1、小學生的前概念與科學教學劉忠學摘要：前概念在學生的學習中扮演著重要的角色，有些學生不理解新的學習內(nèi)容，不是因為他們智力的低下，而是由于他們的已有認識和新內(nèi)容之間存在著不協(xié)調(diào)因素，造成了認知上的困難。本文列出了國內(nèi)外一些專家和教師對于小學生前概念的一些研究成果，從中分析出它們的一些特點，并根據(jù)這些特點對我們的科學教學和教材的編寫提出一些建議和思考。關鍵詞：前概念；教學；小學 科學學生在學習科學概念之前，他們對這些概念大都有了一定的認識和了解，這種已有的認識和了解即為科學學習中的前概念。前概念在學生的科學學習中扮演著非常重要的角色。新概念的形成建立在它的前概念基礎之上。當科學概念和前概念比較一致時

2、，學生就容易理解；反之，他們就會覺得很難。所以在實際的科學教學中，如果教師能夠把握住學生的前概念，就會使得教學有的放矢，就能更好地提高教學效果。因此研究和調(diào)查學生的科學前概念是一項非常有意義的工作。目前國外對于學生的前概念研究已有一定的歷史和經(jīng)驗，已取得了豐富的成果；而現(xiàn)在我國的一些科學教育工作者也越來越多地開始關注學生的前概念研究。下面是本人及國內(nèi)外一些專家和教師對于小學生科學前概念一些研究結果。希望這些研究能給教師的教學以及教材的編寫帶來一定的啟示和思考。一小學生的科學前概念調(diào)查以下這些科學前概念的方法主要有訪談法和提問法，另外在訪談中有的還用到了繪圖和實驗操作等手段。研究的對象主要是81

3、2歲的小學生。1對地球的認識訪談的對象是811歲的小學生,他們對于地球的形狀和引力問題的認識,大致可以歸為以下五種。（1）我們生活的地球是平的，不是像球體一樣圓的。當訪談者問這些學生地球是什么形狀的時候,他們幾乎都說地球是球形的,而當訪談者進一步讓學生對地球的形狀進行解釋時,卻發(fā)現(xiàn)他們并沒有真正理解這一事實，在他們思維的深處還是認為地球是平的。以下學生繪制的關于地球形狀的解釋圖正說明了這一點。圖片 (a)是一位8歲小學生畫的。她認為地球是圓的，就像地面上的路一樣彎曲。圖片(b)是一位8歲小學生的解釋畫。他認為地球是圓，就山頂?shù)男螤钜粯印D片(c)也是一位8歲小學生的解釋畫。他認為存在兩個地球，

4、一個地球在天上（圖上的小圓代表的是天上的地球），它是圓球形的。另一個是我們腳踩的地球，它是扁平的。圖片(d)是一位11歲學生的解釋圖。他認為地球是圓形的，但是地面是平的，地面的周圍是海洋。他還畫了一個哥倫布環(huán)球航行的路線圖。圖片(e)是一位10小學生的解釋圖。他也認為地球是圓形的，但是地面是平的，地面的周圍是海洋。還認為只有通過宇宙飛船才能發(fā)現(xiàn)地球是圓的。（2）地球是圓的，但它上部是空氣，下部是地面和水；在 811歲的學生中很多人持有這種觀點。他們認為地球是球形的，但是它是由兩個半球合成的球體。上半個球體充滿了空氣，下半球體是地面和水。當訪談者讓學生進一步解釋地球上的日出日落的時候，他們繪出了

5、圖(b)，他們認為太陽圍繞著地球東升西落，周而復始。（3）地球是球形的，但是他們不明白地球引力的方向。對于那些知道地球是一個實體的球的學生， 訪談者讓他們畫出裝有水的瓶子放在地球的不同位置會出現(xiàn)的情況。右圖是學生繪制的圖。圖上有兩個瓶子其中一個塞有蓋子，另一個是敞口的。放在地球上方的瓶子里的水位于底部，而放在地球下方的瓶子的里水會往下流，敞口的瓶子里的水將全部溢出。有相當多學生持有這種觀點。這說明有些學生對于地心引力還不了解，還沒有真正理解地球是球體的實質(zhì)。如果再讓學生畫在地球上朝同一個開口、不同方向的隧道扔物體的情況，學生會繪制出下圖中的錯誤圖。當訪談者問學生的原由時，他們的回答是圖(a)中

