为“概念转变”而教

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摘 要：前概念广泛存在而且根深蒂固，在学生的学习中扮演着重要的角色。在初中科学教学中前概念的负迁移对学生科学概念的学习理解具有阻碍作用。为促进科学概念学习，提出以下前概念负迁移的转化策略：设疑引发冲突，克服经验错误；进行逻辑归谬，转化错误概念；注重探究实验，促成概念转变；加强变式教学，把握概念关键；加强概念比较，理解科学概念；运用元认知策略，反思概念转变。

关键词：初中科学；前概念；负迁移；转化策略

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）08-140-03

一、问题的提出

在科学概念的教学中，我们时常会抱怨：有些学生顽固不化，冥王不灵。这个概念或知识点都讲了十几遍，为什么就理解不了呢？学生普遍存在一种“一听就懂、一看就会，一做就错”的现象。

如：在讲解“惯性”时，我问学生：一个人站着时惯性大还是100米赛跑时惯性大？学生毫不犹豫地说“跑步时惯性大”。学生为什么这么认为呢？因为他们体验很深的是在跑100米的人速度快很难停下来，而忽略了静止的人要达到赛跑时的速度也很困难。这就是学生前科学概念负迁移的体现。

建构主义理论认为，学习不是教师向学生传递知识的过程，而是学生总是以原有的知识经验为基础来建构新的知识。我们平时教学只重视知识的传授，不注重“前概念”的转变，认为传授的新知识会自动替代学生原有的“前概念”，但事实并非如此，他们往往不会因教师告诉他们科学概念而“除掉”脑袋中已有的错误概念。因为学生是花了相当多的时间与精力形成了自己的“朴素理论”，学生头脑中的这些常识性的朴素理论往往是对自然界的先入为主的印象，又是切身体验到的东西，属于自己的精神财富。因而，学生往往对此深信不疑，并试图将这些错误概念迁移到对新环境、新现象的解释中去。可见，学生头脑中存在的错误前概念对教学产生的巨大阻力是造成学生学习科学困难的一个重要原因。因此在科学教学中，认清学生的“前概念”，探索错误“前概念”转变的策略至关重要。

二、前概念及其对教学的影响

前苏联心理学家维果斯基把前概念称之为“日常概念”或“自发概念”。前概念是指学生在没有接受正式的科学教育以前，对所感知到的现象、生活中的常识与经验进行总结加工所得的认识和理解。

在学生形成的前概念中，有些是与科学知识相一致的，可以作为新知识的“生长点”，但也有很多是与当前的科学概念相违背的，是错误概念。这些错误概念对科学概念的学习产生相当大的消极影响，成了学生学习科学概念的重大障碍，即前概念的负迁移。它使学生难以用科学的思维去看问题，延缓学生对概念的接受速度，误导学生走向狭隘偏执的思路，束缚学生对概念内涵的理解，而且纠正的难度很大，甚至在学习了正确的科学概念之后的相当长时间内还会在学生的潜意识里对学习存在干扰。主要表现有两种：一是妨碍概念理解的全面性、完整性，造成对概念理解的片面性；二是阻断知识间的内在联系，造成认知过程与运用过程的脱节。这些错误的想法如果得不到及时纠正，极易使学生形成错误的思维定式，必将影响物理概念的顺应。

三、转化前科学概念的负迁移的策略

1、设疑引发冲突，克服经验错误

认知冲突是指当个体意识到个人认知结构与环境或是个人认知结构内部不同成分之间的不一致所形成的状态。教师有意创设使学生产生矛盾想法的问题情境，能让学生充分暴露他们自己不正确的想法，与科学观点对照后意识到自己原有经验认识中的不足和思考方向、思维方法的错误，促进学生放弃旧想法。

案例：在牛顿第一运动定律教学中，有许多学生持有力是维持物体运动的原因这一观点。他们认为，物体受了力，才会运动，没有受到力，就会停止。为了消除学生头脑中的错误观念，教师可以创设情境，提出问题：骑自行车 ，用力蹬车，自行车就走了，但用力压闸时，自行车反倒停下来――这是否与我们认为的“ 物体有了力就运动”背道而驰呢？此时学生就会对自己已有观念进行质疑，产生强烈探求新知的欲望。教师应抓住这个转变前概念的契机，趁热打铁，促进学生对科学概念的顺应建构。

