破繭成蝶：初中《科學(xué)》前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)策略探索

破繭成蝶：初中《科學(xué)》前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)策略探索一、引言1.1研究背景與意義科學(xué)教育在初中教育體系中占據(jù)著舉足輕重的地位，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、邏輯思維與實(shí)踐能力的關(guān)鍵途徑。初中階段作為學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要時(shí)期，學(xué)生在接觸科學(xué)課程之前，并非如一張白紙，而是通過(guò)日常生活體驗(yàn)、大眾傳媒信息、簡(jiǎn)單的觀察與思考等方式，在頭腦中已然形成了對(duì)自然現(xiàn)象和科學(xué)知識(shí)的一些固有認(rèn)知，這些認(rèn)知被稱為前概念。前概念廣泛存在于初中學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中。例如在力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)前，不少學(xué)生認(rèn)為物體只有在受力的情況下才會(huì)運(yùn)動(dòng)，一旦失去外力作用就會(huì)立刻停止，這與牛頓第一定律所闡述的物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的慣性這一科學(xué)概念相違背；在學(xué)習(xí)光學(xué)知識(shí)時(shí)，部分學(xué)生覺(jué)得白色和無(wú)色是等同的概念，或者認(rèn)為透明就等同于無(wú)色，這顯然與科學(xué)上對(duì)顏色和光的本質(zhì)的準(zhǔn)確認(rèn)知存在偏差；在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)時(shí)，很多學(xué)生對(duì)“燃燒”的前概念僅僅局限于日常生活中看到的火焰現(xiàn)象，認(rèn)為只有有火焰的反應(yīng)才是燃燒，這使得他們?cè)诶斫庵T如鐵在氧氣中燃燒等沒(méi)有火焰產(chǎn)生的燃燒反應(yīng)時(shí)存在困難，與科學(xué)概念中燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)的定義不符。這些例子充分表明前概念在初中科學(xué)知識(shí)的各個(gè)領(lǐng)域都有所體現(xiàn)，并且對(duì)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生著不容忽視的影響。前概念對(duì)初中學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的影響是復(fù)雜而多面的，既具有積極的一面，也存在消極的影響。從積極方面來(lái)看，一些與科學(xué)概念相契合的前概念，能夠?yàn)閷W(xué)生理解科學(xué)知識(shí)提供一定的基礎(chǔ)和認(rèn)知起點(diǎn)。比如學(xué)生在生活中觀察到物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，在學(xué)習(xí)熱學(xué)知識(shí)時(shí)，這一已有的前概念有助于他們快速理解物體溫度變化與體積變化之間的關(guān)系，降低新知識(shí)的學(xué)習(xí)難度，激發(fā)他們對(duì)科學(xué)知識(shí)的探究興趣。然而，大量的前概念與科學(xué)概念之間存在著偏差甚至是完全錯(cuò)誤的，這就成為了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的阻礙。這些錯(cuò)誤的前概念在學(xué)生頭腦中往往根深蒂固，由于學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)的生活經(jīng)驗(yàn)和思維習(xí)慣，使得他們對(duì)這些錯(cuò)誤認(rèn)知深信不疑。當(dāng)學(xué)習(xí)正確的科學(xué)概念時(shí)，這些錯(cuò)誤前概念會(huì)與新知識(shí)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致學(xué)生難以理解科學(xué)概念的本質(zhì)，影響知識(shí)的掌握和應(yīng)用。例如在學(xué)習(xí)電路知識(shí)時(shí)，學(xué)生可能會(huì)受到日常生活中“電是從電源流出，用完就沒(méi)有了”這一前概念的影響，難以理解在閉合電路中電流是持續(xù)循環(huán)流動(dòng)的科學(xué)概念，進(jìn)而在解決電路相關(guān)問(wèn)題時(shí)頻繁出錯(cuò)?；谇案拍顚?duì)初中學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的重要影響，深入研究初中學(xué)生《科學(xué)》前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)策略具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。從學(xué)生個(gè)體發(fā)展的角度來(lái)看，有效的前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略能夠幫助學(xué)生突破錯(cuò)誤認(rèn)知的束縛，準(zhǔn)確理解科學(xué)概念，構(gòu)建系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)體系，提升科學(xué)素養(yǎng)，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？茖W(xué)素養(yǎng)不僅包括對(duì)科學(xué)知識(shí)的掌握，更涵蓋了科學(xué)思維、探究能力以及對(duì)科學(xué)的態(tài)度和價(jià)值觀。通過(guò)轉(zhuǎn)化前概念，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)運(yùn)用科學(xué)的思維方式去思考問(wèn)題，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)和探索精神。從教育教學(xué)的角度而言，研究前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)策略能夠?yàn)榻處煹慕虒W(xué)提供有力的指導(dǎo)，幫助教師更好地了解學(xué)生的認(rèn)知水平和思維特點(diǎn)，因材施教，提高教學(xué)的針對(duì)性和有效性。教師可以根據(jù)學(xué)生前概念的具體情況，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，選擇合適的教學(xué)時(shí)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)前概念向科學(xué)概念的順利轉(zhuǎn)化，從而提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)科學(xué)教育的發(fā)展。同時(shí)，對(duì)前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略的研究也有助于豐富科學(xué)教育理論，為教育改革提供有益的參考，促進(jìn)教育理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。1.2研究目的與方法本研究旨在深入剖析初中學(xué)生在《科學(xué)》學(xué)習(xí)過(guò)程中前概念的特點(diǎn)、形成原因及其對(duì)學(xué)習(xí)的影響機(jī)制，探尋切實(shí)有效的教學(xué)策略，以促進(jìn)學(xué)生前概念向科學(xué)概念的順利轉(zhuǎn)化，提高初中科學(xué)教學(xué)的質(zhì)量和效率，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。具體而言，期望通過(guò)本研究，為教師提供具有可操作性的教學(xué)指導(dǎo)方案，幫助教師更好地了解學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性；同時(shí)，豐富和完善初中科學(xué)教育教學(xué)理論，為科學(xué)教育領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)新的思路和成果。為達(dá)成上述研究目的，本研究綜合運(yùn)用多種研究方法：調(diào)查法：通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、訪談等方式，全面收集初中學(xué)生在不同科學(xué)知識(shí)領(lǐng)域的前概念數(shù)據(jù)。例如，針對(duì)力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等板塊設(shè)計(jì)專門的問(wèn)卷，了解學(xué)生對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系、光的傳播特性、熱傳遞本質(zhì)等問(wèn)題的已有認(rèn)知；對(duì)學(xué)生和教師進(jìn)行訪談，深入了解學(xué)生前概念的形成途徑、教師在教學(xué)中對(duì)前概念的處理方式及遇到的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，精準(zhǔn)把握初中學(xué)生科學(xué)前概念的現(xiàn)狀和特點(diǎn)。文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于前概念、科學(xué)教育、教學(xué)策略等方面的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，包括學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、教育研究報(bào)告、專業(yè)書籍等。梳理前人在相關(guān)領(lǐng)域的研究成果和研究方法，為本研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和研究思路借鑒，避免研究的盲目性，確保研究在已有成果的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新和突破。案例分析法：選取初中科學(xué)教學(xué)中的典型案例，深入分析在實(shí)際教學(xué)情境中前概念對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響以及教師所采用的教學(xué)策略的有效性。例如，分析在“電路連接”教學(xué)中，學(xué)生因“電是從電源流出，用完就沒(méi)有了”這一前概念導(dǎo)致的學(xué)習(xí)困難，以及教師通過(guò)何種教學(xué)手段幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤前概念、建立科學(xué)概念。通過(guò)對(duì)多個(gè)案例的細(xì)致剖析，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)和存在的問(wèn)題，為提出有效的教學(xué)策略提供實(shí)踐依據(jù)。實(shí)驗(yàn)研究法：選取一定數(shù)量的班級(jí)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將學(xué)生隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。在實(shí)驗(yàn)組采用新提出的前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略進(jìn)行教學(xué)，對(duì)照組則采用傳統(tǒng)教學(xué)方法。通過(guò)對(duì)兩組學(xué)生在知識(shí)掌握程度、學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)思維能力等方面的測(cè)試和對(duì)比分析，驗(yàn)證所提出教學(xué)策略的有效性和可行性，為教學(xué)策略的推廣應(yīng)用提供科學(xué)的實(shí)證支持。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)前概念的研究起步較早，可追溯到20世紀(jì)中葉。1957年，美國(guó)教育學(xué)家布魯納在其認(rèn)知學(xué)習(xí)理論中，雖未直接提及“前概念”，但強(qiáng)調(diào)了學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)新知識(shí)學(xué)習(xí)的重要影響，為前概念的研究奠定了理論基礎(chǔ)。隨后，在20世紀(jì)70-80年代，隨著認(rèn)知心理學(xué)的發(fā)展，前概念研究逐漸成為科學(xué)教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。研究者們運(yùn)用訪談、問(wèn)卷調(diào)查、臨床診斷等多種方法，對(duì)學(xué)生在物理、化學(xué)、生物等多個(gè)科學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的前概念進(jìn)行了大量的實(shí)證研究。在物理學(xué)科方面，國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等知識(shí)板塊存在諸多錯(cuò)誤前概念。例如，在力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)知上，學(xué)生普遍存在“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一與牛頓力學(xué)相悖的前概念，這一研究結(jié)果在麥克德莫特（McDermott）等人的實(shí)驗(yàn)中得到了充分驗(yàn)證。在化學(xué)領(lǐng)域，學(xué)生對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)等方面存在不少誤解。如在對(duì)分子和原子概念的理解上，學(xué)生常常難以區(qū)分二者的本質(zhì)差異，將分子和原子的性質(zhì)混淆，這一現(xiàn)象在約翰斯頓（Johnstone）的研究中有詳細(xì)闡述。在生物學(xué)中，關(guān)于遺傳和進(jìn)化的知識(shí)，學(xué)生的前概念與科學(xué)概念也存在較大偏差。許多學(xué)生認(rèn)為個(gè)體的后天特征能夠直接遺傳給后代，對(duì)自然選擇、基因遺傳等科學(xué)概念理解困難，這在史密斯（Smith）等人對(duì)學(xué)生生物學(xué)概念理解的研究中有所體現(xiàn)。針對(duì)前概念的轉(zhuǎn)化，國(guó)外學(xué)者提出了多種教學(xué)策略和理論模型。其中，建構(gòu)主義理論對(duì)前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)的過(guò)程，學(xué)生在已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)（前概念）的基礎(chǔ)上，通過(guò)與新知識(shí)的相互作用，調(diào)整和完善自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)?