小学科学相异概念的修正模式及教学策略

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共8页小学科学相异概念的修正模式及教学策略浙江省台州市天台小学 陈 霄内容摘要 相异构想会严重地阻碍学生对科学概念的接受,形成和发展，错误地支配着学生的学习行为。本文通过明确“概念知识”的含义，解剖建构概念过程，提出依靠学生前概念，通过不断修正，从而建构新概念的教学模式，并为教学模式的操作提供策略建议：前测，把握起点，是实现相异构想修正的前提；冲突，搭建支架，是实现相异构想修正的动力；探究，经历过程，是实现相异构想修正的关键；元认知，自我监控，是实现相异构想修正的助推器。关键词 小学科学 相异概念 修正模式 教学策略 奥

2、苏伯尔在他的教育心理学一书的扉页上写道：“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习的最重要因素是学生已经知道了什么，根据学生原有的知识状况进行教学。”虽然这句话可能有失偏颇，但他强调原有知识水平对新学习的重要影响的用意却无疑是正确的。 教学实践证明，学生在接触到新的知识时，总是试图用旧的知识结构和思维方式去理解它，有时甚至会修正新知识的含义，以适用旧有的知识结构与思维方式，结果新的与旧的混杂在一起，派生出形形色色的偏离了科学概念的想法，教育理论上称之为相异构想。相异构想会严重地阻碍学生对科学概念的接受，形成和发展，研究相异构想的修正模式和策略，对科学概念的教学有重要的

3、指导意义。一、相异构想修正模式的现状分析及理论基础（一）科学概念教学的现状分析小学科学新课程实施的总体趋势是好的，科学探究学习对于传统的过于注重知识传授的科学教育来说也的确有拨乱反正作用。但也出现了矫枉过正的现象和对课程标准的误读误解，背离了课程改革原定目标。主要表现在：1、脱离实际，盲目开展探究活动。2、过分注重探究过程，忽视探究结果。3、重视了探究能力的培养，忽视了知识概念的构建、忽视了情感态度价值观的培养。因此在经过了一轮的课程改革后，在轰轰烈烈的科学探究背后，大家也开始了对科学探究的否定和迷茫，相当一部分教师心中也出现了科学探究信心的迷失。这种否定、迷茫，这种信心迷失，其实质就是对科学

4、概念构建的否定和迷失。其实，“科学学习以探究为核心”与“关注科学概念的构建”并不矛盾，探究过程与科学概念的构建是一对孪生兄弟。没有探究过程，科学概念将被架空，忽视科学概念，探究过程将失去方向。那么，实证的科学探究活动如何在概念引领下走向深入呢？如何重拾科学探究的信心呢？核 心 概 念主 题事 实事 实事 实具体概念主 题事 实事 实事 实具体概念主 题事 实事 实事 实具体概念就“概念知识”而言，先把概念具体解析为最事实性知识、具体概念直至这个核心概念，然后针对每个概念设计探究活动。（见图1）图1：科学概念层级分析图我们现在对科学概念进行层级分析，注重引导学生在大量事实性知识的基础上，探究次级

5、主题，每一次都是对前一次的补充和修正。但我们不难从上图发现，显示虽处同一个学习情境中接受同样的事实性知识，但对同一类事物的认识、感受也不完全相同，每个学生在头脑中关于主题的相异构想也是各式各样的。并且，从心理学角度分析，相异构想含有学生对科学现象的首因效应，即第一印象会对后继过程产生影响，包括影响具体概念、核心概念的建构。（二）相异构想修正模式的理论基础1从建构主义认识论分析学习不是学生简单地“输 入、储存”课本和教师提供的信息，而是主动地将原有经验和新信息进行对比、分析、批判、选择和重建知识结构的过程。学生建构知识的基本方式是同化和顺应。 当新的知识与其原有的知识结构和思维方式相符时，就被同

