丁红霞浅谈如何帮助学生建构科学概念

浅谈如何帮助学生建构科学概念

316000舟山市定海区舟嵊小学  丁红霞

 去年有幸参加教科版小学科学京浙粤优质课活动，本次活动的主题就是用科学探究活动帮助儿童建构科学概念。审视我们几年来的课程改革，我们更加关注学生探究、更加关注学生主体、更加关注科学的研究过程。近几年，科学教师也从关注学生的科学探究过程逐渐转向了对科学活动帮助学生形成科学概念的研究上来。
 科学概念不仅是对科学知识的抽象，还包括科学的观念和对科学的看法。更关注在科学探究过程中获得了多少和哪些科学观念。科学概念是学生形成科学知识体系的基本单位，是科学知识结构体系形成的基石。科学概念的建构要经历一个抽象概括的过程，在科学教学中开展探究活动，让学生在参与活动的过程中把事物的共同特征归结在一起，概括形成概念或一般的原理，科学的概念阐述对事物的正确认识。
 本次活动听了10节课，有新版的，也有旧版的，其中有几堂课给我留下了深刻的印象，但心中也有一些疑惑，那就是如何真正帮助学生建构科学概念？下面我通过自已的教学经历来谈谈自已粗浅的想法。
一、整理收集学生头脑中的已有概念。
建构主义者认为，知识不可能以实体的形式存在于个体之外，尽管通过语言赋予了知识一定的外在形式，并且获得了较为普遍的认同，但这并不意味着学习者对这种知识有同样的理解，真正的理解只能是由学习者自身基于自己的经验背景而建构起来的，取决于特定情况下的学习活动过程。
也就是说学生在走进科学课堂之前，不是一张白纸，他们对待问题都有自已的观点和看法。学生头脑中的那些已经存在的概念由于先入为主而且大多来源于自已的生活经验，因此对自已的观点往往深信不疑，一般不会轻易改变自已的观点，接受新的知识。
因此我们教师在实际教学中，应重视了解学生对相关科学知识的已有理解，以便于在教学中更好地运用这些已有概念促进科学概念的掌握。
 1、通过课堂提问，收集学生的已有概念。
 这是收集学生已有概念，最为常用、最为直接地方法。用“你已经知道了什么?”“对于这个你想说什么？”“请你先说”等问题，来引发学生的己有经验或前概念。但由于课堂时间有限，回答问题的学生并不全面，很难了解每个学生的已有概念。课堂上根据学生的回答，适当调整教学安排。
 2、通过问卷调查，了解学生的已有概念。
如果某一单元涉其到很多科学概念，我会在这一单元的开始，出一张简单的问卷调查，了解学生对本单元知识的了解情况。问卷一般以问题为主，为了便于学生解答有时会出一些填空、连线、填图等形式。
如六下《宇宙》单元，我设置了以下的问卷调查：
你了解月球的哪些内容？
你能画出十五的月亮和初三、四的月亮吗？画在下面？
 发生月食和日食时，月球、地球、太阳三者位置是怎么样的？用线连起来。
你知道哪些星座？
你知道太阳系由什么组成？
 虽然现在家庭教育非常普遍，但从收回的学生问卷中，我了解学生对宇宙的知识概念了解并不是非常多。了解了这一情况，我想要激发学生探究宇宙的兴趣，必须丰富学生的前概念。因此我在上新课前事先从学校图书馆里罗列了许多有关宇宙的书籍，并发动学生从家里带来一些这方面的书籍，要求学生在午休时相互借阅一下，丰富学生的前概念。同时，我从实验仪器室里，翻出一些陈旧的老的宇宙方面的自然教学挂图，挂在每个班级里，营造一种氛围，为进入这一单元的学习做好准备。本范文由范文同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多范文，请点文档范文范文查看
 3运用概念图。
 有时，为了节省学生答题的时间，问卷测试中也往往会出现一些概念图。概念图由美国康奈尔大学的Joseph. D. Novak教授在20世纪60年代提出，它是一种用来组织与表征知识的工具。通常将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念和命题连接，形成关于该主题的概念或命题网络。
    通过让被试学生使用概念图，来搜集其对该问题的前概念。有时候为了降低难度，也可以由学生补充完整有缺失项目的概念图。
如《生物的多样性》单元前，我让学生完成动物分类的概念图，来了解学生有关动物分类方面的已有概念。
 
