李学海

谈初中科学概念教学的几点做法

李学海

李学海/杭州外国语学校教师（浙江杭州310023）。

科学概念的建立是基于对大量客观事物的分析、比较、综合、概括，抽象出这一类客观事物共同的本质特征而得出的。科学概念教学是课堂教学极其重要的一部分，在帮助学生构建科学概念的过程中，如果教师有意识地对学生进行分析、概括、辨析、推理等能力的培养，不仅有助于学生更深入、灵活、有效地掌握概念，长此以往也会使学生的科学素养和思维品质得到提升[1]。当下概念教学存在的主要问题是：概念教学的过程被省略，直接将概念塞给学生，导致学生对概念的学习停留于记忆，理解片面、肤浅，当遇到新情境、新问题时束手无策，不能自如运用概念来解决问题。因此，如何促进学生对科学概念的理解、掌握和运用，提高科学概念教学的有效性，从而形成有意义学习，成为我们亟待思考的问题。笔者结合多年初中科学教学实践谈几点做法。

一、在认知冲突中明晰概念

当学生发现自己的观点或想法与实验现象不符或与其他同学不同时，往往会对自己先前的观点产生怀疑，引起内在的概念冲突，使认知处于不平衡的状态，这便形成了认知冲突。这种认知冲突的产生和化解的过程，正是学生同化和顺应新的观点、建构和修正概念的过程[2]。以质量守恒定律中引发认知冲突的设计为例。

问题：白磷燃烧前后的质量一样吗？

（学生想到所学课题内容，会认为质量是守恒的。）

视频：烧杯中放入少量白磷，称量点燃前后的质量。

问题：实验得出什么结论？

学生：反应前物质的总质量大于反应后物质总质量。

小组讨论：实验方案有没有什么问题？

学生：烧杯没有用塞子塞住，产生的白烟大量挥发到空气中，反应后物质质量减少。

将视频与课本实验进行比较。

问题：为什么把烧杯换成锥形瓶？气球起什么作用？

学生分析讨论，之后完成实验，冷却后电子天平称量，反馈现象结论。

学生理所当然认为白磷燃烧后质量不变，但实验结果与学生的预测相反。此时，学生会更迫切地寻找更多的相关信息，试图去解决认知冲突，在此过程中逐步达到对概念的明晰。因而，创设合适的情境，通过实验演示等提供给学生与原有理解相反的事实，由此产生不同观点的碰撞，能帮助学生纠正错误概念，促进正确概念的掌握。

二、在分析推理中形成概念

教师要明确为什么要引入这个概念，如何在分析推理中帮助学生形成概念，从中掌握概念知识的程序。分析推理过程是一个逐步深入、接近概念本质的过程，更是调动学生思维、引发学生思考的助推器。这一过程实质上是给了学生一把解决问题的钥匙，促进学生自主地通过同化和顺应建构概念。以催化剂的概念教学为例。

问题讨论：过氧化氢溶液和二氧化锰反应产生气体，怎样设计确认实验中的反应物？

学生设计：（1）在试管内倒入少量过氧化氢，用带火星的木条伸入试管检验，观察现象，加热后再观察现象。（2）取少量二氧化锰于试管中，加热，带火星的木条检验，观察现象。（3）过氧化氢溶液中加入少量的二氧化锰，用带火星的木条检验。

学生得出二氧化锰加快了化学反应速度的结论。

思考：二氧化锰与哪一步作用相似？

学生：与加热相似。

教师总结：像二氧化锰那样，在反应中只起到改变其它物质的反应速度，本身的质量和化学性质在反应前后都不变的物质叫做催化剂。同时再提出问题：要证明二氧化锰是催化剂还需要再增加什么探究实验？

学生思考讨论：（1）探究反应前后的质量有没有改变，将3中剩余的物质过滤、洗涤、干燥，看得到黑色固体的质量是否与反应前相等；（2）探究二氧化锰的化学性质有没有改变，看反应后过滤干燥得到的二氧化锰能否继续催化分解过氧化氢。若二氧化锰能继续催化分解过氧化氢说明二氧化锰是催化剂。

只有亲身经历过分析推理、实验体验，学生才能更好地掌握概念。在形成概念的过程中，师生重演概念知识的产生与发展过程，学生自主性地获取概念内容，在经验的基础上建构概念，对概念的理解就更为深刻。

