促进科学概念转变的类比教学策略探析，本文主要内容关键词为：探析论文,概念论文,教学策略论文,科学论文，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。
一、学生科学概念转变困难的因素分析
1.科学概念的本质问题
科学概念是对自然现象概括和间接的反映，是科学家的主要工作成果，它来自科学家共同体对世界的认识。科学概念对于学生而言是一种间接经验，它具有高度的间接性和高度的概括性，同时学生也没有体会到科学家们是如何获得科学概念的。科学概念的这种高度概括性和间接性，和学生日常生活的经验性甚至会存在尖锐的矛盾和冲突，导致学生已经形成的经验性概念难以转变。
2.教师教学“空降”因素
学生经过正规的学校科学教育之后，仍然没有发展出较正确的科学性概念架构，其主要因素与教师“空降”科学概念不无关系。
在教学实践中，很多教师满足于让学生记住概念的定义，而对于学生运用概念的定义去解决问题却不是很关心，教师没有向学生展示概念建立的内涵，没有将新的学习内容与学生已经有的知识相联系，只是将科学概念凭空地、囫囵地、自上而下地灌输给学生，“空降”科学概念。学生虽然把概念的定义背得烂熟，但遇到实际问题却解决不了，这样的教学必然有效性不高。要转变学生的概念，仅仅告诉学生“正确”的概念是没有用的。
3.学生学习“空心”因素
学生普遍认为科学概念似乎是先验地存在着，其生成是神秘和突兀的，是常人包括自己无法理解的，科学概念是伟大的科学家发现和总结的，因此对概念缺乏深刻的认同。这直接导致了学生学习的“空心”，只是被动地“记住”了概念的定义，并且认为科学学习就是纯粹的记忆过程，而没有与自己原有的直觉知识经验相联系。所以，他们在考试中可能按照课本中的说法答题，而在与实际生活相关的情境中，他们仍坚持原有的观点。
二、促进科学概念转变的类比教学策略
实际的科学课堂教学中，要使学生真正达成概念转变，需要努力探索具有针对性、可操作性的教学策略。类比能帮助学生在熟悉与不熟悉的知识之间建立起联系，是一种有效的概念转变教学策略。是教师在教授复杂、抽象、学生理解困难的新科学概念的时候，选择一个学生所熟悉的已知概念来类比推理帮助学生解释未知的科学概念。
类比教学策略在教学程序、步骤、作用、性质等方面与“举例说明”有着本质的不同，其基本的四个操作步骤如下。
1.创设问题情境，暴露学生的前概念
在进行科学概念的学习前，学生已在日常生活中积累了大量的直觉经验，这些直觉经验中经常包含着一些错误概念。所以，我们首先必须创设问题情境，来暴露和揭示学生的前概念。
2.讨论并评价前概念，呈现符合学生直觉的类比例子
在此环节，教师先请学生描述他们的概念，引导全班同学讨论概念在解释当前事件中的可理解性、合理性和有效性。当学生发现原有观念无法解决当前事件甚至发生冲突时，学生自然会产生新的疑惑和探究的欲望。此时教师可以充分利用类比教学策略，从学生生活实际和体验出发，找寻符合学生直觉的类比例子，来理解新的概念。
如学生直觉认为饱和溶液中晶体质量保持不变即意味着溶解及结晶过程的停止，晶体不可能自己会改变形状，其主要问题在于他们没有真正理解“动态平衡”。虽然学习了溶解平衡后，能说出硫酸铜饱和溶液中，当晶体溶解的速率和结晶生成的速率相等时，体系达到一种平衡状态，这种平衡是动态平衡。但不相信硫酸铜“整形”现象，说明学生由于深受前概念的影响，他们没有真正理解动态平衡概念，有关科学的前概念尚未改变。
动态平衡的概念我们可以用水池中流动的水做类比，假设一水池有进水口，也有出水口，若进出水速率相等，水位将保持不变，但水流在不断运动中，这也是动态平衡。
3.呈现目标概念，在目标概念和类比物之间做出明确类比
