【摘要】在日常教学中，孩子总会犯一些超“低级”错误，如“种子萌发时最先长出来的是芽”，“水蒸气是白色的”，“沉在水底的物体没有受到浮力”等等，看似简单的概念，但到了孩子手上就变得复杂多了。这些顽固性的老问题其实就是前概念在作祟，学生对于前概念的认识具有不完整性，甚至出现偏差，不是因为他们智力的低下，而是由于他们已有错误的和新内容之间存在着不协调因素，从而大大影响了学生认知上的困难，错误的前概念不利于科学概念的学习。那如何转化学生错误前概念。
本文着重从多法并举暴露前概念的产生入手，通过教师有的放矢地运用多元恰当的教学方法，引领学生经历以探究为主的学习活动，帮助学生架起原有认知与科学认知之间的桥梁，转化存在于学生思维之中的错误前概念的方式、策略途径，从而提高科学课堂教学的有效性，增强小学生学习科学的兴趣，实现从前概念到科学概念的转变，达到提高小学生科学素养的最终目的。
【关键词】前概念 科学概念 转化 策略
一、研究背景及意义
案例一：三年级第一单元小测试，判断题“种子萌发时最先长出来的是芽。”有80%以上学生判断正确；
案例二：描述水蒸气颜色时，大部分学生认为是“白色”；
案例三：动物归类时，毫不犹豫地将蝙蝠归为鸟类；
案例四：与五年级科学老师交谈，普遍认为《沉和浮》单元最难上，明明课堂上讲的很透彻，但学生仍会判断出“沉入水底的物体没有受到浮力”等等。
……
在日常教学中，孩子总会犯一些超“低级”错误，看似简单的概念，但到了孩子手上就变得复杂多了。这些顽固性的老问题其实就是前概念在作祟，当学生在进行科学概念的学习过程时，学生对于其基本的概念有全面的理解和认识，这种是建立在已有知识层面基础之上的。当科学概念和前概念进行对比，发现其具有很大的共同性，学生就能有全面的理解；相反，学生可能会觉得很难。在实际的教学过程中，学生对于前概念的认识具有不完整性，甚至出现偏差，不是因为他们智力的低下，而是由于他们已有错误的和新内容之间存在着不协调因素，从而大大影响了学生认知上的困难，错误的前概念不利于科学概念的学习。那如何转化学生错误前概念。
本文着重从多法并举暴露前概念的产生入手，通过教师有的放矢地运用多元恰当的教学方法，引领学生经历以探究为主的学习活动，帮助学生架起原有认知与科学认知之间的桥梁，转化存在于学生思维之中的错误前概念的方式、策略途径，从而提高科学课堂教学的有效性，增强小学生学习科学的兴趣，实现从前概念到科学概念的转变，达到提高小学生科学素养的最终目的。
二、课题的界定
对于科学概念的分析：科学概念是人们在漫长的实践探索中，长期的观察、思维和实验相结合在一起的产物，是被反复论证和认可的。科学概念包含了科学观念和对应科学的认识，有效培养学生的思维能力，发展学生正确的科学思想和观念，是小学科学探究学习任务之一。
“前概念”的提法，最早由前苏联心理学家维果斯基提出，他通过对概念的分析，将概念分为日常概念和科学概念两第大类：其中日常概念又称之为前科学概念或者是错误性概念，其事实是学生没有进行系统的训练，只是在日常生活中通过辨别学习，积累经验而掌握的概念。本课题重点研究的是学生的错误的前概念。
“错误前概念的转化”是指教师在课堂教学中充分发挥教师的教学机智，借助有结构的材料，创设一定的情境，运用恰当教学方法，引导学生抛弃原有的错误概念，重构清晰、明确的科学概念，实现认知结构新平衡的过程。
三、策略的研究
要把学生错误的前概念转化为科学概念，首先要让学生暴露出自己的错误概念，作为课堂的引领者，应该创设各种情境，让学生呈现出错误概念。在错误的前概念呈现后，我们通过借助直观的材料和模型以及有关的活动使学生在认知上引发冲突，意识到自己的概念是错误的。这种意识一般是感性上的，但要真正让学生重新构建起正确的科学概念，必须得让学生亲身经历一个探究、发现、体验的实践过程。这个理性的认知过程，在构建新的科学概念后，为强化学生的构建的新的科学概念，我们还需进行拓展延伸，对新概念进行深化巩固。基于以上的理解，我们拟从如下几方面开展对学生的错误前概念的转化研究。
（一）多法并举，暴露科学前概念。