6、化、吸收并储存，否则就会被排斥或经“修正”、“重组”后再吸收。相异构想从产生的途径上可以分为两种形式，一种是在接受科学教育之前，学生根据日常生活经验，在与自然和社会环境相互作用的过程中形成的。另一种是学生在接受科学教育之后，在教学情境中形成的，主要表现在一些学生缺乏感知经验的概念。2从概念转变学习理论分析科学学习就是学生原有概念的改变、发展和重建过程，就是学习者的前科学概念向科学概念的转变过程。学生是如何进行概念转变的呢？必须具备以下四个条件：（1）学习者对当前的概念产生不满。（2）新概念的可理解性。（3）新概念的合理性。（4）新概念的有效性。如果满足了上述概念转变学习的四个条件，学生所持有的

7、错误概念就会被科学概念所替代或改变。根据概念转变学习理论，科学概念教学欲促进学生通过概念转变建构科学知识，必须遵循一定的学习策略。其次，对同一现象作出另一种解释或设计活动以引发学生的顿悟；再次，允许他们花时间重新建构自己的解释。二、相异构想修正模式的构建与实践（一）模式构建解释根据科学概念教学的现状及支撑理论分析，我们认为科学探究必须以科学概念的建构为引领，依靠学生原有的概念不断修正科学概念的相异构想。其教学模式主要包括四个阶段（见图）评价修正诊断图：相异构想修正模式此模式中，在诊断阶段主要暴露学生的前概念，聚焦探究起点，在修正中同样要评价学生前概念，在解释阶段中也有评价学生的前概念。所以这是

8、一种以最低层级的科学概念为基础的螺旋上升的教学模式。在该模式中，将评价阶段放在模式中心，指在学生的诊断、修正、解释三个阶段是否促进相异构想修正。从评价这一阶段向周围发出的三条虚线表示这一阶段是潜在的，暗含在其他三个阶段当中。其余三个阶段中相互发出的三条实线表示这三个阶段之间是双向的，而且是螺旋渐进的，它们之间是互动的，每一阶段的探究都是对前阶段的补充和修正。（二）各阶段教学实施以五下科学用水测量时间一课的教学为例，谈谈如何在探究过程中帮助学生修正前概念，建构科学概念。1、诊断阶段这一阶段的主要任务是诊断并引出学生的前概念。首先，教师创设特定的探究性问题情境，为学生的自主探究学习定向。其次，引导

9、学生自己尝试解释问题，从而引出学生对此主题的前概念。这一阶段教师要提出一些启发性问题，提供活动的材料，让学生自主进行探究活动。在用水测量时间一课的教学过程中，首先引出的是古人利用水的流动制作的水钟图，教师引导学生在观察水钟图的同时，推测水钟的计时方法。此时，在学生脑海中呈现出来的是水能流动，像自来水龙头那样，一滴滴地从洞口中流出，水流的速度是一样的，甚至有的学生的概念是一滴就是一秒，这就是学生的前概念。此时，用水测量时间的学习便开始了，学生也由此进入了学习新概念的状态。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。2、修正阶段这一阶

10、段是建构新的认识和初步形成解释的过程，同时也是使有关概念、原理或技能变得易懂、可理解和更加清楚的过程。在这个过程中，充满了个人认识与事实证据之间、个人认识与科学概念之间的“冲突”。学生在这样的过程中，进一步暴露和明确自己的先有概念和认识，感受不同观点和解释之间的差异。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与验证，把握教学各个阶段的不同要求，及时地指导学生开展各种探究活动使教学过程向着预期要达到的概念目标前进，从而修正相异构想，逐步地建构新的概念。用水测量时间三个活动线索虽然十分清晰，但其中蕴涵的内容却非常多，如果教师把握不好，就容易使活动处于杂乱无章的状态。为此，我们仔细推敲教学

11、策略，促进学生科学概念的修正与完善。活动二是做个滴漏试试看，形成具体概念“ 在同一装置中，水流的速度是不一样的，是先快后慢的”“水流的速度与水位的高低有关”。我是这样设计和安排的：首先让学生在讨论中明白应该怎样分工合作才能做到准确地测量，接着开始测量流完100毫升水的时间，并统计测量数据。然后推测积聚10毫升、50毫升、100毫升的水需要多少时间，讨论交流；最后，展开验证。这样的设计一是基于在对前概念进行反思的基础上做推测，非常必要和及时；二是测量数据初步建构了科学概念，为更有价值的推测提供了事实与依据，体现了科学探究的实证性；三是保证了交流的效率，形成了冲突；四是可以通过验证可以高效的达成对

