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科学课堂探究教学中的概念转变策略研究

徐杰

摘 要： 本文以科学探究教学的概念转变作为出发点，针对目前教学过程中探究学习与概念教学的实际状况展开实证分析，探讨当中涉及的诸多问题，并且给出科学探究教学过程中，推动学生转变概念的有关措施。
关键词： 科学探究 概念转变 前概念
学生在掌握科学概念之前，脑海中已事先形成了部分原始的前概念，但是这些概念一般是不全面或者是不准确的。前概念一般和学生平时的生活实践关系紧密，并且在某些情况下的确起到作用，对正确的科学概念产生有着相当大的影响。由此角度来看，科学概念的认知实际上是完成由前概念过渡到科学概念的过程。在现实的科学探究教学过程中，老师有没有重视学生的前概念，能不能将其转化成正确的科学概念，是将体验探究同认知科学概念相融合的重要步骤。所以，笔者针对该重要步骤，试图把概念转变的理论探究结果运用到现实的教学中，给出有关概念转变的高效措施，进而给老师们在科学探究教育实施过程中自主运用概念转变教学提供依据，提升科学教学的品质。
一、课堂观察概况与典型问题分析
（一）课堂观察概况。
文章选取的教学课堂观察素材来源于宁波辖区的姜山镇实验中学及鄞州实验中学共同开展的第二次“同课异构”教研活动。教学内容是八年级下学期科学《电流、电压》的第一课时。采用相关的观察工具收集整理有关资料，然后与课程录像进行结合进而得出相关的观察结果。
从观察结果可以看出，老师在对电流、电压等相关内容进行讲解时采用了不同的教学方式。例如，在给学生讲解电流是怎么样产生的时候，先是采用了逻辑阐述，然后使用图像将其具体化；而在讲解电流的运行方向时则是先阐述物理实验，然后进行逻辑阐述，最后阐述其产生历史及物理符号的由来。由此可知，老师在对这些物理定义进行讲解时，运用了不同的方法。尽管老师也认为通过不同的教学方法可以有效地加深学生对相关概念的认识和掌握，然而他们在实际教学过程中运用这些方法时却出现了很多问题。
（二）典型问题分析。
典型问题1：教师忽视单位、科学术语等相关概念。
课堂实录片断1：
师：谁能够解答一下在导线连接0.6与负接线柱的情况下，其含义是什么？
学生陷入思考中。
师：一样的，对照过来。来，这位同学回答。
生：在其连接0.6时，其量程范围是0—0.6安，其中单个大格表示0.2安，而单个小格表示0.02安，因此此时表上的数据是0.44安。
师：是0.44吗？
生：0.48（齐答）。
课堂实录片断2：
师：测量电流时必须选择合适的量程，哪位同学可以告诉我如何选择合适的量程？或者说应该采用哪种方法选择量程？刚接触到某个电路你就能确定其电流一定就比量程小？
生：先用大量程触试。
师：先用大量程触试一下，你能上来演示一下吗？
学生上台演示。
师：用大量程试触，怎么来试触？
学生演示。
老师在讲解电流强度的相关概念和含义时，通过学生的回答可以看出他们对电流单位记忆不深刻，竟然将“安培”说成“安格”。但是，老师在对学生回答问题进行评价时，却忽视了这个问题，导致学生错误地以为电流单位就是“安格”。不仅如此，老师在让学生度电流表数据时，只重视数值的正确与否，而忽视了数值后的单位。此外，学生在使用电流表时，提到的是“触试”而不是“试触”，老师同样没有对这一错误进行纠正，进而导致学生会出现一些专业术语方面的错误。
典型问题2：教师的教学行为使学生形成了新的前概念。
课堂实录片断3：
师：刚刚我们使用动画模拟了电荷在开关闭合前、闭合后的变化情况，由此得出电流是因为电荷的定向移动而产生的。实际上，站在微观的角度来说，电流的方向其实就是正电荷移动的方向，而从整个闭环电路上来说，正电荷的流动方向是从电源的正极经由外接导线流向电源的负极。
然而，老师基本上没有对电流产生的根本原因进行说明和解释，导致学生盲目地认为电流就是因为正电荷移动而产生的。针对电流产生的本质原因，老师采用的这种教学方式很明显不能让学生对其定义和概念有全面而深入的认识，反而让他们产生了错误认识。实际上，电路中的正电荷并没有移动，真正移动的是导线中的自由电子，是自由电子的移动产生了电流。当然，对这个年龄段的学生来说，想要完全理解自由电子的概念还很困难，但老师应该抛出相关的问题，让学生课下实践或者利用动画模拟的方式模仿自由电子的运动，然后再向学生解释电流的方向与电子运动方向是相反的。
