课堂捕捉科学前观的价值与途径--以初中化学二氧化碳性质教学为例_科学论文

捕捉课堂中前科学概念的价值与途径——以初中化学二氧化碳性质教学为例，本文主要内容关键词为：为例论文,课堂论文,途径论文,性质论文,概念论文，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、概念界定与问题的提出

      我国学者倾向于认为前科学概念指的是：学习者在接受正式的科学教育之前，在现实生活中通过长期的经验积累与辨别式学习而获得的一些感性印象、积累的一些缺乏概括性和科学性的经验，是一些与科学概念相悖或不尽一致的观念和规则[1]。李高峰、刘恩山按照前科学概念产生的时间，将其划分为：进入课堂前形成的原发性前科学概念，课堂学习后形成的继发性前科学概念[2]。按照前科学概念的状态，将其分为：只知名称、不知内涵的空壳概念，忽略某些特性或下位概念涵盖不全的不完整概念，强加某些特性、导致本质变化的异质性概念，忽略概念存在前提的条件缺失概念，忽略特例和反例的绝对化概念[2]。

      中学化学前科学概念指的是：在进入新的一节课堂前，学生头脑中对相关化学观念和知识缺乏概括性，甚至是与学生该学习阶段化学课程标准中的科学概念不尽一致或相悖的感性经验。

      王磊认为，学生实际拥有的前科学概念结构很不相同、水平各异。学生的许多前科学概念较顽固且是潜在的，它们对学生许多科学活动如观察、理解、应用知识及解决问题等都产生严重的消极影响。同时研究发现，课堂教学前后，很多学生的个人概念并没有发生多大改变，暴露出现行科学概念教学的低效性和盲目性[3]。据此研究结论，教学中如何捕捉并趁机转化前科学概念？教师如何提升捕捉前科学概念能力？这2个话题的探讨对高效达成学习目标和促进教师专业成长都是有益的。

      二、二氧化碳性质教学中的前科学概念

      某教师在区级课堂教学展示活动中，执教人教版义务教育教科书《化学》中“二氧化碳和一氧化碳”第1课时的教学。教师演示如下的实验：向一个收集满二氧化碳气体的、质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡；接下来，教师并未演示“氯化氢气体溶于水”的对比实验。因此学生形成一个继发性前科学概念：二氧化碳在水中溶解性很强。此前科学概念为条件缺失概念。

      紧接着的教学环节是学生完成5个分组实验。其中一个分组实验是：取1条紫色石蕊试纸，滴水后放入装有二氧化碳的小试管中，塞上橡胶塞，观察到试纸变红。另一个分组实验是：取出橡胶塞，用酒精灯微热装有变红试纸的小试管，观察到试纸由红变紫。完成分组实验后，教师提问：此现象背后的本质是什么？学生A回答：因为二氧化碳具有还原性，所以试纸又变回紫色。学生B回答：红色的物质是碳酸，碳酸不稳定，所以微热后又变为紫色。学生回答后，教师未认真倾听，继续授课，忽略了学生在课堂中生成的、重要的教学资源。二氧化碳具有还原性、碳酸为红色，2个继发性前科学概念由此形成。

      受本单元“金刚石、石墨和

”教学中“木炭具有还原性”的影响，学生形成了二氧化碳具有还原性这个前科学概念。学生了解了“还原性”这个名称，但未理解该学习阶段“还原性”的本质是“将氧化物中的氧元素夺去”，肤浅地、错误地认为紫色的湿石蕊试纸变红色后，又变回紫色，这是由于二氧化碳具有“还原性”造成的。二氧化碳具有还原性，属于前科学概念中的空壳概念。

      受上述分组实验现象的影响，学生形成了碳酸为红色这个前科学概念。在分组实验中，水和二氧化碳形成的碳酸使紫色石蕊试纸变红，但学生将“红色”这个紫色石蕊试纸与酸反应的特性强加给碳酸。碳酸为红色，属于前科学概念中的异质性概念。

      学生的前科学概念是顽固的、潜在的，虽然该教师在后续教学及最后的课堂总结中都科学、准确地陈述了相关科学概念，但因为教师未抓住最佳教育时机，在学生刚暴露出前科学概念时立即予以转化，在学生的练习、考试中，乃至这些学生离开学校后均有可能再次暴露其前科学概念。

