——读《儿童的科学前概念》一书有感

在学习一门学科的知识之前，学生对这门学科的认识并非一片空白。“一张白字，没有负担，好写最新最美的文字，好画最新最美的图画”的说法，在教学过程中是不成立的。人们将正式学习相关知识之前对这些知识的理解和认识，称之为“前概念”。这些前概念，有的是和科学概念相吻合的，有的却是和科学概念背道而驰的。教师教学的起点，就是要了解学生具有怎样的前概念，认识前概念的一些特征，在这个基础上合理地选择教学内容，恰当地运用教学策略，促进学生前概念向科学概念的转化。

《儿童的科学前概念》一书，是英国、法国、澳大利亚、以色列等国家的一批从事科学课程的教育专家，在对学生的前概念进行了详细研究的基础上撰写出来的专著。他们以科学概念中的物理学概念为载体，认真研究了学生在学习物理学的各个部分之前具有的前概念，分析了这些前概念形成的原因和特点，对如何引导学生从前概念走向科学概念，给出了具体的教学建议。

一、儿童前概念的一般特征

1．知觉主导思考

眼见为实，是很多孩子认识世界的一个基本特点。孩子往往将自己对事件或现象的推理和理解建立在可观察到的一些特点上。比如，只有当光强烈到足以产生可感觉到的效应时，如在物体表面产生一块光斑，孩子才认为光是存在的，而不认为光是一种存在于空间的实体。同样，当糖溶解到水中时，孩子们就认为糖“消失”了，而不是以细小得难以看见的粒子形式继续存在。等等。

依赖情景来思考问题，也可以说是知觉主导思考的一种体现。在关于“热和温度”的一个问题中，一个儿童选择铝锅来保持汤的温度，因为“咖啡壶能很好地保温，因此铝也能很好地保温”。类似这样的例子还有很多。

2．关注片面

在很多事例中，儿童只考虑特定现象的几个有限的方面，他们能集中注意的范围是由现象的特别明显的知觉特征所决定的。这样的一种特征往往使儿童产生一种倾向，即把某种现象产生的原因解释为物体的固有属性或物体具有的性质，而不是系统要素之间的相互作用。比如，有些儿童认为铁罐子能最长时间地保存冰块，因为铁本身具有这样的特性（如铁是固体、铁本身就是冷的），他们根本不去考虑冰块与容器以及周围空气之间的相互关系。再如，在科学家看来，燃烧过程包含了燃烧着的物质与氧气的相互作用；然而，儿童往往认为物质能否燃烧仅仅由物质本身的特点决定。

关注变化而不是关注稳定状态，或者说注意系统的暂时状态而不是平衡状态，也是儿童关注片面的体现之一。比如说，学生看到物体在运动，会承认有力的作用存在；然而当系统处于平衡态时，他们很少想到此时也有力的作用存在。很多专家推测，在简单电路现象中，学生也有类似的概念问题。

3．线性因果分析

当儿童解释事物发生的变化时，他们的分析往往遵循一种线性因果次序。他们假定一个原因，该原因会按时间顺序产生一系列结果。在寻找解释时，他们认为一系列事件当中总会有一些优选方向，这意味着学生难以理解体系之间相互作用关系的对称性。比如，看到一个容器正在被加热，他们只想到热源到容器这个方向的供热过程。而从科学的角度看，这种情况是对称的：热源和容器在互相作用，前者失去能量的同时后者获得能量。我们已经看到，对于一些力学现象，学生会想到一个力或作用产生了物体的运动等效应；而学生很难认识到力的反作用性（也就是牛顿第三定律）。要认识力的反作用，学生就必须抛弃“优先”方向这样一种有序思考方式。

4．不加区分地使用科学概念

儿童的科学概念与科学家的相比，显得比较宽泛和笼统，在某些情况下，儿童很容易从一种意思滑向另一种意思，甚至连他们自己也不一定意识得到。比如，儿童用一个概念（如电、电流或功率）来描述或解释简单电路，但这一概念兼具电流、电荷以及电位差等若干个科学概念的特点。类似地，儿童的重量概念也经常包含着体积、压力和密度的含义。“空气” 的含义就更加广泛了，它包含了在远距离作用情境中的通用媒介的含义，比如引力场或磁场产生的力，或者“热”传递所必需的媒介。

二、儿童前概念的几个特点

      1．个体差异性

    对于课堂上的同一个实验，儿童会给出五花八门的解释，因为每一个儿童都以自己的方式来“观察”并解释实验。我们自己的行为同样如此，当我们阅读一篇文章或者与别人讨论一个话题时，我们可能会、也可能不会改变我们自己的观点。我们在多大程度上改变自己的观点，至少依赖于我们一开始所持有的想法，也同样依赖于我们所听到或读到的观点。人们参加同一门课程或者阅读同一本书，甚至是读同一本科学课本，每个人所得到的结论和收获都不会与别人完全相同。

