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(2018-09-26 19:46:49)《小学科学学习中儿童前概念的研究》结题报告
海门市东洲小学
【摘要】
前概念是学生头脑中存在的已有概念与科学概念不完全一致的认识，它违背了科学道理，对学生正确地掌握科学概念造成一定的障碍。学生日常生活经验、个体的认知方式和教师授课方式等的影响是前概念形成的原因。教师应敏锐的捕捉学生的前概念，并加以转变，从而建立孩子完整的认知结构。
概念是人类思考和理解的工具。如何正确且有效的帮助学生构建适宜的科学概念是科学教育的重要目标之一。大量科学实践表明，在进行教学活动时，我们的学生头脑里并不是一张等待我们涂鸦的白纸，他们在以往的实践活动或日常生活中，已经对客观世界的诸多问题形成了一套自己所认为正确的看法。我们把这种在接受正规的科学教育之前形成的概念称为“前科学概念”，简称“前概念”。“前概念”的形成可能对学生正确掌握科学概念、形成科学认识造成一定的障碍。而前概念若不加以转变，会在新概念学习时形成阻碍，成为科学概念学习困难的原因。实践证明，学生的“前概念”是普遍存在的，因此，研究儿童“前概念”问题具有现实意义和普遍重要性。
一、儿童“前概念”形成的原因
儿童前概念形成的原因很多，Gilbert&Watts（1983）曾指出三种可能让儿童产生前概念的论点：（1）儿童倾向以自我为中心的观点看世界。（2）儿童似乎对于科学事物做特殊解释感兴趣，而不会考虑其是否与正统的自然科学相符。（3）日常生活的用语似乎和科学用语并不相同。
结合我在日常教学中的一些实例，学生前概念产生的原因可归结如下：
1．学生早期生理、心理的发展所限是产生前概念的主要原因。个体(学生)一出生，本能的会产生想探知外部世界的强烈动机，从而会进行一系列感知和适应周围世界的活动。但个体作为认知主体，总是按照自己的方式主动地对外界刺激进行感知和接纳，同时由于个体成长早期的生理和心理发展所限，往往只能从表象去感知事物，不能对事物的本质特征进行正确的抽象和概括。因此，个体早期的前科学概念自然非常普遍，而且常常与科学概念相悖。
案例一：三年级上册《寻找有生命的物体》。老师要求学生去校园里观察有生命的物体。
师：今天老师想和同学们一起去校园里寻找有生命的物体。
生：（室外活动）寻找有生命的物体。
在这个过程中教师放手让孩子自己去寻找，让学生凭自己已有经验去感知“有生命”。
师：在刚才的活动中，你寻找到有生命的物体了吗？
生：蚂蚁、小虫、蜘蛛……
在这个活动中发现孩子已经形成的对“有生命”的物体的概念就是那些能到处走的小动物，而植物也是有生命的物体，在他们的概念中还没有形成。
2．学生在课堂教学之前，对于一些常见的科学现象的形成原因，已经有了一套他们自己认为正确的想法。上述的想法常常有异于学校所要教的正统科学概念。
案例二：五年级上册《肺和呼吸》，关于呼吸器官有哪些的概念认识。
在教学哪些是呼吸器官的概念时，老师先以学生很喜欢的一个体育活动游泳导入，引出课题。
师：游泳的时候其实都和我们自身的一种主要活动分不开的，你们知道吗？
生：呼吸。
师：对，就是呼吸。（板书：呼吸）
师：人体每分每秒都要进行呼吸，当我们在呼吸时，你知道到底有哪些器官在工作呢？它们的位置在哪里呢？（出示人体侧面轮廓图）老师想请同学们在这张图上画出你们认为的呼吸器官。
（学生交流，小组合作完成。）
师：哪个小组愿意到前面来展示一下你们的作品！
生1：我们认为，鼻腔、气管、支气管、肺都是参与了呼吸工作。
生2：我们小组认为，空气首先从口腔到咽喉、气管、支气管，最后到达肺。
在这儿教学活动中老师发现有很多小组都把口腔当作了呼吸器官，他们的原因是：在感冒的时候我们就是用嘴呼吸的。即使在我出示了呼吸器官图和讲述了呼吸器官的作用以后，还有一部分同学仍然保留保留自己原有的想法。
