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学生科学学习过程中概念转变的教学策略作者：杨新瑞来源：《小学科学》2022年第08期〔摘要〕2022版《义务教育科学课程标准》指出，面向全体学生、立足素养发展、聚焦核心概念、科学安排进阶、加强探究实践、重视综合评价、构建素养导向的科学教学，有利于培养学生适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力。
为了帮助学生在理解科学概念、规律、原理的基础上形成对客观事物的总体认识，同时发展科学思维，形成探究实践能力、科学态度和社会责任，本文围绕学生概念转变过程中“概念定位→概念转变→概念形成”的基本路径，论述了在概念转变阶段，使用“设计有结构的材料，搭建认知支架”“借助教育技术手段，呈现思维过程”“鼓励学生表达困惑，挖掘认知误区”“强化论证能力，完善认知路径”“形成性评测，促进概念转变”等五种教学策略，对小学科学课堂教学明确教学目标、优化教学过程、评估教学效果具有的借鉴意义和实用价值。
〔关键词〕科学;学习;概念转变;教学策略〔中圖分类号〕G424〔文献标识码〕A〔文章编号〕1674-6317（2022）08-004-02《义务教育科学课程标准》（2022年版）是课标组在比较研究国际科学教育和对我国1～9年级科学课程实施状况调研的基础上，较多地借鉴了学习科学、学习进阶、大概念等科学教育领域的先进理念研制而成的。
课程内容的架构由13个学科核心概念和4个跨学科概念组成，包含54个学习内容，分布在4个学段。
新课标提出“科学教学要以促进学生核心素养发展为宗旨”，给出4条教学建议：基于核心素养确定教学目标;围绕核心概念组织教学内容;以学生为主体进行教学设计和以探究实践为主要方式开展教学活动。
这决定了概念教学是科学教学的主要教学内容，探究实践活动是课程实施的主要方式，而且新课程教材呈现的文化是一种“儿童文化”。
“做中学”是当前小学科学课堂的基本组织形式，然而，现实的科学课堂在组织“做中学”时，存在着“探究活动形式化”的普遍现象，“伪探究”大行其道，重现象不重实质，课堂上有活动无思考，有“形似”无“神似”，有温度无深度，表面的热闹和热烈损害了教学的内在功能，使教学失去真正的价值。
小学科学前概念转变的教学策略小学科学前概念转变的教学策略摘要：教学中教师应综合考虑学生原有概念的实际情况，遵循学生的认知开展的规律对课堂教学进行合理建构，对教学方式合理选择，对教学用具进行持续优化，让学生采用自主探究的方式转变自身的前概念，促进概念教学的全方位升华，从而建构起牢固的科学概念。
关键词：小学科学前概念教学策略小学义务阶段的素质教育是通过科学的教育途径，引领他们学习与周围世界有关的科学知识，提高学生素质水平，促进学生全面、和谐地开展。
但有些教师为了满足让学生记住概念的定义，直接在教学中“空降〞科学概念。
教师没有向学生展示概念建立的内涵，没有将新的学习内容与学生已有的知识相联系，学生虽然把定义背得滚瓜烂熟，但遇到实际问题仍不懂得运用科学概念解释现象、解决问题。
为此，我们应采取适当的教学策略，巧妙转变学生的前概念，重建学生的原有知识体系，使得教学有的放矢，更好地增强教学效果。
1.掌握学生前概念，制定相应的教学策略教师在教学活动开展之前，可以通过师生座谈会或者问卷调查的方式，对学生脑海中已有的前概念进行全面调查，分辨学生的前概念是否有科学上的偏差，以及学生认知上错误的原因，再撰写相应的教学设计，这样更能帮助学生接受针对性的教学。
例如在?材料在水中的沉浮?的课堂教学中，通过课堂教学前的问卷，大局部学生均认为质量轻的物体更容易浮起；质量较重的物体在放入水后会沉入水底，无法浮起。
通过此方式暴露学生的错误观念，使教师在教学前有充足时间思考相应的对策。
