运用建构主义学习理论，加强科学教学中概念建构的有效性

运用建构主义学习理论，加强科学教学中概念建构的有效性

黄伟

关键词：建构主义；图式；科学教学；概念建构

科学概念是科学现象、过程的概括化和抽象化的思维形式，是科学学习和科学思维的基本单位，是科学知识最重要的内容。那么，如何在科学教学中形成科学的概念呢？

建构主义认为：学习不是简单地把知识传递给学生，而是学生自己建构知识的过程，学生不是简单被动地接受信息，而是主动地建构知识的过程。因此，正如一个学习过程，一个完整的自然科学概念的形成也需要这样一个过程。在这个过程中，学生通过观察，运用比较、分析、综合、判断、推理、想象等科学思维方法，排除各种非本质的干扰，掌握自然科学现象和过程的本质特征，并在此过程中，经历基本的科学探究过程，受到科学态度和科学精神的熏陶。

建构主义学习理论的创始人皮亚杰认为：概念不是按照感觉知觉表象概念而建立起来的，而是根据下图中的结构(2)产生的。

因此，科学概念并不是由科学知觉、科学表象产生的，而是由学生的观察活动建构起来的认识图式产生的。一般情况下要经历以下三个阶段：

一、认知经历阶段

这个阶段的活动是让学生初步形成概念，其次，要求学生明确这些知识的物理含义，知道它们的来龙去脉。例如，理解自然科学术语的含义，了解科学概念的引入、原因和方式。再次，还要求学生能运用所学知识解决一些实际问题。这一阶段，通常由以下几个环节构成：

1.动机激发

学习动机是推动学生学习的心理动因，激发动机是通过教师创造的情境，激发学生的求知欲，让学生的意向心理处于活跃状态。如在教学《声音的发生和传播》时，可以这样安排，分别播放小溪的流淌声、鸟儿的叫声、风吹过树梢的声音，大家听到了什么声音？那么，大家能否借助手头现有的一些物品发出声音吗？于是学生异常踊跃，纷纷借助物品发出声音。通过学生听声音、动手发出声音，然后引入，大家想知道声音是怎样发生和传播的吗？把学生的积极思维意向领入新课的探索之中。

2.全面感知

既然感性认识是形成概念的基础，在学生学习概念时，就要让他们全面感知，做好从感性认识到理性认识过渡的充分准备。又以《声音的发生和传播》为例，可以这样安排，每桌同学中，一位拉长橡皮筋，一位试着让橡皮筋发出声音，并观察橡皮筋发声时有什么特点？让学生初步了解音叉发声时的特点。在通过乒乓球靠近发声的音叉和不发生的音叉的情况的比较，来验证音叉发生时在振动。又如在教学《电磁感应》时，为了有利于学生形成正确的观念，以便为建立正确的概念作准备，在这个实验中，通过闭合电路的一部分导体在磁场中的多种方向的运动是否会产生电流的比较，突出了“切割磁感线”才会产生电流的本质。

3.科学思维

输入大脑的信息要想储存下来，必须经过登记、分类，必须将旧信息加以调整，组成新的认知结构，以便进行检索。因此，要在学生已有正确观念的基础上，引导他们进行科学的思维，即运用比较、分析、综合、判断、推理、想象等方法，抓住事物的本质特征，排除那些非本质的东西。

二、巩固完善阶段

学生一般只重视概念的定义，但定义往往是仅从某个主要方面来揭示概念的内涵和外延的，除此之外，概念还有其他侧面的表现。所以只有掌握了概念的各个侧面，对概念的认识才比较完善，才可能对概念灵活运用，而这个完善过程必须在应用概念去解决具体问题的实践中去完成。

用来完善和巩固对概念认识的科学问题，要典型和灵活。

1.典型

所谓典型就是要抓住概念的本质特征进行考察。如在教学了种群的概念后，可以引入以下题目。下列属于一个种群的是()

A.在一起饲养的马、骡和驴

B.一块水稻田里的全部青蛙和蝌蚪

C.生活在一个池塘里的鱼

D.人体内的全部细菌

如果学生掌握了“同种生物个体的总和为一个种群”这个概念的本质，那么该问题就迎刃而解了。如在学习了相对原子质量的概念后，可引入下题：某一种相对原子质量为12的碳原子的实际质量为m克，则实际质量为n克的另一种原子的相对原子质量为。学生如果知道计算某种原子相对原子量时，标准为某种碳原子的1/12，其它原子的质量与这个标准的比值，就是这个原子的相对原子质量。这个题目就很容易了。

2.灵活

所谓灵活，就是从概念的各个侧面提出问题进行考察。例如对于沸腾的概念的教学，可以创设这样的情境：一只杯子放在开水锅中，使杯底不触及锅底，当锅中的水继续用火加热时，问杯子里的水能否沸腾。学生由于对沸腾概念没有完全掌握，往往错误的认为只要不断用火烧，杯子中的水肯定是要沸腾的。这样的回答就暴露了学生对沸腾概念还掌握得不确切、不完善。又如在学习功的概念时，引导学生分析这种或那种力有没有做功的情况下，通过讨论，学生对功的概念就掌握得更全面，更巩固。

三、深化扩展阶段

在科学教学中，既要让学生掌握科学知识，又要注意培养学生的能力，以及发展学生善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神。如在教学《声音的发生和传播》中，学习了声音能在空气、固体、液体中传播的概念和声速的概念后，可创设如下情境：一根空心钢管，甲在一端敲一下，乙在另一端能听到几个声音？如果铁管中灌满水，又可听到几个声音？

总之，科学概念学习的实质是要在学生头脑中建立正确的物理概念图式。因此，在物理概念学习中，无论是教师的演示、讲解，还是学生的自觉表象活动、正例反例的应用以及提供变式和比较活动，这一切都是为了促进学生头脑中认知图式的构建。只有在新课程教学理论的指引下细化建构的过程，创设各种情境，进行探究活动，才能加强学生对科学概念的掌握。

(作者单位：浙江省余姚市实验学校315402)