；诮?gòu)主義理論，波斯納（Posner）等人于1982年提出了著名的概念轉(zhuǎn)變模型（ConceptualChangeModel，CCM），該模型指出，要實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變，需滿足四個(gè)條件：對(duì)現(xiàn)有概念的不滿、新概念的可理解性、新概念的合理性以及新概念的有效性。這一模型為教師設(shè)計(jì)前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)提供了重要的理論框架，教師在教學(xué)中可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引發(fā)學(xué)生對(duì)原有概念的不滿，幫助學(xué)生理解新概念，使其認(rèn)識(shí)到新概念的合理性和有效性，從而實(shí)現(xiàn)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。此外，類比教學(xué)法、合作學(xué)習(xí)法等教學(xué)策略也被廣泛應(yīng)用于前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)中。類比教學(xué)法通過(guò)將抽象的科學(xué)概念與學(xué)生熟悉的事物進(jìn)行類比，幫助學(xué)生理解新概念；合作學(xué)習(xí)法則通過(guò)學(xué)生之間的討論和交流，引發(fā)認(rèn)知沖突，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變。國(guó)內(nèi)對(duì)前概念的研究始于20世紀(jì)90年代，在借鑒國(guó)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)教育實(shí)際情況，開展了一系列的研究工作。國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)對(duì)不同年齡段學(xué)生的科學(xué)前概念進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)我國(guó)初中學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中同樣存在大量的前概念，且這些前概念對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了顯著影響。在研究方法上，除了采用國(guó)外常用的調(diào)查方法外，還結(jié)合了課堂觀察、案例分析等方法，更加全面地了解學(xué)生前概念的形成和發(fā)展過(guò)程。在初中科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，國(guó)內(nèi)教師和研究者們積極探索適合我國(guó)學(xué)生的前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略。例如，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在沖突中反思自己的前概念，從而主動(dòng)接受科學(xué)概念。在“浮力”教學(xué)中，教師可以提出“鐵塊在水中下沉，木塊在水中漂浮，那么是不是重的物體就下沉，輕的物體就漂浮呢？”這樣的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，因?yàn)閷W(xué)生原有的前概念可能是物體的沉浮與重量有關(guān)，而通過(guò)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的思考和討論，學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況并非如此，從而對(duì)原有的前概念產(chǎn)生懷疑，進(jìn)而學(xué)習(xí)科學(xué)的浮力概念。實(shí)驗(yàn)探究法也是國(guó)內(nèi)常用的前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略之一。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，親身體驗(yàn)科學(xué)知識(shí)的形成過(guò)程，從而打破錯(cuò)誤前概念，建立科學(xué)概念。在“聲音的傳播”教學(xué)中，教師可以通過(guò)“真空罩實(shí)驗(yàn)”，讓學(xué)生觀察在逐漸抽出真空罩內(nèi)空氣的過(guò)程中，鬧鐘聲音逐漸變小直至消失的現(xiàn)象，使學(xué)生深刻理解聲音傳播需要介質(zhì)這一科學(xué)概念，糾正他們?cè)械摹奥曇艨梢栽谡婵罩袀鞑ァ钡腻e(cuò)誤前概念。此外，概念圖策略也被廣泛應(yīng)用于前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)中，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生繪制概念圖，幫助學(xué)生梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，明確概念之間的關(guān)系，促進(jìn)前概念的轉(zhuǎn)化和科學(xué)概念體系的構(gòu)建。盡管國(guó)內(nèi)外在初中學(xué)生《科學(xué)》前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)策略研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。一方面，現(xiàn)有研究多側(cè)重于對(duì)某一學(xué)科領(lǐng)域或某一特定知識(shí)板塊的前概念進(jìn)行研究，缺乏對(duì)初中科學(xué)課程整體的、系統(tǒng)性的前概念研究。初中科學(xué)課程涵蓋物理、化學(xué)、生物、地理等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，不同學(xué)科領(lǐng)域的前概念之間可能存在相互影響和關(guān)聯(lián)，目前的研究尚未全面深入地探討這種跨學(xué)科的前概念關(guān)系。另一方面，在教學(xué)策略的研究和應(yīng)用上，雖然提出了多種教學(xué)策略，但這些策略在實(shí)際教學(xué)中的有效性和可操作性還需要進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。不同的教學(xué)策略適用于不同的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生群體，如何根據(jù)具體的教學(xué)情境和學(xué)生特點(diǎn)選擇最合適的教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)的最優(yōu)化，還有待進(jìn)一步研究和探索。此外，現(xiàn)有研究在評(píng)價(jià)前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)效果的方法上還不夠完善，缺乏科學(xué)、全面、客觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，難以準(zhǔn)確衡量教學(xué)策略對(duì)前概念轉(zhuǎn)化的實(shí)際影響。二、初中學(xué)生《科學(xué)》前概念概述2.1前概念的定義與內(nèi)涵前概念，全稱前科學(xué)概念（pre-scientificconceptions），是指學(xué)生在接受正式的科學(xué)教育之前，通過(guò)日常生活中的觀察、體驗(yàn)、思考，以及與他人的交流等途徑，在頭腦中逐漸形成的對(duì)自然現(xiàn)象、科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知和理解。這種認(rèn)知并非是系統(tǒng)的、科學(xué)的，而是基于個(gè)人的直觀感受、經(jīng)驗(yàn)積累和樸素的思維方式，具有一定的主觀性和片面性。從認(rèn)知發(fā)展的角度來(lái)看，前概念是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，它反映了學(xué)生在特定階段對(duì)世界的認(rèn)識(shí)水平和思維模式。在初中階段，學(xué)生正處于從具體形象思維向抽象邏輯思維過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，他們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|到大量的自然現(xiàn)象和事物，這些經(jīng)歷成為了前概念形成的基礎(chǔ)。例如，學(xué)生通過(guò)觀察天空中的云彩、日月星辰，可能會(huì)形成關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)和氣象變化的一些初步想法；在日常生活中使用電器、交通工具等，會(huì)對(duì)電、力等概念有自己的理解。這些前概念雖然沒(méi)有經(jīng)過(guò)科學(xué)的論證和驗(yàn)證，但卻是學(xué)生認(rèn)識(shí)世界、解釋現(xiàn)象的重要依據(jù)，在他們的學(xué)習(xí)和生活中發(fā)揮著重要作用。前概念的內(nèi)涵豐富多樣，既包括對(duì)科學(xué)知識(shí)的正確理解和認(rèn)識(shí)，也涵蓋了與科學(xué)概念相悖的錯(cuò)誤觀念。正確的前概念能夠?yàn)閷W(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)提供一定的基礎(chǔ)和支持，使他們更容易理解和接受科學(xué)知識(shí)。比如，學(xué)生在生活中觀察到植物的生長(zhǎng)需要陽(yáng)光、水分和土壤，這與科學(xué)上關(guān)于植物生長(zhǎng)要素的概念是相符的，這種正確的前概念有助于他們?cè)趯W(xué)習(xí)生物學(xué)中植物生長(zhǎng)相關(guān)知識(shí)時(shí)，能夠快速理解和掌握。然而，更多的前概念與科學(xué)概念存在偏差甚至是錯(cuò)誤的。例如，許多學(xué)生認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持，一旦力消失，物體就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，這與牛頓第一定律所闡述的物體在不受外力作用時(shí)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的科學(xué)概念相矛盾。這些錯(cuò)誤的前概念往往是由于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)有限、觀察不夠全面、思維方式不夠科學(xué)等原因造成的，它們?cè)趯W(xué)生頭腦中根深蒂固，成為了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的障礙。前概念還具有較強(qiáng)的個(gè)體差異性。不同學(xué)生由于生活環(huán)境、家庭背景、興趣愛(ài)好等方面的不同，他們所形成的前概念也會(huì)存在差異。例如，生活在城市的學(xué)生可能對(duì)電子設(shè)備、交通工具等方面的前概念更為豐富，而生活在農(nóng)村的學(xué)生則可能對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、自然生態(tài)等方面有更深刻的認(rèn)識(shí)。這種個(gè)體差異性要求教師在教學(xué)過(guò)程中要充分關(guān)注每個(gè)學(xué)生的前概念情況，因材施教，采取有針對(duì)性的教學(xué)策略，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。2.2前概念的特點(diǎn)2.2.1普遍性前概念的普遍性體現(xiàn)在初中學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)之前，對(duì)于同一科學(xué)內(nèi)容，多數(shù)學(xué)生往往會(huì)形成相似的前概念。這種普遍性源于學(xué)生共同的生活環(huán)境和相似的認(rèn)知發(fā)展階段，使得他們?cè)诿鎸?duì)相同的自然現(xiàn)象和生活經(jīng)驗(yàn)時(shí)，容易產(chǎn)生相近的認(rèn)知和理解。在物體運(yùn)動(dòng)原因的認(rèn)知方面，大量研究和教學(xué)實(shí)踐表明，多數(shù)初中學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律之前，普遍持有“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一前概念。他們從日常生活中的直觀經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，看到汽車行駛需要發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)提供動(dòng)力，人推車時(shí)車才會(huì)前進(jìn)，一旦停止用力，車就會(huì)停下來(lái)，從而自然而然地認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)必須依靠外力的持續(xù)作用。這種前概念在不同地區(qū)、不同背景的初中學(xué)生中廣泛存在，具有很強(qiáng)的普遍性。例如，在對(duì)某地區(qū)多所初中學(xué)校的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)前，超過(guò)80%的學(xué)生認(rèn)為物體只有在受到力的作用時(shí)才能運(yùn)動(dòng)，而且力越大，物體運(yùn)動(dòng)得越快，這充分說(shuō)明了關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)原因的這一前概念在初中學(xué)生中的普遍存在。在光學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于光的傳播特性，許多學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)科學(xué)知識(shí)前，認(rèn)為光只有在空氣中才會(huì)沿直線傳播，而在其他介質(zhì)中可能會(huì)發(fā)生彎曲。這是因?yàn)樗麄冊(cè)谌粘Ｉ钪兄饕^察到光在空氣中的傳播現(xiàn)象，如陽(yáng)光透過(guò)窗戶形成的筆直光束，而對(duì)于光在水中、玻璃等介質(zhì)中的傳播情況缺乏深入了解。這種對(duì)光傳播特性的前概念也是較為普遍的，在對(duì)多個(gè)班級(jí)學(xué)生的訪談中，大部分學(xué)生都表達(dá)了類似的觀點(diǎn)。在熱學(xué)知識(shí)方面，學(xué)生對(duì)于熱傳遞的本質(zhì)也存在普遍的前概念。很多學(xué)生認(rèn)為熱是一種物質(zhì)，會(huì)從溫度高的物體流向溫度低的物體。他們?cè)谏钪懈惺艿綗岬膫鬟f，如用手觸摸熱水杯會(huì)感覺(jué)到熱從杯子傳遞到手上，就直觀地認(rèn)為熱是像水一樣的物質(zhì)在流動(dòng)。這種前概念在初中學(xué)生中廣泛存在，影響著他們對(duì)熱學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。2.2.2頑固性前概念一旦形成，就具有很強(qiáng)的頑固性，難以輕易改變。這是因?yàn)榍案拍钍菍W(xué)生在長(zhǎng)期的日常生活經(jīng)驗(yàn)積累和直觀感受的基礎(chǔ)上形成的，經(jīng)過(guò)了反復(fù)的強(qiáng)化和確認(rèn)，在學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已經(jīng)根深蒂固。