小学生“科学概念”形成策略研究

4-6岁城乡幼儿前科学概念的研究

皮亚杰认知发展理论认为,认知发展阶段是领域普遍性的,处于前运算阶段的幼儿既无演绎推理,也无归纳推理,对事物的认知不是从事物本身的特点及其内部关系出发,而是表现出“泛灵论”倾向,受限于知觉相似性和自我中心思维。领域特殊性和朴素理论的研究者有力的批判了对幼儿认知能力的低估倾向,幼儿也能将世界组织成有意义的范畴,儿童早期的概念不单单依赖于知觉外表,而且常常反映了某个范畴的成员间比较深层的不那么明显的关系。幼儿在生命科学领域具有较丰富的前科学概念,逐渐形成一个类似“理论”的知识体系,虽然不是真正的科学理论,但具有理论的性质和功能,能用于解释和预测特定领域中的现象。幼儿的前科学概念,即指幼儿的朴素概念、自发概念或日常概念,是在正式的科学概念学习之前,幼儿通过日常生活中各种途径所形成的对事物、事件和现象的理解、分类、解释与预测,以直观思维为主,体现了抽象思维的初步发展。

前科学概念能帮助儿童将具体、丰富、零散、孤立的科学经验转化为概念化的认识结构。前科学概念是初级形态的概念,与科学概念的区别具有相对性,很难找出明显的分界线。前科学概念的研究是儿童认知发展研究和科学教育研究的重要部分,研究幼儿的前科学概念有利于深入理解幼儿科学认知的发展水平与特征,对幼儿科学素养启蒙有重要的教育启示。本研究从生老病死的生命过程现象出发,选择代表生命过程的四个基本概念——遗传、生长、生病和死亡,从三种类型的生命体——动物、植物、人体,结合图片和情境设计12个临床访谈题目。

从三所城市幼儿园和三所农村幼儿园临床访谈159名4-6岁幼儿。本研究从判断水平和解释水平两个方面探索幼儿前科学概念的发展水平。根据幼儿对生命现象的认知理解程度和正确性,对幼儿的解释划分为五个水平,由低到高依次赋予0至4分。从城乡差异、年龄段差异、子概念的认知差异、生命体类型差异等方面对前科学概念的发展水平进行分析和比较。

研究发现：幼儿的前科学概念总体水平年龄段差异显著,虽然总体水平城乡差异不显著,但是幼儿对生病现象的解释水平城乡差异显著；幼儿对动物认知水平与对植物认知水平差异不显著,对人体的认知水平显著高于对动植物的认知水平;幼儿的生命概念认知是不同步的,对生长的认知得分最好,死亡次之,之后是生病和遗传。城乡幼儿前科学概念的共同特征是：领域普遍性与领域特殊性共同制约幼儿的前科学概念；前科学概念中有迷思概念；对生命现象持多元解释方式,幼儿对生命现象的解释方式主要有活力论、本质论、环境论、行为论和目的论,能根据不同的生命现象以某种解释方式为主,以其它解释方式为补充。城乡生活环境差异对幼儿前科学概念的发展水平和特征有影响,城市幼儿的前科学概念更多来自于间接经验,农村幼儿的前科学概念更多来自于直接经验,城市幼儿相比农村幼儿有更明显的拟人化思维。前科学概念是生态系统综合影响的结果,前科学概念的获得方式是多元的。

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浅谈小学科学课中学生的科学前概念

作者：叶明

来源：《读写算》2014年第12期

学生在学习科学概念之前，他们对这些概念大都有了一定的认识和了解，这种已有的认识和了解即为科学学习中的前概念。前概念在学生的科学学习中扮演者非常重要的角色。新概念的形成建立在它的前概念基础之上。当科学概念和前概念比较一致时，学生就容易理解：反之，他们就会觉得很难。所以在实际的科学教学中，如果教师能够把握住学生的前概念，就会使得教学有的放矢，就能更好的提高教学效果。因此，研究和调查学生的科学前概念是一项非常有意义的工作。

一、什么是科学前概念

在日常生活和教学中，成人会发现儿童在学习科学概念之前已形成大量的有关周围世界的心理图式，拥有一些关于自然现象的概念。相对于科学概念，我们常把这些这些概念成为前概念的简称，建构主义认知心理学又形象地称之为日常概念，它是指个体在没有接受正式的科学概念教育之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累和辨别式学习而形成的对事物本质的认识。