典型问题3：没有充分利用类比，概念联系模糊。
课堂实录片断4：
师：由刚刚的模拟动画可知，尽管电流是看不见摸不着的，但其却是真实存在的，可以通过其他方法验证它的存在。例如，电流可以让灯泡照明，其原理和水流推动车轮的原理是类似的。那么，物理学中这种方法叫做什么？
生：类比法。
老师在给学生讲解电流能让灯泡发光的过程中采用了类比法，说明老师充分意识到了使用类比法能有效提高教学效率，加深学生对象相关内容的学习和掌握。老师将电流类比水流，电流让灯泡发光类比水流推动车轮旋转，加深了学生对电流概念的理解。尽管老师采用这种方法向学生阐述了电流的本质含义，却没有将类比素材和相关概念紧密地联系起来，也没有将类比法的作用充分展现出来。
（三）典型问题根源分析。
各种概念的表现方法反映了科学概念的各个层面，科学概念是以立体形式出现在学生的认知框架中的，其各个层面依次和各个科学概念构成关联。符号等就是其各个层面，诸如“伏特（V）”，符号“U”，在教学时不重视科学概念的这些层面，就没有办法让学生对其构建全面的认知。针对问题1可知，老师在教学中常常关注概念中比较难以把握或者认知的层面，而没有注意部分较容易但很关键的层面。
科学概念所包含的各个层面同别的概念彼此联系，而不是完全独立于学生的认知框架。通过问题3可知，针对竞争概念、关联概念及科学概念之间的差别与关系，老师的确缺乏关注，教学中没有加强概念框架的构建，只是独立地教授概念，极易造成学生科学概念的孤立。
由问题2可以看出，老师并未充分施展出探究教学与动画模拟的效果，在教授“电流产生”的含义时，学生仍让无法准确把握其概念，因为老师并未清晰剖析此问题，学生对电流的产生构建了全新的不准确的前概念，而不是科学概念。怎样施展教学手段的作用，全面运用概念的表现方法，让学生构建准确、全面的科学概念，是科学老师应当处理的问题。
总而言之，老师在教学时并没有考虑到科学概念的联系性、全面性、立体性，以及其表现形式的有效性。
二、关注学生概念转变过程，优化概念教学策略
科学探究学习活动的特殊性可以将该活动中的相关含义和概念转化成其特有机制。考虑到当前的教学模式，可以将概念转变教学模式置于科学探究活动中进行研究，在研究过程中，其核心是科学思想，在此前提下，发挥概念生态的协同作用。由图可知，科学探究中的概念转变过程其实是一种动态的过程，其中的每一个环节都各自对应的概念转变教学中的重要环节和步骤。
（一）合理调控课堂活动时间结构，为深入思考与切磋交流提供充足时间。
在科学探究学习活动的过程中，让学生转变其原有的概念、建立科学概念的基础是进一步分析和研究探究活动的结果，并组织语言将其准确地表达出来，尤其是以互相讨论、相互合作的学习模式，能够充分让学生将自己的观点表达出来，并聆听他人的不同观点①，以此达到相互学习并将他们原有的概念转化成科学概念的目的。所以，老师应该科学、合理地控制教学活动的时间、类型等结构，确保他们有足够的时间进行学习交流和讨论。
（二）适时适度引导与指导探究过程，确保概念转变与建构的正确方向。
学生在探究过程中会遇到部分困难而阻碍科学探究的深入，老师应当有效地寻找出问题的根源，担当好指引者与协助者。当中，引导性的问题给出适当的启发，能够高效地指引探究方向，推动学生反思出现的问题，有助于科学概念的产生。不仅如此，在学生描述证据的过程中，部分学生过于相信平时的经验，干扰其探究过程中的理性认知与思考。因为学生对科学的探究并不是完全客观意义上的探索，而是包含个人感性的认识，其对获取的科学现象都具有相应程度的误解，这便要求老师给予适当引导，指引学生探究的方向，不可以强制固定学生的思路，而是要为学生创造足够的思考范围。