學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)的生活經(jīng)驗(yàn)使得他們對(duì)自己形成的前概念深信不疑。例如，在學(xué)習(xí)“浮力”概念之前，學(xué)生在日常生活中看到木塊能漂浮在水面上，而鐵塊會(huì)沉入水底，就形成了“輕的物體能漂浮，重的物體就下沉”的前概念。當(dāng)他們?cè)谡n堂上學(xué)習(xí)到浮力的大小與物體排開液體的體積、液體的密度有關(guān)，而不是僅僅取決于物體的重量時(shí)，這個(gè)與他們?cè)姓J(rèn)知相悖的科學(xué)概念往往很難被接受。即使教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和理論講解，讓學(xué)生從理性上認(rèn)識(shí)到浮力的本質(zhì)，但在實(shí)際應(yīng)用中，學(xué)生仍然會(huì)不自覺(jué)地運(yùn)用原有的前概念來(lái)解釋現(xiàn)象，表現(xiàn)出對(duì)科學(xué)概念的抵觸。例如，在解決“將一個(gè)體積較大的空心鐵球和一個(gè)體積較小的實(shí)心鐵球放入水中，哪個(gè)球受到的浮力大”這樣的問(wèn)題時(shí)，很多學(xué)生還是會(huì)根據(jù)“重的物體下沉，受到的浮力小”的前概念來(lái)判斷，而忽視了浮力與排開液體體積的關(guān)系。前概念的頑固性還體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和記憶上。即使學(xué)生在課堂上暫時(shí)接受了科學(xué)概念，但由于前概念的干擾，他們?cè)诤罄m(xù)的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)中，容易遺忘科學(xué)概念，重新回到原有的前概念認(rèn)知中。例如，在學(xué)習(xí)“功”的概念時(shí)，學(xué)生容易將“功”與日常生活中的“工作”概念混淆，認(rèn)為只要付出了努力，就做了功。盡管教師在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)了功的科學(xué)定義是力與在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積，但學(xué)生在一段時(shí)間后，仍然可能會(huì)忘記科學(xué)概念，用自己原有的、錯(cuò)誤的前概念來(lái)理解“功”。這種對(duì)科學(xué)概念的遺忘和對(duì)前概念的回歸，充分說(shuō)明了前概念的頑固性對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響。此外，前概念的頑固性還會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在面對(duì)與前概念矛盾的科學(xué)證據(jù)時(shí)，采取回避、否認(rèn)或曲解的態(tài)度。例如，在學(xué)習(xí)“地球是球體”這一科學(xué)概念時(shí)，有些學(xué)生由于長(zhǎng)期以來(lái)的直觀感受，認(rèn)為地球是平的，當(dāng)?shù)乩碚n上展示地球是球體的證據(jù)，如衛(wèi)星照片、麥哲倫環(huán)球航行等時(shí)，這些學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為這些證據(jù)是虛假的，或者試圖用自己的方式來(lái)解釋這些證據(jù)，使其符合自己原有的前概念。這種對(duì)科學(xué)證據(jù)的抵觸和對(duì)前概念的堅(jiān)持，進(jìn)一步體現(xiàn)了前概念的頑固性。2.2.3隱蔽性前概念常常隱藏于學(xué)生的潛意識(shí)之中，不易被察覺(jué)，這是前概念的一個(gè)重要特點(diǎn)。學(xué)生在日常生活中形成前概念的過(guò)程是潛移默化的，他們往往沒(méi)有意識(shí)到自己已經(jīng)形成了某種特定的認(rèn)知和觀念。由于前概念是基于學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)和直觀感受形成的，這些經(jīng)驗(yàn)和感受在學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程中逐漸積累，形成了一種自然而然的思維模式和認(rèn)知習(xí)慣。這種思維模式和認(rèn)知習(xí)慣在學(xué)生的潛意識(shí)中發(fā)揮作用，學(xué)生在思考和解決問(wèn)題時(shí)，會(huì)不自覺(jué)地運(yùn)用這些潛在的前概念，而自己卻沒(méi)有意識(shí)到。例如，在學(xué)習(xí)“聲音的傳播”時(shí)，學(xué)生可能會(huì)潛意識(shí)地認(rèn)為聲音在真空中也能傳播，因?yàn)樗麄冊(cè)谌粘Ｉ钪泻苌俳佑|到真空環(huán)境，沒(méi)有直觀地感受到聲音在真空中不能傳播的現(xiàn)象。這種潛意識(shí)中的前概念在學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)科學(xué)知識(shí)時(shí)，會(huì)對(duì)他們的理解產(chǎn)生干擾，但學(xué)生自己往往難以察覺(jué)。教師在教學(xué)過(guò)程中也很難直接發(fā)現(xiàn)學(xué)生頭腦中的前概念。學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)和回答問(wèn)題的方式，可能并不能完全反映他們真實(shí)的認(rèn)知情況。有些學(xué)生可能因?yàn)楹ε路稿e(cuò)或不自信，不會(huì)主動(dòng)表達(dá)自己內(nèi)心深處的想法和觀念，這就使得教師難以準(zhǔn)確把握學(xué)生的前概念。例如，在講解“電路連接”時(shí)，教師提問(wèn)學(xué)生電流的流向，學(xué)生可能會(huì)按照教材上的知識(shí)回答正確，但實(shí)際上他們內(nèi)心深處可能仍然存在“電是從電源流出，用完就沒(méi)有了”的前概念。這種情況下，教師如果不通過(guò)深入的訪談、問(wèn)卷調(diào)查或其他特定的方法，很難發(fā)現(xiàn)學(xué)生的這一隱蔽的前概念。為了揭示學(xué)生頭腦中的前概念，教師需要采用一些特定的方法，如問(wèn)卷調(diào)查、訪談、概念圖繪制、診斷性測(cè)試等。通過(guò)這些方法，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將潛意識(shí)中的前概念表達(dá)出來(lái)，從而了解學(xué)生的真實(shí)認(rèn)知水平和思維方式。例如，在問(wèn)卷調(diào)查中，教師可以設(shè)計(jì)一些開放性的問(wèn)題，讓學(xué)生自由表達(dá)自己對(duì)某個(gè)科學(xué)概念的理解和看法；在訪談中，教師可以與學(xué)生進(jìn)行深入的交流，了解他們形成某種觀點(diǎn)的原因和依據(jù)。通過(guò)這些方法，教師能夠更好地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的前概念，為后續(xù)的教學(xué)策略制定提供依據(jù)。2.3前概念的類型2.3.1科學(xué)性前概念科學(xué)性前概念是指學(xué)生在日常生活經(jīng)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上形成的，與科學(xué)概念基本相符或具有一定科學(xué)性的認(rèn)知。這類前概念為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)提供了良好的基礎(chǔ)，能夠幫助學(xué)生更快地理解和接受科學(xué)概念。在光學(xué)知識(shí)方面，學(xué)生在日常生活中觀察到光在空氣中沿直線傳播的現(xiàn)象，如陽(yáng)光透過(guò)窗戶形成的筆直光線，從而形成了“光沿直線傳播”的前概念。這種前概念與科學(xué)上關(guān)于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的概念是一致的，在學(xué)習(xí)光學(xué)知識(shí)時(shí)，學(xué)生可以基于這一已有前概念，進(jìn)一步深入理解光在不同介質(zhì)中的傳播特性，如光在水中、玻璃等介質(zhì)中也沿直線傳播，但當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象。這種與科學(xué)概念相符的前概念能夠降低學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的難度，提高學(xué)習(xí)效率。在熱學(xué)領(lǐng)域，學(xué)生通過(guò)生活中對(duì)物體熱脹冷縮現(xiàn)象的觀察，如冬天水管凍裂、夏天輪胎打氣不宜過(guò)足等，形成了物體受熱膨脹、遇冷收縮的前概念。這一概念與科學(xué)上關(guān)于熱脹冷縮原理的解釋相契合，為學(xué)生學(xué)習(xí)熱學(xué)知識(shí)奠定了基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)熱學(xué)課程時(shí)，學(xué)生可以在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)熱脹冷縮的微觀原理，即物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)隨溫度變化而導(dǎo)致分子間距改變，從而引起物體體積的變化?？茖W(xué)性前概念使學(xué)生對(duì)熱學(xué)知識(shí)的理解更加直觀和深入，有助于他們構(gòu)建完整的熱學(xué)知識(shí)體系。在力學(xué)方面，學(xué)生在日常生活中體驗(yàn)到用力推物體，物體就會(huì)運(yùn)動(dòng)，從而形成了力可以改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的前概念。這與科學(xué)上力的作用效果之一——力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是一致的。在學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)時(shí)，學(xué)生可以基于這一前概念，進(jìn)一步學(xué)習(xí)力的三要素（大小、方向、作用點(diǎn)）對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的影響，以及牛頓運(yùn)動(dòng)定律等相關(guān)知識(shí)?？茖W(xué)性前概念為學(xué)生理解抽象的力學(xué)概念提供了感性認(rèn)識(shí)，使他們更容易掌握力學(xué)知識(shí)的核心內(nèi)容。2.3.2非科學(xué)性前概念非科學(xué)性前概念，又被稱為錯(cuò)誤概念或相異構(gòu)想，是指學(xué)生頭腦中存在的與科學(xué)知識(shí)相悖的認(rèn)知和觀念。這類前概念在學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)中逐漸形成，但由于缺乏科學(xué)的觀察和思考，以及受到錯(cuò)誤信息的誤導(dǎo)等原因，與科學(xué)概念之間存在明顯的偏差。非科學(xué)性前概念嚴(yán)重阻礙了學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的正確理解和掌握，成為科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的一大障礙。在力學(xué)中，學(xué)生常常認(rèn)為重的物體下落速度一定比輕的物體快。這一非科學(xué)性前概念源于他們的日常生活觀察，比如看到石頭比羽毛下落得快，就簡(jiǎn)單地得出物體下落速度與重量成正比的結(jié)論。然而，根據(jù)科學(xué)知識(shí)，在忽略空氣阻力的情況下，物體下落的加速度是相同的，下落速度只與下落時(shí)間和初速度有關(guān)，與物體的重量無(wú)關(guān)。著名的伽利略比薩斜塔實(shí)驗(yàn)就有力地證明了這一點(diǎn)，兩個(gè)不同重量的鐵球同時(shí)從塔頂落下，幾乎同時(shí)著地。但學(xué)生的錯(cuò)誤前概念使得他們?cè)趯W(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)等相關(guān)知識(shí)時(shí)，難以接受科學(xué)概念，容易產(chǎn)生誤解和困惑。在電學(xué)中，部分學(xué)生認(rèn)為只要有電源和導(dǎo)線，就一定會(huì)有電流。他們沒(méi)有理解形成電流的條件不僅需要有電源提供電壓，還需要形成閉合回路。這種錯(cuò)誤的前概念導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)電路知識(shí)時(shí)，無(wú)法正確分析電路中電流的形成和流動(dòng)情況，對(duì)串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律等知識(shí)的理解也會(huì)產(chǎn)生困難。例如，在連接簡(jiǎn)單電路時(shí)，學(xué)生可能會(huì)因?yàn)檫@種前概念，忽略電路是否閉合，導(dǎo)致燈泡無(wú)法發(fā)光，卻找不到原因。在生物學(xué)中，學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為植物白天只進(jìn)行光合作用，晚上才進(jìn)行呼吸作用。這是由于他們對(duì)植物生理過(guò)程的片面理解，只關(guān)注到植物在白天利用陽(yáng)光進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物的現(xiàn)象，而忽視了植物在任何時(shí)候都需要進(jìn)行呼吸作用來(lái)維持生命活動(dòng)?？茖W(xué)研究表明，植物的呼吸作用是持續(xù)進(jìn)行的，白天和晚上都在消耗氧氣，釋放二氧化碳。學(xué)生的這一錯(cuò)誤前概念影響了他們對(duì)植物新陳代謝過(guò)程的全面理解，不利于生物學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。2.3.3有待修正的前概念有待修正的前概念是指學(xué)生頭腦中包含部分正確信息，但同時(shí)也存在部分錯(cuò)誤或不完整信息的概念。這類前概念介于科學(xué)性前概念和非科學(xué)性前概念之間，既不是完全正確的科學(xué)概念，也并非完全錯(cuò)誤，需要教師在教學(xué)過(guò)程中加以引導(dǎo)和修正，幫助學(xué)生完善認(rèn)知，形成準(zhǔn)確的科學(xué)概念。在學(xué)習(xí)兩棲動(dòng)物的概念時(shí)，學(xué)生往往認(rèn)為兩棲動(dòng)物就是既能生活在水中，又能生活在陸地上的動(dòng)物。這種前概念包含了部分正確信息，即兩棲動(dòng)物確實(shí)具有水陸兩棲的生活習(xí)性。然而，這一概念并不完整，存在錯(cuò)誤之處?？茖W(xué)上對(duì)兩棲動(dòng)物的定義是：幼體生活在水中，用鰓呼吸；成體大多生活在陸地上，也可在水中游泳，用肺呼吸，皮膚可輔助呼吸。僅僅依據(jù)水陸兩棲的生活習(xí)性來(lái)定義兩棲動(dòng)物是不準(zhǔn)確的，像烏龜、鱷魚等動(dòng)物也能在水陸兩地生活，但它們屬于爬行動(dòng)物，并非兩棲動(dòng)物。教師在教學(xué)中，需要引導(dǎo)學(xué)生深入了解兩棲動(dòng)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征和生活史等方面的知識(shí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己原有概念的局限性，從而修正和完善對(duì)兩棲動(dòng)物概念的理解。