基于学生认知基础搭建科学概念体系框架

【摘要】在关注学生课堂论证，促进学生形成理解及科学概念的研究中，老师发现学生论证的基础必须对立，这个基础就是对相关事物观察思考的认知基础。学生的认知基础是不容回避的事实，教师应当把学生的认知基础作为教学的始发点和生成点，帮助学生搭建科学概念体系框架，从而实现科学课堂学生论证的价值。

【关键词】认知基础  科学概念  体系框架

科学研究表明，学生在进行科学课学习之前，头脑里并非一片空白，而是已经形成对各种事物和现象的初步认识。这种由长期的日常经验形成的对事物、现象的认知基础就是前科学概念，简称前概念。前概念有的是非本质的、肤浅的，甚至是错误的；有的是有益的、正确的，对科学概念形成有很大帮助。在科学课堂教学中，教师要善于抓住学生这些现成的认知基础进行分析和研究，为学生搭建科学概念体系框架，逐步形成对科学概念的正确认识，从而推进科学课堂的有效进程。

一、以信息为铺垫搭建科学概念体系框架，实现课堂效率最大化

以信息为铺垫搭建科学概念体系框架，就是要求学生通过收集、查询等方式，了解与教学有关的事实性知识，以填补辅助性知识的不足。这样，有利于学生在课堂将主要精力集中到解决问题上来，剔除学生错误的认知基础，从而大大提高课堂教学效率。

例如，在执教《太阳系》这一课时，由于学生对太阳系的知识比较欠缺，了解的事实性知识相对较少，于是我就安排学生课前收集了大量太阳、地球、月球的相关信息，为学生搭好了最根本科学概念体系框架。在上课的时候，通过小组互相讨论，将收集的信息和获得的知识进行交流和分享，学生对太阳、地球、月球相关知识有了更为深刻、全面的了解，接下来的教学活动也进行得更顺畅和深入。

在我们日常的教学中，以收集信息为铺垫搭建科学概念体系框架，这样的事例在科学课堂用得很普遍。比如，一个全新科学概念的学习，一段科学资料的阅读，教师都可以让学生平时养成收集信息的习惯，通过个人查阅、集体讨论，相互交流、共同学习，掌握一些抽象的科学知识。这样，课堂才可能少走弯路，思路更加清晰，用较少的时间解决较多的问题，为学生剔除不必要、甚至错误的认知，实现科学课堂高效率。

二、以问题为引领搭建科学概念体系框架，实现课堂结构最优化

以问题为引领搭建科学概念体系框架，就是学生在解决问题时，教师以此为切入点，通过问答的形式给学生提供援助，帮助其集中注意力或者找到新的解决方案。

例如，在执教《声音是怎样产生的》这一课时，在导入过程中，我和学生进行了以下一段对话：

师：上节课我们听了生活中各种各样的声音，像小鸟的吱吱声、雷雨轰隆隆的声音等等。那这些声音是怎么发出来的呢？

生A： 小鸟的声音是小鸟用鸣叫的方法发出来的。

生B：我觉得雷雨声是云或者雨的碰撞发出来的。

生C：火车声是喷出的气与其他物体摩擦或者碰撞发出来的。

生D：古筝声是弹拨琴弦发出来的。

生E：鼓声是敲击鼓面发出来的。

师：同学们说的碰撞、摩擦、敲击和弹拨都是物体的发声方法。看来不同的方法都能使物体发出声音。为什么不同的方法都能使物体发出声音呢？换句话说，我们用不同的方法使物体从无声到有声的过程中，物体产生了什么变化，它就发出声音了呢？

生A：我觉得这些声音可能是让物体碰撞发出来的。

生B：我觉得这些声音可能是让物体振动发出来的。

师：同学们，你是怎样想的呢？看来大家的想法并不相同。有的同学认为声音的产生与物体的碰撞有关，有的同学认为声音的产生与物体的振动有关。事实是怎样的呢？我们还需要仔细去观察物体发声时到底有怎样的现象，符合同学们的猜想。

通过这一系列提问与交流，在引导学生如何建立科学概念中为学生探究作好了铺垫，接下来的探究可能就水到渠成了。

这种以问题为引领搭建科学概念体系框架，就像一个一个平台，引导学生一步一步接近探究目标。

三、以认知为基础搭建科学概念体系框架，培养学生思维严密性

以原认知为基础搭建科学概念体系框架，就是在充分了解学生日常生活积累的种种认知表象的基础上，通过分析、探究，形成正确的科学概念，从而培养学生思维的严密性。

还是以执教《声音是怎样产生的》为例，我与学生进行了这样的讨论：

师：比较一下，皮筋和声带发声的实验现象，你能发现什么共同点吗？

生A：我发现他们都是发声的时候会振动，不发出声音就不会振动。

生B：我发现虽然他们发声方法不同，但都是使它们振动才发出声音的。

师：通过比较声带和皮筋实验现象的共同点，我们能够归纳出。声音的产生是与物体的振动有关的。那么，皮筋和声带在发声的时候会振动，不发声的时候不振动。其他的物体呢？如果按压钢尺，敲击小鼓，你觉得他们在发生的时候会有怎样的现象呢？

生A：因为刚才皮筋和嗓子在发声的时候都有振动，所以我觉得鼓发出声音是靠鼓面上下振动发出声音。

生B：我觉得钢尺发声会振动，因为我做过这个实验，我把钢尺往下压一下，发现钢尺发声的时候会回弹，有振动的现象，应该和皮筋很像。

生C：我觉得鼓发声的时候也是会振动的，因为那个鼓面是有弹性的。皮筋儿有弹性就能振动，所以我觉鼓面也一样。

师：同学们，你是怎样想的呢？这三位同学都认为声音是由物体振动产生的，只有搜集到这些物体在发声时振动的证据，才能证实我们的想法。接下来我们就通过实验去搜集证据吧，请你准备钢尺和鼓。在实验的时候要注意钢尺和桌面接触的部分要按压住，确保是钢尺本身发出的声音。把你观察到的实验现象记录下来，同学们快去实验一下吧

教师采用和学生交流的形式，学生自然就明白了实验的整个过程。这样的交流过程，其实就是教师在了解学生原认知的基础上，搭建科学概念体系框架，为学生理清思路，培养其思维严密性，从而促进科学探究更有实效性。

总之，学生对事物、现象的原有认知是学生在课堂中展开论证的前提。具有对相关事物及现象的认知，才能展开讨论，最终形成科学概念。在科学教学中，教师要善于运用有效的教学方法和手段，了解学生原有认知基础，在分析、研究的基础上，为学生搭建科学的、有效的科学概念体系框架，帮助学生相互论证剔除原有认知错误，重新构建知识框架，从而实现教学目标。

参考文献：

[1]教育部：《义务教育科学课程标准（2022年版）》[M]北京师范大学出版社.2021.7；

[2] 赵亮 利用“前科学概念”促进科学概念的形成——以“水的浮力”单元教学为例 [J]《中学物理教学参考》 2022年17期