2.合理选择学具，消除错误前概念在备课时，教师应该先对本节课需要掌握的科学概念深入理解，再根据学生的前概念，选择适宜的教学用具，帮助学生更好地理解科学概念。
例如执教四年级上册?声音的变化?，在理解完声音的强弱以后，如果按照课本的方法，只让学生听上下不同的两个声音，当提问这两个声音有什么不同，学生由于思维中形成的定势，很可能会根据错误的前概念，说是声音的强弱不同。
高中物理概念转变教学策略的实践与思考物理概念学习和教学是物理教育研究的重要内容. 而概念转变研究作为一种新的概念学习和教学策略模型，自20世纪的70年代至80年代开始出现各种研究成果，1982年由康奈尔大学的Posner等人提出的概念转变模型为这个领域的研究奠定了基础. 自此，各种研究成果大量涌现，“概念转变”研究成为科学学习领域和物理教育研究领域关注的热点. 然而对物理概念转变研究相关文献的分析结果表明，物理概念转变研究虽引起了我国学者的广泛关注，近年来也出现了大量的有关物理概念转变研究的系统介绍和实践报告，但由基础教育教师主动学习与开展物理概念转变研究为数甚少. 其主要原因是基础教育教师缺少时间、缺乏相应的理论与研究方法的支撑. ［1］因此，探索当前新课程理念下的中学物理概念转变教学模式是有现实意义与实践价值的. 本文在分析高中物理教学中开展概念转变教学研究的必要性基础上，阐述在高中物理教学中实施概念转变教学研究的实践经验和点滴思考.一、高中物理概念转变教学研究的理论与策略（一）概念转变的含义概念转变是对已有知识的主要重构（major restrucutring），一般被定义为现有概念的转变（如信念、观念或思维的方式）. 现有知识或信念的转变或重构是概念转变与其他学习方式的区别. 在概念转变情形下，现有概念得到了根本的转变甚至被取代，成为学生用来解决问题、解释现象和在他们世界中活动的概念框架. 概念转变有两种面向，其一是发生在学生利用现有的概念来处理新的现象，这种改变我们称之为同化；而当学生现有的概念不足以用来处理新的现象与问题时，这个时候就必须要取代或是重新整理他的中心思想，这样根本上的概念转变，我们称之为顺应. 其中顺应的观点较接近于概念转变.［2］（二）概念转变教学理论依据与策略1. 以认知冲突和解决冲突为基础的教学策略许多促进概念转变的教学过程是建立在认知冲突基础上的. 这些过程包括创设一定的情境，使学生对一些现象所持的观念明朗化，然后直接对其进行挑战，从而引起认知冲突. 解决冲突的尝试为随后的学习提供了前提.2. 以发展学生与科学观点相一致的认识为基础的教学策略与引起冲突并要求学生解决冲突的教学策略不同，第二类教学策略是建立在学生现有观念基础之上的. 这种策略假定，在学生掌握定量规律之前，给学生提供机会建立对现象的定性直觉的理解，这样可以促进概念的转变. 随后的教学使学生的现有观念向科学认识发展和拓宽.（三）概念转变教学模式的结构模型建构通过概念转变教学的理论文献学习、分析与研究，以及从事中学物理课堂教学的多年经验积累，根据课程标准的要求、物理概念的特点、学生形成概念的认识过程，笔者初步构建了概念转变教学模式的结构模型（见图1）. 概念转变教学模式的结构模型的各个环节互相递进，构成了一个有机的过程与整体.二、高中物理概念转变教学模式的实施案例下面节取新课程人教版第四章第四节《牛顿第三定律》说课稿，作为高中物理概念转变教学模式的具体实验案例.（一）说学情对于刚由初中升学至高一的新生而言，在学习高中物理时会呈现出以下几个方面的不足之处.1. 前概念——根深蒂固（1）作用力有先后之分；（2）作用力与反作用力相等是有条件的；（3）作用力和反作用力可以相互抵消；（4）接触的物体间才有作用力和反作用力，不接触则无.2. 前认知——先入为主（1）初中教学中的不规范，如压力等于重力；（2）平衡力与作用力和反作用力是没有多大的区别的.3. 非智力因素——不容乐观（1）缺乏观察、抽象思维、动手、合作等能力；（2）自主探究的教学方式可能出现不适应现象.