运用到不同的学习情境中去,与其他的科学概念一起进行检验。
因此,为达到概念转变,笔者建议科学教师首先必须了解并掌握学生的已有概念,其次促使学生不满足于现有的概念并进行内化与提升,再介绍给学生新的科学概念,最后学生提供应用和整合新概念的机会。以下就这四个方面进行阐述。
一、了解学生的已有概念
科学探究学习中教师通过参与、探究和解释等阶段来揭示学生对某一主题已经知道了什么或是怎样想的。我们在科学探究学习的所有阶段,都鼓励学生交流、随时记下他们的理解程度,画出图和图表。通过密切关注学生的观点,教师可能会了解到一些学生的前概念,包括他们的错误概念。
例如:在教科版《科学》六年级下册《宇宙》单元第二课“观察月相”的教学中,课一开始,让学生解释为什么会出现各种月相,研究和经验显示,大部分儿童会这样解释月相形成的原因:
月球的一部分被云档上了,所以,我们不能看到完整的月球:(云的观点)
地球的影子投到月球上,所以看不见完整的月球;(月食的观点)
太阳的影子投到了月球上:
一些行星的影子投到了月球上:
月球被太阳照亮的一面,只有一部分的光被反射回了地球;(科学的观点)
在各种研究中,70%以上的学生从“月食的观点”解释月相的成因,有相当比例的师范生也有这样的观点。
遇到这种情况,笔者认为:因为学生缺乏光反射与“看到”之间有何关系,要理解月相变化的概念是比较困难的。事实上,许多时候,教师告诉学生季节或月相变化的原因,学生并不理解。为帮助学生理解,建立“日――地――月”模型是必要的。
二、促使学生对已有概念的内化和提升
为了在探究教学活动中实现概念转变,仅仅指出学生的偏差或错误概念或仅仅提供正确的解释是不够的。教师应该鼓励学生通过观察和研究评价自己的观点。
例如,“观察月相”的教学中,如果学生认为是云导致了月相的产生,可以让学生在自己的记录表中加入对云量的观察,让学生解释他们观察记录的资料,分析是否有证据支持云与月相的形成有关。这个过程可以使学生认识到自己的不正确或不完善的解释,不满足于自己现有的解释。
有时,学生缺乏相关的背景知识,会产生不恰当的概念。例如,由于缺乏地――日――月的相关性的知识,学生解释月相的成因就会变得很困难。在一次期末测试中,有这样一道试题,学生选择的比例如下。
地球的卫星――月球:
A距离太阳比距离地球更近。(8%)
B距离地球比距离太阳更近。(49%)
C距离太阳与距离地球差不多。(9%)
D有时距离太阳更近,有时距离地球更近。(33%)
仅有49%的学生选择B这一正确答案,却有33%的学生选择D。可见学生对地――日――月三者之间的关系的理解方面还存在困难。
有些科学读物,甚至教科书中,在“日――地――月”模型或学生自己做的模型,往往没有考虑到三者之间的距离及大小的比例。要建立有比例的模型,一个有效地办法就是先进行数学计算,算出距离及大小的比例,然后再做模型。这样的日――地――月模型才可以帮助学生真正认识到地球和月球是距离很近的邻居,它们是一起围绕太阳旋转的。
三、介绍给学生新的科学概念
科学探究活动对概念转变起很大作用,但是学生并不能轻易完成这种转变。让学生自己去探究、去发现,学生可能会获得许多关于月球的有趣的事情,但是要让他们如此形成科学概念,却是很困难的。科学概念需要明确地教给学生。
当学生已经不满足于自己的已有概念,又在探究阶段搜集了充足的数据等资料知识,这时才是教师向学生讲解与主题相关的关键科学概念、原理和解释的最佳时候。学生在经历了探究活动的基础上,在教学的每一步,教师都要帮助学生更改、重建或者放弃他们原有不确切的概念,建立对科学概念和解释的新的理解。
例如,在“观察月相”的教学中,学生认识到用云的观点和月食的观点解释月相成因证据不足,又知道了地球和月球是很近的邻居,他们距离太阳很远,这就为建立科学的解释做好了准备。这样在解释科学概念的教学中,图表、实物模型、计算机模拟星体关系的课件、讨论都可以用来做科学的解释,即:遥远的太阳发出的光照射在月球上,只有一部分光被反射到地球,因而产生了月相。
四、提供学生应用和整合新概念的平台
在将新知识和已有的知识相整合的过程中,学习者的知识基础在增长和变化。当学生将新的信息同化到已有知识结构中,调节或修改原有的知识结构以适应新的事实的时候,就发生了知识的整合。在新的情境中运用新学习的概念,有利于学生将新概念和原有知识进行整合。在“观察月相”一课,实施知识迁移这一环节的教学活动,教师再让学生进行观察光是怎样从代表月球的塑料小球上反射回来的,就能更深刻地理解月相成因的科学解释。
总的来说,让所有的学生获得科学理解,对教师来说是一个理想,对教师来说也是一个挑战。作为一名科学教师,要尽可能用探究式的教学方法教学生,在学生中实现前概念向科学概念的转变,使大多数的学生能对科学概念达到真正的理解。以利于缩小学生科学学习的差距,从而最终实现科学教育的培养目标。