概念重建模式及其在小学科学教学中的运用

概念重建模式及其在小学科学教学中的运用摘要：概念重建教学模式实施的一般程序为定向参与、引导探究、建构交流、解释拓展、反思评价。

其实施策略有：调查学生的前科学概念；创设问题情境，引发学生的认知冲突；引导学生探究，培养科学过程技能；鼓励学生做出解释，生成概念；提供反思与概念发展的平台。

关键词：概念重建；小学科学教学；运用近年来，西方科学教育工作者十分重视从认知发展的角度来研究学生科学概念的形成和发展，并取得了重大成果。

研究表明，学生在学习科学课程之前已经获得各种另类概念（前科学概念），科学教学就是要帮助他们重建现有的概念。

本文分析了概念重建的内涵，进而提出概念重建教学模式及其在小学科学教学中运用的案例与策略。

一、概念重建的内涵根据概念形成的途径，儿童的概念主要有两种：一是不经过专门的教学，在日常生活中通过积累经验而获得的概念，这类概念被称为日常概念（dai1y concept），也称之为前科学概念（pre-science conception），但更多的学者将这些想法称为另类概念（alternative conceptions）；二是在科学教学过程中，通过揭示概念的内涵而形成的概念，这类概念属于科学概念（scientific concept）[1] 。

这两种概念有着十分复杂的关系。

根据建构主义的观点，另类概念是儿童用以解释周围环境和世界的知识框架和基础结构[2]。

学生的概念学习、发展过程不可能绕开学生头脑中的另类概念，相反，必须依靠学生原有的另类概念，通过概念转变和重建，形成科学概念。

小学科学教学过程涉及到许多重要的科学概念，学生对这些概念的学习不是一步到位的，而是要重复多次，螺旋上升的，学生需要利用自己的原有的知识，将它们发展到更深入、更抽象的层次。

这一过程涉及修改原有知识获得新知的学习——概念重建。

重建可以表征为学生头脑中的知识或特定的知识结构之间联系方式的变化（Rumelhart & Norman，1981）[3]。

这是一种有意义的学习，只有通过这一过程才能促进学生思维的真正发展，达成发展学生科学素养的目的。

二、概念重建模式的步骤概念重建教学模式是以另类概念为前提，以小组合作学习为基本组织形式，以科学探究为基本方式，以促进概念重建为根本目的的循环性学习过程。

该模式突出对科学本质的理解，强调学生在学习活动中的主体性和自控性。

1.定向参与定向参与是概念重建教学过程的启动阶段。

它的主旨是创设积极的富于驱动性的教学情景，帮助和促使学生形成明确并有价值的问题，使学生参与到学习任务中来。

学生根据已有经验，做出预测或猜想，并讨论和交流他们的预测与解释，旨在暴露学生的另类概念，引发学生的认知冲突。

2.引导探究在此阶段，学生多以小组合作的方式，对问题作出猜想和预测，设计并制订探究方案，进行实验或实施调查，观察记录实验现象，收集处理数据资料，思考证据与结果的关系，进行初步分析和解释，在小组内交流和讨论。

