2571.學生科學概念學習中的認知障礙及應對策略

1、學生科學概念學習中的認知障礙及應對策略摘要：學生對科學基本概念的透徹理解是學生學好科學這門課程的前提和基礎，是全面提高學生科學素養(yǎng)的根本保證。但學生在概念學習中總是存在這樣那樣的障礙，本文將對造成障礙的原因進行分析并提出應對策略。初中階段科學教育的目的是全面提高每個學生的科學素養(yǎng)，為實現(xiàn)這個目的，教材充分考慮了知識體系、社會要求和學生發(fā)展三方面因素。而科學課程最大的特點就是綜合，即學生將自然界作為一個整體進行研究，在了解自然界運動變化規(guī)律的同時，加深對科學本質(zhì)的理解，并關注科學與人、社會和國家的關系，為此教材突出整合與探究，從統(tǒng)一的科學概念與原理、科學技術與社會關系以及科學探究活動三條基本途徑

2、對內(nèi)容進行整合。而科學概念就是它的基礎，俗話說得好，千里之行，始于足下，沒有對基本概念的理解透徹，何來解釋、解決生活、生產(chǎn)中的有關現(xiàn)象？何來了解科學在現(xiàn)代生活和技術中的應用及其對社會的意義？何來科學探究能力的培養(yǎng)？可見，作為初中生，在學習科學中，首要的任務是透徹地理解科學的基本概念。一、概念理解問題事例枚舉在十幾年的教學生涯中，我發(fā)現(xiàn)許多學生在解決下列類似的問題中容易犯錯。1、光年是 單位；2、燒水時，看到的白汽是 現(xiàn)象；3、當條件不改變時，溶液放置時間較長，溶質(zhì)（ ）a.會沉淀出來 b.不會分離出來 c.可能會分離出來 d.會浮在水面；4、下列哪一對力是平衡力（ ）a.書受到的重力和桌面對書

3、的支持力 b.桌面對書的支持力和書對桌面的壓力 c.書受到的重力和書對桌面的壓力 5、關于微粒的敘述，錯誤的是（ ）a.分子、原子、離子都是構成物質(zhì)的微粒 b.分子是保持物質(zhì)性質(zhì)的一種微粒 c.原子是不可再分的最小微粒；6、某物質(zhì)只含一種元素，該物質(zhì)（ ）a.一定是單質(zhì) b.一定不是化合物 c.一定是純凈物 d.一定不是混合物；7、重為100牛的物體受到50牛的水平拉力，5秒鐘內(nèi)在水平地面上運動了5米，則對物體做的功= ；8、下列各組離子，屬于酸電離產(chǎn)物的是（ ）a.ca,oh b.h,so,cl c.h,na, so d. na, so；9、在一個水域中有藻類、水蚤、蝦、鯉魚、蓮等，各種生物

4、的總和可以看成一個（ ）a.種群 b.群落 c.生態(tài)系統(tǒng)；10、是非判斷：綠色植物的同化作用就是光合作用（ ）；11、世界各國都十分重視對進入本國的人員進行檢疫，若入境人員被查出患有某些傳染病，則將被拒絕入境，這種檢疫制度所起的作用是（ ）a.控制這些傳染病的傳染源 b.切斷這些傳染病的傳播途徑 為什么許多學生在回答上述問題時，經(jīng)常感到模棱兩可，無法確定？仔細分析一下，原因只有一個，那就是對科學概念的不理解或者是理解不透徹。分析1題：年、月、日是學生熟悉的時間單位，看到光年馬上想到也是時間單位，其實光年是指光在1年中走過的路程，關鍵詞是路程；2題：學生易寫成汽化，而其實水蒸氣（氣體）人眼是看不

5、到的，人眼看到的就是很小的小水滴，即氣態(tài)變成液態(tài)，叫液化；3題：是對溶液概念的理解不透徹，溶液是由一種或幾種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里形成的均一、穩(wěn)定的混合物，此題概念中的關鍵詞是穩(wěn)定；下面幾題錯誤的原因其實就是對以下概念的理解不到位：平衡力（作用在一個物體上）分子（保持化學性質(zhì)）和原子（化學變化中的最小微粒）、單質(zhì)（前提是純凈物）、力（力和在力的方向上通過距離的乘積）、酸（陽離子全部是h）、種群（一定區(qū)域內(nèi)同種生物）群落（所有生物）生態(tài)系統(tǒng)（所有生物和非生物因素）、植物同化作用（綠色植物從外界環(huán)境中吸收co、ho、無機鹽，通過光合作用制造有機物，建造自身組織）、傳染源和傳播途徑。二、概念理解障礙