不仅适时引导能够帮助学生建立科学的概念，适度指导也可以达到这个效果。老师在进行指导之前，一定要选择合适的时机，因为对不同的学生来说，指导的方式和力度都不一样，对有些学生而言，可能需要老师的指导，而有些学生更多的是需要思考而非指导。比如，学生通过相互间的交流学习，对相关概念有清楚的认识，却不能用科学的言语进行总结概括，那么此时老师可以给他们做简单的总结，学生在老师的指导下可以进一步进行归纳总结。老师给予学生的指导要适可而止，不能过少也不能过多，尤其是在学生还没有任何交流讨论的前提下，不能给予他们过多的指导，否则就会让他们产生依赖而不愿意思考，进而影响教学效果的增强。不仅如此，老师应当提高对学生认知偏差的引导，应当拥有迅速掌握学生思路、操作、科学表达方面问题的能力，由于这些均反映了学生对于科学概念的认知情况，老师应当明确指明学生的问题，研究此问题形成的因素，同时给予引导。
（三）精心准备探究材料与条件，为学生提供概念转变与建构的媒介对象。
不管是何种学科的课堂探究教学，其探究的条件与材料不但是保证教学有效开展的环境基础，而且是调研、沟通、互动以及评价等详细探究活动开展的载体，所以同样是学生取得感性认知和思维方式的媒介。探究的条件和材料不但包含了教学的目标，还包含了对探究能力（诸如思维水平、认识专注能力）的需求，对学生概念转变有着关键的影响。由此可知，要推动学生改变前概念，构建准确的科学概念或者认识到事物及其改变的实质，应当结合概念的特征及其对探究教学的需求，合理挑选与准备相应的探究条件与材料，诸如探究的题目与运用到的设施。
三、结语
因为探究条件与精力的制约，笔者并未对老师与学生实施深入的问卷调研与谈话，部分证据没有办法由课堂观察获取，学生也可能由于公开课而没有呈现出真实的水平，这些均对此次探究造成影响。笔者日后还将具体探究有关科学概念教学方面的内容，期望能够丰富科学探究教学中概念转变的方法。
注释：
①[日]佐藤学，著.李季湄，译.静悄悄的革命[M].长春：长春出版社，2003：127.
参考文献：
[1]袁维新.科学概念的建构性教学模式与策略探析[J].教育科学，2007（1）：24-28.
[2]钟启泉.科学教育中若干认识论问题的探讨[J].全球教育展望，2002（2）：6-11.
[3]周勇.影响我国科学课程有效教学的基本问题及其根源追溯[J].教育科学，2009（1）：32-37.
[4]袁维新.西方科学教学中概念转变学习理论的形成与发展[J].比较教育研究，2004（3）：33-38.
[5]吴復中，林陈涌.概念生态对国中学生“呼吸作用”概念发展的影响[EB/OL].（2001，7，18）[2007，3，11].http：//www.nknu.edu.tw/～gise/17years/D42.doc.
[6]胡卫平，刘建伟.概念转变模型：理论基础、主要内容发展与修正[J].2004（12）：34-38.
[7]唐小俊.概念转变理论研究新进展及其对科学教学的启示[J].教育导刊，2008（6）：4-22.
[8]辛苏.概念转变模型及其发展的综述[J].四川教育学院学报，2009，25（1）：44-47.
[9]吴娴，罗星凯，辛涛.概念转变理论及其发展述评[J].心理科学进展，2008，16（6）：880886.
[10]袁维新.概念转变学习的内在机制探析[J].教育研究与实验，2003（2）：49-54.
[11]Posner G.J.，Strike K.A.，Hewson P.W.，Gertzog W.P.Accommodation of a Scientific Conception：Toward a Theory of Conceptual Change[J].Science Education，1982，66（2）：211-227.
[12]Hewson，P.W.A Conceptual Change Approach to Learning Science[J].European Journal of Science Education，1981，3：383-396.

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