类比在新学习概念（目标概念）和原有经验间架起了一座桥，被用来精确传达目标概念。为帮助学生知觉、了解或协助他们重新诠释目标概念，在目标概念和类比物之间做出明确类比，找出它们所具备的许多对应的相似特质是非常必要的。如以水流平衡作为溶解沉淀平衡的类比物概念，在此例中，它们对应的许多特质非常相似：流动的水对应于饱和溶液中析出的溶质，进水速率对应于结晶速率，出水速率对应于晶体溶解速率，当出水速率等于进水速率时，水位保持不变对应于当结晶速率等于晶体溶解速率时，晶体质量保持不变。这样精确地进行类比后，学生对于动态平衡就很好理解了。
4.建立可以解释现象机制的正确心理模型
学生前错误概念难以改变，其中一个主要原因就是错误概念往往来源于不正确的心理模型。学生学习和理解科学概念的过程其实就是建构心理模型的过程，学生概念转变的心理过程也就是从不正确心理模型向正确心理模型转变的过程。例如，上述实例中，支撑学生错误概念的心理模型是：硫酸铜晶体质量不再发生变化，就意味着溶解结晶过程的停止，达到平衡；这个错误的概念心理模型符合学生日常生活中对“平衡”的直觉感受，“平衡”就是两边力量相等，才不动了。
通过类比推理，就是要让学生建立一个新的正确的心理模型，要让学生意识到自己原有的心理模型不能解释、回答现实中的现象、问题，唯有修改、丰富，甚至推翻原有的心理模型，建立新的模型才能解决问题，并通过学生自己不断使用新的心理模型，使之成为自身知识体系中的一部分，才能真正接受新概念。例如：支撑溶解平衡新概念的心理模型是：一定条件下，电解质饱和溶液达到溶解平衡以后，溶解和结晶过程并未停止，只是由于速率相等，晶体质量保持不变，溶解平衡是一种动态平衡。
三、有效运用类比促进学生概念转变
1.明确类比的限制性
类比作为连接新旧概念的桥梁是非常有效的，但是类比在使用时也会暴露出一些问题。比如过分强调类比物与目标概念间的关系，则会限制学生形成更为精密概念的能力。例如溶解结晶过程不能完全等同于水池中的进水和出水，若温度改变，溶解结晶速率也会发生改变，体系又将达到一新的平衡。
类比连接了类比物和目标概念间相同或相似的特质，但两个概念间相对应的特性不可能是相同的，若将两个概念的特性无限制作对应或比较，其结果就会产生误导与误解。如电线中的电流和水管中水流的类比，当水管破裂时，水会流出，学生因此可能认为，电线剪断时会有电子流出，这显然是错误概念。为了防止类比的过分扩大，教师一定要在类比的限制上做补充说明，指出类比物与目标概念之间不相符的地方。
2.关注学生对类比物的熟悉程度
类比物相当于学生原有的知识经验，要想在原有知识上构建新知识，原有的知识程度自然影响着新知识的构建。因此教师在使用类比教学的时候，自然要考虑到学生对类比物的熟悉程度。类比中的对象必须是学生熟悉并能够理解的，要符合学生的生活实际和年龄特点，否则类比就失去应有的效果，反而使学生对知识掌握更加糊涂。如在原子结构教学中，为使学生了解电子的绕核运动，教师往往运用太阳系行星运动模型来进行类比，但若学生不熟悉该模型，反而会增加学生理解的难度。
3.尽量将概念建立多重类比
多重类比比单一类比教学更有效果，更能促进学生科学概念的转变。进行多个概念之间的类比，要比两个概念之间的类比更丰富、更深刻，可以从不同角度、不同侧面揭示概念的本质，所以多重类比能够让学生产生更深刻的思考，激发学生更深层次地去思考目标概念和类比物之间的联系，从而达到概念顺利转变。比如，在溶解平衡概念教学中，我们可以用水池进出水速率相等，水位将保持不变来理解；也可以用高速公路上当每分钟上高速和下高速的车辆相等时，来来往往的车辆总数将保持不变来理解，帮助学生建立动态平衡概念。