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基于建构主义的初中科学概念教学
作者：黄凌亚
科学概念是一类科学现象和过程的共同性质和本质特征在人们头脑中的放映，是对科学现象和过程的抽象化和概括化的思维形式。辩证唯物主义认识论认为，任何事物都是相互联系的，在形形色色的联系中，有本质的必然的联系，也有非本质的偶然的联系。非本质的联系常常是丰富多彩的，而本质的联系往往是单一的、内在的。本质的联系易被纷繁复杂的现象所掩盖而模糊不清，使概念的掌握有一定的困难。由于学生认识的局限性，难以从大量的实例中揭示自然现象的本质特征，使学生获得有关问题的错误观点。例如：“用力推物体，物体移动；停止用力，物体停止移动”，这就使学生由于仅根据表面现象得出“力使物体运动”，而掩盖了力的本质“力是改变物体运动状态的原因”。
初中学生的认知水平虽已达形式运算阶段，具备了一定的思维能力，但思维的组织性、条理性较差，不善于有目的、有条理的进行思维，遇到问题往往靠直觉经验进行判断，想当然地进行推理。例如，认为“摩擦力就是阻碍运动的力”，“物体浸入液体越深，所受浮力越大”，“运动的物体速度越大，惯性越大”。初中生思维的广阔性、深度性也较差，以自我为中心看待问题，只考虑那些能直接从日常生活中所建构的事物的意义，不能抓住事物的本质，形成一些片面的甚至是错误的前科学概念。如“铁比木头重”，是密度的前概念；“冬天铁块比木块冷”，是热的良导体的前概念。
大量的调查研究表明，存在于学生头脑中的这些错误的前科学概念具有广泛性、隐蔽性及相对稳定性。然而，传统的教学对于改变学生头脑中的这些错误概念的作用是微乎其微的。不少教师三言两语地指出学生理解中的错误所在，而把主要精力放在“讲清楚”正确的概念上，以为这样错误概念就会烟消云散，但事实往往与其主观愿望大相径庭：在教学之后，学生往往仍然信奉原来的观点。这是因为他们认为这些观点在现实世界中很好用，并且看起来可以“正确”地解释生活中的一些现象，因此很多学生只记住在课堂上学习的事实，对概念只会死记硬背，不能正确理解和灵活运用，生活中又继续应用那些错误观点。这是对科学教学的严峻挑战。
二、基于建构主义的科学概念教学
建构主义源自关于儿童认知发展的理论，由于个体的认知发展与学习过程密切相关，因此利用建构主义可以较好地说明人类学习过程的认知规律。建构主义认为，知识并非是主体对客观现实被动的镜面式的反映，而是一个主动的建构过程。知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助学习是获取知识的过程中的其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。教师是意义构建的帮助者、促进者，而不是知识的提供者和灌输者。其作用从传统知识的权威者，成为学生学习的合作者。
在教学实践中，教师应从以下几个方面来讨论和研究基于建构主义理论下的初中科学概念教学。
1.创设情景，引入概念。
创设一个与学习主题相关的、尽可能与生活实际相联系的情境，激发学生的求知兴趣，使他们获得十分丰富的、有助于形成这个概念的感性材料。就初中生心理状态而言，他们的学习活动最容易从兴趣出发。做好概念引入工作，激发学生的求知兴趣，是学好概念至关重要的一步。例如，在引入“惯性”概念时，可先让学生做这样的小游戏：桌面上摆一摞棋子，每次用直尺击去最下面的一颗，底部的棋子飞出时，上面的棋子原位落下。这样可引发学生的兴趣，并可在其脑中形成问题：“为什么上面的棋子的棋子没有随底部的棋子一起飞出？”在引入“大气压强”时，教师可先展示“覆杯实验”、“瓶吞鸡蛋”等实验，为学生在形成概念是提供丰富的直观材料。在引入“动能和势能”一课时，播放一段关于“雪崩”的录像，雪崩摧毁树木、建筑物，掀翻汽车的镜头引起一阵阵惊呼：“轻盈的雪为何有如此大的能量？”
2.引导探究，建立概念。
心理学家指出，概念的形成过程就是撇开客观事物的许多属性中的非本质属性，突出本质属性加以概括的过程。概念不是从直观材料的感知中直接得出的，必须通过思维把感性认识上升到理性认识。因此，教师要引导学生采用比较、分析、综合、抽象、概括、归纳等思维方式进行正确思维，从感性认识上升到理性认识，才能揭示概念的本质。采用科学探究的方法，使学生获得鲜明而牢固的概念。例如，对于“浮力”，学生知道浸在水中的物体要受到浮力的作用，但大都认为能浮在水面上的木块所受浮力大，而沉下水底的铁块不受浮力或受到的浮力小。教师可以安排学生进行探究：“影响浮力大小的因素”，巧用橡皮泥进行实验验证，以确立正确概念。
3.联系实际，丰富概念。
传统的教学在每个概念形成之后，都要用简洁和统一的语言正确地表达来，这就是所谓的给概念下定义。而在新课程中强调用学生生活实际中的例子来解释概念中的含义。补充实例不仅可以丰富表象，还能加深学生对概念的认识。例如，在学习“大气压强”后，介绍“高山发应”、“宇航员在太空漫步必须穿宇航服”等。在学习“动能、势能、机械能”这些概念后，让学生通过荡秋千、跳蹦床、撑竿跳、滚摆等实际例子来区分动能和势能，分析并解释动能和势能如何相互转化。
4.注意比较，强化概念。
学生在生活实际中对多种科学现象已有了自己的经验和认识，形成一些比较固定的看法，而要用新图式概念来取代旧图式的概念是一个缓慢的过程。因此，教师应当引导他们再一次将新、旧概念进行比较，寻找原有概念的不合理之处以及新概念的科学之处，反思自己从错误概念过渡到正确的科学概念的学习过程。通过反思，澄清模糊认识，打通认知障碍，提高元认知能力，这种反思将更有利于学生真正理解新概念。例如“功”、“功率”、“机械效率”等概念先后出现，他们易混淆，认为“功率大则作功多”、“机械效率大的机械功率大”等，教师可举一些例子来，让学生自己思考，反思并反驳自己的观点，真正理解新概念。又如“电流”“电压”是初中电学的基本概念之一， 也是理解其他电学知识的基础。对于初中生来说要理解电流、电压有一定的困难，因此采用“类比讲述”，将电流类比水流、电压类比水压，电流做功类比水流做功。
5.重视实践，应用概念。
这是学生“认知升华”的过程。心理学家认为，掌握概念要有一个具体化的过程。具体化是通过分析，综合，将抽象、概括过程中获得的概念运用于实际，通过实例来说明概念，加深对概念的理解。在课堂上可让学生利用所学的概念解释现象，分析实际问题，做习题，做实验。并且多用新的科学情境多次考查学生对概念的掌握程度，并加以交流评估，才能真正使学生掌握正确的科学概念。例如在学习“压强”的概念后，让他们在真实的情景中思考：如何增大或减小压强；在学习“摩擦”的知识后，请他们说出在各例中是用什么方法增大摩擦或减小摩擦：“体操运动员手上涂镁粉……”；或讨论：拔河比赛怎样做赢的机会才更大。