三、在数形结合中深入概念

概念的教学过程本身就是科学方法的示范。教师要有意识地从教材中归纳总结出形成概念的方法并向学生加以介绍。学生对方法不断积累和掌握，由于方法具有程序化和自觉能动性的特点，学生会自动用方法把复杂的问题简单化，认识事物之间的本质和区别，并形成概念。以分析匀速直线运动的概念为例。

科学课程标准中对速度的内容目标之一是能用速度描述物体的运动。这个目标看起来对学生的要求不高，课堂上教师往往这样介绍：单位时间通过的路程相等。但当学生碰到了s-t图像和v-t图像相应的问题，还是感觉比较陌生，错误率很高，甚至有的同学无从下手。因此要搞清楚匀速直线运动的概念，除了要分析清楚内涵和外延，还可以用数学方法来描述概念，从而形成从感性认识到理性认识的突破。以描点法分别作出v-t和s-t图像（图1a）；在此基础上，作出不同速度的图像（图1b）；还可以根据v-t图像求路程的大小（即图示阴影部分矩形面积）或根据s-t图像上任一点找到横纵坐标求速度（图1c）；最后根据前面的分析来判断相似图像的物体运动情况（图1d）。

图1

经过这样分析，学生对匀速直线运动的概念印象极为深刻，知识储存变得专一有序，知识的提取也变得轻松便捷。通过数形结合处理数据、描述规律，形象直观而且简捷准确，科学表达运动规律，使概念变得清楚明了。如此能增强学生对概念本质的认识，促进概念的有效形成，从而提高分析处理问题的能力。

四、在习题讲评中完善概念

习题讲评的常见模式是讲授式，教师一言堂，讲得多且难，课堂容量大，学生并不一定能真正理解掌握。学习金字塔理论认为，学习效果较差的方式是个人学习或被动学习；而学习效果较好的都是团队学习、主动学习和参与式学习，如让学生教别人。因此，习题讲评可以采用以下方法。

一是自诊合作拓展。学生小组讨论，每位同学向身边同学提出自己的问题，同时给身边同学讲自己有独到见解的方法；再让学生提出还不能解决的问题，师生共同分析，在过程中教师了解并诊断学生典型的概念错误。

二是设计错误答案。教师创设合适情境载体，引发学生思考：为什么这样设计答案，还可以怎样设计答案。将知识问题化，问题开放化，使课堂活动起来，完善科学概念。

如，不计空气阻力，足球在空中飞行时受几个力的作用？

学生：足球在空中飞行时，脚和球已经脱离接触，没有相互接触和挤压，不再受到脚对它的力，只受重力作用，仍能向前飞行是由于足球有惯性（图2a）。

教师：有谁可以告诉我选项b会是什么？

学生：让认为仍然受到脚对它有踢力的学生选或让认为有惯性力的同学选（图2b）。

教师：谁来给选项c设计一个易错答案？

学生：受重力和踢力，给认为既受重力又受脚踢力的同学选（图2c）。

教师：有没有同学给选项d设计答案？

学生：受重力，还受人对球的踢力，给受力物体搞错的同学选（图2d）。

图2

如此设计思维的容量大，师生互动的容量大，对概念的理解更为透彻。同时，这也有助于训练学生用科学语言准确描述概念。有的学生自我感觉清楚，但让其分析，便觉得可意会不可言传或者直接用不够准确的“白话”来表述。学生通过个体思维将概念内容转化为让其它同学能懂的表达方式，并通过科学语言来准确、全面地表达，在这一过程中，学生科学思维品质得以提升。

除此之外，教师还可以将一定数量的原始问题提供给学生练习，给学生真实的教学情境，对原始问题加以直觉的认识、分析和判断形成表征，从而使学生的思维远离平衡状态[3]。

如，根据维生素C能够使淀粉-碘溶液褪色的原理，比较苹果汁和橙汁中维生素C含量的多少，能引发学生对控制变量法的思考。这样，学生学习过的概念和规律才能真正活起来，才能提高学习效率，培养创造性思维。

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[1]任康叔.例说概念教学中对学生分析概括能力的培养[J].物理教学探讨，2007，（6）：293-294

[2]徐立海，黄君明.物理教学中的“引发认知冲突”策略[J].物理教师，2011，（3）：15

[3]邢红军，陈清梅.从习题到原始问题：科学教育方式的重要变革[J].课程·教材·教法，2006，（1）：57-60

责任编辑：姚 旺