新昌實(shí)驗小學(xué) 孫常龍 黃國忠 俞玉燕 石海珍
一、研究問(wèn)題的提出
1、教師對前概念缺乏認識。
概念的正確與否，這對于科學(xué)教師來(lái)說(shuō)是一清而楚的。然而他們對學(xué)生中存在的前概念以及在學(xué)習過(guò)程中形成的相異概念卻模糊不清，甚至是不知道有這么回事?，F在科學(xué)教學(xué)較多地進(jìn)行傳統的學(xué)習模式，教學(xué)是以知識為中心，強調死記硬背。學(xué)生不厭其煩地重復大運動(dòng)量的應試操練，無(wú)從說(shuō)起學(xué)習者的主動(dòng)性、能動(dòng)性和創(chuàng )造性。學(xué)生的學(xué)習環(huán)境封閉、落后、嚴重脫離社會(huì )生活實(shí)際，學(xué)生并不能真正掌握科學(xué)概念，面對現實(shí)中的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，仍然對其前概念和異類(lèi)概念“執迷不誤”。事實(shí)上，科學(xué)概念是經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的探索才發(fā)展成熟的，我們不可能期望學(xué)生通過(guò)一、兩堂課的聽(tīng)講就徹底理解、明白也不可能通過(guò)記憶程序，如“科學(xué)方法的步驟”等等來(lái)掌握科學(xué)概念，領(lǐng)悟科學(xué)精神。
2、學(xué)生存在的問(wèn)題。
當前小學(xué)生在概念學(xué)習中存在概念不清、概念模糊等現象，這些問(wèn)題主要來(lái)自于對科學(xué)概念內涵的掌握不妥。在我們的實(shí)際教學(xué)往往會(huì )發(fā)現這樣一些問(wèn)題。一是學(xué)生掌握概念內涵不全。小學(xué)生在實(shí)際運用概念中，往往顧此失彼。如溶解在小學(xué)科學(xué)概念描述中有三個(gè)因素：①物質(zhì)顆粒變成肉眼看不見(jiàn)的微粒；②微粒均勻分布在水中；③如果水分不減少，顆粒不會(huì )自行沉淀下來(lái)。那么我們在實(shí)際運用中就要根據這三個(gè)因素去理解判斷。而學(xué)生在實(shí)際學(xué)習卻是容易掌握前兩個(gè)內涵因素，而忽視后一個(gè)內涵因素。正因為這樣，所以，學(xué)生對面粉在水中是否溶解會(huì )作出一個(gè)錯誤的判斷。這個(gè)問(wèn)題的產(chǎn)生在于學(xué)生沒(méi)有全面運用概念的內涵，而因為缺乏其中一個(gè)因素產(chǎn)生了錯誤的判斷。概念包含了諸個(gè)因素的內涵，只有正確理解概念中的內涵，才能掌握概念。二是轉換概念內涵。學(xué)生在概念形成中有一個(gè)突出的錯誤現象是概念中的內涵轉換。例如鳥(niǎo)類(lèi)在小學(xué)科學(xué)中的描述是身體上長(cháng)有羽的動(dòng)物是鳥(niǎo)類(lèi)。而學(xué)生的鳥(niǎo)類(lèi)概念卻是在空中會(huì )飛的動(dòng)物是鳥(niǎo)類(lèi)，如此，就把蝙蝠當鳥(niǎo)類(lèi)，而雞鴨就不是鳥(niǎo)類(lèi)了。內涵轉換的結果是混淆了概念。三是學(xué)生缺乏事實(shí)的積累。我們往往認為，只要記住了概念，科學(xué)概念的學(xué)習就萬(wàn)事大吉。
概念教學(xué)中存在諸如此類(lèi)的問(wèn)題比較突出，它們妨礙著(zhù)學(xué)生科學(xué)素養的形成，妨礙著(zhù)學(xué)生的發(fā)展。
二、科學(xué)概念轉變的界定
