聚焦学生认知起点转化错误前概念

    冯胜明

    

    [摘要]学习新知识前，学生已经存在很多错误的前概念，这些错误前概念会妨碍学生对新知识的接受，但它们是学生学习新知识的起点，是一种宝贵的教学资源。教师可以于课前、课中、课后收集相关错误前概念，通过借助媒体摆事实、设计实验去探究、将错就错顺水推等方法引发学生的认知冲突，将错误的前概念转化为科学的概念。

    [关键词]前概念，错误，收集，转化

    [中图分类号]G633.98[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）～-0085-02

    学生在学习新知识前并不是一张白纸，而是有一定经验的。这些经验中有些是正确的，能促进新知识的接受;而有些是错误的或者是片面的，会妨碍新知识的接受。奥苏贝尔说过：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后，进行相应的教学。”由此可见，学生的前概念是学生学习的前提条件，是学习的基础和起点，是一种重要的教学资源。收集学生的错误前概念，分析其对学习的影响，从而采取合适的教学策略进行转化，有利于提高课堂教学的有效性与针对性，符合当前“以学定教”“学为中心”的教学要求。

    一、收集错误前概念，找准学生认知起点

    收集学生的错误前概念可分三个阶段进行，即课前、课中和课后。

    课前，针对所要学习的内容，教师可以与部分学生进行交流，也可以让学生画图表达其所学的知识，还可以让学生填写问卷调查表。通过交流与调查，教师可以了解学生对学习内容的已有基础及理解偏差，从而收集到学生的错误前概念。

    课中，可创设能引发学生认知冲突的情境，以引出并收集学生的错误前概念。如可以提出生活中学生“想当然”的常识、“事实”、事例来引发学生的认知冲突;也可以利用多媒体技术，通过文字、图形、图像、声音、动画等各种传输手段引发学生的认知冲突;还可以让学生观察出乎他们预料的实验现象，引发学生的认知冲突，从而引出和收集学生的错误前概念。

    课后，可通过练习的批阅来收集学生的错误前概念。教师可在学生的作业本、同步练习册、单元检测试卷及谈话过程中推测学生对相关专业术语是否熟记;可通过学生的文字表述推测学生的知识逻辑是否合理;可通过学生所作的图形推测学生对科学规律是否掌握;可通过学生对计算题的解答推测学生的解题流程是否规范。通过批阅课后练习，教师可以收集到学生在学习了相关知识后所产生的新的错误前概念。

    二、转化错误前概念，建构科学概念

    1.借助媒体摆事实，解释谬误

    对于学生的一些错误前概念，教师能方便地找到证明它们错误的图片、视频等媒体。例如，“白色污染一定是白色的。”“海拔越高，离太阳越近，温度就越高。”“合金就是不同金属混合而成的。”……对于这类违背事实的错误前概念，教师可通过展示图片、播放视频等手段摆明事实，解释谬误，分析素材中包含的科学道理，耐心追溯前概念错误的原因，分析事实，解释真正的规律，从而逐渐建构科学概念。

    例如，在学习《大气层》时，很多学生有这样的错误前概念：“海拔越高，离太阳越近，则气温越高。”这其实源于学生的生活经验：离火越近则越热。为了引出和转化学生的这些错误前概念，课始教师先引入语文课中学过的《两小儿辩日》的故事。指出：其中一个小孩认为中午时我们与太阳的距离最近，因为中午较热，而离热源越近，温度就越高。

    然后提问学生：“你赞同这个小孩的观点吗？赞同的请举手。”

    教师展示第一张图片：玉龙雪山的山脚下是绿色植物和清澈的流水，而山顶则是皑皑白雪。

    提问：“这张图片反映了山脚和山顶的气温有何差异？《两小儿辩日》中小孩关于气温的说法对不对？”

    学生第一次产生认知冲突：小孩的说法是错误的，应该是“海拔越高，气温越低”。

    教师：“‘海拔越高，气温越高的说法一定错误吗？”

    教师展示第二张图片：哈勃望远镜。提问：“为什么把此望远镜的外表设计成银白色？”

    介绍：哈勃望远镜位于距地面约550千米的高空，那里空气很稀薄，太阳辐射强，温度高达1000℃。

    学生第二次产生认知冲突：大气层的温度变化并不单一，不同高度的大气温度变化趋势可能是不同的。

    教师带领学生兴致勃勃地学习这部分知识。

    这节课，教师基于学生的认知起点，充分暴露了学生的错误前概念，再用图片、视频等媒体摆明事实，解释谬误，使学生产生强烈的认知冲突，激发学习的欲望;教师再辅以抑扬顿挫的语调、丰富的肢体语言进行引导教学，逐渐使学生错误的前概念转化为科学的概念。

