前概念——科学教学中的一道坎，本文主要内容关键词为：概念论文,科学论文,一道坎论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
前概念广泛存在于每个人的思维中，美国著名教育心理学家奥苏伯尔说：“影响学习最重要的因素是学生已经知道什么，我们应当根据学生前概念的状况去进行教学。”学生在往往是“一听讲就会懂，一看书觉得会，一做题就会错”，究其原因，还是对基本的概念理解不透彻，不能在新旧知识的联系与区别中重建认知结构，一方面设法保护自己的原有想法与观念，另一方面靠死记硬背科学概念来应付考试，对学习准确的科学概念有重大影响。 一、科学学习中前概念的成因探析 学生在学习科学概念时不是“白纸一张”，学生在生活和学习中不断认识自然，探索环境、顺应环境，在活动中构建了特定的认知模式（图式）。由于科学概念揭示的是复杂纷繁自然现象的本质，具有抽象性和复杂性的特点，造成学生对概念理解的表面性、片面性、主观性，产生的原因是多方面的。 1.望文生义误解 学生习惯通过文字阅读来理解文字表面的东西，当接触到一个新的概念或物品时，会根据字面来给概念下定义，或仅从字面上去理解而产生的错误。如，学生认为光年是时间的单位，超声波就是比声音速度快的波。 2.生活经验影响 受生活经验和日常观察的影响而产生的错误，牵强附会地用生活化或口语化来推断科学知识。如，物体运动需要力的作用，没有力就不会动；月亮晚上会亮也是光源；铁块比棉花重，用吸管吸牛奶是靠人的吸力把牛奶“吸”进入嘴里。 3.旧概念的泛化 新环境提供的信息会受到原来形成的概念及已有认知结构的影响，当学习相近或有一定关联的概念时，旧概念泛化对新概念造成干扰，使学生认知结构发生重组与改造困难，造成思维障碍。如，学了“磁”后认为电视台“象棋讲座”中棋子吸在棋盘上不会掉下来是因为磁铁的吸力。又如，学了阿基米德原理后，简单地认为1N的液体不可能产生2N的浮力。 4.凭直觉来推断 要用科学知识才能做出正确判断的问题，从表面现象凭直觉判断而产生的错误，没能理解自然现象中所隐含的科学原理。如，认为踢出的足球能在空中飞行是受到一个向前的推力；下滑的物体受到了下滑的力；浮力的大小随深度的增加而增大；人在平面镜前，镜越小，所成的像也越小，人离镜越远，像也越小。 5.认知水平局限 初中生的认知水平中形象思维占主导，多通过图像、声音等来认识世界，从表象去判断，缺少辩证思想和对科学本质的认识。如，认为灯不亮是没有电流通过；摩擦力方向一定与物体运动方向相反，静止在地面上的箱子没有推动是因为推力小于摩擦力，静止的物体没有惯性，物体速度越快，则惯性越大。 二、前概念对学生学习科学概念的影响 “老师教得苦，学生学得累，最后学生还是不清楚”是科学概念教学的困惑。概念是思维的细胞，是学科知识体系的基石和核心，有的前概念与科学概念相悖造成学习困难或干扰，有的前概念是错误的对学生学习准确科学概念形成障碍。 1.模糊的前概念——形成思维障碍 靠死记硬背“知其然，而不知其所以然”。模糊的前概念，对学生科学学习造成思维混乱，不良的思维定势干扰科学概念的建构的精确性和严谨性。如，常有学生在电动机等非纯电阻电路功率也用P=
/R或P=