    不管是儿童还是科学家，他们的想法都具有个体差异性，但这并不意味着不同的人不能同时具有相同的概念（正如在科学史长河中，不同的科学家各自独立地建立并应用了相同的理论框架）。

      2．儿童个体概念的不连贯性

    学生们在课堂上会对物理现象提出不同的有时甚至是相互矛盾的解释，教师无不对此感到惊讶。即使学生与教师的观点相矛盾，学生也不一定会意识到。我们还发现，同一个孩子对一类特定的现象会有不同的看法，有时在科学家看来是完全等同的情况，学生却使用不同的论据作出相反的预测，甚至对于同一个现象，他们会在两种解释之间换来换去。为什么会有这些矛盾呢?这是因为学生与科学家对连贯性的需要和标准的认识不同，学生没有任何单一模型可用来统摄一系列在科学家看来是等价的现象。由于对自然事件的事后解释和预测在实践中行得通，学生也就看不到保持连贯性的必要性。

        3．稳定性

人们经常注意到，即使在教学之后，学生也没有改变他们的想法，不管教师如何竭尽全力提供相反的证据来挑战学生的观点，学生仍可能对相反的证据置之不理，或者用他们已有的概念来进行解释。

三、教学上的几点启示

1．学生的头脑不是空的容器

将教学理解成将教师水壶里的水倒进原来空空的学生杯子的过程是非常不合理的，因为学生的头脑不是空的容器。这原本不是一个问题，但是现实的课堂中“满堂灌”的教学依然非常普遍。

在教学过程中，很多教师非常忠实于科学课程的要求，反复强调将理论和解释体系运用于各种不同的情况，但是学生通常不会这样做。这是因为学生不具备科学家、教师那样的思维模式。因此，教师反复的讲解不是主要的，认真聆听学生的观点才是主要的。学生和教师都需要首先了解学生自己的观点，才有可能改变那些与科学概念不相一致的观点。

2．冲突和讨论是有效的教学方法

在学生详细阐明了自己的观点之后，接下来的事情就是要为学生提供挑战这些观点的体验。教师讲述的那些知识挑战不了学生的那些观点，给学生营造观点冲突的环境，让他们在其中展开讨论和反思，是一条重要的途径。

需要注意的是，光让学生对自己持有的观点不满意还远远不够，如果它要被老师提出的“新”观点取而代之，那么新观点就必须是可理解的、有道理的和富有成效的。要做到这一点，除了新观点本身之外，语言的表述也是非常重要的，学生使用对学生有意义的语言，教师使用对教师有意义的语言，如果教师的语言不能被学生充分理解，就是给学生理解新观点造成很大的困难。

3．改变学生的观点需要时间

学生带入课堂的观点是根深蒂固的，是自己对日常生活观察的日积月累而形成的，只用几分钟的时间就想让学生改变自己的观点是不现实的。学生需要时间来理解自己的观点，需要时间来考虑替代性的观点，并且协调两者之间的冲突。让学生理解自己的学习是让学生接受科学概念的第一步。

事实上，我们需要重新审视我们的教学理念，准备设立一个长期的目标来帮助学生学习科学概念。因为在一节课甚至一系列课程结束的时间内，儿童不会立即接受新概念或陡然改变他们已有的概念。不过，随着时间的推移，他们会逐渐积极地在越来越多的场合应用已被科学界公认的科学概念。

4．编制课程需要注意的问题

传统的科学课程的编制是从主题本身的概念分析开始的。这样的课程编写，有一个基本的假设，就是假设儿童已经构造了一定的基本概念，但事实并非如此。对前概念的研究给我们一个启发，就是在编制课程的时候，不仅需要考虑科目的结构，也需要考虑学习者的前概念，教学起点应该从学生已经获得的概念入手。

课程的编制，还要在以下几个方面对学生的学习加以引导：提供机会让学生表达自己的概念；引入差异性事件；苏格拉底式的诘问；鼓励学生形成各种概念图式；在实际中练习应用概念。等等。

这是一本非常有价值的书籍，不仅对物理教师有用，对所有从事科学教育的教师甚至所有从事教学的教师都有用。我们一直强调说教学要吃透两头，一头是教材，一头是学生，教材的分析教师们通常都能够做的得心应手，但学生的分析一直是一个薄弱环节。研究学生的前概念，就是分析学生的途径之一。这本书可以给教师很多启示。

    《儿童的科学前概念》 [英]罗莎琳德·德赖弗 等主编 刘小玲/译  上海科技教育出版社  2008.12