6、的原因分析1、學生生活經(jīng)驗的影響。學生原有的認知基礎往往干擾新知識體系的建立，總是帶著一些直接的生活體驗和觀念接觸科學，如對光年、鹽的學習，而科學的新概念此時對學生是抽象的，如果教師沒有了解學生的已有經(jīng)驗，不了解學生的直覺邏輯，就很難使學生棄舊圖新，建立新的認知理解。2、學生個體存在差異。在班級教學過程中，學生的個性迥異，認知方式及思維發(fā)展程度存在差異，這種不平衡直接導致教學結果有不少學生由于自身缺乏經(jīng)驗、體驗的累積，難以理解抽象的概念，并運用概念思考問題，解決問題。3、學科本身特點具極強的感性和理性。初中生對概念的認識是初步形成的階段，其邏輯思維能力所能及的限度與科學學科涉及的概念之間存在一

7、定的矛盾。從宇宙天體、光熱電磁、酸堿鹽、海洋高山及整個生物圈到細菌真菌病毒甚至基因,所學內(nèi)容與學生的生活是那么貼近又那么遙遠。三、概念教學策略基于對上述原因的分析，作為科學教師在進行概念教學的過程中必須充分利用學生心理因素積極的方面（在認識過程中表現(xiàn)出較強的心理積極性），克服消極的心理因素（在對感性材料進行分析、概括、抽象的時候，心理上的主觀能動性往往不夠），在教學中如果能夠注意到以下幾點，將會達到事半功倍的效果。1、從實踐中引入概念從學生熟悉的生活現(xiàn)象引入概念，因為生活實踐留在記憶中的形象容易被學生理解。尤其對于初中學生，從生產(chǎn)生活中感知到的大量的、豐富的現(xiàn)象是他們認識科學概念的必要的感性材

8、料。教師利用好這些生活素材，布置學生觀察或動手實驗往往能起到事半功倍的效果。如在壓強的教學中，課前布置學生完成兩個實驗：一個較胖的同學和一個較瘦的同學同時站在沙坑中，觀察腳陷入的情況；同一個人雙腳站立和單腳站立時，觀察腳陷入沙坑的情況，這樣使學生對壓強大小的決定因素先有一個初步的、感性的認識，能為壓強概念的學習打下較好的基礎。2、利用前概念來教學有一類前概念，雖然與科學的概念不一致，但在提供給學生一定的預備知識之后，再輔之以有關的引導，便不難使學生形成正確的概念，這類概念在學生頭腦里的形成并不涉及認知結構的轉(zhuǎn)變，是屬于認知同化過程。有時我們就可以利用學生這些已有的前概念進行教學。例如：燃燒概念

9、，在學生未接觸正確的科學概念之前，學生已對燃燒有所認識，只是未形成科學的概念，這樣教師只要對學生的前期認識作正確的引導，并和科學的概念緊密地聯(lián)系起來，學生就能比較輕松地建立“燃燒”的概念。3、引導全面觀察，對概念加深認識學生對科學概念的理解往往停留在表面的認識上，深入不下去。教師的任務就在于從正面、反面、側面全方位地啟發(fā)學生的思維活動，使他們深入理解概念的本質(zhì)屬性，對于科學實驗中的各種現(xiàn)象，初中生往往處于好奇心，而不是有目的地去觀察，只停留在現(xiàn)象的個別特征上，這樣不利于科學概念的形成。因此教師應把學生的好奇心引導到善于觀察科學事實方面，不僅要發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的個別特征，且要發(fā)現(xiàn)特征間的聯(lián)系，從而培養(yǎng)學