在化學(xué)中，學(xué)生對(duì)于燃燒的概念可能存在片面的理解，認(rèn)為只有有火焰產(chǎn)生的反應(yīng)才是燃燒。這一前概念有一定的合理性，因?yàn)樵谌粘Ｉ钪?，學(xué)生常見(jiàn)的燃燒現(xiàn)象如木材燃燒、蠟燭燃燒等都伴有火焰。但從科學(xué)角度來(lái)看，燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)，并不一定需要有火焰產(chǎn)生。例如，鐵在氧氣中燃燒時(shí)，火星四射，并沒(méi)有火焰出現(xiàn)，但這也是一種典型的燃燒反應(yīng)。教師在教學(xué)中，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和講解，讓學(xué)生了解燃燒的本質(zhì)特征，拓寬對(duì)燃燒概念的認(rèn)知，修正原有的片面概念。在物理學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)聲音的傳播時(shí)，可能會(huì)認(rèn)為聲音只能在空氣中傳播。這一概念部分正確，因?yàn)閷W(xué)生在日常生活中主要聽(tīng)到的聲音是通過(guò)空氣傳播的。然而，聲音實(shí)際上可以在固體、液體和氣體等多種介質(zhì)中傳播，且在不同介質(zhì)中的傳播速度和效果有所不同。比如，在固體中聲音傳播速度更快，人們可以通過(guò)趴在鐵軌上聽(tīng)聲音來(lái)判斷火車是否即將到來(lái)。教師需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)例，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到聲音傳播介質(zhì)的多樣性，對(duì)原有的概念進(jìn)行修正和補(bǔ)充，使其更加科學(xué)和完整。2.4前概念的形成原因2.4.1日常生活經(jīng)驗(yàn)的影響日常生活經(jīng)驗(yàn)是學(xué)生前概念形成的重要基礎(chǔ)，然而，由于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)往往是有限的、片面的，且缺乏科學(xué)的觀察和分析方法，這就容易導(dǎo)致他們基于這些經(jīng)驗(yàn)形成錯(cuò)誤的前概念。在對(duì)聲音產(chǎn)生原因的認(rèn)知上，學(xué)生常常依據(jù)日常生活中的直觀感受來(lái)判斷。他們看到敲擊鼓面，鼓面振動(dòng)發(fā)出聲音；撥動(dòng)琴弦，琴弦振動(dòng)產(chǎn)生聲音，于是便歸納出聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的這一觀點(diǎn)。從表面上看，這似乎是正確的，但實(shí)際上，學(xué)生的這種認(rèn)知僅僅停留在了物體振動(dòng)與聲音產(chǎn)生的簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)上，并沒(méi)有深入探究聲音產(chǎn)生的本質(zhì)。當(dāng)遇到一些特殊情況時(shí)，學(xué)生的這種前概念就會(huì)暴露出問(wèn)題。例如，當(dāng)他們聽(tīng)到風(fēng)聲時(shí)，由于無(wú)法直接觀察到空氣的振動(dòng)，就會(huì)認(rèn)為風(fēng)聲不是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的，而是風(fēng)本身發(fā)出的聲音。這是因?yàn)閷W(xué)生在日常生活中對(duì)空氣的存在和性質(zhì)缺乏深入了解，沒(méi)有意識(shí)到空氣也是一種物體，風(fēng)聲實(shí)際上是空氣振動(dòng)產(chǎn)生的。這種基于有限生活經(jīng)驗(yàn)的歸納和判斷，使得學(xué)生難以把握聲音產(chǎn)生的真正原因，形成了錯(cuò)誤的前概念。在對(duì)物體沉浮現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)中，學(xué)生根據(jù)生活中看到的木塊漂浮在水面、鐵塊沉入水底的現(xiàn)象，往往會(huì)形成“重的物體下沉，輕的物體漂浮”的前概念。他們沒(méi)有考慮到物體的沉浮不僅與物體的重量有關(guān)，還與物體的體積、密度以及液體的密度等因素密切相關(guān)。例如，將一個(gè)體積較大的實(shí)心木塊和一個(gè)體積較小的實(shí)心鐵塊同時(shí)放入水中，盡管木塊比鐵塊重，但由于木塊的密度小于水的密度，而鐵塊的密度大于水的密度，所以木塊會(huì)漂浮，鐵塊會(huì)下沉。學(xué)生由于缺乏對(duì)這些因素的綜合考慮，僅僅依據(jù)物體的重量來(lái)判斷沉浮，從而形成了錯(cuò)誤的前概念。2.4.2對(duì)語(yǔ)詞的曲解或錯(cuò)誤理解初中學(xué)生在理解科學(xué)概念時(shí)，常常會(huì)因?yàn)橥纳x，僅僅根據(jù)語(yǔ)詞的字面意思來(lái)理解概念，而沒(méi)有深入探究其科學(xué)內(nèi)涵，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的前概念。在學(xué)習(xí)“磁鐵”這一概念時(shí)，學(xué)生看到“磁”字，可能會(huì)聯(lián)想到“神奇”“神秘”等詞匯，進(jìn)而認(rèn)為磁鐵具有某種神秘的力量，能夠吸引所有的金屬。這種錯(cuò)誤的理解源于學(xué)生對(duì)“磁鐵”概念的字面解讀，沒(méi)有真正理解磁鐵的本質(zhì)屬性是能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)。實(shí)際上，像銅、鋁等金屬就不能被磁鐵吸引。由于對(duì)語(yǔ)詞的錯(cuò)誤理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)磁鐵的相關(guān)知識(shí)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)認(rèn)知偏差，難以準(zhǔn)確把握磁鐵的特性和應(yīng)用。在學(xué)習(xí)“重量”和“質(zhì)量”的概念時(shí)，學(xué)生常常會(huì)將二者混淆。從語(yǔ)詞上看，“重量”和“質(zhì)量”都與物體的某種屬性相關(guān)，學(xué)生容易根據(jù)日常生活中對(duì)“重”的直觀感受，認(rèn)為重量和質(zhì)量是同一個(gè)概念。然而，在科學(xué)上，質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少，是物體的固有屬性，不隨物體的位置、狀態(tài)等因素的變化而變化；而重量是物體受到重力的大小，與物體所處的位置和重力加速度有關(guān)。例如，一個(gè)物體在地球上和在月球上，它的質(zhì)量是不變的，但由于月球上的重力加速度約為地球上的六分之一，所以物體在月球上的重量會(huì)比在地球上小。學(xué)生由于對(duì)這兩個(gè)概念的語(yǔ)詞理解不準(zhǔn)確，沒(méi)有掌握其科學(xué)定義和區(qū)別，在解決相關(guān)問(wèn)題時(shí)就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。2.4.3概念學(xué)習(xí)不牢固與知識(shí)負(fù)遷移學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念時(shí)，如果對(duì)概念的理解不夠深入、掌握不夠牢固，就容易出現(xiàn)知識(shí)混淆的情況，進(jìn)而產(chǎn)生知識(shí)的負(fù)遷移，影響對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。在生物學(xué)中，“子宮”和“子房”這兩個(gè)概念，學(xué)生常常會(huì)因?yàn)樗鼈兊拿Q相似而混淆?！白訉m”是哺乳動(dòng)物孕育胎兒的器官，而“子房”是植物雌蕊的重要組成部分，是孕育種子的地方。學(xué)生在學(xué)習(xí)這兩個(gè)概念時(shí)，如果沒(méi)有準(zhǔn)確把握它們的定義、結(jié)構(gòu)和功能，僅僅從名稱上進(jìn)行判斷，就會(huì)將二者的概念和作用混淆。例如，在描述植物的生殖過(guò)程時(shí)，學(xué)生可能會(huì)錯(cuò)誤地將“子房”說(shuō)成“子宮”，或者在解釋哺乳動(dòng)物的生殖現(xiàn)象時(shí)，使用“子房”的相關(guān)知識(shí)。這種概念的混淆就是由于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)和應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤的遷移。在物理學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)了“功”的概念后，常常會(huì)將其與日常生活中的“工作”概念混淆。在日常生活中，“工作”通常指人們?yōu)榱送瓿赡稠?xiàng)任務(wù)而付出的努力或進(jìn)行的活動(dòng)，而在物理學(xué)中，“功”是一個(gè)具有嚴(yán)格定義的物理量，等于力與在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。學(xué)生由于對(duì)“功”的科學(xué)概念理解不深，在遇到與“功”相關(guān)的問(wèn)題時(shí)，容易受到日常生活中“工作”概念的干擾，用“工作”的概念來(lái)理解和解釋“功”。例如，在判斷一個(gè)人提著水桶在水平地面上行走時(shí)是否做功的問(wèn)題上，學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為人對(duì)水桶做了功，因?yàn)槿烁冻隽伺?，進(jìn)行了“工作”，而忽略了做功的兩個(gè)必要因素：力和在力的方向上移動(dòng)的距離。由于水桶在水平方向上移動(dòng)時(shí)，人對(duì)水桶的拉力方向是豎直向上的，在拉力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，所以人對(duì)水桶沒(méi)有做功。這種因概念學(xué)習(xí)不牢固而產(chǎn)生的知識(shí)負(fù)遷移，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的正確理解和應(yīng)用。2.4.4媒體信息的誤導(dǎo)在信息時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)、電視、報(bào)刊等媒體成為學(xué)生獲取信息的重要渠道。然而，學(xué)生由于年齡較小，辨別能力較低，對(duì)于媒體傳播的信息缺乏批判性思維和科學(xué)分析能力，容易受到一些非科學(xué)信息的影響，從而形成錯(cuò)誤的前概念。在一些科普節(jié)目或網(wǎng)絡(luò)文章中，可能會(huì)出現(xiàn)對(duì)科學(xué)知識(shí)的不準(zhǔn)確解讀或片面宣傳。例如，在介紹恐龍滅絕的原因時(shí)，有的媒體可能會(huì)過(guò)分強(qiáng)調(diào)小行星撞擊地球這一觀點(diǎn)，而忽略了其他可能的因素，如火山爆發(fā)、氣候變化等。學(xué)生在接觸到這些信息后，就可能會(huì)形成“恐龍滅絕僅僅是因?yàn)樾⌒行亲矒舻厍颉钡腻e(cuò)誤前概念，而沒(méi)有認(rèn)識(shí)到恐龍滅絕是一個(gè)復(fù)雜的事件，是多種因素共同作用的結(jié)果。一些影視作品為了追求視覺(jué)效果或劇情需要，常常會(huì)對(duì)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行夸張或歪曲。在一些科幻電影中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)宇航員在太空中不穿宇航服就能自由活動(dòng)的場(chǎng)景。學(xué)生在觀看這些電影后，可能會(huì)受到這種錯(cuò)誤信息的誤導(dǎo)，認(rèn)為在太空中不穿宇航服也能生存。然而，實(shí)際上太空中是真空環(huán)境，沒(méi)有空氣和氣壓，溫度極低，輻射強(qiáng)烈，宇航員如果不穿宇航服，會(huì)在瞬間面臨生命危險(xiǎn)。由于學(xué)生缺乏對(duì)科學(xué)知識(shí)的深入了解和對(duì)媒體信息的辨別能力，很容易受到這些錯(cuò)誤信息的影響，形成與科學(xué)事實(shí)相悖的前概念。三、初中學(xué)生《科學(xué)》前概念調(diào)查與案例分析3.1調(diào)查設(shè)計(jì)與實(shí)施為全面、準(zhǔn)確地了解初中學(xué)生在《科學(xué)》學(xué)習(xí)中前概念的具體情況，本研究進(jìn)行了精心的調(diào)查設(shè)計(jì)與實(shí)施。調(diào)查目的在于深入了解初中學(xué)生在物理、化學(xué)、生物等《科學(xué)》主要知識(shí)領(lǐng)域已有的前概念，包括概念的內(nèi)容、類型以及形成原因等，識(shí)別學(xué)生前概念中存在的錯(cuò)誤理解和偏差，為后續(xù)探究前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)策略提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持和實(shí)踐依據(jù)。通過(guò)對(duì)調(diào)查結(jié)果的分析，期望能揭示前概念對(duì)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的影響機(jī)制，為教師調(diào)整教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程提供指導(dǎo)，同時(shí)也為課程設(shè)計(jì)和教材修訂提供參考，使其更符合學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)需求。本次調(diào)查選取了本市三所不同層次的初中學(xué)校，涵蓋了城市、城鄉(xiāng)結(jié)合部和農(nóng)村地區(qū)，以確保調(diào)查樣本具有廣泛的代表性。每所學(xué)校各選取初一年級(jí)兩個(gè)班級(jí)、初二年級(jí)兩個(gè)班級(jí)和初三年級(jí)兩個(gè)班級(jí)，共涉及18個(gè)班級(jí)，學(xué)生總數(shù)達(dá)到800人。不同年級(jí)的選取旨在探究隨著學(xué)習(xí)時(shí)間的增加和知識(shí)儲(chǔ)備的積累，學(xué)生前概念的發(fā)展變化情況。調(diào)查方法主要采用問(wèn)卷調(diào)查法和訪談法相結(jié)合的方式。問(wèn)卷調(diào)查具有覆蓋面廣、能快速收集大量數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，能夠全面了解學(xué)生前概念的大致情況；訪談法則能夠深入了解學(xué)生的思考過(guò)程和前概念形成的原因，針對(duì)性強(qiáng)，二者相互補(bǔ)充，使調(diào)查結(jié)果更加全面、深入。問(wèn)卷設(shè)計(jì)是調(diào)查的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。問(wèn)卷內(nèi)容涵蓋物理、化學(xué)、生物三個(gè)主要學(xué)科領(lǐng)域，共設(shè)計(jì)了50道題目，包括選擇題30道、判斷題10道和簡(jiǎn)答題10道。選擇題和判斷題主要用于快速了解學(xué)生對(duì)一些常見(jiàn)科學(xué)概念的認(rèn)知情況，例如在物理學(xué)科中，設(shè)置題目“物體運(yùn)動(dòng)是因?yàn)橛辛Γ瑳](méi)有力就不能運(yùn)動(dòng)，這種說(shuō)法是否正確？”