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1、儿童的前科学概念与转变儿童的前科学概念与转变范学军一、什么是前科学概念一、什么是前科学概念（一）关于儿童前科学概念界定（一）关于儿童前科学概念界定在日常的科学教学中，你是不是也有这样的困惑：有些科学知识学生学起来没有兴趣，有些科学知识不管怎么讲，学生都出现错误的认识，比如烧水时冒出的“白气”学生认为是水蒸气，浮在水面的物体受到的浮力大等等。出现错误的认识到底是什么原因呢？踏进科学教室的儿童，并不是一张白纸，他带着进入课堂之前积累的所有生活经验，包括他在过去学习和生活中看到的各种现象、形成的各种观念，以及他们个体的想法，其中有一部分与当今普遍认可的科学理论是一致的，有一些则是不一致的。它们是儿童
2、在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的非本质的认识。比如:一些儿童认为鸡不是鸟,鳄鱼属于两栖动物等等。儿童的这些概念来自他们对自然现象的感觉体验、日常语言、大众传媒、科学课程、家庭情境中的对话等。建构主义认为儿童的这些概念并不是一些简单、零碎的错误信息,儿童有自己的“朴素物理理论” 、 “朴素生物理论”等,他们有自己解释、分析有关现象和事物的方法,尽管他们的解释可能与科学的观点有很大不同。因此相对于科学概念而言,我们称之为前科学概念，简称前概念。 “前概念”的提法最早由前苏联心理学家维果斯基提出，他将概念分成日常概念和科学概念两类
3、：日常概念又称为前科学概念、错误概念。也有人把前概念也叫科学前概念、日常概念、迷思概念、另有概念、直觉概念、天真理论等。关于“前科学概念”的界定，国内外教育界对此都有所研究。我们对北京师范大学生命科学学院李高峰、刘恩山所撰写的“前科学概念的术语和定义的综述”一文中对“前科学概念”的界定表示认同。他们的观点是：在理论上，前科学概念指的是学习者将科学概念的内涵增加、减少或替换，导致外延扩大、缩小或移位的概念。韦钰博士在探究式科学教育教学指导一书中也指出“心理学通常以人们掌握概念的途径不同将概念分成日常概念和科学概念。日常概念也叫模糊概念或前科学概念，它是在日常交往和个人经验的积累过程中形成的，因此
4、这类概念的内涵中有时包含着非本质特性，而忽略了本质特性。它往往是一些与科学知识相悖或不尽一致的观念和规则。 ”在教育研究和实践中，前科学概念指的是学习者拥有的与科学概念的涵义不相一致甚至相反的概念，是学习者形成某一科学概念之前所拥有的概念形态。按照前科学概念产生的时间，可将其分为：原发性前科学概念（在进入正规的科学课堂之前所形成的前科学概念）例如电池有电流；继发性前科学概念（是个体在教师的教授下开始学习科学之后所形成的前科学概念）例如教师无法把握材料和物体的区别，就会使学生对概念进行错误的判断；按其状态来分，可分为：空壳概念（学习者知道某一概念的名称，但并不知道其内涵）例如对于两栖动物的认识；
5、不完整概念（学习者把一个概念的某些特性忽略掉了，或者对一概念所包括的下位概念涵盖不全）比如在儿童的前概念中，鸟就是会飞的动物，因而他们往往不同意鸡、鸭是鸟；比如对反射的理解不全面只接受镜子的反射作用。而对其他物体也能进行反射作用持否定态度。异质性概念（学习者将一概念的内涵增加，将某些特性强加于其中，导致其本质特征发生变化）比如学生对热能的理解。很多学生都理解为这种能量是热的，或者说只有热的物体才具有热能。例如直接把光看做直线光，而不认为光是沿直线传播的。条件缺失概念（学习者对某一事物及其属性的判断，忽略了其存在的前提条件）例如学生都认为烧水时冒出的“白气”是水蒸气；绝对化概念（忽略了特例和反例