3．科学现象本身的复杂性是产生前概念的重要原因。按照皮亚杰的观点，个体在12岁以后才开始不依赖具体事物来运算，可以用假设进行推理，用归纳组合分析解决抽象问题，其逻辑推理的能力已逐渐接近成人水平。所以，小学阶段的孩子接触的科学概念不多，良好的地科学思维和科学习惯还没养成，就可能对从本质上认识新的科学概念产生困难。
案例三：五年级上册《简单电路》中在学生了解了点亮一个小灯泡需要的哪些材料以后，让学生尝试点亮小灯泡。为了了解学生的前概念，设计了这样一个教学环节。
师：同学们现在想不想让自己手中的灯泡亮起来啊？
生：想
师：但是我有个要求，老师给每个小组发了纸质的灯泡和电池的图案。在你动手做之前，先把你认为可能接亮小灯泡的方法用纸质的灯泡和电池贴在白纸上合适的位置，画线表示导线。
（学生小组合作，探究点亮小灯泡的方法）
师：下面请几组同学们将你们的连接方法展示在黑板上。
结果出现了很多种错误的连接方法：
（错误方法一）
甚至有些同学已经点亮了小灯泡，但是让他画出连接方法的时候，还是错误的接法。
在这个活动中，我发现学生脑子里存有相当多的前概念，而且根深蒂固。大多学生都认为电池只要和导线、电珠相连，无论连在哪里、怎么连都能使电珠亮起来。还有学生认为电池的电量会使他们触电，而不敢去接触电池。而关于电路的串联和并联，那想法更是五花八门。
此外，前概念的产生还可能和学生的生活经验，日常生活用语与科学用语的混淆、对理想化情景的生疏和误解、与学生自我中心和拟人化的观点有关。
二、教师应充分了解学生的前概念
1．了解儿童的前概念是儿童认知规律发展的必然
儿童在认识事物的过程中产生前概念是必然的。儿童新概念的建构过程就是不断的对前概念进行修正、修正、再修正。因此我们要让学生改变这些想法，教师们最好能够事先了解学生的先备知识，然后再依据现有概念，去协助学生同化或顺应他们的概念，进而达到概念的改变。
2．教师的教学设计应紧紧围绕挖掘学生的前概念展开
学生是科学探究活动的主体，一切的教学设计活动都应该紧紧围绕学生展开。对学生前概念认知水平的捕捉，有助于教师在开展科学探究活动中始终围绕学生的实际水平，知道学生哪些概念还不清楚，哪些概念很模糊，甚至哪些概念时错误的。从而知道应该怎么教，遵循从简单到复杂、从具体到抽象的教学规律，逐步使学生实现准确掌握科学概念的目标。
3.开展探究性学习活动离不开学生的前概念
探究性学习的主要倡导者施瓦布认为：探究性学习是指儿童通过自主的参与获得知识的过程，掌握研究自然所必须的探究能力;同时形成认识自然的基础，进而培养探究未知世界的积极态度。新知的学习是基于已有的知识经验的主动建构，是在原有基础上形成、拓展、验证和修改这样一个紧密联系、新旧连接、动态进步的持续过程。学习者利用自己原有认知和经验系统对新的信息进行编码，建构自己对知识的理解，从而使原有认知和经验系统有所增长（同化）或发生调整和改变（顺应）。学生对前概念的认知正是他们学习科学知识的原动力，是学生开展探究性活动的基石。
三、
1.试误法
试误法又叫尝试—错误法，这个概念最早是由美国心理学家桑代克提出。在教学中就是允许学生犯错误。学生在学习过程中，往往会进行一些错误的尝试。学生犯了一个错误，常常会鼓励他重审自己原来认为是正确的某种概念。这种方法，能让学生对自己已经有的前概念产生一种排斥，从而建立起一套科学概念体系。这比把“正确概念”告诉他们，让他们盲目的接受更有意义。
案例四：五年级上册《简单电路》，学生画出了自己认为正确的连接方法以后，老师再让他们按照自己的连接方法去尝试。
师：同学们现在想不想让自己手中的灯泡亮起来啊？
生：想。
师：但是我们不要着急，首先让我们设计让灯泡亮起来的方案。
师：老师给每个小组发了纸质的灯泡和电池的图案，（PPT出示连接的要求）请一位同学读一读。
设计连接方案
将纸质的灯泡和电池贴在白纸上合适的位置，画线表示导线。
小组研究怎样连接可以使灯泡亮起来。
能不能设计出不同的方案。