6、K路線朝下一些，所以物體會落入到K隧道中。 而圖(b)的隧道N更豎直一些，所以物體會朝著N路線落下。（4）地球是球型的，知道地球引力指向球心，但是不明白地球引力的作用情況。對于那些已經(jīng)知道地球引力指向的學生，訪談者讓他們解釋物體穿越地心隧道的情形。以上學生所畫的解釋圖都認為物體能夠穿過隧道。這說明了學生不明白地球引力的作用情況。（5）這種觀點與科學的觀點一致。只有極少數(shù)的學生畫出了以上正確的解釋圖，但是其中的絕大部分只是一種巧合。所以從總體上看小學生還無法解釋有關地球引力的作用效果。2力與運動對于力與運動，811歲的學生普遍存在以下五種觀點：（1）力與活著的物體的有關，只有具有生命的物體才有力

7、；（2）物體運動的時候一定有力的作用；（3）物體運動得速度越快，它所受到的力也就越大；（4）如果物體不運動了，它就不受力了；（5）假如一個物體在運動著，那么作用在它上面力的方向與物體的運動方向一致。持觀點（1）的多是一些年齡相對較小的學生。其他四種觀點在這些學生中間極其普遍。如上圖所示，學生認為物體在下落的過程中會受到向下的力作用，物體下落得越快受到的力就越大；當物體往上運動時會受到向上的力的作用，當物體上升到最高點時它就不受力了。3有關人的消化道當訪談者問：學生食物從口進入以后，它們在人體內(nèi)所經(jīng)過的路徑如何？學生的回答大致歸為下圖中的三類： 一個入口，一個出口，如圖(a)所示；兩個入口，一個

8、出口， 如圖 (b)所示； 兩個入口，沒有出口，如圖(c)所示。4有關簡單電路訪談者首先讓8-11歲的學生用一節(jié)電池、兩根導線來點亮一個小燈泡。當燈泡亮了以后，讓他們解釋電路的電流情況。學生一般有以下三種解釋：第一種觀點如圖 (a)所示，學生認為電流從電池的正極出發(fā)到達燈泡，于是燈泡就亮了；第二種觀點如圖 (b)所示，學生認為電流從電池兩端出發(fā)到達燈泡；第三種觀點 如圖(c)所示，電流從正極出發(fā)，然后經(jīng)過小燈泡，最后流回負極。第三種觀點是科學的。訪談者給出正確解釋后，讓學生進一步用串聯(lián)的方法點亮兩個功率不同的小燈泡，然后再問他們在這個串聯(lián)電路中的電流情況。結果有兩種情況：第一種解釋是，學生認為

9、更亮的燈泡流過的電流更多，電流從正極出發(fā)的時候電流量較大，當它回到負極的時候電流就變少了；第二種解釋是，流過兩個燈泡的電流一樣多，但是電流從正極出發(fā)的時候電流量較大，當它回到負極的時候電流就變小了。4有關光的概念訪談的對象：10-11歲的學生； 地點：在一間明亮的教室里。問題（1）：光在哪里？學生： 光無處不在；學生：光在天花板上的燈泡里；學生：晴天的光更亮一些，主要與天氣有關。問題2：光和影子有什么關系？學生：影子是一種黑色的光照射形成的；學生：光照射到物體上，然后物體就會把影子映到墻上；學生：光照到物體上，把它的前面照亮了，但是卻不能穿過這個物體，因此它的后面是黑的陰影；學生：如果把一個板

10、子放在燈光下，墻上就會出現(xiàn)影子，是因為燈光被板子擋住，就好像一堵墻，如果把板子拿走，影子就消失了。問題（3）：光的傳播需要時間嗎？學生：需要時間，假如太陽沒有了光了，大概地球需要三四個月以后就黑暗了；學生：燈開了，光就看見了，不過可能需要一點時間，因為電流到達燈泡需要一些時間，而光的傳播本身不需要時間。問題（3）：為什么在太陽光下放大鏡能夠把紙燒著？學生：因為放大鏡能夠聚集光；學生： 通過放大鏡以后光就更多了，所以就更熱了；學生：通過放大鏡以后，光線沒有變多，只是聚集在了一起；（如果讓學生畫一張光線通過放大鏡的光線圖，學生繪出了下圖：先是幾條光線，經(jīng)過放大鏡以后就變成一條很粗的光線。）5有關浮

11、力的概念對于浮力學生存在以下這些觀點： （1）一塊長木頭豎著放人水中比橫著放人水中時受到的浮力小，因為豎著放底面積小，而橫著放底面積大，所以它的浮力就大；（2）大小一樣的實心鐵塊和空心鐵球放在水中時所受到的浮力不同，空心鐵球所受的浮力大，因為空心球里有空氣；（3）物體浸沒得越深，它所受到的浮力就越大，因為往水中按物體時越深越費力；（4）沉沒于盛水容器底部的物體不受浮力，因為它漂浮不起來；（5）同樣大小的鐵塊和木塊完全浸沒于水中，木塊所受的浮力大，因為一松手木塊就能漂起來；（6）不施加外力，鐵塊不能漂浮于任何液體上，因為鐵太重要。以上觀點是通過讓學生進行有關浮力的實驗所發(fā)現(xiàn)的。學生的這些原有經(jīng)驗