   
 动物
       
 
 
二、以探究活动为载体，帮助学生建构科学概念。
 以培养小学生科学素养为宗旨的科学教育强调以学生参与的丰富多彩的活动为主要教学形式，通过活动让学生亲身体验一次科学发现、科学探究、科学创造的过程。因此，探究活动的开展过程对概念的建构有着重大的作用，在教学中要精心组织科学探究活动，活动的开展要紧紧围绕科学概念的构建。
 1、创设情境，引发认知冲突，激发探究欲望。
 根据波斯纳提出的观念改变模型，对当前的观念不满是产生观念改变的关键因素，因此，利用引发认知冲突的方法来促进观念转变，对于完善学生原有观念是一种尤其有效的教学策略。而创设情境可以使学生的新知识与原有知识产生冲突，让学生暴露出其错误概念，正确看待自已原有的生活经验，把对事物表面现象观察所得到的经验与科学知识不一致的地方找出来进行反思，找到矛盾所在。
 如五下《沉与浮》单元，《物体在水中是沉还是浮》一课教学中，我出示砖块、木块和塑料块，把它们放入水中，让学生观察它们在水中的沉浮情况，使学生明白沉浮的方法和标准后。我出示了七种材料，让学生预测这七种材料在水中的沉浮情况，然后请学生用正确的方法把材料一一放入水中。这里，学生的预测，展示的是他们对沉浮判断的初始概念，当实验结果与学生的初始概念产生冲突时，更容易引起学生的思考，从而发现并提出问题。“影响物体在水中沉浮的因素到底是什么？”在学生的经验中，影响物体沉浮的因素有以下几个：体积大小、轻重、形状、材料、是否空心等。到底是什么呢？激发学生的探究欲望。
 学生所要形成的科学概念，必然与他们已有的生活经验、感知基础和认知结构发生联系。为了更好地形成某一科学概念，汇集更多的与该概念相关的事实，就要使学生处在一个问题情境中，促进他们去自主探究，这样不仅能更好地帮助学生掌握某一科学概念，而且能使他们感受到一种妙不可言的乐趣。
 2、科学推测，反思科学前概念。
 在小学科学的教材中，有很多概念的形成都必须建立在前概念的基础上，通过思维的激发，引导探究，才能形成新的概念。推测是高级的思维活动，是根据已有的经验来构想尚不清楚的客观存在。推测，是建立在观察研究并掌握一定事实基础之上的，因此我们在教学过程中要有层次地依据事实去引导学生进行推测，把握好教学的不同要求，及时地指导学生开展各种思维活动，使学生逐步地建构新的概念。
 如六上《电磁铁的磁力一》一课的教学中，我提出问题：你们认为电磁铁的磁力与什么有关？为什么？让学生小组讨论。由于一开始运用比赛的形式制作电磁铁的过程中已经激发了学生的已有概念，知道电磁铁由线圈和铁芯组成，测量电磁铁磁力大小时用到电池，学生会猜想：电磁铁的磁力大小可能与线圈圈数的多少、电池数量的多少、铁芯的大小、粗细、长短等有关。为了让学生进一步了解电磁铁，有必要让学生说说他们猜测的理由。
 我汇总所有的假设后，让学生推测哪些是影响电磁铁磁力的大小的最大的因素，整理假设，这样能够让学生相互启发，提高作出假设的能力，也便于下面有序地检验假设。
 3、依实验证，初步建构新概念
 当引导学生对已有概念进行反思的同时，用实验来验证所做的推测，是非常必要和及时的。科学六上《电磁铁的磁铁一》一课，影响电磁铁磁力的大小的最大因素，我在教时大多数学生选择了线圈数量，有部分学生选择了电池的数量。我就用大多数同学认为线圈数量是影响电磁铁磁力大小的最大的因素，来进入研究的主题。