由于概念轉變本身的復雜性，概念的轉變可以發(fā)生在許多水平上，因而對概念轉變的界定比較困難。從已有研究看，研究者對概念轉變的分析主要表現為兩類(lèi)：一種是指不穩定的知識重構、同化或者概念獲得；一種則是指激進(jìn)的知識重構、順應或者是概念的替換。也有研究者認為知識的增長(cháng)并不意味著(zhù)概念的轉變，而有些研究者則認為知識的增長(cháng)是概念轉變的另一種水平。對概念轉變的內涵的不同理解，導致人們常常認為概念的轉變就是科學(xué)概念對教學(xué)前概念的簡(jiǎn)單換。根據近年來(lái)對概念轉變諸多問(wèn)題的關(guān)注，本課題將科學(xué)概念轉變理解為：為了理解新概念，小學(xué)生的教學(xué)前概念結構發(fā)生根本性的重構過(guò)程。也就是科學(xué)概念的獲得過(guò)程。小學(xué)生科學(xué)概念的轉變意味著(zhù)學(xué)生要經(jīng)歷從教學(xué)前概念向科學(xué)概念的一個(gè)連續的學(xué)習過(guò)程。衡量學(xué)生概念轉變的標準應該是學(xué)生科學(xué)概念的獲得以及學(xué)生對科學(xué)概念的理解。對科學(xué)概念轉變的認識不僅是探討學(xué)生概念轉變問(wèn)題的起點(diǎn)，對這個(gè)問(wèn)題的認識也是進(jìn)一步探討概念轉變過(guò)程以及促進(jìn)概念轉變方法等的基礎。
三、文獻綜述
1、科學(xué)概念研究的狀況
縱觀(guān)國際科學(xué)教育發(fā)展的歷史,近三十年來(lái),對學(xué)生的科學(xué)概念以及學(xué)生在科學(xué)學(xué)習中所扮演角色的研究是科學(xué)教育的心理學(xué)研究中最重要的領(lǐng)域之一[1]?？茖W(xué)概念的學(xué)習能夠使學(xué)生更加深刻地認識事物和現象,促進(jìn)科學(xué)知識的系統化和結構化;有助于發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力,實(shí)現提升學(xué)生科學(xué)素養的科學(xué)教育目標。但是,從當前的情況來(lái)看,促進(jìn)科學(xué)概念教學(xué)的實(shí)踐效果并不理想,即使是在科學(xué)教育發(fā)展較早的美國,大量的研究結果也表明學(xué)生對科學(xué)概念的掌握并不理想:在過(guò)去兩個(gè)世紀,一個(gè)最令人不安的事實(shí)是,我們的學(xué)生不能牢固掌握科學(xué)中的關(guān)鍵性概念,即使經(jīng)過(guò)詳細的傳授,學(xué)生也只是一知半解 。而在我國,由于教學(xué)中往往強調對科學(xué)概念的機械記憶,學(xué)生對科學(xué)概念不能真正認識和理解,因此,“科學(xué)概念教學(xué)不能讓學(xué)生實(shí)現科學(xué)概念的建構”,且“科學(xué)概念教學(xué)的效果并不理想” 。
2、科學(xué)新課程指導思想的轉變
現行的課標和教材均為實(shí)驗版。通過(guò)前一輪的實(shí)驗，已積累了一定的經(jīng)驗和教訓，于2007年對教材進(jìn)行修訂，實(shí)施新教版科學(xué)教材。教材修訂突出科學(xué)課程本身的特點(diǎn)。例如通過(guò)觀(guān)察、實(shí)驗等獲得科學(xué)知識，體現科學(xué)的實(shí)證意識、邏輯思維和質(zhì)疑精神。凸現科學(xué)教學(xué)的任務(wù)——理解重要的科學(xué)概念，而不僅僅是事實(shí)。體現科學(xué)概念和科學(xué)探究發(fā)展的雙螺旋結構協(xié)調發(fā)展，建立兩者之間的聯(lián)系。因而在教學(xué)指導思想上作了調整，原教材是在“過(guò)程與結果”的關(guān)系處理上，可能太過(guò)于偏重“過(guò)程”。因此，許多教師在組織學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)的過(guò)程中，重形式，走過(guò)場(chǎng)，有的為了活動(dòng)而活動(dòng)，導致學(xué)生對重要科學(xué)概念的理解不到位，從而影響了學(xué)生科學(xué)素養的發(fā)展。因而，修訂版教材注重科學(xué)概念和科學(xué)探究協(xié)調發(fā)展，強調對重要科學(xué)概念的理解。