2、进行逻辑归谬，转化错误概念

归谬法就是首先假设原概念正确，然后利用其所谓的想法或思路归纳出与事实或已知的定律原理相悖的结论，进而引发学生在该问题的认知冲突，让学生在冲突中自己发现原有前科学概念的错误之处，以达到对科学概念的正确顺应。归谬法容易引起学生的自相矛盾，从而能诊断出学生原有的错误想法和不足之处，因此教师要善于利用归谬法否定学生的错误认识，帮助他们建立科学概念。

案例：我在一堂《物体浮沉条件及其应用》的公开课上，我让学生分析物体沉底时的受力情况时，学生认为物体只受到两个力的作用，即受到重力和浮力的作用，并让一位学生在黑板上作出了沉底物体受到的这两个力的示意图。显然学生忽略了容器底部对沉底物体的支持力。这里我并没有直接说学生做错了，而是问了一个问题：物体为什么会沉底呢？沉底物体受到的重力和浮力哪个大呢？学生回答：物体下沉是因为受到的重力大于浮力，因此沉底的物体受到的重力大于浮力。我又说：重力大于浮力，沉底物体受到了一对不平衡的力的作用，能在容器底部保持静止吗？学生说：不能，要向下运动。此时，学生已经开始议论，说沉底物体还受到容器底部对它的支持力，是重力、浮力和支持力三力平衡。于是我又让刚才在黑板上作图的学生把受力情况补充完整。

3、注重探究实验，促成概念转变

维果斯基指出：“科学概念的直接教授是不可能的，而且也是没有效果的。一位试图如此做的教师，除了空洞的言辞和儿童鹦鹉似地背诵外，一无所成。虽然模仿了相应概念的知识，但实际上是一片空白。” 科学探究是科学的本质特征，科学课程教学中教师应创设环境让学生都有机会参与科学探究，培养科学探究能力，增进学生对科学探究的理解。

学生通过的探究活动，不仅可以更深刻地理解科学知识，更好地掌握科学方法，而且有助于错误前概念的转变，促成科学概念的建构。在初中科学学习中有相当一部分的前概念的负迁移必须依赖科学探究实验转化。

案例：人吹电风扇感到凉，初中学生认为是因为电风扇扇来的风是冷的，从而阻碍了对液体蒸发制冷这一概念的顺应。为此我设计了如下探究实验：两支相同的温度计，一支在空气中用扇子扇，另一支用酒精棉包住玻璃泡，讨论两温度计示数时，学生认为两支示数都下降。经分析，前者用扇子扇动空气，并没改变空气温度，则示数不变；后者因为酒精蒸发，吸热，使周围温度降低，则温度计示数下降。

案例：在学习《摩擦力》时，学生总是认为接触面积的大小是影响滑动摩擦力大小的一个重要因素，即接触面积越大摩擦力也越大。教学中教师反复强调，学生也反复错误。

学生理解摩擦源于生活经验，他们看到过汽车刹车时留在地面上的橡胶痕迹，却没有看到自行车刹车时有橡胶痕迹，所以他们将这种表象归结为轮胎面积上的差异。

对于接触面积的大小这一因素，则可以采取控制变量实验探究的方法，通过实验所获得的数据加以说明。

4、加强变式教学，把握概念关键

变式练习是在不同情境中练习使用同一概念原理或程序，所以举一反三地变式练习可提供大量包含某一物理概念的正面和反面事例，突出概念事例的关键特征，舍弃其无关本质的特征，因而容易习得科学概念，有助于转变错误的认识。

案例：学生对摩擦力的方向判定问题，由于学生受前科学概念的影响，忽视对两个接触物体的相对运动的理解，初中学生容易认为摩擦力的方向必与物体运动方向相反，尤其是有关静摩擦力方向的问题。为帮助学生理解摩擦力的方向与物体相对运动方向相反这个概念，变式情境设计如下：（1）把长方体木块平放在桌面上滑动，木块不久会停下。分析可知，木块停止的原因是木块受到了反方向的摩擦力作用，即木块所受摩擦力方向与木块运动方向相反。（2）在桌面上放一长方形薄纸板，在长方形薄纸板上仍然平放上该木块，并拖动长方形薄纸板，使木块跟着长方形薄纸板一起向前缓慢加速运动（不是匀速直线运动）。引导学生分析：木块随长方形薄纸板一起向前运动，木块相对长方形薄纸板静止，可是木块由于惯性时时刻刻相对于长方形薄纸板要发生向后的运动，所以木块所受摩擦力的方向跟要发生的相对向后的运动方向相反，因此木块所受摩擦力的方向跟木块的运动方向相同，也正是木块所受的静摩擦力改变了木块的运动状态，使它不断加速。由此得出摩擦力的方向总是跟物体间已经发生的相对运动或要发生的相对运动方向相反。

