“科學前概念”在小學科學教學中的運用
——以《水》一課為例

劉湛泉

一般來說，每個人至少都有兩種形成概念的途徑。第一種是日常生活。每個人在其所在的社會、文化、生活環(huán)境等客觀條件下，通過各種感覺器官的感知與動手實踐，將客觀物體和事件聯(lián)系起來，形成對自然現(xiàn)象的理解或看法。而這種實踐一般是無意識的或者非自覺性的。這樣形成的概念叫做“前科學概念”，簡稱為“前概念”。 “前概念”是自發(fā)的、不自覺的、無意識的，所形成的概念也是比較原始的、朦朧的、簡單的、零碎的，有時甚至是錯誤的。其建立在直接經驗的基礎之上，往往與直接經驗相鏈接，并經常在認知事物過程中優(yōu)先起作用。

而另一種途徑則是通過學校教育的渠道，其中還包括自我學習與自我實踐。學生通過接受正規(guī)的學校教育或有意識地自學有關知識信息材料，自覺地進行自我實踐，從而形成對客觀世界的理解和認識。這樣形成的概念也就是“科學概念”。這種概念通常是比較全面的、系統(tǒng)的，但是因年齡階段和教學方式的不同，在形成科學概念的層次上就有差別。通常低年級階段要求學生掌握的概念較為顯淺、表層，中、高年級階段就逐步趨于完整、系統(tǒng)、本質化。如果我們的教學方式不恰當，學生形成的概念水平就會徘徊在低層次的層面。因此，教師在進行科學概念的教學前，就很有必要摸查學生的前概念的狀況，有針對性地根據(jù)學生的概念認知情況來做教學設計，推動學生的概念水平向高層次發(fā)展。本文以小學科學教科版三年級教材《水和空氣》單元中的《水》一課為例。

一、課前問卷調查，了解學生關于“水”的前概念

我們選擇了剛開始學習科學課的小學三年級孩子，就他們對“水”的前概念認識進行了摸查，67人參與問卷。通過問卷統(tǒng)計，我們發(fā)現(xiàn)，學生對于“水”的認知是有一定的基礎的。孩子們對于水的描述都是源自日常生活中的片段提取，基本沒有完整的表述（對于小學階段的要求而言）。但與此同時，孩子們的腦中對于“水”基本都有個判斷的準則，普遍能抓住“可流淌、白色（透明）、可以喝、沒有味”這幾點。特別在“沒有味”這點上，由于粵語方言的問題，教師需要進一步提示這個“味”的具體含義。

另外，我們還發(fā)現(xiàn)，學生在回答問卷，講述判斷依據(jù)的時候，往往會忘記先前在判斷“雨水、牛奶、茶水”等物體時的答案。因為，大多數(shù)學生們的判斷沒有考慮到“雨水可否喝” “牛奶有沒有味道” “茶水有沒有顏色”等問題?？梢哉f， “前概念”在學生的頭腦中往往不太穩(wěn)定。在沒有實物的情況下，他們的口頭表述難免有“言行不一致”的情況。所以，我們還需要進一步借助實體材料，組織學生進行實物辨認，才能真正探明學生對于“水”的“前概念”認知情況。

二、實物辨認，在對比觀察中了解學生的“前概念”

筆者首先用7個一次性杯子分別裝了牛奶、茶水、白醋、鹽水、白糖水、自來水、純凈水，在三年1班選了30名學生進行實驗，讓學生分辨哪杯是水。另外選出三年2班30人對分別裝有牛奶、茶水、白醋、鹽水、白糖水、自來水、純凈水的塑料瓶進行分辨，并要求不能打開瓶蓋。

在此實驗中，筆者很快就發(fā)現(xiàn)學生在對具體材料進行分析時所受的“前概念”的引導。他們主要是靠生活經驗、情境信息提取出“前概念”，進而做出判斷。部分學生將“茶水、鹽水、自來水”都納入了“水”的概念中。這是我們生活中廣義上的“水”。這樣就與教材中“水是沒有顏色、沒有氣味、沒有味道透明的液體”的科學表述有所區(qū)別。教師在實際教學中就應該考慮到廣義與狹義上對水的不同描述，在教學中有必要引導學生區(qū)分這兩種“水”的概念。

在“瓶子”小組中，有17名學生用了搖晃或者用力搖晃的方式來分辨出“純凈水”。筆者詢問：為何用搖晃的方式來分辨？原來，在學生的日常經驗中，純凈水在用力搖晃后，瓶中的氣泡會迅速消失。這個經驗，未必是老師所能預先考慮到的因素。而孩子們在課間“頑皮”地將水瓶中的水高速搖晃、旋轉產生所謂的“龍卷風”來玩時，就不知不覺地積累了“干凈的水在被搖晃后水泡很快就不見了”的經驗，這也就成為了他們對于“水”的“前概念”內容之一。