3、前科學(xué)概念與科學(xué)概念
兒童的前概念是指學(xué)習者在接受正式的科學(xué)教育之前，在現實(shí)生活中通過(guò)長(cháng)期的經(jīng)驗積累與辨別式學(xué)習而獲得的一些感性印象、積累的一些缺乏概括性和科學(xué)性的經(jīng)驗，是一些與科學(xué)知識相?；虿槐M一致的觀(guān)念和規則[[1]]。
概念是組織起來(lái)的經(jīng)驗，是基于事實(shí)、事件、特性、感知信息進(jìn)行分類(lèi)、推理和抽象出來(lái)的知識，它使我們能有效地認知、交流、發(fā)展我們對世界的認識。
科學(xué)概念是指組織起來(lái)構成的、系統的科學(xué)知識。它來(lái)自科學(xué)家共同體對世界的認識，同時(shí)也幫助科學(xué)家組織對世界的觀(guān)察和發(fā)現，它包含的內容是開(kāi)放的、動(dòng)態(tài)變化的。[[2]]
5、指導課題研究的理論基礎
A、建構主義學(xué)習理論
當代建構主義者主張，世界是客觀(guān)存在的，但是對于世界的理解和賦予意義卻是由每個(gè)人自己決定的。我們是以自己的經(jīng)驗為基礎來(lái)建構現實(shí)，或者至少說(shuō)是在解釋現實(shí)，每個(gè)人的經(jīng)驗世界是用我們自己的頭腦創(chuàng )建的，由于我們的經(jīng)驗以及對經(jīng)驗的信念不同，于是我們對外部世界的理解便也迥異。所以，學(xué)習不是由教師把知識簡(jiǎn)單地傳遞給學(xué)生，而是由學(xué)生自己建構知識的過(guò)程。學(xué)生不是簡(jiǎn)單被動(dòng)地接收信息，而是主動(dòng)地建構知識的意義，這種建構是無(wú)法由他人來(lái)代替的。
學(xué)習過(guò)程同時(shí)包含兩方面的建構：一方面是對新信息的意義的建構，同時(shí)又包含對原有經(jīng)驗的改造和重組。這與皮亞杰關(guān)于通過(guò)同化與順應而實(shí)現的雙向建構的過(guò)程是一致的。只是建構主義者更重視后一種建構，強調學(xué)習者在學(xué)習過(guò)程種并不是發(fā)展起供日后提取出來(lái)以指導活動(dòng)的圖式或命題網(wǎng)絡(luò )，相反，他們形成的對概念的理解是豐富的、有著(zhù)經(jīng)驗背景的，從而在面臨新的情境時(shí)，能夠靈活地建構起用于指導活動(dòng)的圖式。 [[3] ]
A、復合空間理論
復合空間理論是認知語(yǔ)言學(xué)中的一個(gè)重要理論，它是在心理空間(mental space)理論基礎之上發(fā)展而來(lái)的。所謂心理空間就是語(yǔ)言使用者建立語(yǔ)言理解的心理表征結構。通過(guò)這種心理結構的激活，人們能夠構建對某些語(yǔ)言成分的理解。復合空間理論主要涉及4個(gè)心理空間：類(lèi)屬空間 、輸入空間Ｉ 、輸入空間Ⅱ 和復合空間。不同的心理空間可以衍生出不同的子空間，并且還可以建立起一系列的概念，如時(shí)間、信念、愿望、可能性、位置、現實(shí)等。Fauconnier(1997)認為，復合空間是在兩個(gè)輸入心理空間的基礎之上建構產(chǎn)生的第三個(gè)空間。它從兩個(gè)輸入空間中提取部分結構，并形成層創(chuàng )結構 。當輸入空間1與2部分地投射到復合空間后，通過(guò)“組合”“完善”和“擴展”三個(gè)彼此關(guān)聯(lián)的心理認知過(guò)程的相互作用，層創(chuàng )結構就產(chǎn)生了。層創(chuàng )結構的產(chǎn)生過(guò)程就是意義的建構與產(chǎn)生過(guò)程。正因為如此，整個(gè)空間復合模式是一個(gè)動(dòng)態(tài)的模式。換言之，復合空間并不是兩個(gè)輸入空間之內容的簡(jiǎn)單相加，而是通過(guò)推斷等認知活動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)新的概念化結構的過(guò)程。 [[4]]
