浙江省宁波市初中科学教育教学评比获奖论文 学生科学概念学习中的认知障碍及应对策略

1 学生科学概念学习中的认知障碍及应对策略学生科学概念学习中的认知障碍及应对策略 摘要 学生对科学基本概念的透彻理解是学生学好科学这门课程的前提和基础 是全面提高学生科学素养的根本保证 但学生在概念学习中总是存在这样那样的障 碍 本文将对造成障碍的原因进行分析并提出应对策略 初中阶段科学教育的目的是全面提高每个学生的科学素养 为实现这个目的 教材充分考虑了知识体系 社会要求和学生发展三方面因素 而科学课程最大的特 点就是综合 即学生将自然界作为一个整体进行研究 在了解自然界运动变化规律 的同时 加深对科学本质的理解 并关注科学与人 社会和国家的关系 为此教材 突出整合与探究 从统一的科学概念与原理 科学技术与社会关系以及科学探究活 动三条基本途径对内容进行整合 而科学概念就是它的基础 俗话说得好 千里之 行 始于足下 没有对基本概念的理解透彻 何来解释 解决生活 生产中的有关 现象 何来了解科学在现代生活和技术中的应用及其对社会的意义 何来科学探究 能力的培养 可见 作为初中生 在学习科学中 首要的任务是透彻地理解科学的 基本概念 一 概念理解问题事例枚举一 概念理解问题事例枚举 在十几年的教学生涯中 我发现许多学生在解决下列类似的问题中容易犯错 1 光年是 单位 2 烧水时 看到的白汽是 现象 3 当条件不改变时 溶液放置时间较长 溶质 A 会沉淀出来 B 不会分离出来 C 可能会分离出 来 D 会浮在水面 4 下列哪一对力是平衡力 A 书受到的重力和桌面对书 的支持力 B 桌面对书的支持力和书对桌面的压力 C 书受到的重力和书对桌面的压 力 5 关于微粒的叙述 错误的是 A 分子 原子 离子都是构成物质的微 粒 B 分子是保持物质性质的一种微粒 C 原子是不可再分的最小微粒 6 某物质 只含一种元素 该物质 A 一定是单质 B 一定不是化合物 C 一定是纯净物 D 一定不是混合物 7 重为 100 牛的物体受到 50 牛的水平拉力 5 秒钟内在水平 地面上运动了 5 米 则对物体做的功 8 下列各组离子 属于酸电离产物 的是 A Ca 2 OH B H SO 2 4 Cl C H Na SO 2 4 D Na SO 2 4 9 在一个水域中有藻类 水蚤 虾 鲤鱼 莲等 各种生物的总和可以看 成一个 A 种群 B 群落 C 生态系统 10 是非判断 绿色植物的同化作用 就是光合作用 11 世界各国都十分重视对进入本国的人员进行检疫 若入 境人员被查出患有某些传染病 则将被拒绝入境 这种检疫制度所起的作用是 A 控制这些传染病的传染源 B 切断这些传染病的传播途径 2 为什么许多学生在回答上述问题时 经常感到模棱两可 无法确定 仔细分析 一下 原因只有一个 那就是对科学概念的不理解或者是理解不透彻 分析 1 题 年 月 日是学生熟悉的时间单位 看到光年马上想到也是时间单位 其实光年是 指光在 1 年中走过的路程 关键词是路程 2 题 学生易写成汽化 而其实水蒸气 气体 人眼是看不到的 人眼看到的就是很小的小水滴 即气态变成液态 叫液 化 3 题 是对溶液概念的理解不透彻 溶液是由一种或几种物质分散到另一种物 质里形成的均一 稳定的混合物 此题概念中的关键词是稳定 下面几题错误的原 因其实就是对以下概念的理解不到位 平衡力 作用在一个物体上 分子 保持化 学性质 和原子 化学变化中的最小微粒 单质 前提是纯净物 力 力和在力 的方向上通过距离的乘积 酸 阳离子全部是 H 种群 一定区域内同种生物 