經過對三年級學生有關“水”的“前概念”的摸查，我們發(fā)現(xiàn)，學生對于“水”的理解是以廣義的概念為主。在他們眼里，海水、雨水、自來水、茶水等含有雜質或溶質的水都是水。而在讓學生具體挑選裝有水的瓶子時候，他們普遍地會將廣義的“水”概念，縮小到狹義的“水”概念，或者說更接近于“純水”的概念。在瓶子那一組的前測中，學生找到“純水”的成功率和集中度較為理想。由此，我們采用“瓶子裝水”的形式進行教學實踐。

三、利用學生的“前概念”改進教學設計

三年級上冊《水和空氣》單元的第一課《水》雖沒有將“水”的概念明確地寫清楚，但在教學實踐內容的引導提示中，就要求學生通過進一步感受人體感覺器官的重要性，并嘗試著利用自己的多種感官（眼睛、鼻子、舌頭、耳朵、手）來觀察水，從中逐步獲得“水”的特性，再進行概括得出“水”的科學概念。也正是因為水是學生非常“熟悉”的事物，如果采用開放式的、可以直接接觸到的水，孩子們會很自覺地想到用“喝” “嘗”等方式來分辨。但如果將水封閉在瓶子里，學生不能直接接觸，自然就排除了直接“喝”的機會，他們就必須在生活的細節(jié)中更具體地濃縮和提煉出瓶子里的“水”的特征。

為了避免學生在廣義“水”與狹義“水”上“糾纏”，我們直接將該課課題改為《哪瓶是純水》。教師給每個小組準備七個瓶子，分別裝有：①牛奶、②鹽水、③白醋、④純水、⑤雪碧汽水、⑥茶水、⑦積木塊。本課始終以“排除”為主線，讓學生經歷產生問題——觀察（不打開瓶蓋）——整理分析——排除——推測——再觀察（打開瓶蓋）——整理分析——排除——結論等一系列探究活動。整個探究過程都是在學生對水的“前概念”的基礎上，逐步排除掉“不是純水”的瓶子，從而建立起“‘純水’應該是怎樣的”的特征概括，形成“水”的科學概念，以增強學生的科學探究能力、善于質疑的科學態(tài)度。

在學生不能直接接觸水的情況下，他們的“鼻子、舌頭、手（皮膚）”就失去了效能，僅有眼睛和耳朵能發(fā)揮作用。這也就迫使他們必須充分利用視覺和聽覺先排除不像“水”的瓶子，發(fā)現(xiàn)近似“水”的瓶子，在探究過程中將重點放在利用“前概念”來引導和對比、排除上： “哪瓶最有可能是純水？”

本課最后的思考題“自來水是純水嗎”，是留給學生在課外繼續(xù)拓展的內容。因為，在相當一部分學生的“前概念”中，自來水是純水，平時不能喝“生水”只是因為“生水”里有細菌。他們并不知道，自來水中還會有氯氣、金屬氧化物等雜質。在課堂上，有學生提到自來水有“腥味” “鐵味” “清味”等不太科學的表述，但這些正是學生對生活細節(jié)的感性認知。

四、課后反思

“前概念”在學生的學習中扮演著重要的角色，有些學生不理解新的學習內容，并非其智力因素的影響，而是由于他們的既有認識和新內容之間存在著不協(xié)調因素，造成了認知上的困難。

這種不協(xié)調，如果在教學過程中沒有被教學活動的設計者所發(fā)現(xiàn)、關注與重視，將會大大降低教學的有效性。當然，學生在教師“填鴨式”灌輸?shù)慕虒W模式下，或許也能“掌握”科學概念，但那是不恒定的。由于缺乏真實的體驗，他們在日后的實踐中仍舊會被腦中固有的“前概念”所左右。

那么，作為教學活動的設計者，就有必要在教學過程中，從學生的“前概念”入手，讓他們自己在實踐中逐步驗證，若與其矛盾的話，就加以對比，再驗證。如果學生的“前概念”是錯誤的，就由自己親手將這矛盾打破，重新建立起科學概念，克服前概念的“守恒性”。若“前概念”只是不夠完善，那么新建立起的科學概念就能在孩子的實踐活動中發(fā)揮出應有的效能。

小學生的“科學前概念”具有一定的自發(fā)性。兒童大腦中的“前概念”，緣起于兒童長期、大量的對日常生活的觀察與感知，這些經驗是在其大腦中逐漸深化發(fā)展，經過感覺、知覺、表象階段最終形成的。兒童在其大腦里構建“前概念”時，大部分完全是自發(fā)性的。他們完全是站在自己的立場上，憑自己的感性經驗進行構建。因此，“前概念”是孩子自己的精神財富，是他們在現(xiàn)實生活中認識事物的一個有價值的工具。我們教師要廣泛了解、細致分析、充分利用孩子們寶貴的“前概念”，引導學生從熟悉的情境、 “熟悉”的事中提煉出科學概念，充分享受學習科學的樂趣。