（二）说重点与难点由教材分析，学生学情分析不难得出.重点：牛顿第三定律的理解与应用.难点：作用力和反作用力与平衡力的区别.（三）说教法与学法教学策略：实验探究、自主构件相结合；教师引导、学案辅助相结合.学习策略：自主探究、合作交流相结合；小组反馈、动态评价相结合.（四）说教学设计教学设计分三个方面展开.1. 结合生活、生产实际，引入新课（1）采用《幸福拍手歌》为音乐背景，请学生上台演唱——主体参与策略；师生鼓掌共同赞扬，手掌的疼痛感引出物体的作用是相互的——个体激励策略.理论依据：物理课变为了音乐与游戏方式，学生一开始就被吸引到课堂之中，缩短进入学习状态的时间. 很多学生心理就会产生疑虑：老师葫芦里倒底装的是什么药？沙锅被打破了！符合教育心理学：原有的思维模式被打破，认知结构失去平衡，就有强烈要求重新平衡的求知欲望. 让学生在情感上产生共鸣，提高学习热情和兴趣.（2）情境展示. ①人在划船时，用桨推河岸；②河中两只小船，用力推另外一只船；③放于浮子上的两磁极间相互作用.学生相互讨论，分组探究，小组汇报. 前两个案例在接触的前提下才有相互作用，而第三个案例则突破了空间的局限，即物体间不接触也存在相互作用，不受空间限制，前概念（4）推翻. 结论：［板书］一、作用力与反作用力的概念.2. 运用“科学探究”教学模式探究牛三定律探究实验1：两人一组，两只同型号的弹簧秤，两人对拉，平衡后读数.结论：大小相等，方向相反，不可抵消（前概念（3）推翻）探究实验2：两人一组，两只同型号的弹簧秤，一只弹簧秤固定，另一只可动，一人做，一人观察记数.结论：同一直线，动态变化，作用力与反作用无先后（前概念（1）推翻）.探究实验3：利用力学传感器进行实验验证.师生归纳总结：［板书］二、牛顿第三定律. （1）内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上. （2）表达式：F ＝－F′（“－”表示方向）.解释说明：①两个力与两个物体的区别；②总是——任何物体，任何条件；③同时产生，同时消失；④同种性质的力.引导学生运用关键词检索法进行研究：两个力、两个物体、总是. 解释说明中的第二点又将前概念（2）推翻. 而第三、四两点则是引出作用力和反作用力与平衡力之间的区别.探究实验4：平衡力与作用力和反作用力的区别.3. 回归社会和生活，展示牛三定律的运用（1）卵击石；（2）马拉车；（3）掰手腕；（4）拔河赛.三、高中物理概念转变教学研究的几点思考（一）概念转变研究的四个反思概念转变教学模型的提出，对科学教育研究领域产生了非常重要的影响. 在概念转变教学模型取得一定研究成果的同时，有研究者开始反思并对概念转变模型提出质疑和批评，主要的观点概括起来大致有以下几点：（1）过于关注学习者前概念对知识建构的负面影响, 忽视前概念中的积极成分. （2）概念转变发生在复杂的教育、社会和文化背景下, 是一个社会建构的过程. （3）不要过于强调儿童日常经验中的核心信念对具体概念的限制, 概念转变常常并不是随核心信念的改变而整个地改头换面, 而是一个一个地进行的. （4）概念转变并不一定是一步完成的, 它是一个渐进的过程, 有时两种概念同时存在和使用. 指向概念转变过程的理论研究，首先应该考虑这样的问题中哪些因素、以何种方式影响具体概念的转变？概念生态的研究是否能够给概念转变全面的支持？［3］（二）概念转变的检验与评价问题学生学业评价要对学生的学习能力和学业成绩进行评价，怎样才能作出比较准确的判断呢？目前我国物理课程的评价现状表明，教师虽然认同此次课程改革的理念，但面对升学考试的压力，以及多年的教学习惯，评价的实践基本仍是应试模式，基本仍以：“知识与技能”的单一目标为核心.［4］又物理教育研究领域欠缺对概念转变过程的评价机制研究，而概念转变模型的研究仅指向概念发生转变的条件. 