12、很多都是非科學的。所以他們很難理解阿基米德定律，也很難相信鐵塊會漂浮于水銀面上。因為在他們?nèi)粘Ｉ钪兴^察到的浮力現(xiàn)象和形成的已有認識阻礙了他們的理解。6有關水的蒸發(fā)研究的對象是60名小學二年級的學生（這些學生生活在農(nóng)村，他們幾乎沒有接觸過蒸發(fā)的知識。）問題（1）：把裝滿水的玻璃杯放在窗戶的陽臺上，過幾天后杯子里的水會發(fā)生什么變化？學生：水不會發(fā)生變化（持這種觀點的較多）；學生：水可能會變少，如果要問他們水變少的原因時，可能是小動物或人把它喝了；學生：水變少，因為水跑到空氣里了（極少數(shù)學生這樣認為）；學生：水會變多（但是他們給不出理由）。問題（2）：用濕粉板擦擦黑板，黑板上留下一道水痕，但不久

13、以后水痕就消失了，那么這些水究竟都到那里去了？學生：水轉(zhuǎn)進了黑板里，被黑板吸收了。問題（3）：衣服晾在屋子里和晾在外面陽光下，哪個干得更快？學生：在陽光下干得快些。（幾乎所有的學生都自己在陽光下干的快些。如果要他們進行解釋，他們說因為外面熱一些，很少有人說溫度加快了水蒸發(fā)的速度。）問題（4）：一滴水在電風扇下吹是不是干得更快些？學生：在電風扇下水干得更快些。（幾乎所有的學生都回答在電風扇下水干得更快些，但他們卻說不出原因。）問題（5）：把水倒在桌子上和放在細長的小杯子里，哪個里水干得更快？學生： 一樣快；學生：倒到桌子上水干得更快。（但是他們卻說不出原因。）7關于溶解與結晶研究對象是46名四年

14、級的農(nóng)村學生（他們沒有學習過溶解的知識）。在訪談前準備了一小盆水、幾袋食鹽、鍋和燃具，然后問學生以下問題。問題（1）：這些水能溶解多少鹽？學生：能把全部的鹽溶解。（幾乎所有的學生都說能把所有的鹽都能溶解掉。于是訪談者讓學生把鹽溶解到水中，結果發(fā)現(xiàn)水只能溶解掉一定的鹽。看到這個現(xiàn)象，學生感到很驚訝，他們使勁地攪拌和搗碎食鹽，認為通過這種方法能把更多的鹽溶解掉。可結果鹽還是不溶解。于是訪談者再問他們第二個問題。）問題（2）：你知道鹽是如何溶解于水的嗎？請猜想一下！學生：鹽溶于水就像冰雪的融化一樣，融化成水后就溶解了。問題（3）：把鹽水蒸干后，鹽會不會析出來？學生：鹽不會析出。（幾乎所有的學生都說鹽

15、不會析出來。他們認為鹽會隨著水的蒸發(fā)而消失到空氣當中。于是訪談者把鹽水倒入鍋里加熱，直到把所有的水都蒸發(fā)完，結果析出了食鹽的晶體。對此學生感到很驚訝，認為不可思議。）8生命體死亡后會怎樣？這是美國教育心理學家古德先生在上世紀80年代所做的一項調(diào)查，他想了解學生對生命現(xiàn)象的解釋情況。學生的回答有：KEITH（8歲）：有一些會被埋掉，或是被白蟻吃掉。PAT（8歲）：到地底下去了，會分解。CECI（6歲）：一個東西死了以后，它就再也不會回來了。KENNTH（6歲）：不知道。上天堂但不是所有的東西都這樣。人會上天堂，但有些人不上有些下地獄了。我想應該有一個昆蟲的天堂。SANDY（8歲）：死了的東西會發(fā)

16、臭，所以你得把它埋了，然后它就會變成灰塵。DARRELL（8歲）：死了的東西會枯萎或被蜘蛛吃掉。KIM（8歲）：可能會被吃掉，也可能被埋掉。有時動物死后會進一個專門的山洞。我看過一部電影上說所有的大象死后會去一個專門的地方。CYNTHIA（8歲）：有時就躺在地上，有時被埋在地底下。ALEX（9歲）：會慢慢分解，然后被螞蟻和別的動物吃掉。二小學生科學前概念的特點以上列出了小學生的一些科學前概念，雖然研究的對象有和所用的方法不同，但是從中我們不難看出小學生前概念的一些特點。1小學生的前概念中感性的成分很多學生的前概念往往來自于自己的生活經(jīng)驗，只是憑借感官對現(xiàn)象進行一些直觀的解釋，這些解釋往往停留在