 这是一个对比实验，六年级的学生已经接触过很多的对比实验，因此我只出示实验设计表格和问题提示，让学生在小组里自主的进行设计。集体讨论后，让学生对原有的实验研究计划进行修改、完善。实验时要求学生要严谨，控制不变的因素要严密，每一次实验要多做几次，要做好实验记录，数据要科学。学生通过对比实验初步获得感性认识，初步科学概念：线圈的圈数多少与电磁铁的磁力有关。到底有什么关系呢？有必要进行进一步的分析整理。
 又如六上《电磁铁的磁力二》一课的教学中，我准备了不同直径的电线、铁芯、骨架（实验配套材料盒里）提供给学生，引导学生不停的在实验中进行对比、分析，在对比、分析中学生很快就发现：不同直径的电线、铁芯、骨架、电池数量（电量的大小）都会影响到电磁铁磁性的强弱，从而初步建立起电磁铁的磁力大小与使用的电池数量、线圈粗细长短、铁芯粗细长短等因素都有一定关系这个正确的科学概念。
 4、分析整理，形成科学概念。
 小学生的年龄和认知水平特点决定了概念的抽象、概括、形成往往不是一次完成的，而是要经过一系列反复的过程。也就是说概念形成是指学生通过分析等思维活动，构建概念的过程。概念的构建需要经过多层次的比较、分析与综合，才能真正发展学生的思维结构，让学生真正形成科学观念。
 如四下《导体与绝缘体》一课教学中，在抽象出“绝缘体”这一概念的过程中，学生通过实验后，对螺丝刀的导电问题产生了争论，有的认为螺丝刀是导体（刀杆），有的认为螺丝刀是绝缘体（刀柄），老师这时不应当去明确表态谁对谁错，也不要先指出问题出在哪里，而是让学生再去实验、再去观察、再去分析、再去比较，看看自己是怎么做实验的，别人又是怎么做实验的，别人的实验过程跟自己的有什么不同。让学生充分发表意见，产生争论，最后达成一致的意见。这样获得的科学概念将是终身难忘的。
 三、应用科学概念解决实际问题，加深学生理解科学概念。
 科学概念的运用是学习科学概念的目的，也是检验科学概念掌握情况的重要标志，还是加深对科学概念理解的重要环节。因为，只有通过运用，学生才能掌握科学概念；同时，在运用过程中对科学概念理解上的缺陷才能暴露出来，以便进一步地加深和深化学生对科学概念的理解。再说科学探究的过程，应用极为重要，重视课堂的延伸探究，力求把科学课内的探究活动和课外的实践活动结合起来，转化为学生乐于从事的经常性的探究活动，才能激发学生学习科学的兴趣，养成自主探究的习惯，从而保持和发展对周围世界的好奇心，使得到的概念得到加强，巩固和发展。
 如在学习了六上《形状与结构》一单元，在对学生展示了大量的桥梁并对桥梁作了大量形状与受力之间的分析后，学生对美观而又结实的桥梁产生了兴趣，我及时的布置课外活动：建造一座你喜欢的桥梁，但是要符合省材料，大跨度，高强度的要求。在布置作业后的几天中，学生们纷纷把自己所制作的最得意的桥梁放在了科学教室中进行测试展览，我把好的桥进行拍照，并贴在橱窗和学校的网站上。
 又如，在学习了六上《电磁铁磁力》后，我让学生利用身边的材料运用课堂上掌握的科学概念制作一个强力电磁铁，并在课外进行比赛，推选优胜者参加年级段比赛。
 像这样的活动的开展不仅使学生充分掌握了科学概念，并且课后也有能力而且乐意主动地利用自己的方法进行实践探究活动，不但加深了对概念的理解，更激发了学生进行科学探究的兴趣。概念从实践中产生，也要在实践中得到检验和发展。
 总之，教师要指导学生在已有概念的基础上进行科学探究活动，在活动中提升学生的思维，帮助学生真正形成科学概念。
 
 
参考文献：
 郁波：《关注科学概念》，2006.1，昆明，教科版小学科学教材培训。
 张红霞：科学究竟是什么[M].教育科学出版社