四、研究過(guò)程
（一）課題研究的內容與預期目標：
1、課題研究的內容
⑴正確利用小學(xué)生的前概念來(lái)建立新的科學(xué)概念。我們研究學(xué)生的前概念對科學(xué)概念形成的作用和影響。在認知沖突中，我們采取有效的策略實(shí)現前概念的遷移，構建科學(xué)概念。
⑵改變傳統的死記硬背的學(xué)習模式，開(kāi)展探究活動(dòng)，采取有效的措施讓學(xué)生積累事實(shí)經(jīng)驗，實(shí)現事實(shí)性目標，為學(xué)生的概念轉變奠定基礎。
⑶有效地把科學(xué)概念與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)。
2、課題研究的預期目標
①我們把科學(xué)學(xué)習看作兒童關(guān)于自然現象的原有概念的發(fā)展或轉變，期待前概念對學(xué)生概念轉變的作用有更深刻的認識，從而采取相應的對策來(lái)教學(xué)。
②教師能營(yíng)造一個(gè)能夠支持概念轉變的學(xué)習環(huán)境。包括設計合理的科學(xué)探究活動(dòng)，為學(xué)生提供一個(gè)能夠互相討論，思考不同觀(guān)點(diǎn)的機會(huì )等等。
③教師能有效選擇教學(xué)策略，實(shí)現學(xué)生的概念轉變。我們把教學(xué)策略看作指導特定主題教學(xué)順序的整體方案。以學(xué)生的概念學(xué)習任務(wù)為基點(diǎn)，使方案合理、有效。
（二）課題研究的條件分析及具體分工
1、師資條件
課題組成員是專(zhuān)職的科學(xué)教師，多年從事一線(xiàn)科學(xué)教學(xué)，均為小學(xué)高級教師。他們積累了豐富的科學(xué)教學(xué)經(jīng)驗，撰寫(xiě)的教學(xué)論文在省、市、縣獲獎。
2、研究保障
A、學(xué)校配有一類(lèi)的科學(xué)實(shí)驗室和儀器室。
B、學(xué)校領(lǐng)導重視，王永鋒老師專(zhuān)門(mén)負責指導本課題的研究。
3、人員分工：
| 人員 | 內容 | 備注 |
| 孫常龍 | 總負責 | |
| 黃國忠 | 事實(shí)性目標的建立如何轉化為學(xué)生的科學(xué)概念。 | |
| 俞玉燕 | 正確利用小學(xué)生的前概念來(lái)建立新的科學(xué)概念。 | |
| 石海珍 | 能有效地把科學(xué)概念與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái) | |
（三）課題研究的步驟
⑴準備階段（2010、8——9）
A、制訂課題方案----《促進(jìn)小學(xué)生科學(xué)概念轉變的策略探索》
B、收集與課題相關(guān)的資料，并了解學(xué)生在解決問(wèn)題方面的情況。
C、思考出與課題相關(guān)的研究問(wèn)題，以便于對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗研究。
⑵實(shí)施階段（2010、9——2011、12）具體開(kāi)展課題工作
A、 本團隊教師積極的投入到課題的實(shí)驗研究中去。
運用調查法、行動(dòng)研究法和案例分析法等，采取點(diǎn)面結合，個(gè)別與一般相結合，對學(xué)生科學(xué)概念的形成進(jìn)行了各個(gè)方面的研究。
B、本團隊教師結合課題實(shí)驗情況，寫(xiě)出了相關(guān)的案例分析。
⑶總結階段（2012、1——2012、3）
A、 對實(shí)驗班和對比班進(jìn)行實(shí)驗后的問(wèn)卷調查。
B、撰寫(xiě)、完成課題研究報告。
C、成果展示：論文、教學(xué)設計、公開(kāi)研究課課例。
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