12、相异构想修正。3、解释阶段这一阶段一是指学生对自己的经验开始抽象化、理论化，使其成为一种可交流的形式，并通过进一步的观察和实验，对自己的解释进行修正、求证与评价。二是学生要扩展自己的概念，使其与其他概念相联系，并运用所建构的新概念解释周围世界或新情境问题，从而实现对新概念的验证、应用、巩固和提高，使新获得的概念在应用和拓展中得以精致。师：要想使水流的速度一样，你们认为用什么办法可以解决？生讨论交流生：往里面不停地加水，水流下来的速度就一样了。师：真是一个好办法。只要让水位都保持在同样的高度，水流就以固定的速度往下流了。同学们请看（出示水钟图）师：古人制作的水钟是不是以这样的方法让水以固定的速度

13、往下流的呢？生观察水钟图后，交流。在前面探究活动中，学生已经明白“这样的水钟并不能准确地计时，水钟要准确的计时，水流的速度必须一样。”而此时，要想让学生对“流水具有等时性”概念有一个清晰的认识理解，必须通过问题引导，加深对概念的理解。当学生看着水钟图，他们脑中就会出现这样一幅会动的画面：水钟上的水位永远保持着同样的高度，而滴下来的水流速度永远都是相同的。至此，“流水具有等时性”的概念得以形成，相异构想终于修正。4.评价阶段评价其实应贯穿于整个教学过程之中，评价可随机、依教学进程展开，也可在拓展阶段之后进行总结性的评价。学生的自我评价是最关键的，学生的自我评价和小组内的相互评价是最重要的。教师给

14、予的有针对性的指导性评价是必不可少的，教师要引导学生既针对自己探究和学习的结果进行评价，更要对认识建构过程、探究活动的态度、方式和效果，合作的情况，学习的感受以及在前面的教学过程中各个方面的表现进行反思总结。教师可采用结构性观察、学生谈访、基于特定项目的文件夹评价等。总之，评价要做到定性评价与定量评价、形成性评价与终结性评价、自我评价与他人评价的结合，从而能够促使教师与学生通过评价获得进一步改进教与学的必要信息。三、修正相异构想的教学策略学习是观念（概念）的发展或改变，而不是新信息的简单积累。教学是为了促进学生从旧观念向新观念转变，教师的任务则是选择能有效促使学生发生观念转变的教学策略。为了实

15、现相异构想向科学概念的转变，在操作模式时还应从以下几个方面考虑。1前测，把握起点，是实现相异构想修正的前提研究学生原有的观念和思维方式，弄清其对学习和理解新知识会造成什么样的障碍与影响，是实现相异构想修正的前提。研究原有观念和思维方式的具体方法一般有两种，即调查和讨论。（1）调查可以是书面问卷，也可以是座谈，或两者 结合运用。通过设置一些似是而非的问题、对科学现象的描述或实验，诱导学生说出自己的认识和看法。一般用于对某一个专题中相异构想的研究。以三下科学植物的一生单元为例，针对教学内容特点，我们采取访谈与问卷结合的方式获取学生对于凤仙花生命周期的前概念（问卷附后），根据调查结果分析我们了解到6

16、0%学生对于凤仙花种子的发芽时间与生长过程有一个大概的了解，10%左右的学生表示平时种过花卉，再根据自己的经验迁移到凤仙花作出推测，其他学生则多是通过间接途径获得。学生错误率最高的是对于“在生长过程中，子叶会发生什么变化？”的回答，只有4%学生回答“脱落消失”，10%学生回答“不知道”，86%学生认为子叶会长大变成叶或茎，甚至会开花。另外，学生还提出了许多关于凤仙花的问题，比如“凤仙花怎么种？凤仙花的寿命有多长？怎样才能让凤仙花快快长大？凤仙花能长多高？什么时候开花？长大了会不会结果？”等等。由此可见，学生对于植物周期的认识比较模糊，甚至存在许多不科学的认识（推测）。这样，我们的课堂教学更有针