10、生的觀察能力。以沸騰概念的教學為例，對于水燒開的過程，學生往往只注意冒氣泡這一現(xiàn)象，而忽略了其變化，這樣不利于形成完整的沸騰、汽化的概念。這時教師應引導學生有目的地觀察水開的全過程：加熱前有無氣泡？加熱過程中，氣泡的部位如何？氣泡怎么變化？劇烈程度如何？溫度是否繼續(xù)上升等，從而把學生的好奇心引導到正確的軌道，最終也加深了對沸騰概念的理解。4、從錯誤中強化概念的認識科學概念的學習重在理解。以這樣一個力學中典型問題為例：一木塊沿斜面下滑，問下滑過程中木塊受幾個力？很多學生會回答重力、支持力、摩擦力、下滑力，無形中多出了一個下滑力。分析錯誤產(chǎn)生的原因，就是死記概念，沒有理解力產(chǎn)生的條件必須是兩個物體

11、相互作用，既要有受力者又要有施力者?？梢?，概念的記憶必須建立在理解的基礎上，這樣才能有助于科學概念的深化。通過錯誤從而能夠加深學生的印象，豐富學生對概念內(nèi)涵的認識，也有利于對思維能力的培養(yǎng)。5、講清概念中關鍵的字和詞為了深刻領會概念的含義，教師不僅要注意對概念論述時用詞的嚴密性和準確性，同時還要糾正某些用詞不當及概念認識上的錯誤，這樣有利于培養(yǎng)學生嚴密的邏輯思維習慣。例如，在講單質(zhì)與化合物這兩個概念時，一定要強調(diào)概念中的純凈物三個字。因為單質(zhì)或化合物首先應是一種純凈物，即是由一種物質(zhì)組成的，然后再根據(jù)它們組成元素種類的多少來判斷是單質(zhì)或是化合物，否則學生就容易錯將一些物質(zhì)如金剛石、石墨的混合物

12、看成是單質(zhì)（因它們是由同種元素組成的物質(zhì)）。又如酸的概念是電離時所生成的陽離子全部是氫離子的化合物叫做酸。其中的“全部”二字便是這個概念的關鍵。6、深入剖析概念，幫助學生理解對一些含義比較深刻，內(nèi)容又比較復雜的概念進行剖析、講解，以幫助學生對概念的理解和掌握。如溶解度概念是一大難點，不僅定義的句子比較長，且涉及的知識比較多，學生往往難于理解。因此在講解過程中，若將組成溶解度的四句話剖析開來，效果就大不一樣了：其一要強調(diào)在一定溫度的條件下；其二指明溶劑的量是100克；其三，一定要達到飽和狀態(tài)；其四，指出在滿足上述各條件時，所溶解溶質(zhì)的質(zhì)量。這四個限制性句子構成了溶解度的定義，缺一不可。在教學中若

13、將概念這樣逐字逐句剖析開來講解，既能及時糾正學生易出現(xiàn)的誤解，又能抓住特征，從而使學生既容易理解，又便于掌握。7、在概念教學中，注意教法的多樣化初中科學的許多概念如速度、功率、密度等，在定義的時候思路上是完全相同的：通過兩個物理量的比值，反映物體本身的某種屬性。對這些概念，通過類比，使學生能夠達到融會貫通。又如把電流做功比做水流做功、把電壓比作水壓，從而可使學生把看不見摸不著的電類比成實實在在的水，從而理解了電流和電壓的實質(zhì)。逆向思維法，即反向思考，從現(xiàn)有事物的原理機制的反面，構成要素的反面或功能結構的反面去思考去探索，以進行學習思考的一種科學方法。例如在生殖教學中，一般高等動物都是有性生殖，引導學生思考，有沒有無性生殖呢？以逆向思考法操作：例舉試管嬰兒，克隆羊多莉的事實引證，結果，學生不但理解有性生殖、無性生殖，還理解了克隆技術。利用這種方法學生可以把解決問題的最好方法固定在認知結構中，會把認知對象的觀察自覺深入對變化原因的理性探究中，從而形成對概念的實質(zhì)性理解。把相似概念的區(qū)別和聯(lián)系進行對比教學?？茖W課程中有許多概念名稱相似，如向下的壓力和重力、熱量和熱能、功和功率等，對這些概念加以歸納，指出它們的區(qū)別和聯(lián)系，有利于加深對這些概念的理解。又如種群和群落，同化作用和異化作用，植物的光合作用和呼吸作用都可采用將兩概念的區(qū)別和聯(lián)系列一表