R；认为浸在水中的物体一定会受到浮力的作用，不知道浮力是由于液体对物体向上和向下的压差引起。 2.缺陷的前概念——片面掩盖全面 缺陷的前概念造成学生只从狭隘的角度看问题，管中窥豹略见一斑的片面思维，妨碍学生从多角度全面分析问题，导致以偏概全的错误。如，认为电风扇吹人会凉快是因为吹来的风是冷的；用手摸户外烈日下铁块觉得烫手而木块不怎么热，认为铁块温度高、木块温度低；在热传递过程中，高温物体的温度降低了，低温物体温度升高了，在热传递过程中传递的是温度而不是内能。 3.抽象的前概念——干扰思维方法 科学计算中许多公式的符号是抽象的，应用是有条件的，而在数学中形成的求平均值的方法，对于求平均速度、合金密度、混合液体的密度等问题往往误导为求几个速度或密度的平均值。如，小船顺水和逆水的速度计算。又如，学生会从数学角度看公式
，简单地认为密度与体积成反比，与质量成正比，电阻
也是这样。 4.类似的前概念——造成负向迁移 双胞胎难以辨认，相类似的概念也难以辨析，初学时容易混淆，且前者对后者学习有负迁移作用。如，学习了电流表后再继续学习电压表时，会将电流表要串联在被测电路中也迁移到电压表也应可以串联在被测电路中，不知道电压表为什么不是与被测电路串联而是并联。 5.错误的前概念——阻碍认知顺应 错误的前概念让原有认知结构无法同化新环境提供的信息，引起的学生认知结构发生重组与改造的受阻，束缚学生对概念内涵的理解。如，问学生25W和60W灯泡串联在220V的照明电路中，哪一盏更亮？学生认为功率大的60W肯定比小的25W灯泡更亮，只有通过实验观察，产生冲突，电路分析并计算，才能认识到错误，否则任何讲授都会苍白无力。 三、顺应与转化科学前概念教学策略 学生对于概念的认知基础来源广泛，复杂多样，前概念又具有顽固性、自发性、隐蔽性和反复性的特点。要避免和消除前概念对学习的负迁移，了解是前提，分析是基础，实践是保障，研究是核心，转化是关键。采用恰当的教学设计为学生提供“脚手架”，引导学生理解、构建并深化科学概念。 1.模糊的前概念，在情境中构建 对于模糊的前概念，要在了解学生认知水平的基础上，从学生身边感兴趣的问题着手，创设既符合学生心理特征和接受能力，又能配合教材内容的问题情境，教学活动设计使无法感知的抽象概念化为形象的图像，以强化、纯化和简化有些现象，突出主要因素，消除干扰因素，使学生全面理解、完善科学概念。 如，学生认为用吸管吸牛奶是靠人的吸力把牛奶“吸”进入嘴里的。为此设计如图1的实验，将针筒往里推，看到水往上喷，证明吸牛奶是大气压将牛奶压入人的嘴里。
2.缺陷的前概念，在暴露后修正 教学应首先是“诊断”，其次才是“治疗”。通过尝试运用多种方法了解学生科学缺陷的前概念，先入为主的日常生活经验，阻断知识间的内在联系，造成认知过程与运用过程的脱节。提供模拟情境，让学生显示相关科学概念的原有认知，暴露学生对科学概念理解上的缺陷，诊断问题所在。 图2所示的是针对缺陷前概念的三步教学模式。
通过教师直接提问，向学生问卷调查或访谈等，创设问题情境，尽可能诱导并暴露学生不正确的想法，然后按其想法或思路归纳出与事实相矛盾或与已知定律原理相悖的结论，进而引发学生的认知冲突，意识到原有经验认识中的不足和思维方法的错误，放弃缺陷的想法，指导学生对照科学观点，在修正中形成科学概念。 如，学生认为拔河比赛中获胜那队力气大。又如，起重机在匀速上升过程中，认为起重机的钢丝绳对重物的拉力大于物体的重力。问其原因学生的回答是：力气大的才能拉动，力气小的往力气大的方向运动。教师顺水推舟问：忽略空气的阻力和浮力，那么拉力大于重力时这两个力平衡吗？学生：不平衡。教师：重物还会匀速上升吗？学生：不会。教师：既然不会匀速上升，与题意矛盾，怎么回事？让学生明白了是一对平衡力，在澄清后转化为正确的概念。 3.抽象的前概念，在类比中建模 在科学教学中，对于一些看不见摸不着的抽象概念，影响了学生对科学本质的理解，妨碍学生科学概念的转变。建构主义学习理论和认知主义学习理论都强调了对比归纳建立概念图的作用，用图表把概念连接表征学生对这主题的理解，引导学生将新学习的概念与已有概念沟通，在类比中建立模型或概念图。 如，对于“力臂”这一抽象的概念，很多学生找不到动（阻）力作用线，忽视了“垂直”。通过设计如图3的弹簧秤拉圆盘，对比图示，因圆的半径与切线是垂直的，在同一作用点，不同方向拉弹簧秤，力臂大小如图3中圆心到作用线虚线所示，这样就清晰了“力臂”的概念：力的作用点到力的作用线的垂直距离。