17、对性。（2）教学中设计针对性问题，通过交流讨论，让学生有机会表述自己的思想和见解，这样不仅可促进学生对知识更全面地理解，还可诱导学生暴露相异构想。如笔者在教四下我们选择了什么时， 让学生用串联的方法点亮两个功率不同的小灯泡，然后再问他们在这个串联电路中的电流情况。结果有两种情况：第一种解释是，学生 认为更亮的灯泡流过的电流更多，电流从正极出发的时候电流量较大，当它回到负极的时候电流就变少了；第二种解释是，流过两个灯泡的电流一样多，但是电流从 正极出发的时候电流量较大，当它回到负极的时候电流就变小了。通过讨论，教师对于学生的前概念给予充分地尊重，让学生亲自发现自己前概念中的错误之处，强化了概念，

18、增强了相异构想的修正效果。2冲突，搭建支架，是实现相异构想修正的动力当学生用相异构想的概念来理解和解释某些实际问题而产生矛盾时，即原有概念与科学概念之间发生了“冲突”，而原有的概念无力解决“冲突”时，学生才会自愿放弃旧的观念。从心理学角度看，凡经过否定质疑的知识，在学生中才有较高的确信度。所以，转变相异构想的有效教学策略之一是，教师在教学过程中创设能引起学生产生认知冲突的教学情境，以其无力解决的“冲突”动摇其顽固的相异构想，感到必须修正原来的错误观念或模糊认识，以此为契机和动力，指导学生进行认知顺应，形成与科学观念一致的新概念。如在教五下物体在水中是沉还是浮一课时，当学生把绿豆、苹果、土豆等物

19、体放到水里后，立即惊奇地叫起 来，接着，我让学生把自己的观察结果与预测结果相对照，说说自己的发现。学生说：“我觉得苹果很重，应该沉的，结果苹果浮起来了。”有的说：“绿豆很轻， 我以为它会浮，结果它沉了。”有的学生说：“土豆会沉”，有的则说：“土豆会浮”。我立即抓住这些冲突点，问：“为什么苹果大反而浮，绿豆小反而沉？又为 什么同是土豆则有沉有浮？引导学生去观察，去思考，并分组讨论：沉和浮的原因可能与什么有关？学生在经过了亲历实践过程之后，有所发现，又在教师创设的冲突情景中，产生了探究的兴趣，修正了前概念。通过这样设计，层层深入，不断设置认知冲突，动摇其顽固的相异构想。需要注意的是，教师在设置能引

20、起学生产生认知冲突的问题情境后，应诱导学生充分暴露相异构想。可组织学生讨论，乃至争论，并要运用延迟评价的原则，即待所有学生的观点都充分展示后，再揭示矛盾，以免相异构想暴露不完全，解决不彻底。3探究，经历过程，是实现相异构想修正的关键相异构想修正模式特别重视开发学生的智力，发展学生的创造性思维，培养探究技能，力图通过实验探究引导学生学会学习和掌握科学方法，促进科学知识的建构。教学实践证明，增加让学生自己动手探究的机会，通过实验为学生提供必要的感性材料，是纠正相异构想的关键之一，可促进学生自主解除相异构想，达到事半功倍的 教学效果。 徐建春老师在上科学三上比较水的多少这一课时，处理了教材，把这节课

21、的主要探究活动整合为两个探究活动，一是“比较两瓶水的多少”，二是“自制一个量筒”。其中，所设计的第二个探究活动是“自制一个量筒”，这个活动在原教材中是没有的。“自制一个量筒”是在学生认识和使用量筒之后，教师要求学生把一次性塑料杯自制成为100毫升的量筒，其测量单位为10毫升。在实际教学中，受前半节课的学习迁移，学生出现了两种制作方法：一是把普通尺子贴在杯子壁上，简单地用记号笔每隔1厘米划线；二是在量筒中倒满10毫升的水，再倒入杯子，划下线，此线为10毫升刻度线。这样再反复9次，则绘制出100毫升的“量筒”。显然，第一种方法是错误的，用这种方法制作的“量筒”刻度均匀，因为事实上一次性塑料杯的上下