二、小学生科学前概念的特点

1.小学生的前概念中感性的成分很多

学生的前概念往往来自于自己的生活经验，只是凭借感官对现象进行一些直观的解释，这些解释往往停留在感性认识的水平上，缺乏严格的推理和实验验证，有时他们借用表面类似的现象对事物进行解释。对于同一现象，不同的学生会出现一些不同的解释。这些不同主要源自于他们的生活经验和文化背景的差异。小孩子在和妈妈、长辈、兄弟姐妹、同龄人及其他成人的相互交往中，建立起了自己对世界的认识，其中有许多相异概念。例如学生对植物茎的认识，他们平时早已有了根的前概念（根一般都长在地下）在让他们认识长在地下的变态茎时，就会从根的前概念出发，认为长在地下的都是根。

2、小学生的前概念具有一定的稳定性

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小学科学教育中的科学思维及其培养策略

作者：黄海旺

来源：《湖北教育·科学课》2017年第01期

小学科学课程的主要任务是培养小学生的科学素养。通过学习小学科学课程，学生能够体验科学探究的过程，初步了解与小学生认知水平相适应的一些基本的科学知识和科学方法；具备初步的科学探究能力、思维能力、创新能力、解决实际问题以及进行表达和交流的能力等。在小学科学教育中，使学生获得一些基本的科学知识是基础，培养学生的科学思维能力是核心。

一、思维和科学思维

（一）思维及其特征

思维作为哲学、生理学、心理学、教育学等不同学科的研究对象，有不同的定义。心理学上，有研究者认为思维是人脑对客观事物的间接和概括的反映，是以感觉、知觉为基础的高级认知过程。客观事物直接作用于人的感觉器官，产生感觉和知觉，并以感性形象反映事物的个别属性，使人把握各种现象和事物的外部联系。思维则运用分析和综合、抽象和概括等各种智力操作对感觉信息进行加工，以存储于记忆中的知识为媒介，反映事物的本质和内部联系。

思维具有概括性、间接性和问题性。概括性是指思维能够解释事物的本质属性以及事物之间的本质联系和规律，通过大脑对信息进行概括加工，从而得到概括程度高的知识，如科学概念。间接性指的是通过思维，根据已知的信息认识没有观察到的事物；凭借知识经验，对没有直接作用于感觉器官的事物及其属性加以认识；对根本不能直接感知的事物及其属性或联系进行认识；能对现实事物认知的基础上进行蔓延式的扩展。问题性指的是思维总是指向解决某个任务的，思维过程体现问题解决中通常涉及的发现问题、明确问题、提出假设、检验假设等环节。

（二）科学思维及其特征

科学思维从属于一般思维。人们对科学思维有不同的理解：一种是“科学的思维”，指的是思维的科学化，是一种时间成本最省、正确高效和可操作性的思维。另一种是在科学实践活动中形成和应用的思维，与日常思维相对应，是思维的下位概念。本文的科学思维指的是第二种理解。

运用“5E教学模式”自主构建科学概念

作者：钟瑞杰

来源：《小学科学·教师版》2020年第06期

在小学科学课中运用“5E教学模式”，能让学生发现学习中的问题，进而促使其想办法解决问题，从而积累学习中的方法经验，提高科学思维能力。“5E教学模式”主要分为五个教学环节，即吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移（Elaboration）和评价（Evaluation）。该模式要求学生运用已学知识，并在探究过程中通过教师和学生的解释来获得新概念，以帮助学生在新情境中解决问题，从而实现学生对科学知识的迁移运用，同时增加学生之间的交流，增强小组合作能力。在一个完整的探究过程结束后，鼓励学生在课堂上主动思考，自主建构科学概念，提高科学思维能力。（如下图）

一、教学任务分析

开展“设计制作一个保温杯”活动，主要是让学生意识到科学学习的目的是改善生活、解决生活中的问题进而服务于生活。比如选择合适的材料控制热传递的速度，以满足我们生活中的需要。

二、教学策略目标

小学生的求知欲强烈，形象思维比较发达，但逻辑思维能力比较薄弱。据此，在教學中应引导学生站在学科观点的高度重新整合以往学习的知识。基于5E教学模式，采用“拼图式”教学策略等，以科学核心概念为引领，从整体到局部，从粗浅的知识到内化的学习方式方法，形成新旧概念之间的冲突，进而帮助学生梳理和自主构建知识网络体系。

三、教学过程设计

教师引导学生开展“5E学习活动”，使学生通过疑惑、调查、设计、探索、分析和评价修改这样一个可循环的过程，进而为解决问题能力的锻炼提供了契机。

（一）吸引（Engagement）：设疑激趣，引出概念

这一环节是“5E教学模式”的起始环节。教师应了解学生的前概念，通过演示实验或者创设一些生活中的问题情境来激发学生的认知冲突，引起学生的兴趣，吸引学生进一步探究。