目前，大部分教师教学的开展往往都是建立在教材的基础上展开的，而并非是从学生的已有学习基础出发，即使是学生在进行错误前概念的学习，也并非能引起教师的重视，或对其进行否定。因为原本该是学生自主学习和探究的过程已被教师提前进行预设。如此教学的前后过程中，学生对于前概念的认识不会出现很大的改观。因此，在开展科学教学的过程中，只有通过不断地选择或改进合适的教学策略，引导学生进行自主发展和探究，促使学生对前概念的认知冲突，正确的及时进行利用，错误的及时进行消除和引导，以此来促进对科学前概念的认识和发展，提升教学的有效性。
了解学生前概念水平的方法可采用问卷调查、预习导学、思维画图等等，教师可以根据自己的教学经验和学生的实际情况进行引导，并把学生的前概念作为学生学习新知的基石选择最恰当的方式来进行教学，激发学生在新旧知识的冲突下的探究意识和欲望，使学生主动去掌握探究的方式，学会灵活运用思维，使实践能力和创造能力得到最优发展。
以下我以五年级下册为例，通过诸多的方法得到学生的一些前概念，列举如下：（大多数的前概念是错误的或者是不完整的）
1.什么原因会影响物体在水中是沉是浮？
学生观点：①重的下沉，轻的上浮。②物体的轻重和体积大小都会影响物体的沉浮。
2.潜水艇为什么有时会上浮，有时又会下沉？
学生观点：①因为潜水艇有加重系统。②潜水艇会上浮因为反冲，下沉因为它很重。③潜水艇本来就是在水上漂浮的，下沉的原因是超重了。④因为潜水艇可以排出水，也可以向里面放水增加重量。⑤潜水艇人多下沉，人少上浮。⑥因为潜水艇有装水的房间，当海水装满时，潜艇就会下沉，打开进气管道，空气就把海水挤出来，潜艇就会上浮。
3.沉在水底的石头没有受到浮力，你同意吗？为什么？
学生观点：①同意，因为石头很重，不会浮起来。②同意，只有放盐，石头才会浮起来。
4.物体受热体积会变大，受冷体积会缩小，生活中你见过这样的现象吗？说一说。
学生观点：①乒乓球被挤瘪，用热水一泡就恢复原形。②铁球比一个铁圈小，受热之后比铁圈大了。③煮熟的鸡蛋不容易剥皮。用冷水激一下，皮都紧一块了，那样就好剥了。④水热的时候会膨胀，水冷的时候会缩小。⑤饮料不加满。
5.为什么在冬天一铁罐水结成冰会把铁罐撑裂？
学生观点：①因为铁罐会受冷缩小，而冰不会缩小所以会裂。②水变冰面积会变大。③因为水一旦结冰就会膨胀。④冬天东西很脆，铁罐一冻就被冻裂了。⑤因为冰很凉没有了软度。（猜想没有软度就是很坚硬的样子。）
6.如果你见不到手表等计时器，你怎么知道现在大概是几点钟？
学生观点：①太阳在正南时是12点。②太阳出来大约八、九点钟，太阳落山大约五、六点钟。③一秒一秒地数。④看太阳或按照上课时间来计算。⑤看太阳或看日晷。⑥找一根细木棍插在地上看木棍（影子）的长短。
7.一根细绳拴一个重物摆动，它会停下来吗？这根细绳摆动的快慢和什么因素有关？
学生观点：①会（停下来），因为渐渐没有了摇力。②会，摆的快慢和线的长短有关。③会，和手指摆动的快慢有关。④会，和绳子的粗细有关。⑤会，和挂的物体的重量有关。⑥它不会停下来，它的快慢与手摆的力量有关。
8.地球上为什么会有昼夜交替现象？
学生观点：①地球围着太阳转，同时自转。②因为月亮白天休息，太阳晚上休息。③只要太阳绕着地球或地球绕着太阳进行圆周运动就可以产生。④因为地球在自转而太阳不转。⑤因为地球月亮都会动，而太阳不会。⑥因为地球不动，太阳围着地球转。太阳也会累，所以月亮帮着它。⑦因为太阳和月亮的位置不变，地球在转，转到太阳是白天，转到月亮是夜晚。（想象合理）
另外有学生在猜测沉浮现象时，有学生认为木块、冰、蜡烛会沉，回形针和针会浮。
当然，因为学生个体的不同，学生的前概念可能不一样。以上的科学前概念反映的是大多数学生的前概念。
（二） 有的放矢，转化错误前概念。
针对学生暴露出的错误前概念，教师要运用恰当的教学方法使学生对自己的前概念产生冲突和质疑，转化存在于学生思维之中的错误前概念。
1.利用直观材料，形成感官刺激。
科学前概念对于学生而言具有很强的定性。