6、的科学命题，称为绝对化概念）例如学生认为水有热胀冷缩的性质，忽略了水在 0-4的反常膨胀。前概念的研究也正被越来越多的小学教师认识并得以重视。不同国家进行的调查研究表明,不同文化背景下的儿童对日常生活中现象的理解及解释具有一致性。随着儿童自身的发展、交往范围的扩大、文化教育的影响,儿童的已有概念也在不断变化、重组,其天真理论也在不断修订、校正,并逐步获得科学概念。因而,从本质上讲,儿童概念获得的历程折射出人类认识发展的规律。（二）儿童前概念的几个特点（二）儿童前概念的几个特点1个体差异性对于课堂上的同一个实验，儿童会给出五花八门的解释，因为每一个学生都以自己的方式来“观察”并解释实验。我们自己
7、的行为同样如此，当我们阅读一篇文章或者与别人讨论一个话题时，我们可能会、也可能不会改变我们自己的观点。我们在多大程度上改变自己的观点，至少依赖于我们一开始所持有的想法，也同样依赖于我们所听到或读到的观点。2不连贯性学生们在课堂上会对物理现象提出不同的有时甚至是相互矛盾的解释。即使学生与教师的观点相矛盾，学生也不一定会意识到。我们还发现，同一个孩子对一类特定的现象会有不同的看法，有时在科学家看来是完全等同的情况，学生却使用不同的论据作出相反的预测，甚至对于同一个现象，他们会在两种解释之间换来换去。3顽固性人们经常注意到，即使在教学之后，学生也没有改变他们的想法，不管教师如何竭尽全力提供相反的证据
8、来挑战学生的观点，学生仍可能对相反的证据置之不理，或者用他们已有的概念来进行解释。4.广泛性学生在接受正式的科学教育之前，对日常生活中的有关现象的大量问题都有了自己特定的理解，这一理解包罗万象，在物理，化学，生物等等自然科学的各分支中都存在着前概念，而且还广泛存在于各个层次的学生中。5.片面性学生只关注事物的部分方面，不能对某种情况进行综合考虑；他们往往用系统中某一或某些组成成分的特点，尤其是一些显著特点，来解释某一现象，而不是从系统各组成部分的相互关系方面进行解释；此外，学生还认为，只有改变了的才需要解释，而不变的则无需解释，它们就是“事物本来的样子” 。6.负迁移性学生在对各种科学知识的学
9、习中，先前的知识结构对新的知识结构的建立起着积极的推动作用，但有时也产生一些负面的影响。同时对先前科学概念的不清晰也会影响以后对新概念的掌握。7.层次复杂性学生在建构对事物意义的理解时，总是以自己的知识经验背景为基础，因为不同学生看到的事物的不同方面，这主要表现在不同年龄段或同年龄段不同层次的学生中，对相同的科学问题有不同形式的前概念。8.反复性前概念的反复性表现在：学生经学习理解了一些科学概念，过了一段时间再遇到类似的问题时，受到先入错误的影响又会对该概念产生糊涂的认识。（三）儿童前科学概念形成的机制（三）儿童前科学概念形成的机制1知觉主导思考眼见为实，是很多儿童认识世界的一个基本特点。孩子
10、们往往将自己对事件或现象的推理和理解建立在可观察到的一些特点上。比如，只有当光强烈到足以产生可感觉到的效应时，如在物体表面产生一块光斑，孩子才认为光是存在的，而不认为光是一种存在于空间的实体。同样，当糖溶解到水中时，孩子们就认为糖“消失”了，而不是以细小得难以看见的粒子形式继续存在。等等。依赖情景来思考问题，也可以说是知觉主导思考的一种体现。在关于“热和温度”的一个问题中，一个儿童选择不锈钢锅来保持汤的温度，因为“咖啡壶能很好地保温，因此不锈钢也能很好地保温”。类似这样的例子还有很多。2关注片面在很多事例中，儿童只考虑特定现象的几个有限的方面，他们能集中注意的范围是由现象的特别明显的知觉特征所
11、决定的。这样的一种特征往往使儿童产生一种倾向，即把某种现象产生的原因解释为物体的固有属性或物体具有的性质，而不是系统要素之间的相互作用。例如，儿童会选择铁的容器而不是木制的或塑料泡沫容器来存放冰块，他们的理解是：铁是硬的，并且铁本身是凉的。他们根本不去考虑冰块和容器以及与周围空气之间的相互关系；再如，科学家把燃烧现象看成是燃烧着的物质和氧气的相互作用，而在儿童看来物质能否燃烧仅仅由物质本身的特点决定。关注变化而不是关注稳定状态，或者说注意系统的暂时状态而不是平衡状态，也是儿童关注片面的体现之一。比如说，学生看到物体在运动，会承认有力的作用存在；然而当系统处于平衡态时，他们很少想到此时也有力的作