师：下面小组开始设计方案。
（学生小组活动设计方案，老师巡视指导）
师：方案设计好以后，每个小组请一位同学把方案展示在黑板上。
（学生以小组为单位把设计方法展示在黑板上）
师：能不能用这些方法使灯泡亮起来呢，下面我们就要用老师发给你们的材料进行检验。注意在你们的桌上有一个灯泡和一节电池，检验的时候我们要注意这样的地方。
1.按照设计图分别连接。
2.先检验本组的设计，在检验黑板上其他小组的设计。
3.在灯亮的设计旁边画勾，在灯不亮的设计旁边画叉。
4.小组成员要通力合作。
学生检验方案，老师巡视指导。
师：同学们都检验完了，下面我们看一下这些方案到底亮不亮呢？
学生回答，教师在正确的方案下打√，错误的方案下打×。
师：下面请同学们关注黑板上所有亮的方案之间有什么相同的地方？
生：……
师：下面我们来看一组图画（PPT出示两幅电路连接图）。同学们仔细观察，在这组图画中，两根导线的两端分别连接着什么？
生：电池的正负极和灯泡的边缘和底部。
在这个活动中，学生尝试了错误的方法后，一种想要寻找正确方法的内驱力使他们不断去尝试—错误—再尝试，最后建立科学的概念体系。
现行的《科学课程标准》中明确指出：“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”由此可见探究式学习在小学科学教学中占据着重要的地位。而探究式学习对于学生前概念的转变也起着至关重要的作用。
案例五：四年级下册《摆》中学生对于摆的概念很模糊，主要体现在两个方面：1.对于不同的摆摆动的快慢不了解，有的同学甚至认为无论什么样的摆快慢都是一样的。2.有的同学已经了解了不同的摆快慢可能是不一样的，但是不知道影响摆的快慢的因素是什么。因此，设计了如下的教学环节。
1.认识不同的摆的摆动次数不同
师：（现场制作一个摆）老师先玩玩这个摆，猜一下，15秒钟会摆动多少次？
生：10次、12次、15次、20次……
师：我们一起来数数看（老师从角度指示器30度的地方开始）
生：12次。
师：下面同学们利用桌上的材料自制一个摆，完成以后数数你们的摆15秒钟摆动多少次？
（学生动手制作摆并数摆动次数，老师巡视）
师：谁来说说看，你们最后数到了多少次。
生：10次、13次、11次、11次、10次、11次。（教师板书）
这个活动通过让学生亲历制作摆并让他摆动起来数次数的探究过程，他们明白了原来不同的摆摆动的次数是不一样的，对于摆的概念开始有了一个科学的认识，很轻松的就把学生的前概念转变了过来。同时，他们又会产生新的疑问，再一次冲击了他们的前概念。
2.研究“摆的快慢与什么有关”。
师：看了大家的汇报，你有什么问题吗？
生：为什么有的组做的摆15秒内摆动的次数不一样？
生：摆摆动的快慢与什么有关系？
师：你们觉得摆动的快慢与什么有关呢？
生：摆线的长度、摆锤的重量、摆角的大小。
（在这里，学生的前概念充分的暴露了出来）
师：到底摆的快慢与什么有关呢？我们该怎么办？
生：做实验。
师：你想研究哪个？我们还是先来讨论讨论吧。
学生讨论实验方法。
师：老师给你们15分钟时间，如果在规定的时间里，你的问题研究完了，可以再到老师这里领取一张实验记录卡，研究下一个问题，我们看看哪个小组研究的问题最多。
（学生分组研究，老师巡视并指导）
师：通过实验，你们可以得出什么结论？
学生汇报
师小结：通过同学们的实验，我们发现摆动的快慢只与摆线的长度有关，与摆重、摆角都没有关系。
附：实验记录表
探究摆的快慢和什么因素有关
一、做一个摆
材料：
二、计算摆的次数
摆从出发点摆过去再摆回来算一次摆动。
三、实验方法：
把摆挂在铁架台上进行实验。按要求调节好绳长、重物、摆角。
四、实验过程：
以15秒计算摆动的次数
（1）摆角不变(保持45°)、摆锤重量不变(一个钩码)；变化摆绳的长度。
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摆绳的长度 |