      上述3个继发性前科学概念的产生充分验证了王磊的研究结论：现行科学概念教学低效。

      三、捕捉前科学概念的价值

      1.捕捉前科学概念之于教学目标达成

      在国家第8次课程改革前，教学过程的本质被认为是包括教与学2个方面师生共同活动的、特殊的认识过程[4]。目前，人们普遍接受教学过程的本质是以知识与技能为载体，以情感为动力，以思维为纽带的师生共同发展的过程，既是“特殊的认识活动”，更是“师生个体生命价值的体现”[5]。也有人认为教学过程的本质是师生交往互动的过程。笔者认同上述3个观点，同时，认为更接地气的教学过程的本质表述为：师生在交往互动中概念、观念转变及技能形成的过程。理由有：（1）概念、观念转变是可测量和观察的，尤其是概念转变在学生学习后就可以直接测量；虽然短期内测量和观察观念转变有一定难度，但其还是可感知的。（2）概念、观念贴近三维教学目标，概念即知识及相关技能方面的概念，观念即过程与方法、情感态度与价值观方面的观念。（3）概念、观念转变的彻底性与技能的自动化程度密切相关。

      基于教学过程本质的上述认识，在课堂教学中，教师除了努力创设各种情境或问题转变预设的前科学概念外，还要及时捕捉并转化学生形成的前科学概念。同时，课堂上，教师以概念转变为载体，将更有效地促进学生在过程与方法、情感态度与价值观等方面的观念转变。这既是知识及相关技能教学的提升，也促进了三维教学目标的全面达成。

      学生个体经验各不相同，因而其在课堂中可能暴露的前科学概念也是迥异的。尽管备课中，教师可以预设学生可能暴露的前科学概念，但是，若未及时转化为科学概念，仍然是低效乃至无效的教学。尽管课后练习、考试后，教师可以发现学生的前科学概念，但是，此举实为亡羊补牢。根据教育时机论[6]，要事半功倍地达成教学目标，在课堂上及时捕捉并转化学生暴露出的前科学概念才是关键。上述展示课所暴露的3个继发性前科学概念就充分说明了这个问题。本课主要的教学目标是认识二氧化碳的性质，但从学生暴露的3个继发性前科学概念，可以发现并非所有学生均达成此目标，而且还生成了新的前科学概念。也许，教师在课后练习或考试后，采取适当补救措施有可能转化3个前科学概念，但丧失了最佳教育时机，至少在教育影响面上是事倍功半的。

      2.捕捉前科学概念之于教师专业成长

      PCK是学科教学知识（pedagogical content knowledge）的简称，是美国的舒尔曼于20世纪80年代在主持教师教学专长研究课题的基础上提出的。化学教师的PCK主要包括：基于化学科学理解的学科知识、学生理解化学的知识、化学课程知识和化学特定课题教学策略及表征的知识[7]。化学教师专业发展的核心问题即发展其PCK，而建构PCK的基本策略之一是关注学生对于化学的理解。学生对于化学的理解主要是其前科学概念，教师采用以下暴露前科学概念的方法，多渠道丰富有关前科学概念的PCK资源库，将有力地促进教师的专业成长。

      四、暴露学生前科学概念的方法

      暴露学生前科学概念的常用方法有课堂观察、课堂提问、纸笔测试、课后练习、出声思考、文献分析和二阶层诊断测试等。前文所述二氧化碳性质教学中发现的3个前科学概念，即为采用课堂观察法获得的。在日常听课活动中，只要听者潜心倾听、细致观察和认真思考，不难从中发现学生潜在的前科学概念。课堂提问中即时的问答不仅是教师了解学生前科学概念的常用方法，还能够帮助教师营造认知冲突情境，引导学生接受科学概念。纸笔测试是一线教师暴露学生前科学概念的主要方法。纸笔测试不易发现学生选择某个确定答案背后隐藏着的前科学概念。但是，发挥备课组集体智慧，对测试结果进行统计分析，由此收集的学生前科学概念对全体教师开展新一轮教学有极大帮助。课后练习紧跟教学进度，除反映教学效果、供教师反思教学，还可以针对性地发现学生课堂教学后依然存在的个别前科学概念，从而对学生进行个别化辅导。出声思考是指用外部语言进行思考，被试学生练习时用语言解答，在提示下描述自己的思维过程。文献分析是获得学生前科学概念的最快捷方法。但是，文献所提供的前科学概念未必是教师所面对的学生的，所以只能参考或作为编制纸笔测试卷或设计课堂提问的资料来源。二阶层诊断测试是指试题中每道题均包含2个阶层：第一阶层即一般纸笔测试中的选择题，由题干和选项构成；第二阶层则根据第一阶层选项拟出数个可能理由。编制第二阶层要经历一定的信息收集和测试验证过程。这种方法十分适合教育研究者探查学生的前科学概念，但不适合一线教师使用。