3.建构交流这一阶段是建构新的认识和初步形成解释的过程，也是使有关概念、原理或技能变得易懂、可理解的过程。

在这个过程中，充满了学生不同的个人概念和认识之间、个人认识与事实证据之间、个人认识与科学概念原理之间的“冲突”矛盾和斗争。

学生在这样的过程中，进一步暴露和明确自己的已有概念和认识，感受不同观点和解释之间的一致与差异。

4.解释拓展这是学生用前一阶段刚刚获得的科学概念在新情境中解决问题，从而实现对新概念的验证、应用、巩固的过程。

当学生获取了新的认识后，必然需要经历一个解释和精致概念的过程。

通过这个阶段，新旧经验经相互作用与联系得以整合，原有的认知结构经同化与顺应得到发展，新获得的概念、过程或技能得以精致。

5.反思评价可随机依教学进程展开，也可在拓展阶段之后进行总结性的反思与评价。

学生的自我反思是最关键的，学生的自我评价和小组内的相互评价是最重要的。

教师要引导学生既针对自己探究学习的结果进行评价，更要对知识建构过程、探究活动的态度、合作的情况、学习的感受等各个方面的表现进行反思总结。

三、概念重建教学模式运用的案例分析概念重建教学模式在小学科学教学设计中有广泛的应用。

现以教科版三年级“水和水蒸气”一课的教学为例加以说明。

1.定向参与教学中首先运用反例引发认知冲突，以激发学生的探究欲望。

课始，教师可设计“观察水蒸气特点”的活动如下：师：请每一位小朋友沾一点水在手背上擦一擦，同时仔细观察小组中湿的黑板、湿手帕上面的水蒸发变为水蒸气。

看一看我们能看到水蒸气吗？（学生观察实验现象）师：小组讨论：看到水蒸气了吗？水蒸气有些什么特点？生：看不到水蒸气。

生：水蒸气是无色无味的，看不见、摸不着。

生：像空气一样，水蒸气是气体。

在这一教学活动中，学生亲自体验了由表及里的不断深入的“发现”过程，原有的认知结构得以扩充，对水蒸气的特点有了较为明确的认识。

尤为重要的是，这一情境很自然地引发了儿童原有认知与新知识之间的强烈冲突：日常生活中经常看到的白汽，以前总以为它就是水蒸气（前概念）；现在发现水蒸气却应该是“看不见的”。

面对新现象与概念之间的差异，儿童渴望寻找新的理论去作出解释，去消除冲突，这正是实现科学概念转变的重要基础。

2.引导探究学生产生了认知冲突，就应该提供充分而有结构的材料让学生亲历科学活动过程，以收集大量的事实，揭示自然现象的本质。

“水和水蒸气”一课主要设计如下探究活动。

探究活动一：探究水的蒸发“蒸发”是本课要求学生掌握的第一个概念。

探究水的蒸发活动如下：师：（投影幻灯片）玻璃鱼缸装了半缸水，红色的横线表示水的高度，能看明白吗？师：（投影显示鱼缸里的水逐渐减少）这些分别是第一天白天、第三天晚上、第七天白天、第十天晚上、第十五天白天拍的鱼缸的照片。

水为什么越来越少了？生：水蒸发了。

生：再过几天水会干了。

师：你能举举生活中这样”水干了”的例子吗？生：我晚上洗的红领巾，第二天早晨就干了。

生：妈妈洗的衣服晒出去，不久就会干。

生：用湿抹布擦桌子，过一会桌子上的水就变干了。

生：拖地拖完，过一段时间地上的水就干了。

师：水慢慢地少了、慢慢地干了，变成了水蒸气，刚才小朋友已经说了，这种现象叫水的蒸发。

在这个过程中，对概念的理解基于真实的情境，通过紧密联系生活实际，促使学生在积极互动中体悟和把握“蒸发”概念的内涵。

探究活动二：探究水蒸气的重要特点——凝结“凝结”是本课需要学生理解的另一个重要概念。

探究水蒸气”凝结”特点的活动如下：师：水蒸气还有什么特点？我们继续进行研究。

每组两只相同的杯子，装着相同多的温水，同时盖上玻璃片，但是一块是热的，一块是冷的，观察产生了什么现象？（热玻璃片是教师放在玻璃台板上已经加热的，各小组领取材料后进行观察活动。