50厘米 |
30厘米 |
15厘米 |
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摆动的次数 |
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结论：
（2）摆绳长度不变(保持 50厘米)、摆锤的重量不变(一个钩码)；变化摆角大小。
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摆角的大小 |
60° |
45° |
30° |
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摆动的次数 |
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结论：
（3）摆角不变（保持45°）、摆绳的长度不变(保持50厘米)；摆锤的重量变化。
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摆锤的重量 |
一个钩码 |
两个钩码 |
三个钩码 |
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摆动的次数 |
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结论：
通过实验我认为：摆的快慢
这样的一个探究式学习活动让学生在提出问题-做出假设-实验验证-得出结论的过程中逐渐修正自己的前概念，建构科学的概念体系。
案例六：五年级上册《肺和呼吸》，通过让学生画出了人体的呼吸器官图以后，发现很多学生画的呼吸器官，与正确的科学概念大相径庭。教师可以适时抓住这样一个契机，重新建立孩子对于哪些是呼吸器官的概念体系。
师：人体每分每秒都要进行呼吸，你知道到底有哪些器官在工作吗？它们在人体的哪些位置？（出示人体侧面轮廓图）你们能不能在这张图上画出你们认为的呼吸器官。
（学生交流，小组合作完成。）
师：哪个小组愿意到前面来展示一下你们的作品！
生1：我们认为呼吸器官有鼻腔、气管、支气管、肺。
生2：我们小组认为，口腔也是呼吸器官。
师：这样吧，请你分别用鼻呼吸和用口腔呼吸体验下有什么不同？
（学生体验）
生：我发现用口腔呼吸，感觉空气是凉凉的。
生：我发现用鼻呼吸，比较舒服。
师：为什么大家会有这样的感觉？口腔与鼻腔有什么不一样？
生：鼻腔里有鼻毛。
生：口腔里没有。
师小结：口腔的作用不是用来呼吸的，而是用来咀嚼食物进行消化的！
为了帮助学生对这一概念的更好的建构，老师还可以通过展示人体呼吸器官图，然后让学生对照图画来纠正自己错误的认知，彻底的转变他们的前概念。
对于儿童前概念的转变策略还有很多，这需要我们在实际的教学过程中不断的摸索，探索出更多的方法。
四、结束语
当然，“前概念”的转变可能会出现如下三种结果：
1．孩子的前概念在被科学概念取代以后并没有消失，而是潜伏在儿童的脑海深处，有朝一日可能会卷土重来。也就是说教师并没真正的改变孩子的思想。
2．学生的片面的、有误的概念通过一系列的学习后能转变为科学概念，而原来的前概念则会不复存在。
3．从建构主义的层面上来看，学生在进行各种方式的学习后，能在原有的认知基础上，通过不断地修正完善，使原有理论、解释更新，更具解释力。
这代表了前概念转变的三种不同的结果。第一种结果对于教育者来说就是做无用功，而第二种结果让孩子的前概念彻底消失也是不现实的，所以我们更期待第三种结果。让学生以原有的前概念为原点，在此基础上不断的修正完善自己的概念体系，从中学到知识，锻炼能力，增强情感态度价值观，这就我们小学科学学习的目的。
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