《浅谈小学科学迷思概念的转变及应对策略》(北京市第八届“京研杯”教育教学研究成果一等奖)

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浅谈小学科学迷思概念的转变及应对策略

[摘要]“迷思概念” 的研究是目前科学教育的一大课题,有很多专家学者在不断致力于在各学科中的迷思概念,而面对概念转变的科学教学,思考这一课题的意义,加强对学生迷思概念向科学概念转变的研究就已成为科学教学研究的一项重要任务。学生在进入学习之前,对自然界的一些现象早就已经存在无多的迷思概念,为了改变学生的这些迷思概念,有效的教学是必要的。当前,努力帮助学生实现必要的概念转变应被看成科学教学的一项主要任务。本文以转变学生的迷思概念为视角,以小学科学课程为课题研究对象,简要分析提高科学课教学质量的具体策略。

[关键词] 迷思概念;科学概念;转变

正文

一、基本概念:

前概念:学生在走进教室前对即将学习的科学知识不是一无所知的。我们把学习者在接受正式的科学教育之前,在日常生活中按照自己的习惯、经验、思维方式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,称之为“前科学概念”,简称“前概念”。

迷思概念:学生的前概念中有些是与科学的理解大体一致的,但有些概念可能是与科学概念的理解相悖的,这些与科学理解相悖的前概念通常称为迷思概念。

对于“迷思概念”,不同的专家学者有不同的理解,但是也有一些共同点,通过比较,不难发现,“迷思概念”一旦形成便根深蒂固,很难改变。“迷思概念”还存在个别性和普遍性,由于学习者的学习方式不同,所形成的的迷思概念往往也不同,对于同一概念不同的学习者所存有的迷思概念也并非完全相同。

 

二、迷思概念产生的原因

儿童产生迷思概念的原因事实上是非常广泛的,因为对每一个儿童来说,他们随时随地都在接受新的信息,但这些信息却未必都是正确的,就算正确的信息,由于个体因素,也会被儿童所误解。

针对这一原因,有很多学者进行的研究,综合这些学者的研究,我认为迷思概念产生的原因有:学生自身的个人因素,社会文化因素,教师与教科书的因素。

(一)学生自身的个人因素。学生原有的想法可能会成为学习的阻碍,因为学生在学习时,是以其先入为主的观点来解释所见所闻的,因此他们所得的结论和解释很可能会和教师教的不同。比如在《大气压力》一课中,问题到学生“吸盘为什么可以固定在玻璃上?”学生会说:“吸盘有吸力,吸在玻璃上”,但事实并非如此,吸盘可以固定在玻璃上是因为大气压力,吸盘内的空气少,大气压力小;吸盘外的空气多,大气压力大,是外面的空气把吸盘牢牢的压在玻璃上。例如在日常生活中,大部分人会认为血液是红色的,但对整个生物界而言,这显然是不正确的。在海洋中,有许多海洋软体动物的血液不是红色,而是绿色的,因为它们血细胞中含有的是血绿蛋白,其中含有亚铁离子。

(二)社会文化因素。社会文化因素主要指文化、语言和社会互动。学生接触的社会环境,也是迷思概念的重要来源。在日常生活中,与朋友、父母的交往谈话中也会产生迷思概念,因为他们会倾向于简化科学概念。

(三)教师的因素。教师也是迷思概念的重要来源。教师有可能在教学过程中有错误的诠释,缺乏对科学知识本质的了解,或是企图简化概念,而来提供对概念的描述。在《流动的空气》一课中,有一些教师会用这样一个实验来解释,就是在房间的一个角落喷一点香水,过一会儿,全班同学都会闻到香水的味道,就是因为空气会流动。可是这并不是因为空气在流动,而是因为分子的扩散。正是由于教师对科学概念的不正确理解,导致学生迷思概念的形成。

三、将迷思概念转化为科学概念的几点策略

改变学生的错误前概念是一件非常难的事。有的前概念非常顽固,需要经过较长的时间才能得到转变。改变学生错误前概念一定要讲究策略。美国学者纳斯伯姆和诺威克曾提出了矛盾事件的方法,具体做法是:首先通过一定的方法暴露学生的前概念;然后使学生明确意识到他们和别的学生想法不同;接着让学生尝试解释一个矛盾事件,引起概念冲突;最后鼓励和引导进行认知调整,建立与科学概念相一致的新的概念模型。另外,斯太威和伯克威茨还提出认知冲突的策略,具体做法是:首先让学生发现自己对某一物理现象的认知结构和真实的物理现象之间的矛盾;接着再让他们意识到对同一物理事实的两种不同的认知结构之间的冲突;最后逐渐调整认知结构使其与真实物理现象之间达到一致。此外,还有其他一些做法,但是这些方法的核心是要建立认知冲突,有效的认知冲突能更有效地实现概念的转变。因此在教学中教师要充分暴露学生的前概念,觉察学生的思维困境,教学时要以活动为载体,以学生的亲身实践、亲身体验为主线,让学生在亲身探究过程中去体会、去领悟。