      此外，还有概念图法、实践作业法、直观图法等。了解上述暴露前科学概念的方法，有助于提升教师捕捉前科学概念的能力。

      五、提升捕捉前科学概念能力的途径

      1.课后反思——提升捕捉前科学概念能力的动力源

      此处的课后反思泛指教师对所完成教学活动的思考，除了通常所说的教师完成一节课授课任务后的课后反思，还包含批阅学生练习、各类测试卷及大规模教育考试的试卷分析等。例如，老师们在批阅学生课堂练习中发现“受热后，组成物质的粒子变大，数量增多”；在批阅中考试卷中发现“二氧化碳能使紫色石蕊变色”；在课堂提问中发现“铅笔中含有铅”“灯泡通电后有新物质‘光’生成”。

      教师通过课后反思发现，课堂教学后学生中还存在那么多对科学概念的误解，这将促使老师思考自身教学行为、教材逻辑与学生思维等，尤其是帮助老师从更微观的角度思考课堂上丧失的捕捉和转化前科学概念的最佳时机。此类微观问题的思索将促使老师们源源不断地获得提升捕捉前科学概念能力的欲望和动力。

      2.课例研修——提升捕捉前科学概念能力的加速器

      所谓课例即以某一课堂为研究对象，以夹叙夹议的方式有所选择地对课本身的“改进、优化和提高”，从而给出“问题解决”的示例。真实性、选择性、反思性和改进性是其特征。课例有3种类型：供自己反思的课例（记录教师本人成长，摸索自己专业发展方向）、供同行借鉴的课例（以具体、生动的形式留下教师本人在有关教学主题上的“实践智慧”）、反映研究成果的课例（辐射优质教育实践）。与课后反思相比较，借助课例研修，教师不仅可获得自己所教学生的前科学概念，还可以获得其他教师所教学生更多的前科学概念。因此，无论研修上述哪一类课例，都有助于教师积累更丰富的前科学概念，加速提升捕捉前科学概念的能力。例如，在课例研修中，发现授课教师捕捉到的前科学概念——“稀有气体是一种气体，属于纯净物”“CO和

都会致命，都有毒”“可燃物在水中不可能燃烧”“浓溶液是饱和溶液，稀溶液是不饱和溶液”等。

      课例研修是向优秀教师学习的一种形式，具体方式为听课或浏览相关化学教育资源网站，其优点是可以直接获得学生的前科学概念。此外，研读有关化学教育专业书刊也可以间接获得学生的前科学概念。

      3.集体备课——提升捕捉前科学概念能力的基础

      研究表明，PCK来源的重要性依次是“教学反思”“同事间交流”“作为学生时的经验”“有组织的专业活动”“在职培训”“阅读专业书刊”“职前培训”等[8]。据此研究成果，集体备课属于“同事间交流”，其重要性远在“在职培训”之上。集体备课时，充分分享每位教师在“课后反思”“课例研修”等途径中获得的学生前科学概念，教师就有可能对学生课堂上出现的前科学概念进行充分预设。同时，分享每位教师积累的学生前科学概念时，教师们还可以交流转变学生前科学概念的经验或有效策略。转变前科学概念的经验或有效策略的研讨直接促进教师捕捉前科学概念能力的提升。每次集体备课活动均有有关前科学概念及其转变策略的专题，长期坚持下来，教师PCK将得到强化和发展。所以，集体备课是提升捕捉前科学概念能力的基础。

      4.上课倾听——提升捕捉前科学概念能力的主要途径

      教师提升捕捉前科学概念能力主要途径在课堂，即倾听学生发言。学生发言除了暴露其前科学概念，其言语表达能力在一定程度上体现了思维水平，有利于知识内化，提高学生解决问题的速度和能力。此外，学生发言“若被教师专心聆听并适当回应，学生将受到很大的鼓舞”（马卡连柯）。因此，倾听学生说话被苏霍姆林斯基认为是一门了不起的教育艺术，此观点与雅斯贝尔斯认为“教育的艺术不在传授知识本身，而在于唤醒和鼓舞”是异曲同工的。教师在课堂中通过倾听学生发言，对锤炼自己捕捉前科学概念的能力有很大的附加值，像前文教学片断中所呈现的3个前科学概念就是在上课倾听时捕捉到的。

      总之，捕捉前科学概念有助于教师的专业发展。在课堂教学中趁机转化前科学概念，将促进学习目标的高效达成。

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