12、用存在。3线性因果分析当儿童解释事物发生的变化时，他们的分析往往遵循一种线性因果次序。他们假定一个原因，该原因会按时间顺序产生一系列结果。在寻找解释时，他们认为一系列事件当中总会有一些优选方向，这意味着学生难以理解体系之间相互作用关系的对称性。比如，看到一个容器正在被加热，他们只想到热源到容器这个方向的供热过程。而从科学的角度看，这种情况是对称的：热源和容器在互相作用，前者失去能量的同时后者获得能量。我们已经看到，对于一些力学现象，学生会想到一个力或作用产生了物体的运动等效应；而学生很难认识到力的反作用性（也就是牛顿第三定律）。4不加区分地使用科学概念儿童的科学概念与科学家的相比，显得比较宽泛
13、和笼统，在某些情况下，儿童很容易从一种意思滑向另一种意思，甚至连他们自己也不一定意识得到。比如，儿童用一个概念（如电、电流或功率）来描述或解释简单电路，但这一概念兼具电流、电荷以及电位差等若干个科学概念的特点。类似地，儿童的重量概念也经常包含着体积、压力和密度的含义。“空气”的含义就更加广泛了，它包含了在远距离作用情境中的通用媒介的含义，比如引力场或磁场产生的力，或者“热”传递所必需的媒介。（四）儿童前科学概念和科学概念的关系（四）儿童前科学概念和科学概念的关系儿童概念的获得主要通过两条途径：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，这类概念称为前科学概念或日常概念；二是在教
14、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。由于小学科学教育中，概念学习的主要任务是要将儿童自发形成的前科学概念，上升为一定层次的科学概念，因此将儿童的前科学概念与科学概念充分加以对比，发现它们之间的关系，便显得十分重要。心理学家奥斯本、贝尔和吉尔伯特在对众多的有关自然科学的儿童前科学概念分析研究后，详细说明了儿童前概念与科学概念的本质差异。首先，儿童的前概念是以人为中心的，并且基于日常的生活经验；而科学概念是应用抽象概括获得的。其次，儿童的前概念总是从直观出发，注重细节特征；而科学概念则从事物内部出发，强调本质属性。第三，儿童应用到概念中的语言是日常语言，而科学概念的语言
15、是严密精确的。它们可能一致，也可能有冲突，一致则前者有助于后者的学习，比如在进行金属知识教学时，发现儿童金属概念的建立常常比较顺利，据分析这是由于儿童在生活中经常接触到铜、铁、铝等金属物体，对它们的一些性质比较了解，经验中已有“金属发亮、热得快、能传电”等前概念。因此在形成金属有金属光泽、易传热、易导电的科学概念时就十分容易。冲突则前者干扰后者的学习。比如在儿童的前概念中，鸟就是会飞的动物，因而他们往往不同意鸡、鸭、企鹅是鸟。还有一些儿童认为植物体上能吃的东西就是果实，因而把白薯、萝卜也归为果实。上述研究让我们看到了儿童前概念与科学概念的关系。一方面，前概念确实具有局限性，有时不够精确，甚至是
16、曲解；另一方面，它们对科学概念的形成所产生的影响十分重要，不容忽视。所以说：“儿童通过各种渠道获得的有关科学的经验，以及在他们的各种好奇有趣的经历中所形成的前概念，是他们形成科学概念的基础。 ”学生“学不会”往往不是学生智力问题，也不是学生学习能力问题，而是教师忽略了学生要在前概念的基础上进行新的构建。学生的前概念具有顽固性和隐蔽性，如果忽略往往会使教学产生以下两种效果：一是学生学习过程中他们的前概念会与教师传授的科学概念产生冲突，他们并不完全接受教师传授的内容，这个冲突并未在教学中解决，将对学习效果即对科学概念的理解和掌握上造成影响；二是学生学习过程中有冲突的前概念没有被调出，他们虽然很好的完成了一节课的学习，但遗忘曲线规律必然会在今后的生活或学习中使他们遗忘所学科学概念，那时候他们的前概念又会与所学科学概念产生冲突，对生活应用或新的学习造成影响。目前在小学阶段的“前科学概念”研究也有不少专家开始关注，北京市小学科学特级教师彭香老师就带领她的工作室成员开始了研究，且取得了一定的成果。二、儿童前科学概念的测查二、儿童前科学概念的测查（一）谈话法所谓的谈话，可以