22、口径不一，怎么能用均匀的刻度来分割呢？在这个环节中，学生由于个人前概念的差异，出现了相异构想，制作了不同的“量筒”。那么，值得我们思考的问题是，教师是否应在学生自制量筒前教授正确的制作方法，以保证绝大多数学生顺利完成制作任务呢？回答是否定的。可以这样说，徐老师是故意让一部分学生出错才这样设计的。因为让学生出错，不是教学的失败，而是将学生思维中深层次的缺陷提前暴露出来，而这恰好又为学生提供了探究的学习材料，将学生的学习自主性充分激发出来。如果教师在学生自制量筒前教授正确的制作方法以保证大多数学生顺利制作出正确的量筒，这看似教学效果良好，而实际上只是把学生思维中深层次的缺陷掩盖起来而已，我们以往传

23、统的课堂教学不正是这样做的吗？这也正说明了该教师教学思想中存在着根深蒂固的意识传授知识是教学主要任务，而非发展学生的科学素养。所以，徐老师故意让部分学生出错，也没有马上解释学生出错的原因，而是将学生用两种方法制作的“量筒”一齐展示出来，引导学生互相观察比较、互相评价、解释修正，最终让学生在互评中自我感悟。在这个更具挑战性的活动中，学生的探究能力在这个活动中得到了进一步的发展。4元认知，自我监控，是实现相异构想修正的助推器相异构想的修正过程本质上是一种自我监控过程。“在相异构想的修正过程中，学习者要不断监视自己对概念的构建程度，采取各种增进理解和帮助修正的策略，而且，学习者还要不断反思自己及他人

24、的见解的合理性如何，看它们是否与自己的经验体系一致，是否符合经验事实，以及推论中是否包含逻辑错误等。”所有这些，都取于学习者的元认知水平。一般来说，元认知水平高的学生，其相异构想修正的质量要大大高于元认知水平低的学习者。因此，要为学生搭建相异构想修正的助推器，必须提高学生的元认知能力，这就要对学生进行元认知培养与训练。具体地说，可以通过以下几种方式提高学生的元认知水平。（1）强化学生的自我反思意识。学习者的自我监控能力不是自发地产生的，它也需要教师有目的有计划地引导与培养。教师在教学中要特别注意引导学生对自己的学习过程进行自我观察、自我评价与自我反思。例如，引导学生思考：我真的理解了吗？我运用

25、学习策略和方法是否有效？我的前概念是如何转变的？是否还有更好的建构学习途径？等等。进而对自己的学习过程、方法和结果进行正确的评价，如果意识到存在学习偏差，则通过及时调节学习过程，变换学习策略，从而保证学习过程向预期的目标靠近。总而言之，通过这种自我评价、自我反思、自我调节过程，就能使学习者形成反思的意识与习惯，从而不断提高自身的元认知能力。（2）通过思维训练培养学生的元认知能力。研究表明，以元认知策略与具体认知策略相结合的训练模式比传统的思维训练模式更为有效。常见的元认知策略包括目标设置、计划、自我监控、复习等。其中，教师应该特别注意学生学习时间计划的制定，帮助学生学会管理自己的学习时间。一些

26、具体的认知策略，如复述、分类、作小结、列提纲、画示意图等，教师应把它们渗透在具体教学内容中教给学生。学生仅仅拥有某些策略是不够的，还必须了解策略适用的条件和范围。综上所述，相异构想的修正模式是一种以学生前科学概念为基础，通过概念的逐级修正和完善来构建新的科学概念的教学模式。在探究过程中，科学概念进行由低到高的目标解析，相异构想被逐层修正，走向深入。参考文献1 张红霞.科学究竟是什么M.教育科学出版社.2003.122 郝京化，陈华彬，梁玲.小学科学教育概论M.高等教育出版社，2003.103 郁波，走进课堂-小学科学新课程案例与评析M.高等教育出版社，2003.94 谢小立，对小学生科学概念的特征及其形成策略的研究.希望月报，2006.5第 8 页 共 8 页