群落 所有生物 生态系统 所有生物和非生物因素 植物同化作用 绿色植物 从外界环境中吸收 CO2 H2O 无机盐 通过光合作用制造有机物 建造自身组织 传染源和传播途径 二 概念理解障碍的原因分析二 概念理解障碍的原因分析 1 1 学生生活经验的影响 学生生活经验的影响 学生原有的认知基础往往干扰新知识体系的建立 总是带着一些直接的生活体验和观念接触科学 如对光年 盐的学习 而科学的新 概念此时对学生是抽象的 如果教师没有了解学生的已有经验 不了解学生的直觉 逻辑 就很难使学生弃旧图新 建立新的认知理解 2 2 学生个体存在差异 学生个体存在差异 在班级教学过程中 学生的个性迥异 认知方式及思 维发展程度存在差异 这种不平衡直接导致教学结果有不少学生由于自身缺乏经验 体验的累积 难以理解抽象的概念 并运用概念思考问题 解决问题 3 3 学科本身特点 学科本身特点 具极强的感性和理性 具极强的感性和理性 初中生对概念的认识是初步形成的 阶段 其逻辑思维能力所能及的限度与科学学科涉及的概念之间存在一定的矛盾 从宇宙天体 光热电磁 酸碱盐 海洋高山及整个生物圈到细菌真菌病毒甚至基因 所 学内容与学生的生活是那么贴近又那么遥远 三 概念教学策略三 概念教学策略 基于对上述原因的分析 作为科学教师在进行概念教学的过程中必须充分利用 学生心理因素积极的方面 在认识过程中表现出较强的心理积极性 克服消极的 心理因素 在对感性材料进行分析 概括 抽象的时候 心理上的主观能动性往往 不够 在教学中如果能够注意到以下几点 将会达到事半功倍的效果 1 1 从实践中引入概念 从实践中引入概念 3 从学生熟悉的生活现象引入概念 因为生活实践留在记忆中的形象容易被学生 理解 尤其对于初中学生 从生产生活中感知到的大量的 丰富的现象是他们认识 科学概念的必要的感性材料 教师利用好这些生活素材 布置学生观察或动手实验 往往能起到事半功倍的效果 如在压强的教学中 课前布置学生完成两个实验 一个较胖的同学和一个较瘦的同学同时站在沙坑中 观察脚陷入的情况 同一个 人双脚站立和单脚站立时 观察脚陷入沙坑的情况 这样使学生对压强大小的决定 因素先有一个初步的 感性的认识 能为压强概念的学习打下较好的基础 2 2 利用前概念来教学 利用前概念来教学 有一类前概念 虽然与科学的概念不一致 但在提供给学生一定的预备知识之 后 再辅之以有关的引导 便不难使学生形成正确的概念 这类概念在学生头脑里 的形成并不涉及认知结构的转变 是属于认知同化过程 有时我们就可以利用学生 这些已有的前概念进行教学 例如 燃烧概念 在学生未接触正确的科学概念之前 学生已对燃烧有所认识 只是未形成科学的概念 这样教师只要对学生的前期认识 作正确的引导 并和科学的概念紧密地联系起来 学生就能比较轻松地建立 燃烧 的概念 3 3 引导全面观察 对概念加深认识 引导全面观察 对概念加深认识 学生对科学概念的理解往往停留在表面的认识上 深入不下去 教师的任务就 在于从正面 反面 侧面全方位地启发学生的思维活动 使他们深入理解概念的本 质属性 对于科学实验中的各种现象 初中生往往处于好奇心 而不是有目的地去 观察 只停留在现象的个别特征上 这样不利于科学概念的形成 因此教师应把学 生的好奇心引导到善于观察科学事实方面 不仅要发现现象的个别特征 且要发现 特征间的联系 从而培养学生的观察能力 以沸腾概念的教学为例 对于水烧开的 过程 学生往往只注意冒气泡这一现象 而忽略了其变化 这样不利于形成完整的 沸腾 汽化的概念 这时教师应引导学生有目的地观察水开的全过程 