“同一物體離平面鏡越近，成的像越大，離平面鏡越遠(yuǎn)，像越小，這種說(shuō)法對(duì)嗎？”；在化學(xué)學(xué)科中，詢問(wèn)“白氣是指水蒸氣，這種說(shuō)法正確嗎？”“燃燒一定需要氧氣，這種觀點(diǎn)對(duì)不對(duì)？”；在生物學(xué)科中，提問(wèn)“兩棲動(dòng)物指的是既能生活在水中，又能生活在陸地上的動(dòng)物，這種說(shuō)法是否正確？”“綠色植物白天只進(jìn)行光合作用，晚上才進(jìn)行呼吸作用，這種說(shuō)法對(duì)嗎？”。簡(jiǎn)答題則用于引導(dǎo)學(xué)生闡述自己對(duì)某些概念的理解和想法，例如“請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明你對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的理解”“你認(rèn)為植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)自哪里，為什么？”。問(wèn)卷題目緊密圍繞學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)和常見(jiàn)的科學(xué)現(xiàn)象，旨在挖掘?qū)W生潛在的前概念。在設(shè)計(jì)問(wèn)卷時(shí)，充分考慮了學(xué)生的認(rèn)知水平和答題能力，語(yǔ)言表述簡(jiǎn)潔明了、通俗易懂。同時(shí)，為了確保問(wèn)卷的有效性和可靠性，在正式發(fā)放問(wèn)卷之前，先在小范圍內(nèi)進(jìn)行了預(yù)調(diào)查，選取了與正式調(diào)查樣本具有相似特征的50名學(xué)生進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)預(yù)調(diào)查的結(jié)果，對(duì)問(wèn)卷中表述不清、容易引起歧義的題目進(jìn)行了修改和完善，最終形成了正式的調(diào)查問(wèn)卷。訪談主要針對(duì)部分學(xué)生和科學(xué)教師展開。對(duì)學(xué)生的訪談采用一對(duì)一的形式，選取在問(wèn)卷調(diào)查中表現(xiàn)出典型前概念的學(xué)生，深入詢問(wèn)他們對(duì)相關(guān)科學(xué)概念的理解、形成這種理解的原因以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困惑等。例如，對(duì)于在問(wèn)卷中認(rèn)為“物體運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持”的學(xué)生，進(jìn)一步詢問(wèn)他們是從哪些生活經(jīng)驗(yàn)中得出這個(gè)結(jié)論的，在學(xué)習(xí)牛頓第一定律后，對(duì)自己原有的觀點(diǎn)有什么新的認(rèn)識(shí)。對(duì)教師的訪談則以小組訪談的形式進(jìn)行，邀請(qǐng)具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)教師，探討他們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生前概念的認(rèn)識(shí)、觀察到的學(xué)生常見(jiàn)前概念類型以及在教學(xué)中采取的應(yīng)對(duì)策略和遇到的困難。例如，詢問(wèn)教師在教授“電路”知識(shí)時(shí)，學(xué)生存在哪些典型的前概念，教師是如何引導(dǎo)學(xué)生糾正這些前概念的，在教學(xué)過(guò)程中遇到的最大障礙是什么。在調(diào)查實(shí)施過(guò)程中，嚴(yán)格按照預(yù)定的計(jì)劃進(jìn)行。問(wèn)卷調(diào)查由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的調(diào)查人員統(tǒng)一發(fā)放和回收，確保學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成答題，以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。訪談則在安靜、舒適的環(huán)境中進(jìn)行，訪談人員采用溫和、引導(dǎo)性的提問(wèn)方式，鼓勵(lì)學(xué)生和教師充分表達(dá)自己的觀點(diǎn)和想法。最終，共回收有效問(wèn)卷760份，回收率達(dá)到95%；完成學(xué)生訪談80人次，教師訪談30人次，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和案例分析提供了豐富的數(shù)據(jù)資料。3.2調(diào)查結(jié)果與分析3.2.1物理學(xué)科前概念情況在物理學(xué)科的調(diào)查中，關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系這一知識(shí)點(diǎn)，80%的學(xué)生認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)是因?yàn)橛辛?，沒(méi)有力就不能運(yùn)動(dòng)，僅有18.1%的學(xué)生能夠正確認(rèn)識(shí)到力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，還有1.9%的學(xué)生表示不清楚。這充分表明“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一錯(cuò)誤前概念在初中學(xué)生中具有極高的普遍性。在日常生活中，學(xué)生經(jīng)常觀察到物體的運(yùn)動(dòng)需要外力推動(dòng)，如推車、拉箱子等，這些直觀的生活經(jīng)驗(yàn)使得他們自然而然地形成了這種錯(cuò)誤的認(rèn)知。在光學(xué)知識(shí)方面，對(duì)于光的傳播特性，當(dāng)問(wèn)到“光在什么情況下沿直線傳播”時(shí)，70%的學(xué)生回答光在空氣中沿直線傳播，只有30%的學(xué)生能夠準(zhǔn)確回答光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。這說(shuō)明大部分學(xué)生對(duì)光沿直線傳播的條件理解不夠準(zhǔn)確，他們受到日常生活中主要觀察到光在空氣中傳播現(xiàn)象的影響，忽略了光在其他同種均勻介質(zhì)（如玻璃、水等）中也沿直線傳播的情況。在平面鏡成像的問(wèn)題上，43.8%的學(xué)生認(rèn)為同一物體離平面鏡越近，成的像越大，離平面鏡越遠(yuǎn)，像越小，而正確理解平面鏡成像特點(diǎn)（像與物大小相等，像距與物距相等）的學(xué)生僅占54%，還有2.2%的學(xué)生表示不確定。學(xué)生出現(xiàn)這種錯(cuò)誤前概念，主要是因?yàn)樗麄冊(cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)平面鏡成像的觀察不夠細(xì)致，僅僅憑借直觀感受認(rèn)為離鏡子近像就大，離鏡子遠(yuǎn)像就小。在熱學(xué)知識(shí)板塊，當(dāng)詢問(wèn)“白氣是指什么”時(shí)，51%的學(xué)生認(rèn)為白氣是指水蒸氣，49%的學(xué)生知道白氣是水蒸氣遇冷液化形成的小水滴。這表明近一半的學(xué)生對(duì)“白氣”這一常見(jiàn)的熱學(xué)現(xiàn)象存在錯(cuò)誤的前概念。學(xué)生往往將“白氣”與看不見(jiàn)的水蒸氣混淆，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到“白氣”實(shí)際上是水蒸氣液化后的小水滴懸浮在空氣中形成的可見(jiàn)現(xiàn)象。在對(duì)物體熱脹冷縮原理的理解上，雖然大部分學(xué)生知道物體受熱膨脹、遇冷收縮，但當(dāng)問(wèn)到“為什么物體受熱會(huì)膨脹”時(shí)，只有20%的學(xué)生能夠從分子熱運(yùn)動(dòng)的角度正確解釋，即物體受熱時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離增大，從而導(dǎo)致物體體積膨脹，而80%的學(xué)生無(wú)法準(zhǔn)確解釋，有的學(xué)生只是簡(jiǎn)單地認(rèn)為是因?yàn)槲矬w受熱就會(huì)變大，沒(méi)有深入理解其微觀本質(zhì)。3.2.2化學(xué)學(xué)科前概念情況在化學(xué)學(xué)科的調(diào)查中，關(guān)于燃燒的概念，75%的學(xué)生認(rèn)為燃燒一定需要氧氣，只有25%的學(xué)生知道燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)，不一定需要氧氣，如氫氣可以在氯氣中燃燒。學(xué)生普遍存在這種錯(cuò)誤前概念，是因?yàn)樗麄冊(cè)谌粘Ｉ钪兴?jiàn)到的大多數(shù)燃燒現(xiàn)象都有氧氣參與，如木材燃燒、蠟燭燃燒等，從而形成了燃燒必須有氧氣的片面認(rèn)知。對(duì)于物質(zhì)的變化，當(dāng)問(wèn)到“鐵生銹是什么變化”時(shí)，60%的學(xué)生能夠正確回答是化學(xué)變化，但仍有40%的學(xué)生認(rèn)為是物理變化。這些學(xué)生可能只是從鐵生銹的表面現(xiàn)象，如顏色改變、表面變得粗糙等，簡(jiǎn)單地判斷為物理變化，而沒(méi)有認(rèn)識(shí)到鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣、水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了新物質(zhì)鐵銹。在對(duì)物質(zhì)的微觀構(gòu)成的理解上，當(dāng)詢問(wèn)“分子和原子的主要區(qū)別是什么”時(shí)，只有30%的學(xué)生能夠準(zhǔn)確回答在化學(xué)變化中，分子可分，原子不可分，70%的學(xué)生回答錯(cuò)誤或表示不清楚。學(xué)生出現(xiàn)這種情況，主要是因?yàn)榉肿雍驮拥母拍畋容^抽象，學(xué)生難以理解它們?cè)谖⒂^層面的本質(zhì)區(qū)別，在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易混淆二者的概念和性質(zhì)。3.2.3生物學(xué)科前概念情況在生物學(xué)科的調(diào)查中，對(duì)于兩棲動(dòng)物的概念，52.1%的學(xué)生認(rèn)為兩棲動(dòng)物指的是既能生活在水中，又能生活在陸地上的動(dòng)物，40%的學(xué)生知道這種說(shuō)法不準(zhǔn)確，還有7.9%的學(xué)生表示不知道。這表明超過(guò)一半的學(xué)生對(duì)兩棲動(dòng)物的概念存在錯(cuò)誤理解，他們僅僅依據(jù)兩棲動(dòng)物的生活習(xí)性來(lái)定義，忽略了兩棲動(dòng)物在幼體和成體階段的生理特征差異，如幼體用鰓呼吸，成體用肺呼吸，皮膚輔助呼吸等。在植物的生理過(guò)程方面，當(dāng)問(wèn)到“植物由小苗長(zhǎng)成大植株，營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)自哪里”時(shí)，62.7%的學(xué)生認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)自土壤，37.3%的學(xué)生知道植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)除了來(lái)自土壤中的無(wú)機(jī)鹽和水分外，還通過(guò)光合作用制造有機(jī)物。學(xué)生出現(xiàn)這種錯(cuò)誤前概念，是因?yàn)樗麄冊(cè)谌粘Ｉ钪锌吹街参锷L(zhǎng)在土壤中，并且給植物施肥可以促進(jìn)其生長(zhǎng)，從而片面地認(rèn)為植物的營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)自土壤，而對(duì)光合作用在植物生長(zhǎng)中的重要作用認(rèn)識(shí)不足。在對(duì)生物的遺傳和變異的認(rèn)識(shí)上，當(dāng)詢問(wèn)“父母都是雙眼皮，孩子一定是雙眼皮嗎”時(shí)，只有40%的學(xué)生能夠從基因遺傳的角度正確回答不一定，因?yàn)殡p眼皮是顯性性狀，父母可能攜帶隱性基因，孩子有可能遺傳到隱性基因而表現(xiàn)為單眼皮，60%的學(xué)生回答錯(cuò)誤，他們認(rèn)為父母是雙眼皮，孩子就一定是雙眼皮，這說(shuō)明學(xué)生對(duì)生物遺傳的原理理解不夠深入，僅僅根據(jù)表面現(xiàn)象進(jìn)行判斷。3.2.4錯(cuò)誤前概念的原因分析通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的深入分析以及對(duì)學(xué)生和教師的訪談，發(fā)現(xiàn)初中學(xué)生形成錯(cuò)誤前概念的原因主要有以下幾點(diǎn)：日常生活經(jīng)驗(yàn)的局限：學(xué)生在日常生活中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，但這些經(jīng)驗(yàn)往往是片面的、表面的，缺乏科學(xué)的分析和驗(yàn)證。例如，在力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)知上，學(xué)生看到汽車行駛需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，人推車車才會(huì)動(dòng)，就得出力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因；在對(duì)兩棲動(dòng)物概念的理解上，學(xué)生僅從表面看到青蛙等動(dòng)物既能在水中生活又能在陸地上生活，就簡(jiǎn)單地將兩棲動(dòng)物定義為既能生活在水中又能生活在陸地上的動(dòng)物。這些基于日常生活經(jīng)驗(yàn)形成的前概念，沒(méi)有考慮到科學(xué)知識(shí)的復(fù)雜性和本質(zhì)特征，容易導(dǎo)致錯(cuò)誤認(rèn)知的產(chǎn)生。對(duì)科學(xué)概念的片面理解：部分學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念時(shí)，沒(méi)有深入理解概念的內(nèi)涵和外延，只是簡(jiǎn)單地記住了概念的字面意思，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解。例如，在學(xué)習(xí)燃燒概念時(shí)，學(xué)生僅僅記住了燃燒通常有氧氣參與這一常見(jiàn)現(xiàn)象，而忽略了燃燒的本質(zhì)是劇烈的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致認(rèn)為燃燒一定需要氧氣；在理解分子和原子的概念時(shí)，學(xué)生沒(méi)有真正理解分子和原子在化學(xué)變化中的本質(zhì)區(qū)別，只是死記硬背相關(guān)定義，無(wú)法準(zhǔn)確把握二者的差異。知識(shí)的負(fù)遷移：學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，常常會(huì)受到已有知識(shí)的影響，當(dāng)已有知識(shí)與新知識(shí)存在相似但又不完全相同的情況時(shí)，就容易產(chǎn)生知識(shí)的負(fù)遷移，導(dǎo)致錯(cuò)誤前概念的形成。