    2.设计实验去探究，检验认知

    学生的一些错误前概念虽然缺少事实作为证据，但是可操作性较强。例如，学生会认为：给烧杯内的水加热，水中浸有一支装有水的试管，试管内外的水都会沸腾;灯的亮度只决定于电流大小或只决定于电压大小;深度越大，浮力越大……对于这类错误前概念，教师可通过实验探究来检验。探究实验尽可能在教师的指导下，让学生自己动手去做。实验前可先让学生根据自己的理解预测实验结果，然后再让学生进行实验操作。正确的实验过程和结果是最有说服力的，能有效引发学生的认知冲突，促进学生把错误的前概念转化为科学的概念。

    例如，在学习《串联电路的电流特点》前，大部分学生认为：“灯泡越亮，经过的电流越大。”為了转化学生的这种错误前概念，可以这样设计教学流程：

    教师展示一个连接好的电路（如图1），两盏不同的电灯串联并且正在发光，其中一盏较亮，一盏较暗。

    师：此串联电路中，经过两盏电灯的电流大小相同吗？如果不同，则经过哪盏电灯的电流较大？

    生：亮度大的灯泡经过的电流较大。

    师：认可这位同学观点的请举手。（大部分学生举手）

    师：我们来通过测量验证一下。

    学生通过测量电流，惊奇地发现：亮度不同的两盏电灯经过的电流大小是相等的。

    师：“灯泡越亮，经过的电流越大”这种说法对吗？

    生：不对。

    师：一定是错误的吗？

    分组实验：测量并联电路中两盏亮度不同的电灯所经过的电流。

    生：并联电路中，亮度大的灯泡经过的电流确实较大。

    师：亮度大小与电流大小无关。电流的大小与电路的连接方式有关，串联电路中电流处处相等;并联电路中电阻小的支路中电流较大。

    这样的教学，不但有效转化了学生对串联电路电流关系的错误前概念，使学生学到了新的知识，而且为后续有效转化学生“并联电路中，亮度大的灯泡两端的電压大”的错误前概念，及学习电功率与电压、电流的关系打下坚实的基础。

    3.将错就错顺水推，证明错误

    学生的一些错误前概念较抽象，很难用事实说清楚或用实验验证。例如，根据密度公式得密度与质量成正比，与体积成反比;人静止站在水平匀速行驶着的公共汽车里，只有鞋底接触汽车，此时人水平方向受牵引力和摩擦力作用;用一水平方向的力推静止在水平地面上的汽车时，汽车没动，是因为推力小于摩擦力……对于这类错误前概念，教师可以先将错就错，再通过逻辑推理反推其错误原因。具体做法是先假设学生的认知是正确的，然后据此推理出与事实或已知的规律相悖的结论，进而引发学生的认知冲突，使学生对原有的前概念产生怀疑，从而自主建构起科学概念。

    例如，在分析水平向右用力推静止在水平地面上的汽车，但汽车未被推动的受力情况时，大多数学生会根据生活经验想当然地认为汽车未被推动是因为摩擦力大于推力。此时教师可以顺着学生的思维进行引导。

    师：如果摩擦力大于推力，汽车水平方向受力平衡吗？

    生：不平衡。

    师：受力不平衡时，汽车处于怎样的运动状态？它能保持静止吗？

    生：汽车不能静止，也不能保持匀速直线运动状态。

    此时学生产生了认知冲突，开始感觉到自己先前的解释可能是错误的，进而产生寻找合理解释的欲望。

    师：推汽车，汽车未动，汽车处于什么状态？汽车的受力情况有哪些可能性？

    学生开始思考，寻找科学的解释。最终学生利用二力平衡知识做出了科学的解释：汽车处于静止状态，说明受力是平衡的。根据二力平衡条件可知，推力与摩擦力的大小是相等的。因此，汽车未被推动是因为摩擦力等于推力，而不是大于推力。

    综上可知，聚焦学生的错误前概念开展相关的教学，能迎合学生的需求，使其对学习科学更感兴趣，从而提高学生学习的内驱力。教师对学生的错误前概念进行有效的分析、纠正，使其转化为科学的概念，能使课堂教学的针对性加强，教学效率大为提高。