(一)直面“迷思概念”

教师可以在课堂或课下专门地设计一些问题让学生去回答,以此获得学生的迷思概念。

例如:在《磁铁的性质》一课中,向学生出示下图,让学生判断,在以下几种情况中,两块磁铁相互接近会发生什么情况。学生用表示表示相互吸引“”表示相互排斥。

通过学生的记录单,可以清楚地看出学生对这些情况的判断是如下情况:

而真实情况是:
           

从这里可以看出,学生对两块磁铁相互接近时的情况存在错误的理解。在科学教学中,学生认知结构中的迷思概念不但会妨碍新知识的理解,而且会导致学生产生新的迷思概念。以往的教学只是关注新知识的传授,但正确概念的传授并不能自动的改变学生原有的迷思概念,学生在认识磁极磁性强的基础上,又了解了“同名极相互排斥,异名极相互吸引”后,当出现如上问题时,学生往往仍然信奉原来的观点,“两种颜色相同相互排斥,两种颜色不同相互吸引”。可见,学生的迷思概念不可能通过传统的知识传授的方式由科学概念代替迷思概念。

(二)引发认知冲突

所谓认知冲突,就是学生原有认知结构与新现象之间无法包容的矛盾。学生在学习新知识的时候,总是试图用原有认知结构来同化对新内容的理解。教师应该允许学生为自己的前科学概念辩护,使学生间或师生间充分交换对同一事物与概念的不同看法。当学生发现他人的观念比自己更合理,能更好地解决自己悬而未决的问题时,他们往往会对自己先前所持有的观念提出怀疑和自我反省。当遇到不能解释的现象时,就会引发认知冲突。当“认知冲突”产生时,学生就会改变自己的思考方式,寻找更妥善的方法去适应外在世界,消除冲突,其结果有助于学生的心智发展,可以帮助学生重新建立平衡状态,改善原有的认知结构。例如《给水加热》一课,当学生认为自己对于“沸腾”的解释是正确的时候,教师把温度计放入水中,让学生观察水在加热过程中的温度变化,当水开始沸腾时,水温会继续升高吗?此时,教室里就出现了不同的声音,有些同学认为会升高;有些同学认为不会升高,就是因为学生这时学生就对自己对“沸腾”的解释产生一丝疑惑,一丝怀疑,正是这种怀疑,为“沸腾”概念的学习注入强大的动力。

(三)解决认知冲突

概念转变有两种方式,其一是发生在学生利用已有的概念来处理新的现象,这种改变我们称之为同化。而当学生已有的概念,不足以用来处理新的现象与问题时,这个时候就必须要取代或是重新整理他的中心思想,这样根本上概念转变,我们称之为顺应。也就是说,当新知识和原有认知有较大的差异和矛盾时,必须将原有知识进行结构调整和改变,通过顺应学习才能接纳新知识,解决认知矛盾,实现由原有的前概念向新的科学概念的转变。

研究证明,学生对自然事物已经形成的初步认识,在头脑中往往是根深蒂固的,如果仅仅靠说教的方式,很难让学生形成科学概念,它必须通过一系列有思维参与的科学探究活动,把握自然事物的本质特征,形成科学概念。科学教学中一般可以通过探究性实验积累感性认识,实现认知顺应。感性认识是进行思维加工以形成科学概念的基本材料,是激发学生学习动机和兴趣的有效武器。感性认识不足,是学习科学概念的主要障碍。因此,要使学生更好地掌握科学概念,必须创造一个适应教学要求,借以引导启发学生挖掘问题、思考问题、探索事物的共同特征和本质属性的学习环境,使学生获得必要的、充分的感性认识。

实验是获得感性认识的重要途径。运用实验来展示有关的科学现象的过程,可以使学生获得更典型、更生动、更深刻、更能反映事物的本质属性和共同特征的感性认识。

在认识《导体和绝缘体》一课中,学生的前概念是“铁钉是导体”,但是在实验过程中,当把铁钉连入电路时,小电珠并没有亮起来,这个现象的发生引起了学生的认知冲突,充分激发起了学生的学习兴趣。最后当学生将铁钉的钉尖连接入电路时,小电珠突然亮了一下,在学生的细心观察后发现,原来钉尖处有一些磨损,这时学生马上就发现铁钉之所以不亮是因为铁钉外包裹的黑色油漆,就是因为这层绝缘漆导致小电珠没有亮起来。接着学生提出将黑色油漆打磨掉在连入电路试试,果然小电珠亮起来了。在这个实验中,学生按照自己的想法一步步进行实验验证,从发现问题到解决问题,使学生对导体和绝缘体有了更加深刻的认识。学生在学习的过程中,通过实验的方式使得认知冲突得以解决,从而实现由原有的前概念向新的科学概念的转变。

 

参考文献:

马建坤《浅析学生前科学概念研究的价值》《科学课》2008.1

姚伟国《有效转化学生科学前概念的策略》《浙江教学研究》2010.3