5、加强概念比较，理解科学概念

学生的已有知识经验如果不精确、不熟练，把旧的知识不恰当地迁移到新的知识中去，就会形成知识干扰，负向迁移。对相似的知识进行比较分析，不仅能使知识本质更加清楚，而且能确切地认识它们之间的区别和联系，从而有利于纠正旧有概念的局限性形成的错误前概念。如：功率和机械效率，误认为机械效率越大，功率就越大。与此类似的概念，还有呼吸、呼吸作用、呼吸运动，重力与质量，重力与压力，蒸发、蒸腾与沸腾等。加强这些类化概念之间的比较，有助于学生理解科学概念。

案例：在学力平衡的时候问学生这样一个问题：人沿水平方向拉牛，但没有拉动，这是为什么？在分析这个问题时，很多学生认为人拉牛的力与牛拉人的力是一对平衡力。显然这部分学生已将原有的知识与新的知识混淆了，也就是说，相互作用力与平衡力两个概念的本质特征没有理解。我们要培养学生用比较的方法掌握它们的区别与联系。相互作用的两力是作用在两个物体上，而且其中一个力消失时另一个力也同时消失，但两平衡力是作用在同一个物体上，而且去掉一个力另一个力可仍然存在。明确了不同点之后，刚才的问题就迎刃而解了。

6、运用元认知策略，反思概念转变

元认知就是对认知的认知，具体地说，是关于个人自己认知过程的知识和调节这些过程的能力，对思维和学习活动的知识认知的控制。元认知由美国心理学家弗拉维尔在《认知发展》一书中提出的。书中说：“元认知也称反审认知，是个体在对自身认识过程有所意识的基础上，对其认识过程进行自我反省、自我控制、自我调节，是关于自己认知过程的知识和调节这些过程的能力。能力强的同学部分原因在于他学会意识自己的心理状态和理解程度，不断核查自己的理解，并对学习过程进行管理和控制。”教师通过运用元认知策略，帮助学生转变前概念建构科学概念，也是一种有效的教学策略。运用元认知策略能帮助学生摆脱前概念的顽固性，克服错误前概念对科学概念建构的影响。

在科学教学过程中，教师可通过积极创设实验教学环境，构建自主学习的环境，引导学生“自我提问”和“出声思维”，学生5分钟课堂自评小结、利用“反思性科学日志”等策略来培养学生元认知方面的能力，为前概念转变的教学服务。

案例：在 “运动和力”课堂教学的中，教师可采用“学生5分钟自评小结”的方法进行对概念转变学习的反思。可以采用下表的形式进行：

这样将学生的错误概念与科学概念有机地联系起来，促进学生反思自己的已有认识、认识并调整自己的思维方式，主动有效地转变自己的错误概念，使学生对自己的错误概念从潜意识转为有意识状态，从行为、认知和情感上都参与到概念的转变过程中来。

四、结束语

实现概念转变对教师和学生都是一种挑战和考验，在诸多策略中，都包含着教师的引导和学生积极的思考与讨论。然而无论采用哪一种策略，从学生的角度来看，一个主要的特征在于，知识不再是单向的传递，也不是提供给我们“现成的东西”，他们自己需要对理解这些活动负最终的责任。从教师的角度来看，实施概念转变的策略时，不仅要了解科学学科的知识，还要提前探测学生的前概念和他们倾向使用的概念发展方式。由一个讲授者转变为一个适应多种情景要求的多角色叠加者。

当前，概念转变的策略有很多，从上面列举的教学策略中可以发现，不同的教学策略对学生的认知要求是不同的。选用概念转变的任何教学策略都将为学习者提出特定的认知需要，在设计教学时必须将这些认知需要与具体教学内容、学生已有知识和智力水平、预期的学习结果、教学资源等联系在一起。

参考文献：

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