特别是那些学生感性认知较丰富的前概念往往会在学生的头脑中形成了一个固有的认知模式，而且这种认知模式并非孤立存在，要想进行转变是非常困难的。比如学生总认为水是白色，水沸腾后冒出的白气是水蒸气，虽然纠正了很多次，但即使到了六年级学生还会出现概念的错误。可见这种类型的错误的前概念是多么根深蒂固。对于这种错误前概念，我们可以借助材料，将无色的水和白色的牛奶放在一起一比较给学生视觉上的强烈对比，答案一目了然。同样，水蒸气是空气的一种成份，应该是无色的，而水沸腾后的雾气是白色的，这样借助强烈的对比，对概念的转化会有恍然大悟的“功效”。
2.重视模型运用，丰富感性认识。
在学生科学实践探究活动过程中，要转变学生对错误前概念的认知并非一朝一夕就能达成的，这是一个需要不断地进行论证和反复进行完善的过程。这个过程也是建立在一定感性认知的基础之上的，为此应该多关注学生的实际发展情况，结合丰富的实物演示或科学模型，来重点突出从而丰富感性认识，使学生能将前概念和科学概念进行对比分析，消除学生思维方面的片面性与表象性，有效提高学生思维的独立性和创造性，从而内化成清晰的科学概念。
模型的运用主要是针对一些认识抽象的概念，如人体内的消化器官、月相的变化、日食月食的形成、恒星周年视差、极昼极夜的产生等等，都可借助模型，消除学生的错误前概念，丰富学生的感性认识。
3.加强实验操作，提升理性认识。
通过学生反复验证的正确实验结论往往是最有说服力的。实验既能激起学生的学习兴趣，又能直观形象地帮助学生理解科学概念。如《摆的研究》中关于摆锤的重量对摆快慢的影响。学生最容易根据自己的感觉，认为摆锤重的摆得快，摆锤轻的摆得慢的错误认识。这时只有让学生经历科学概念——摆的快慢与摆的重量无关。在老师引导下学生自主探究尝试，把观察到的实验现象和自己预测的结果进行对比，引发认知冲突，教师趁势因势利导，促使学生认识到自己前概念的片面性，从而建构新的科学概念，消除错误前概念。
为此，通过结合学生学习的特点，充分创造条件进行实验探究，从而有效消除学生的错误前概念，对提高科学学习效果也是至关重要的。
4.运用反证举例，培养逻辑思维。
存在于学生头脑中的有些错误前概念如果采用实验探究的方法去让学生去消除可能会花比较多的时间。我们可以尝试运用一些常见的生活例子，进行反驳。当我们找到一个能证明学生的前概念是错误的，学生会对自己的前概念产生质疑，质疑错误的前概念为重新构建新的科学概念奠定了基础。如对水中是否有空气这一概念的理解，大多数学生的前概念是水里是没有空气的。如果学生或者教师例举鱼能在水中生活就能有效反驳学生的错误前概念。反驳也是一种思维的过程和方式。
(三) 科学探究，重新构建新概念。
在科学探究活动中形成的科学概念，其实都是人类经过漫长的实践探索，被反复论证和认可的。在短时间内要想使学生实现认知从前概念到科学概念的转化，教师就必须帮助学生架起原有认知与科学认知之间的桥梁，最有效的方法就是引领学生经历以探究为主的学习活动。
1.精选探究材料，揭示科学概念。
学生的探究活动能否高效顺利地进行，实验材料的选择起着关键作用。
材料是学生进行探究活动的载体，针对学生出现的错误的概念，教师在选择材料时更应该注重材料的“结构性”。有结构的材料有利于学生实验操作，既可缩短实验时间又可使实验结果显山露水，使学生获得的认知更感性，为构建科学概念创造条件。于是，选择的材料首先应该蕴涵科学概念的内在逻辑联系。要以体现科学概念为基础，材料必须组成和概念有关的结构。其次，选择的材料应该蕴涵对学生科学概念学习的启发性，必须组成启发揭示科学概念的结构，从而启发学生去探究。面对带有启发性的学习，学生会产生自主学习的冲动，产生要探究的问题，无需教师的启发；如果仅仅是将学具堆放在学生面前，并未使学生产生“科学问题”，就会让他们陷入迷茫之中，或产生漫无边际的问题，学生的探究学习就无法进行，更谈不上让学生构建科学概念。
材料的选择只是让学生重新构建新概念的开始，教师如何呈现这些材料，如何引领学生利用材料亲身经历探究过程，在探究中构建新的科学概念需要我们发挥教师的教学机智，有待更细致的探索。
2.制定计划与设计实验，初步建构新概念。