4.类似的前概念，在对比中辨析 类似的概念易造成迷思构想，只有通过比较相互间的异同点，以图表形式对比，进行差异辨析，消除相似因素的混淆，使学生准确地掌握概念间的区别与联系。如，在复杂电路元件连接中就不知道该接电流表还是电压表，要真正理解电压表为什么不能与被测电路串联而是并联，要将电压表与电流表进行比较学习（如表1），还要在具体电路中让学生体会。
5.错误的前概念，在澄清后转化 将错就错，引发认知冲突，或者借助实验，验证科学结论，纠正错误概念。著名心理学家波斯纳指出，要改变旧观念，新观念必须可理解，必须富有成效。通过实验等问题展示，使学生感到已有的观念是错误观念，从而在头脑中积极主动地建构起科学概念，在矫治中实现概念的转化。 如，学生都认为1N重的液体不可能产生2N的浮力，依据是：根据阿基米德原理，浸入液体里的物体受到的浮力等于被物体排开的液体所受到的重力，1N的液体全部排掉，也只有1N。要澄清以上错误的前概念，可用以下两种方法让学生辨析。 （1）如图4甲，用两个一次性透明的塑料杯都装约3/4杯水，将一只浸入另一只中，有水溢出，取出后，一只杯底剩下少量水，却托起另一杯水（多），说明液体可产生比自身重力大的浮力。
（2）如图4乙，向大试管里注入适量的水，把小试管放入其中加入适量沙子使其浮于水中（不要接触到大试管底部）。如图4丙，把小试管取出放在天平右侧烧杯中，把大试管中的水倒入左侧相同质量的烧杯中，天平向右倾斜，即
，证明水能浮起比自身重的物体。 基于学生不能深入理解浮力公式
中公式中各物理量的本质，认为物体所受的浮力等于排开液体所受的重力，借助以上实验的探究过程，让学生认识到了
是“排开液体体积”而不是指“液体本身的体积”，澄清错误概念后强化和延伸学生对于科学概念的理解层次，形成全面、准确的科学概念。 四、前概念的转化次序与结果分析 前概念对我们教学造成的影响显而易见，如学生在学习牛顿第一定律时，存在“力是维持物体运动的原因”这一根深蒂固的前概念，它就是建构“惯性”概念的最大障碍，所以就要先转变它，但其转变与转化有三种结果：（1）如“总统竞选”，是一时转变成科学概念，并没有完全接受理解新概念，有机会卷土重来；（2）“青蛙变成王子”，从此消失；（3）“旧屋改造”，保持原有框架上进行修补完善。教师要不断强化形成的科学概念，新课教学中讲解概念、规律和公式时除了做到准确、透彻外，还应加强概念、规律和公式的变式教学，从不同的角度变更事物的非本质特征，通过分析，突出隐蔽的本质属性，帮助学生消除对前概念的一知半解。 总之，要实现前概念的合理利用和转化，要对学生的前概念进行深入调查收集与分析，了解学生的科学前概念水平的基础上，根据奥苏伯尔的概念同化理论和建构主义的教学理论，采取多种方法激起学生新旧思维之间的矛盾，造成学生的认知冲突，用合适的教学策略和方法来补充、完善学生的认知结构，转化成科学概念，使原有认知和经验系统有所增长（同化）或发生调整和改变（顺应），成为学生获取新知的助推器而不是拦路虎，走出概念教学中“老师讲得好辛苦，学生还是没有搞清楚”的困局，提高教学的有效性。
标签：科学论文; 浮力论文;