17、感性認識的水平上，缺乏嚴格的推理和實驗驗證，有時他們借用表面類似的現(xiàn)象對事物進行解釋。例如學生對地球形狀的認識、力與運動的認識、對溶解現(xiàn)象的解釋等中都體現(xiàn)出了這一特點。2小學生的前概念中的一些解釋缺乏守恒性由于小學生的認知水平大都還處于“前運算”的階段上，他們對于一些現(xiàn)象的認識缺乏守恒性，造成了一些錯誤認識。比如在光線通過放大鏡的解釋中，他們有人認為通過放大鏡以前的光線比通過以后的光線多，也有人認為光通過放大鏡后變多了；再如在閉合的簡單電路中，他們會認為串聯(lián)電路各處的電流大小不同。3小學生的前概念中有的存在“泛靈論”的成分“泛靈論”是指把本來沒有生命的物體賦以意識或借用神一類的虛無事物來對自然

18、現(xiàn)象進行解釋。在年齡越小的學生的解釋中“泛靈論”成分往往也越多。比如，對于力的存在，年齡小的學生往往認為有生命的物體才有力量。再如，對于“生命死亡以后會怎樣”的解釋中，有的小學生會想到“天堂”或“上帝”這類虛無的事物。4小學生的前概念具有一定的穩(wěn)定性對于學生感性認識比較豐富的那些前概念，它們在學生的大腦中已經(jīng)形成了一種固定的模式，而且這種模式不是孤立存在的，往往存在于一定的認知框架或體系中，因而具有一定的穩(wěn)定性。比如我們會發(fā)現(xiàn)學生對于“浮力”及“力是維持運動原因”的前概念就非常穩(wěn)定，教師很難通過一兩個實驗來改變學生的錯誤認識。5小學生的前概念具有一定的情境性對于學生感性認識不太充分的前概念，它

19、們在學生的頭腦中往往不太穩(wěn)定。在訪談中我們發(fā)現(xiàn)，對于這類概念在不同的情境下同一個學生會出現(xiàn)不同的理解。因為這類前概念在學生的頭腦中不太穩(wěn)定，容易受到情境因素的干擾，因此這類前概念是比較容易改變的。6前概念是個人的，不同文化背景和生活經(jīng)驗下的小學生前概念可能不同對于同一現(xiàn)象，不同的學生會出現(xiàn)一些不同的解釋。這些不同主要緣自于他們的生活經(jīng)驗和文化背景的差異。通過以上訪談的實例可以看出，不同國家的小學生，由于他們在文化和生活經(jīng)驗上的差異，對很多事物的認識上也有著一定不同。比如在對“生命死亡后會怎樣”，美國的小學生的解釋中就滲透有濃厚的宗教意識。三小學生的前概念對教學和教材編寫的啟示通過以上研究，我們

20、可以發(fā)現(xiàn)小學生對一些事物解釋常常會與我們成人的差別很大，有些觀點甚至讓我們成人感到不可理解。這些也給我們的科學教學和教材的編寫帶來一些啟示和思考。1教師的教學和教材的編寫要從學生的前概念出發(fā)前概念是學生學習新概念的基礎，也是教學和教材的編寫的內(nèi)容始發(fā)點。在科學教學中存在“此岸”與“彼岸”一說。“此岸”即是學生已有的觀念，“彼岸”是我們教學目標。要達到“彼岸”，必須要從“此岸”出發(fā)。所以教師在教學一定要從學生的前概念出發(fā)，在教學要從學生的身邊的、感興趣的和存疑的問題入手，遵循從具體到抽象、從簡單到復雜、循序漸進、由易到難的教學規(guī)律。同理，教材的編寫者也應如此，在教材的內(nèi)容開始部分，一定聯(lián)系學生的

21、實際，要從學生身邊的、感興趣的問題引入，在課文的一開始就能緊緊地吸引住學生的注意，要讓課文具有一定的趣味性和可讀性。如果教學和教材的編寫忽視了學生的前概念，就找不到教學的始發(fā)點。人們常說“良好的開始是成功的一半”，如果沒有良好的開端教學就談不上成功。2教學或教材編寫中要提供合理方法把學生的前概念充分地暴露出來把學生前概念暴露出來的主要方法是：創(chuàng)設一個寬松的學習環(huán)境，設置一定的教學情境引出問題，教師鼓勵并激發(fā)學生對新問題進行猜想和解釋，在必要的時候鼓勵學生之間進行質(zhì)疑和辯論。另外，教師也可以在課堂或課下專門地設計一些問題讓學生去回答，以此獲得學生的前概念。把學生的前概念暴露出來后，教師還要對它們進行一些分析、梳理和歸類，然后設計有針對性的教學活動。在教材中的體現(xiàn)是，在課文的開始，可以圍繞著新的教學內(nèi)容設置一定的問題情境，作為前測把學生的前概念暴露出來。3在教學中要充分地尊