也就是说，概念转变模型初步确定了概念转变的条件，而目前需要对如何达到已转变为科学概念做出评价上的回答. 以贴近学习者生活实际的问题检测概念建立情况的基本原则. 更值得深入思考的、更深层次的问题是：学习者达到怎样的状态, 才能表明概念转变真的发生了？新的概念如何得以稳固, 而不退回到前概念？（三）概念转变教学对师生的要求［5］概念转变教学策略要求教师对学生的观点和理解做出反应. 这种反应可以采用不同的途径和方法，因而对教师的要求也有所不同.例如：（1）所教的科学领域的知识；（2）在这一领域中学生们所倾向使用的概念；（3）在教学过程中学生倾向于使用的概念发展方式等. 不同的教学策略对学生的认知要求是不同的. 无论采用哪种策略，从学生的角度来看，一个主要的特征在于，知识不是提供给他们的“现成的东西”，他们自己需要对理解学习活动负最终的责任.参考文献：［1］申继亮.教学反思与行动研究——教师发展之路［M］. 北京：北京师范大学出版社，2006：45-47.［2］Posner G. J., Strike K.A.& Hewson P.W. et al. Accommodation of a scientific conception：Toward a Theory of Conceptual Change［J］. Science Education,1982, 66（2）：211-227［3］徐宁，郭玉英.国外物理概念转变研究：借鉴与启示［J］. 课程·教材·教法，2010，29（6）：92-96.［4］孙新，彭征.中学物理学生学业评价标准的研制［J］. 课程·教材·教法，2010，30（9）：80-86.［5］郭玉英，卢俊梅译. “为概念转变而教”策略综述（续）［J］. 物理教师，2003，24（6）：1-4.。
综合2014·12一、概念转变理论的形成许多教师在教学中都发现，不同的学生对一个新知识的理解与体验相差很大。
有些学生对要学习的知识能够迅速地接受和运用，一点就通，而有的学生对新知识的学习则显得木讷和陌生，需要读两三遍新知识才能熟练。
由此可见，学生并不是空着脑袋来学习新知识的，在接触新事物之前，每个学生都有自己的科学前概念。
科学前概念的形成是一个积累的过程，学生的年龄思维特点、日常的生活经验以及社会文化背景都会影响他们科学前概念的形成。
首先，学生处于不同的年龄阶段，认知发展水平不同，思维特点也就存在差异；第二，学生日常的生活经验不同，在头脑中储存的知识也就不同；第三，社会文化的差异导致学生文化观念的不同。
随着学生接受正规的学校教育和判断事物能力的提高，科学前概念也会不断更新、发展以适应新概念。
有关学生科学前概念的研究最早要追溯到皮亚杰１９２９年出版的《儿童关于世界的概念》中对儿童自然观念的探讨，但他并没有明确提出概念转变理论。
２０世纪７０年代以来，发展心理学中的认知学派对儿童科学前概念及概念转变进行了大量的研究。
直到１９８２年，康奈尔大学教育系的鄱斯纳、斯特莱克、修森和格特左戈四位教授在《科学教育》第６６卷第２期上联名发表了《科学观念的顺应：建立观念转变理论》一文。
文章以皮亚杰的认知发展机制理论、库恩的科学进化论和奥苏泊尔的关于有意义接受学习的理论为基础，大大推动了概念转变理论的研究与教学。
首先，根据皮亚杰的认知发展阶段论可知，个体的认知图式是通过同化和顺应不断发展，以达到一种适应新环境的平衡状态。
也就是说，当个体面对新刺激时，如果能同化新刺激，那么新刺激纳入原有图式；如果不能同化新刺激，那么个体就会改变自己以顺应环境。
其次，根据库恩的科学进化论的观点，科学发展是一个辩护的过程，是一个范式更替的过程。
在常规科学的发展阶段，范式是占据优势的，可能存在一两个反常个案；随着个案越来越多，就出现了范式危机，引起人们对范式的思考；危机不断升级，就会产生科学革命，出现一个更为合理的、客观的新范式。