加热前有无 气泡 加热过程中 气泡的部位如何 气泡怎么变化 剧烈程度如何 温度是否继 续上升等 从而把学生的好奇心引导到正确的轨道 最终也加深了对沸腾概念的理 解 4 4 从错误中强化概念的认识 从错误中强化概念的认识 科学概念的学习重在理解 以这样一个力学中典型问题为例 一木块沿斜面下 滑 问下滑过程中木块受几个力 很多学生会回答重力 支持力 摩擦力 下滑力 无形中多出了一个下滑力 分析错误产生的原因 就是死记概念 没有理解力产生 的条件必须是两个物体相互作用 既要有受力者又要有施力者 可见 概念的记忆 4 必须建立在理解的基础上 这样才能有助于科学概念的深化 通过错误从而能够加 深学生的印象 丰富学生对概念内涵的认识 也有利于对思维能力的培养 5 5 讲清概念中关键的字和词 讲清概念中关键的字和词 为了深刻领会概念的含义 教师不仅要注意对概念论述时用词的严密性和准确 性 同时还要纠正某些用词不当及概念认识上的错误 这样有利于培养学生严密的 逻辑思维习惯 例如 在讲单质与化合物这两个概念时 一定要强调概念中的纯净 物三个字 因为单质或化合物首先应是一种纯净物 即是由一种物质组成的 然后 再根据它们组成元素种类的多少来判断是单质或是化合物 否则学生就容易错将一 些物质如金刚石 石墨的混合物看成是单质 因它们是由同种元素组成的物质 又如酸的概念是电离时所生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸 其中的 全 部 二字便是这个概念的关键 6 6 深入剖析概念 帮助学生理解 深入剖析概念 帮助学生理解 对一些含义比较深刻 内容又比较复杂的概念进行剖析 讲解 以帮助学生对 概念的理解和掌握 如溶解度概念是一大难点 不仅定义的句子比较长 且涉及的 知识比较多 学生往往难于理解 因此在讲解过程中 若将组成溶解度的四句话剖 析开来 效果就大不一样了 其一要强调在一定温度的条件下 其二指明溶剂的量 是 100 克 其三 一定要达到饱和状态 其四 指出在满足上述各条件时 所溶解 溶质的质量 这四个限制性句子构成了溶解度的定义 缺一不可 在教学中若将概 念这样逐字逐句剖析开来讲解 既能及时纠正学生易出现的误解 又能抓住特征 从而使学生既容易理解 又便于掌握 7 7 在概念教学中 注意教法的多样化 在概念教学中 注意教法的多样化 初中科学的许多概念如速度 功率 密度等 在定义的时候思路上是完全相同 的 通过两个物理量的比值 反映物体本身的某种属性 对这些概念 通过类比 使学生能够达到融会贯通 又如把电流做功比做水流做功 把电压比作水压 从而 可使学生把看不见摸不着的电类比成实实在在的水 从而理解了电流和电压的实质 逆向思维法 即反向思考 从现有事物的原理机制的反面 构成要素的反面或 功能结构的反面去思考去探索 以进行学习思考的一种科学方法 例如在生殖教学 中 一般高等动物都是有性生殖 引导学生思考 有没有无性生殖呢 以逆向思考 法操作 例举试管婴儿 克隆羊多莉的事实引证 结果 学生不但理解有性生殖 无性生殖 还理解了克隆技术 利用这种方法学生可以把解决问题的最好方法固定 在认知结构中 会把认知对象的观察自觉深入对变化原因的理性探究中 从而形成 5 对概念的实质性理解 把相似概念的区别和联系进行对比教学 科学课程中有许多概念名称相似 如 向下的压力和重力 热量和热能 功和功率等 对这些概念加以归纳 指出它们的 区别和联系 有利于加深对这些概念的理解 又如种群和群落 同化作用和异化作 用 植物的光合作用和呼吸作用都可采用将