制定合理的科学计划与实验设计，为不仅是学生顺利完成科学探究的先决条件，同时也是学生能否重新建构新概念的保障。
在《电磁铁的磁力（一）》，探究影响电磁铁磁力大小的因素这一课，这是一个对比实验，六年级的学生已经接触过很多的对比实验，因此我们只要出示实验设计表格和问题提示，让学生在小组里自主的进行设计。集体讨论后，让学生对原有的实验研究计划进行修改、完善。实验时要求学生要严谨地控制不变的因素，每一次实验要多操作几次，并做好实验记录，统计数据时要科学。学生通过对比实验初步获得感性认识，初步建构了新的科学概念：线圈的圈数多少与电磁铁的磁力有关。到底有什么关系呢？有必要进行进一步的分析探究。
“工欲利其行，必先善其器”，教师对科学探究活动的精准预测和精心设计，有利于科学探究的顺利开展，激发学生对学习科学的兴趣，形成良好的科学态度和科学探究能力。
3.展开探究实验活动，形成科学新概念。
科学概念是一种理性认识，“理性认识依赖于感性认识，感性认识有待于发展到理性认识”。让学生对认识的对象上升为一种科学的概念认知，则必须经历探究实验活动。
因此，探究实验应该在科学学习中占据核心地位。学生提出自己的猜想后，人人都渴望自己的猜想能得到验证，为此就会结合多种方式开展验证活动，从而证明自己的想法是正确的。在教学过程中，要精准抓住学生的这种心理发展，利用他们的心理需求，寻找合适的实验方法，调动学生的学习积极性，挖掘他们的创造能力，为形成正确并科学的认知做好相应的科学措施。
4.分析整理，修正完善新概念。
小学生的年龄和认知水平特点决定了概念的抽象性，概念的概括和形成往往不是一步到位的，而是要经过一系列反复的过程。也就是说概念形成是学生通过整理和分析等一系列思维活动，从而构建概念的过程。显而易见，概念的建构必须经过多层次的比较、分析与综合，在促进学生思维发展的同时，让学生真正形成科学新概念。
如四年级下册《导体与绝缘体》一课教学中，学生对于“铅笔芯”是导体还是绝缘体争论不休，此时老师不应表态谁对谁错，而应是让学生再次实验，再次观察，再次比较分析，关注别的同学是怎样实验的，我们之间有什么不同点等等，让孩子们充分发表意见，产生争论，最后达成一致，如此获得的科学概念将会是终生难忘。
（四）拓展延伸，深化巩固新概念。
灵活运用科学概念是学习科学概念的目的所在，同时也是检验科学概念掌握与否的重要标志。当学生深信不疑自己的前概念出现了问题，但新入驻的科学概念，学生从心里还持有一定的疑虑。这时，为了确保科学概念的形成，教师需确保科学概念的牢固，解决学生的所有可能的疑惑。
以往的教学经验告诉我们：一个新的科学概念在刚刚形成时，它的知识框架往往是孤立脆弱的，很容易受到其他因素的影响而重返原始的错误概念。为此教师要设置一定的教学环节引导学生通过自己动手操作来积极主动地转变错误的前概念，建立全新的科学概念，并追加巩固练习等帮助学生迁移新概念、巩固新概念，使之系统化。因此在科学课堂教学中，在主体探究活动完成后，最好要安排探究拓展活动，以使学生能暴露在运用过程中对科学概念理解上的缺陷，以便进一步地加深和深化学生对科学概念的理解。
如《空气占据空间》一课的教学活动的最后，学生已初步建立了“空气要占据一定的空间”的科学概念后，教师就可以安排最后的探究拓展活动，让学生对空气要占据空间的科学概念深化巩固，从而达到了教学预设的目标。 又如六上《形状与结构》单元结束后，可安排学生制作鸡蛋保护器、建高塔、设计桥梁等等拓展活动，以巩固本单元知识点。
六、后记
总之，以灌输说教的形式传授给学生的科学概念是不能正真让孩子理解并放弃原有错误前概念。学生亲身经历科学探究学习的过程其实就在改变或完善原有的知识体系以及经验积累的过程，也就是从学生错误的前概念出发，通过探究、发现、体验等系列完整的实践活动帮助学生逐步消除错误的前概念，形成科学概念，促进深化科学概念，从而正真理解掌握科学概念，并能熟练地应用科学概念去解决实际问题，从而达到教学的目的。
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