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理中的“功”的概念時(shí)，容易受到日常生活中“工作”概念的干擾，將二者混淆，認(rèn)為只要付出努力就是做了功；在學(xué)習(xí)化學(xué)中物質(zhì)的變化時(shí)，由于之前學(xué)習(xí)了物理變化中物質(zhì)的狀態(tài)、形狀等改變的知識(shí)，在判斷鐵生銹這種化學(xué)變化時(shí)，容易受到物理變化概念的影響，僅從表面現(xiàn)象判斷為物理變化。缺乏科學(xué)的思維方法：初中學(xué)生正處于思維發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，部分學(xué)生還沒(méi)有掌握科學(xué)的思維方法，在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題時(shí)，往往缺乏邏輯推理和批判性思維能力。例如，在判斷父母都是雙眼皮，孩子是否一定是雙眼皮的問(wèn)題上，學(xué)生沒(méi)有運(yùn)用基因遺傳的知識(shí)進(jìn)行邏輯推理，而是僅憑主觀臆斷做出判斷；在對(duì)光的傳播特性的理解上，學(xué)生沒(méi)有通過(guò)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究和分析，而是根據(jù)日常生活中的有限觀察就得出結(jié)論，缺乏對(duì)科學(xué)知識(shí)的深入思考和探究精神。3.3典型案例分析3.3.1力學(xué)前概念轉(zhuǎn)化案例在“力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系”的教學(xué)中，學(xué)生普遍存在“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一錯(cuò)誤前概念。以某中學(xué)初二年級(jí)的一個(gè)班級(jí)為例，在教學(xué)前的問(wèn)卷調(diào)查中，85%的學(xué)生認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)是因?yàn)橛辛Γ瑳](méi)有力就不能運(yùn)動(dòng)。為了轉(zhuǎn)變學(xué)生的這一錯(cuò)誤前概念，教師首先創(chuàng)設(shè)了實(shí)驗(yàn)情境。準(zhǔn)備了一個(gè)小車、一個(gè)斜面和不同粗糙程度的平面（毛巾、棉布、木板）。讓小車從斜面上同一高度由靜止滑下，觀察小車在不同平面上的運(yùn)動(dòng)情況。學(xué)生們看到，小車在毛巾表面運(yùn)動(dòng)的距離最短，在棉布表面運(yùn)動(dòng)的距離稍長(zhǎng)，在木板表面運(yùn)動(dòng)的距離最長(zhǎng)。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么小車在不同平面上運(yùn)動(dòng)的距離不同？學(xué)生們通過(guò)討論，認(rèn)識(shí)到是因?yàn)槠矫娴拇植诔潭炔煌?，?duì)小車的阻力不同。阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn)。接著，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理：如果平面絕對(duì)光滑，沒(méi)有阻力，小車會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢？學(xué)生們經(jīng)過(guò)思考和討論，逐漸認(rèn)識(shí)到小車會(huì)一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生原有的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的前概念產(chǎn)生了強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，使學(xué)生對(duì)自己原有的觀點(diǎn)產(chǎn)生了懷疑。隨后，教師引入牛頓第一定律的內(nèi)容：一切物體在沒(méi)有受到外力作用的時(shí)候，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。并結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，詳細(xì)講解了牛頓第一定律的含義，讓學(xué)生明白力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。在課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，教師給出了一些與力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系相關(guān)的問(wèn)題，如“一個(gè)正在做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，若突然不受任何力的作用，它將如何運(yùn)動(dòng)？”“汽車在行駛過(guò)程中，若關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，它為什么會(huì)逐漸停下來(lái)？”等。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的思考和解答，學(xué)生們進(jìn)一步加深了對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的理解，鞏固了新的科學(xué)概念。課后的跟蹤調(diào)查顯示，經(jīng)過(guò)這一教學(xué)過(guò)程，班級(jí)中能夠正確理解力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的學(xué)生比例提高到了80%，說(shuō)明通過(guò)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境、引發(fā)認(rèn)知沖突等教學(xué)策略，有效地實(shí)現(xiàn)了學(xué)生前概念的轉(zhuǎn)化。3.3.2光學(xué)前概念轉(zhuǎn)化案例在“光的折射”教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)之前，對(duì)光的折射現(xiàn)象存在諸多錯(cuò)誤的前概念。以某中學(xué)初二年級(jí)的另一個(gè)班級(jí)為例，在教學(xué)前的訪談中，很多學(xué)生認(rèn)為光在任何情況下都是沿直線傳播的，即使從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)也不會(huì)改變傳播方向；還有部分學(xué)生認(rèn)為光從空氣進(jìn)入水中，折射光線是遠(yuǎn)離法線的。針對(duì)這些前概念，教師首先通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引發(fā)學(xué)生的興趣和思考。用激光筆斜射向裝有水的透明水槽中，讓學(xué)生觀察光線射入和射出的方向。學(xué)生們清晰地看到光線在水面處發(fā)生了偏折，這與他們?cè)械摹肮馐冀K沿直線傳播”的前概念產(chǎn)生了沖突。接著，教師利用多媒體展示光的折射原理的動(dòng)畫，詳細(xì)講解光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的原因。動(dòng)畫中直觀地展示了光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，導(dǎo)致光線發(fā)生偏折，并且清晰地呈現(xiàn)了折射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系，以及折射角和入射角的大小關(guān)系。為了讓學(xué)生更深入地理解光的折射規(guī)律，教師組織學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材包括激光筆、玻璃磚、量角器等。學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量不同入射角下的折射角，并記錄數(shù)據(jù)，然后分析數(shù)據(jù)，總結(jié)光的折射規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)解答學(xué)生的疑問(wèn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生們自己總結(jié)出了光的折射規(guī)律：光從空氣斜射入水或其它介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角，當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也增大，當(dāng)光線垂直入射時(shí)，傳播方向不變。這一過(guò)程讓學(xué)生親身體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程，增強(qiáng)了他們對(duì)光的折射概念的理解。最后，教師通過(guò)生活中的實(shí)例，如“岸上看湖水覺(jué)得很淺”“在水中看岸上的樹變高了”等，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的光的折射知識(shí)進(jìn)行解釋。學(xué)生們積極思考，嘗試用折射規(guī)律來(lái)分析這些現(xiàn)象，進(jìn)一步鞏固了所學(xué)的科學(xué)概念。教學(xué)后的測(cè)試結(jié)果表明，班級(jí)中對(duì)光的折射概念理解正確的學(xué)生比例從教學(xué)前的30%提高到了75%，說(shuō)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示、多媒體展示和實(shí)驗(yàn)探究等教學(xué)策略，有效地幫助學(xué)生糾正了錯(cuò)誤的前概念，理解了光的折射這一科學(xué)概念。3.3.3生物學(xué)前概念轉(zhuǎn)化案例在“生物的分類”教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)之前，對(duì)生物分類的概念存在一些不準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。以某中學(xué)初一年級(jí)的一個(gè)班級(jí)為例，在教學(xué)前的問(wèn)卷調(diào)查中，55%的學(xué)生認(rèn)為兩棲動(dòng)物就是既能生活在水中，又能生活在陸地上的動(dòng)物；30%的學(xué)生認(rèn)為植物只分為草本植物和木本植物。針對(duì)這些前概念，教師采用了小組合作學(xué)習(xí)和討論交流的教學(xué)策略。首先，教師將學(xué)生分成小組，每個(gè)小組發(fā)放一些不同生物的圖片和資料，包括青蛙、烏龜、鱷魚、海帶、葫蘆蘚、蕨類植物、松樹、桃樹等。讓小組學(xué)生根據(jù)自己已有的知識(shí)，嘗試對(duì)這些生物進(jìn)行分類。在小組討論過(guò)程中，學(xué)生們各抒己見(jiàn)，出現(xiàn)了不同的分類方法。有的小組按照生物的生活環(huán)境進(jìn)行分類，將青蛙、烏龜、鱷魚分為一類，認(rèn)為它們都能在水陸兩地生活；將海帶、葫蘆蘚、蕨類植物分為一類，認(rèn)為它們都生活在潮濕的環(huán)境中。有的小組按照生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，將海帶、葫蘆蘚、蕨類植物分為一類，認(rèn)為它們沒(méi)有種子；將松樹、桃樹分為一類，認(rèn)為它們有種子。教師引導(dǎo)各小組展示自己的分類結(jié)果，并闡述分類的依據(jù)。然后，組織全班學(xué)生對(duì)各小組的分類結(jié)果進(jìn)行討論和評(píng)價(jià)。在討論過(guò)程中，教師適時(shí)地提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考：“兩棲動(dòng)物的真正定義是什么？”“植物的分類除了草本和木本，還有哪些依據(jù)？”“烏龜和鱷魚雖然能水陸兩棲，但它們屬于兩棲動(dòng)物嗎，為什么？”等。通過(guò)這些問(wèn)題的引導(dǎo)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己原有的分類方法存在的問(wèn)題，從而引發(fā)認(rèn)知沖突。接著，教師詳細(xì)講解生物分類的科學(xué)依據(jù)，包括生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能、生活習(xí)性等方面。并介紹了生物分類的等級(jí)，從大到小依次為界、門、綱、目、科、屬、種。以青蛙為例，詳細(xì)闡述了青蛙屬于兩棲動(dòng)物的原因，它的幼體生活在水中，用鰓呼吸；成體大多生活在陸地上，也可在水中游泳，用肺呼吸，皮膚可輔助呼吸。而烏龜和鱷魚雖然能水陸兩棲，但它們的幼體和成體都用肺呼吸，體表有鱗片或甲，屬于爬行動(dòng)物。在講解植物分類時(shí)，教師介紹了植物根據(jù)有無(wú)種子分為孢子植物和種子植物，孢子植物又分為藻類植物、苔蘚植物和蕨類植物，種子植物分為裸子植物和被子植物。通過(guò)這些詳細(xì)的講解，讓學(xué)生對(duì)生物分類的科學(xué)概念有了清晰的認(rèn)識(shí)。最后，教師讓學(xué)生重新對(duì)之前的生物圖片和資料進(jìn)行分類，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)生物分類概念的掌握情況。結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)這一教學(xué)過(guò)程，班級(jí)中能夠正確對(duì)生物進(jìn)行分類的學(xué)生比例提高到了80%，說(shuō)明通過(guò)小組合作、討論交流和教師引導(dǎo)等教學(xué)策略，有效地幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了前概念的轉(zhuǎn)化，掌握了生物分類的科學(xué)概念。四、初中學(xué)生《科學(xué)》前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)策略4.1充分了解學(xué)生，暴露前概念了解學(xué)生的前概念是實(shí)現(xiàn)前概念轉(zhuǎn)化的首要步驟。教師可通過(guò)多種方式深入了解學(xué)生的前概念，為后續(xù)教學(xué)策略的制定提供依據(jù)。問(wèn)卷調(diào)查是一種廣泛應(yīng)用的方法，教師可以設(shè)計(jì)涵蓋多個(gè)科學(xué)知識(shí)領(lǐng)域的問(wèn)卷，問(wèn)題設(shè)置要緊密聯(lián)系學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)和常見(jiàn)的科學(xué)現(xiàn)象。比如在物理知識(shí)方面，詢問(wèn)學(xué)生“汽車剎車時(shí)，人為什么會(huì)向前傾？”“為什么冬天窗戶上會(huì)出現(xiàn)水霧？”；在化學(xué)知識(shí)板塊，提問(wèn)“為什么鐵會(huì)生銹，而鋁卻不容易生銹？”“蠟燭燃燒后生成了什么物質(zhì)？”；在生物知識(shí)領(lǐng)域，設(shè)置問(wèn)題“植物的葉子為什么大多數(shù)是綠色的？”“動(dòng)物的行為是如何受到環(huán)境影響的？”。通過(guò)這些問(wèn)題，了解學(xué)生對(duì)相關(guān)科學(xué)概念的已有認(rèn)知和理解，挖掘他們潛在的前概念。課堂提問(wèn)也是了解學(xué)生前概念的有效手段。在課堂教學(xué)中，教師可以針對(duì)即將學(xué)習(xí)的科學(xué)內(nèi)容，提出一些開放性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)自己的觀點(diǎn)和想法。