）生：在冷的玻璃片上有雾。

生：我摸了一下，是小水珠。

师：大家都摸一摸，是什么？生：小水珠。

师：小水珠从哪里来的？生：杯子里冒出来的。

生：水蒸气变成了小水珠。

生：温水里蒸发出来的水蒸气，遇到了冷玻璃，变成了小水珠。

师：水蒸气遇到了冷的物体变成小水珠的现象，称为凝结。

讨论过程中，有学生仍回答“白汽是水蒸气”，但立即遭到其他同学的否定——理由是，水蒸气是看不到的。

在争论一番后，学生们能解释“白汽是小水珠”。

这一设计，让学生在积极的思维过程中去发现、去领悟，学生不仅品尝到了探究所带来的快乐，同时，较为深刻地理解了水蒸气遇冷“凝结”的特点。

3.建构交流概念改变并不仅仅是改变概念本身，还要触及到支持概念的知识体系，才能真正实现学生对科学概念的理解。

学生列举生活中的蒸发、水蒸气的凝结现象，通过联系实际，使所学知识得到进一步巩固，同时也可能发现问题，补充、修整、发展所学知识，强化学生对新概念的理解。

学生经由小组讨论、对比、解释彼此的前概念的异同，并与教师的意见交换、沟通，进行同化与顺应，以发展概念或促进重建概念。

4.解释拓展要使新概念真正地成为知识体系中的一部分，还需要能够运用新概念，并在此基础上做出解释。

因此，在新概念建立以后，还要提供对科学概念进行巩固和系统化的机会。

在学生较为深刻地理解“蒸发”和“凝结”概念的基础上，学生通过相互交流、讨论，最终能够解释白汽是水蒸气遇冷凝结成的小水珠，并通过使用玻璃片收集、喷壶喷洒等方式进行验证，真正实现从前概念到科学概念的转变。

5.反思评价学生对科学概念认同后，要求对学习过程进行评价，促进学生元认知策略的发展与完备。

评价要做到多种形式评价的结合，从而能够促使教师与学生通过评价获得进一步改进教与学的必要信息。

四、实施概念重建教学模式的教学策略1.调查学生的前科学概念科学概念重建是以学生的前科学概念为基础、为生长点的。

因此，在教学中调查学生的前科学概念是非常关键的，它有助于了解学生的“先入之见”。

一般可以通过提问、访谈、问卷调查、制作概念图等方式来揭示学生的前概念。

2.创设问题情境，引发学生的认知冲突从生活实际和学生的经验中发现和提出问题，不仅能激发学生积极思维的兴趣和学习欲望，为学生的自主探究学习定向，而且能引导学生用自己的前科学概念尝试解释问题，从而引发学生的认知冲突。

3.引导学生探究，培养科学过程技能概念重建特别重视开发学生的智力，发展学生的创造性思维，培养科学过程技能，力图通过自主探究引导学生学会学习和掌握科学方法，促进科学概念的建构。

为此，教师要创造条件，鼓励学生通过亲历探究活动，寻求问题的答案。

4.鼓励学生作出解释，生成概念解释是指学生对自己的经验开始抽象化、理论化，使其成为一种可交流的形式的过程和活动。

教师要鼓励学生进行知识的内部加工，总结概括他们自己的想法和前一阶段获得的直接经验，形成自己的观点。

学生内部的加工过程结束后，通过交流讨论，全面认识各种表征的意义，促进将原有的前科学概念转变成科学概念。

5.提供反思与概念发展的平台引导学生通过联系和整合，使原有知识结构得到改组，从而重建自己新的知识网络和概念结构。

通过多种变式练习，促使学生在更广阔的知识背景中运用自己习得的概念。

参考文献：[1]王岳.小学科学教育中儿童概念学习问题探讨[J]. 课程？教材？教法，1994（3）.[2]Wellman H.M.，Gelman S.A.Congnitive development：Foundational theories and core domains [J]. Annual Review ofpsychology1992（43）.[3]Rumelhart，D. & Norman，D. Accretion，tuning，and restructuring：Three modes of learning[A]. J. Cotton & R. Klatzky （Eds.），Semantic factors in cognition[C]，Hillsdale，NJ：Erlbaum，1981：37～60.。