例如在學(xué)習(xí)“浮力”之前，教師可以提問(wèn)“為什么有的物體在水中會(huì)漂浮，而有的物體卻會(huì)下沉？”學(xué)生可能會(huì)根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)回答，如“輕的物體漂浮，重的物體下沉”“空心的物體漂浮，實(shí)心的物體下沉”等。這些回答能夠讓教師直接了解學(xué)生對(duì)浮力概念的前認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)他們存在的錯(cuò)誤前概念。在提問(wèn)過(guò)程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，尊重他們的觀點(diǎn)，不要急于糾正，而是要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考和討論。小組討論同樣能幫助教師了解學(xué)生的前概念。教師可以將學(xué)生分成小組，布置一些與科學(xué)概念相關(guān)的討論主題，如“在日常生活中，我們觀察到的力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是怎樣的？”“植物的生長(zhǎng)需要哪些條件，這些條件是如何影響植物生長(zhǎng)的？”。在小組討論中，學(xué)生們會(huì)充分交流自己的想法和經(jīng)驗(yàn)，相互啟發(fā)，教師則可以在各小組間巡視，傾聽(tīng)學(xué)生的討論內(nèi)容，了解他們對(duì)科學(xué)概念的理解程度和存在的前概念。例如在“力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系”的小組討論中，有的學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為“物體只有受到力的作用才會(huì)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力物體就會(huì)靜止”，有的學(xué)生則可能提出不同的看法，認(rèn)為“物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，力只是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”。通過(guò)觀察學(xué)生的討論過(guò)程和觀點(diǎn)表達(dá)，教師能夠全面了解學(xué)生對(duì)這一概念的前概念情況。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、課堂提問(wèn)、小組討論等方式，教師可以全面了解學(xué)生的前概念，并引導(dǎo)學(xué)生將這些前概念暴露出來(lái)。只有充分了解學(xué)生的前概念，教師才能在教學(xué)中有的放矢，采取針對(duì)性的教學(xué)策略，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。4.2引發(fā)認(rèn)知沖突，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變4.2.1創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境是引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的有效方式之一。教師可以精心設(shè)計(jì)與學(xué)生前概念相沖突的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，促使他們主動(dòng)反思自己的前概念。在學(xué)習(xí)“浮力”知識(shí)時(shí)，教師可以提出這樣的問(wèn)題：“把一個(gè)實(shí)心鐵球和一個(gè)空心鐵球放入水中，實(shí)心鐵球下沉，空心鐵球卻能漂浮，按照我們之前的想法，重的物體下沉，輕的物體漂浮，可這兩個(gè)鐵球重量一樣，為什么一個(gè)下沉一個(gè)漂浮呢？”這個(gè)問(wèn)題與學(xué)生原有的“重的物體下沉，輕的物體漂浮”的前概念產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖突。學(xué)生們基于自己的前概念，可能會(huì)認(rèn)為兩個(gè)鐵球都應(yīng)該下沉或者都應(yīng)該漂浮，而實(shí)際情況卻與他們的認(rèn)知不符，這就引發(fā)了他們的好奇心和求知欲，促使他們深入思考浮力的本質(zhì)以及影響物體沉浮的因素。在思考過(guò)程中，學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)原有的前概念無(wú)法解釋這一現(xiàn)象，從而對(duì)自己的前概念產(chǎn)生懷疑，為接受科學(xué)的浮力概念奠定基礎(chǔ)。在講解“光的折射”時(shí)，教師可以設(shè)置問(wèn)題：“我們?cè)诎渡峡此械聂~，感覺(jué)魚的位置比實(shí)際位置要淺，這是為什么呢？按照我們平時(shí)看到的物體，它在哪里，我們看到的就是它真實(shí)的位置，可這里為什么不一樣呢？”這一問(wèn)題與學(xué)生認(rèn)為看到的物體位置就是其真實(shí)位置的前概念相矛盾。學(xué)生們?cè)谌粘Ｉ钪辛?xí)慣了光沿直線傳播的現(xiàn)象，對(duì)于光在不同介質(zhì)中傳播會(huì)發(fā)生折射導(dǎo)致物體位置看起來(lái)改變的情況缺乏了解。這個(gè)問(wèn)題引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，使他們急于探究其中的原因，從而積極主動(dòng)地參與到光的折射知識(shí)的學(xué)習(xí)中。通過(guò)對(duì)這一問(wèn)題的探究，學(xué)生們能夠逐漸理解光的折射原理，糾正原有的錯(cuò)誤前概念。4.2.2開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是幫助學(xué)生突破前概念、建立科學(xué)概念的重要手段。實(shí)驗(yàn)中呈現(xiàn)出的現(xiàn)象往往與學(xué)生的前概念存在矛盾，這種矛盾能夠強(qiáng)烈沖擊學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促使他們重新審視自己的前概念，進(jìn)而建立正確的科學(xué)概念。在“大氣壓強(qiáng)”的教學(xué)中，教師可以進(jìn)行“覆杯實(shí)驗(yàn)”。將一個(gè)裝滿水的杯子用硬紙片蓋住，然后將杯子倒置，學(xué)生們驚訝地發(fā)現(xiàn)硬紙片并沒(méi)有掉落，水也沒(méi)有灑出來(lái)。這一現(xiàn)象與學(xué)生原有的認(rèn)知產(chǎn)生了巨大的沖突，他們?cè)究赡苷J(rèn)為沒(méi)有東西支撐，水肯定會(huì)灑出來(lái)。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們直觀地感受到了大氣壓強(qiáng)的存在，認(rèn)識(shí)到大氣對(duì)物體表面存在壓力，而且這個(gè)壓力能夠托住硬紙片和水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓學(xué)生們對(duì)自己原有的關(guān)于物體受力和平衡的前概念產(chǎn)生了質(zhì)疑，他們開始思考為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，從而主動(dòng)學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)的相關(guān)知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)后的討論環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解釋大氣壓強(qiáng)的原理，幫助學(xué)生將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與科學(xué)概念聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)前概念的轉(zhuǎn)變。在“摩擦力”的教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)備兩個(gè)相同的木塊，一個(gè)放在水平木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)，測(cè)量出拉動(dòng)木塊所需的力；另一個(gè)木塊下面墊上幾根鉛筆（變滑動(dòng)為滾動(dòng)），再用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)，測(cè)量此時(shí)所需的力。學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)，墊上鉛筆后拉動(dòng)木塊所需的力明顯減小。這與他們?cè)械恼J(rèn)為摩擦力大小只與物體重量有關(guān)的前概念相沖突。學(xué)生們通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)到摩擦力的大小不僅與物體的重量有關(guān)，還與物體的運(yùn)動(dòng)方式（滑動(dòng)或滾動(dòng)）等因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，他們迫切想知道還有哪些因素會(huì)影響摩擦力的大小，從而積極參與到后續(xù)的學(xué)習(xí)中。教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)探究，如改變接觸面的粗糙程度等，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不斷深化對(duì)摩擦力概念的理解，實(shí)現(xiàn)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。4.2.3組織合作學(xué)習(xí)組織合作學(xué)習(xí)是促進(jìn)學(xué)生前概念轉(zhuǎn)變的有效策略之一。在小組合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生們由于生活經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)儲(chǔ)備和思維方式的不同，對(duì)同一科學(xué)問(wèn)題往往持有不同的觀點(diǎn)和看法，這種觀點(diǎn)的差異會(huì)引發(fā)認(rèn)知沖突。通過(guò)小組內(nèi)的討論和交流，學(xué)生們能夠從不同的角度思考問(wèn)題，拓寬思維視野，深入理解科學(xué)概念的內(nèi)涵。在“力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系”的學(xué)習(xí)中，教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論。有的學(xué)生根據(jù)日常生活中推車、拉箱子等經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，沒(méi)有力物體就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)；而有的學(xué)生則從牛頓第一定律的角度出發(fā)，認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。兩種觀點(diǎn)在小組內(nèi)引發(fā)了激烈的討論，學(xué)生們各抒己見(jiàn)，相互質(zhì)疑和反駁。在討論過(guò)程中，學(xué)生們逐漸發(fā)現(xiàn)自己觀點(diǎn)的局限性，開始反思自己的前概念。為了證明自己的觀點(diǎn)，學(xué)生們會(huì)主動(dòng)查閱資料、尋找證據(jù)，深入探究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。例如，有的學(xué)生通過(guò)查閱物理書籍，了解到牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)——伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，并將其介紹給小組同學(xué)。通過(guò)對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析，學(xué)生們認(rèn)識(shí)到在理想情況下，物體不受外力作用時(shí)會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，從而理解了力與運(yùn)動(dòng)的真正關(guān)系。在小組合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生們通過(guò)討論交流，不僅解決了認(rèn)知沖突，還深化了對(duì)科學(xué)概念的理解，實(shí)現(xiàn)了前概念的轉(zhuǎn)變。在“生物的遺傳和變異”的學(xué)習(xí)中，教師布置小組任務(wù)，讓學(xué)生討論“父母都是雙眼皮，孩子一定是雙眼皮嗎？”這一問(wèn)題。有的學(xué)生認(rèn)為父母是雙眼皮，孩子肯定也是雙眼皮，這是基于他們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)遺傳現(xiàn)象的簡(jiǎn)單觀察和直觀感受形成的前概念；而有的學(xué)生則從基因遺傳的角度進(jìn)行分析，認(rèn)為雙眼皮是顯性性狀，父母可能攜帶隱性基因，孩子有可能遺傳到隱性基因而表現(xiàn)為單眼皮。小組內(nèi)的討論使學(xué)生們對(duì)遺傳現(xiàn)象有了更深入的思考，他們開始認(rèn)識(shí)到遺傳并不是簡(jiǎn)單的性狀傳遞，而是涉及到基因的組合和表達(dá)。在討論過(guò)程中，學(xué)生們相互學(xué)習(xí)，分享自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，逐漸糾正了原有的錯(cuò)誤前概念。教師可以在小組討論后，組織各小組進(jìn)行匯報(bào)展示，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生之間的交流和學(xué)習(xí)，鞏固他們對(duì)遺傳和變異概念的理解。4.3構(gòu)建科學(xué)概念體系，鞏固學(xué)習(xí)成果4.3.1運(yùn)用概念圖教學(xué)概念圖作為一種有效的教學(xué)工具，能夠幫助學(xué)生梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，將零散的知識(shí)點(diǎn)整合為一個(gè)有機(jī)的整體，從而更好地理解科學(xué)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，促進(jìn)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。在初中科學(xué)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生繪制概念圖。以“生態(tài)系統(tǒng)”這一章節(jié)為例，教師首先引導(dǎo)學(xué)生回顧生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)概念，包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分（生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量）、食物鏈和食物網(wǎng)、生態(tài)系統(tǒng)的功能（物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞）等。然后，讓學(xué)生嘗試將這些概念以概念圖的形式呈現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生可以用不同的圖形（如圓形、方形、菱形等）來(lái)表示不同的概念，用線條將相關(guān)的概念連接起來(lái)，并在線條上標(biāo)注出概念之間的關(guān)系。例如，用箭頭表示能量流動(dòng)的方向，從生產(chǎn)者指向消費(fèi)者，再指向分解者；用雙向箭頭表示物質(zhì)循環(huán)，體現(xiàn)物質(zhì)在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間的往返運(yùn)動(dòng)。在繪制概念圖的過(guò)程中，學(xué)生需要深入思考各個(gè)概念之間的邏輯關(guān)系，這有助于他們加深對(duì)科學(xué)概念的理解。教師還可以通過(guò)展示優(yōu)秀的概念圖范例，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何更合理地組織概念、更清晰地表達(dá)概念之間的關(guān)系。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)自己繪制的概念圖進(jìn)行反思和完善，不斷調(diào)整概念之間的連接和層次結(jié)構(gòu)。通過(guò)繪制概念圖，學(xué)生能夠?qū)⑶案拍钆c科學(xué)概念進(jìn)行對(duì)比和整合，明確自己原有的認(rèn)知與科學(xué)概念之間的差異，從而更好地掌握科學(xué)概念。例如，有些學(xué)生可能之前認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)就是生物的集合，通過(guò)繪制概念圖，他們會(huì)認(rèn)識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)不僅包括生物，還包括非生物的物質(zhì)和能量，以及生物與生物、生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)前概念的轉(zhuǎn)化。4.3.2加強(qiáng)知識(shí)聯(lián)系與應(yīng)用科學(xué)知識(shí)具有系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性，將科學(xué)概念與實(shí)際生活和其他學(xué)科知識(shí)相聯(lián)系，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，能夠讓學(xué)生在應(yīng)用中鞏固科學(xué)概念，強(qiáng)化對(duì)概念的理解，實(shí)現(xiàn)前概念的有效轉(zhuǎn)化。在教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)概念應(yīng)用到實(shí)際生活中。以“簡(jiǎn)單機(jī)械”的學(xué)習(xí)為例，教師可以讓學(xué)生尋找生活中常見(jiàn)的簡(jiǎn)單機(jī)械，如杠桿（撬棍、剪刀、天平）、滑輪（起重機(jī)上的滑輪組、窗簾上的滑輪）、斜面（樓梯、盤山公路）等，并分析它們的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景。學(xué)生通過(guò)觀察和分析這些實(shí)際生活中的簡(jiǎn)單機(jī)械，能夠更加深入地理解杠桿原理、滑輪的作用以及斜面省力的原理等科學(xué)概念。同時(shí)，教師可以設(shè)置一些實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的簡(jiǎn)單機(jī)械知識(shí)進(jìn)行解決。例如，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置，幫助搬運(yùn)重物上樓。學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要綜合考慮杠桿、滑輪和斜面等簡(jiǎn)單機(jī)械的特點(diǎn)和應(yīng)用，運(yùn)用所學(xué)的科學(xué)概念進(jìn)行計(jì)算和分析，從而提高對(duì)科學(xué)概念的應(yīng)用能力?？茖W(xué)知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)也存在著密切的聯(lián)系。教師可以引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)概念與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，加深對(duì)科學(xué)概念的理解。在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的密度”時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)，理解密度公式（ρ=m/V）中各個(gè)物理量之間的關(guān)系，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)求解物質(zhì)的密度。同時(shí)，將密度知識(shí)與物理學(xué)科中的浮力知識(shí)相聯(lián)系，讓學(xué)生理解物體的沉浮與密度的關(guān)系。在學(xué)習(xí)“光合作用”時(shí)，將其與化學(xué)學(xué)科中的化學(xué)反應(yīng)知識(shí)相結(jié)合，讓學(xué)生理解光合作用中二氧化碳和水在光和葉綠體的作用下轉(zhuǎn)化為有機(jī)物和氧氣的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。通過(guò)跨學(xué)科的知識(shí)聯(lián)系，學(xué)生能夠從不同的角度理解科學(xué)概念，促進(jìn)前概念的轉(zhuǎn)化。五、教學(xué)策略實(shí)施的保障措施5.1教師專業(yè)素養(yǎng)提升教師專業(yè)素養(yǎng)的提升是前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略有效實(shí)施的關(guān)鍵。教師應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)前概念理論的學(xué)習(xí)，深入了解前概念的形成機(jī)制、特點(diǎn)和類型，掌握前概念轉(zhuǎn)化的教學(xué)方法和技巧。學(xué)?？梢远ㄆ诮M織教師參加前概念相關(guān)的培訓(xùn)和研討會(huì)，邀請(qǐng)專家學(xué)者進(jìn)行講座和指導(dǎo)，分享最新的研究成果和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。教師還可以通過(guò)閱讀專業(yè)書籍和學(xué)術(shù)期刊，如《科學(xué)教育研究》《教育心理學(xué)》等，自主學(xué)習(xí)前概念相關(guān)的理論知識(shí)，拓寬自己的知識(shí)視野。在培訓(xùn)和學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師要積極參與討論和交流，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，反思和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷提高自己對(duì)前概念教學(xué)的認(rèn)識(shí)和理解。教學(xué)能力的提升對(duì)于教師實(shí)施前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略至關(guān)重要。教師要善于創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。以“浮力”教學(xué)為例，教師可以創(chuàng)設(shè)這樣的情境：將一個(gè)乒乓球和一個(gè)鐵球同時(shí)放入水中，乒乓球漂浮，鐵球下沉，然后提問(wèn)學(xué)生：“為什么乒乓球能漂浮，而鐵球卻下沉呢？如果把這個(gè)鐵球做成空心的，它會(huì)漂浮嗎？”這樣的情境與學(xué)生原有的認(rèn)知產(chǎn)生沖突，能夠激發(fā)學(xué)生的思考和探究欲望。教師還要掌握有效的提問(wèn)技巧，通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生暴露前概念，深入思考科學(xué)概念。在“力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系”的教學(xué)中，教師可以提問(wèn)：“在日常生活中，我們看到汽車行駛需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，人推車車才會(huì)動(dòng)，這是否意味著力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因呢？”通過(guò)這樣的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考力與運(yùn)動(dòng)的真正關(guān)系，暴露他們?cè)械摹傲κ蔷S持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的前概念。此外，教師要能夠靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)法、小組合作學(xué)習(xí)法、概念圖教學(xué)法等，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況，選擇最合適的教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。教育科研能力也是教師必備的素養(yǎng)之一。教師應(yīng)積極開展教育科研活動(dòng)，針對(duì)前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)策略實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題，進(jìn)行深入研究。教師可以以班級(jí)為單位，開展前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)的行動(dòng)研究，觀察和記錄學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的表現(xiàn)和變化，分析教學(xué)策略的有效性和存在的問(wèn)題。例如，在“光的折射”教學(xué)中，教師采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法和小組合作學(xué)習(xí)法相結(jié)合的策略，觀察學(xué)生對(duì)光的折射概念的理解和掌握情況，通過(guò)對(duì)學(xué)生課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況和測(cè)試成績(jī)的分析，評(píng)估教學(xué)策略的效果。教師還可以撰寫教育教學(xué)論文，分享自己的研究成果和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，與同行進(jìn)行交流和探討，共同推動(dòng)前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)的發(fā)展。學(xué)校應(yīng)鼓勵(lì)教師參與教育科研活動(dòng)，提供必要的科研支持和資源，如科研經(jīng)費(fèi)、研究設(shè)備、學(xué)術(shù)交流機(jī)會(huì)等，營(yíng)造良好的科研氛圍。5.2教學(xué)資源開發(fā)與利用實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)是前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)的重要支撐。教師應(yīng)充分挖掘教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和拓展。以“電路連接”實(shí)驗(yàn)為例，教材中通常只要求學(xué)生連接簡(jiǎn)單的串聯(lián)和并聯(lián)電路，教師可以在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生探究不同連接方式下電路中電流、電壓的變化規(guī)律。通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)器材，如電流表、電壓表、不同規(guī)格的燈泡等，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣不僅能夠讓學(xué)生更深入地理解電路的基本原理，還能激發(fā)他們的探究興趣和創(chuàng)新思維。教師還可以開發(fā)一些與生活實(shí)際緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如利用廢舊電池、導(dǎo)線、小燈泡等材料制作簡(jiǎn)易手電筒，讓學(xué)生在實(shí)踐中感受電學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，加深對(duì)電學(xué)概念的理解。多媒體資源具有直觀、形象、生動(dòng)的特點(diǎn)，能夠?qū)⒊橄蟮目茖W(xué)概念轉(zhuǎn)化為具體的圖像、動(dòng)畫和視頻，幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)知識(shí)，促進(jìn)前概念的轉(zhuǎn)化。教師可以利用多媒體課件展示科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和現(xiàn)象，如在“分子動(dòng)理論”的教學(xué)中，通過(guò)動(dòng)畫展示分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)、分子間的引力和斥力等，讓學(xué)生直觀地感受微觀世界的奧秘。利用多媒體資源還可以展示一些在課堂上難以直接觀察到的科學(xué)現(xiàn)象，如地球的公轉(zhuǎn)、日食和月食的形成等，拓寬學(xué)生的視野。教師可以收集和整理相關(guān)的科學(xué)紀(jì)錄片、科普視頻等，在課堂上適時(shí)播放，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在學(xué)習(xí)“生物的進(jìn)化”時(shí)，播放有關(guān)生物進(jìn)化歷程的紀(jì)錄片，讓學(xué)生了解生物的演化過(guò)程，增強(qiáng)對(duì)生物進(jìn)化概念的理解。網(wǎng)絡(luò)資源豐富多樣，為前概念轉(zhuǎn)化教學(xué)提供了廣闊的空間。教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)獲取科學(xué)知識(shí)和信息，如在線科學(xué)課程、科學(xué)教育網(wǎng)站、科普論壇等。在線科學(xué)課程能夠提供系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)講解和實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和需求，自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。科學(xué)教育網(wǎng)站和科普論壇則匯聚了大量的科學(xué)知識(shí)、研究成果和趣味科學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在這些平