在推测与验证的思维过程中建构科学概念

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摘要】在科学课堂教学中，指导学生从已知的概念出发，根据现有的经验和根据，进行科学地推测与验证，在推测与验证的思维过程中建构科学概念，不失为一种好方法。本文结合《用水测量时间》一课，就“流水具有等时性”概念含义和建构这一概念，从诱发合理推测、依实推测与验证、分辨正反例现象等方面来阐述形成科学概念的过程。

 

【关键词】推测与验证 反思 依实 分辨 科学概念

 

 

所有概念建立者一个共同的特点是：在浩瀚的事实中探求意义，探寻一个概括的体系，把一个问题所有可能的特征包括进去 。        ——兰本达

 

帮助学生习得概念最基本的一点是必须在学生头脑中形成概念化。让学生在头脑中形成概念的方法有很多，但概念的形成都必须要经历一个抽象概括的过程。在科学课堂教学中，指导学生从已知的概念出发，根据现有的经验和根据，进行科学地推测与验证，在推测与验证的思维过程中建构科学概念，不失为一种好方法。本文结合《用水测量时间》一课，就“流水具有等时性”概念含义和建构这一概念，从诱发合理推测、依实推测与验证、分辨正反例现象等方面来阐述形成科学概念的过程。

 “等时性”一词的定义，***理解为“在相同单位里所用的时间相等”，这需要较高的逻辑思维能力才能在脑海中建构出这一抽象概念。在《用水测量时间》一课中，“流水具有等时性”是本课的具体概念，因为流水具有等时性，所以可以用来测量时间。可是在实际的测量过程中，人们发现，在水位没有保持相同的高度时，流水又是不具有等时性的。正因为两者有其矛盾存在，解决问题的过程就是让学生形成概念的过程：“在一定的条件下，流水是具有等时性的。在实际设计过程中，发现水流不是以固定的速度往下流的，它与水位的高低有关。”但是，在本课中并没有直接提出流水具有“等时性”这一名词，只要求学生理解“水的运动是有规律的，从而可以来计时”，只是在头脑中初步建构“等时性”概念的正例现象。学生们在对“流水具有等时性”概念的理解经历了从表象而非本质到抓住事物本质属性的过程。而这个过程是学生通过不断的观察和数据收集，用证据来修正原有概念，整个过程是呈阶梯状、有限度地发展。

一、诱发合理推测，反思科学前概念

科学前概念也称为“迷思概念”或“另有概念”，苏联心理学家维果茨基称为“自发概念”，是指学生在学习科学之前由长期的日常经验形成的对事物、现象的看法和观念。但它们中许多只是一种对科学事物和现象的非本质认识，而且由于科学概念揭示的是复杂纷繁的自然现象的本质，具有一定的抽象性和复杂性。因此，表现在科学学习过程中的学生的前概念大多是肤浅的，对学生形成科学概念构成障碍。在科学课堂教学中，要善于诱发学生对客观事物展开推测，在其头脑中反思科学前概念，在此思维的基础上，引发形成新概念。

在《用水测量时间》一课中，如何让学生形成一个科学的“流水具有等时性”概念呢？为了帮助学生向更高水平的前概念思维水平发展，从而为达到真正的概念思维水平作好准备，在本课的教学过程中，首先引出的是古人利用水的流动制作的水钟图，教师引导学生在观察水钟图的同时，推测水钟的计时方法。此时，在学生脑海中呈现出来的是水能流动，像自来水龙头那样，一滴滴地从洞口中流出，水流的速度是一样的，甚至有的学生的概念是一滴就是一秒，这就是学生的前概念。在平时的日常生活中，学生经常见到自来水龙头的水在滴，而且速度都是相同的，按照认知心理学的观点，这种前概念的存在是必然的。这个“等时性”的概念是没有经过任何的指导，是自然而然形成于学生的思维中。但是，对于真正地水能够计时的“等时性”概念的内涵是什么，学生是模糊的，此时，用水测量时间的学习便开始了，学生也由此进入了学习新概念的状态。

诱发学生的前科学概念后，产生了一个问题：流水和时间有什么相同的地方呢？首先，设计了第一次的推测与验证：你们觉得“流完100毫升的水，你们每组所需的时间都会一样吗？”这是学生在已有的前概念基础上进行的经验性的推测，所以学生会推测一样的，也有不一样的。但是这一次的推测，引发学生依据前概念而展开了思维，让不同层次水平思维的学生对前概念都有了一次反思，使学生都乐于交流，为下一次的猜测与验证作了铺垫。

在小学科学的教材中，有很多概念的形成都必须建立在前概念的基础上，通过思维的激发，引导探究，才能形成新的概念。水的等时性概念的构建过程中，学生就是在前概念认识的基础上，经过推测、分析、验证、概括、归纳等思维过程上升到理性认识，从而逐步形成科学的概念。

二、依实推测与验证，初步建构新概念

推测是高级的思维活动，是根据已有的经验来构想尚不清楚的客观存在。小学科学课程倡导学生“善于质疑”“不迷信权威”，倡导“经历以探究为主的学习活动”，这将使学生们的学习活动融入更有创意的思维。推测，是建立在观察研究并掌握一定事实基础之上的，因此推测的价值在于整个对现有资料收集以及有足够理由思考推理的过程。在教学过程中，学生建立的概念随着教学层次的提高而深化，教学过程中不同的阶段，建立起的概念应当允许有不同程度的片面性、含糊性和表面性。所以，我们在教学过程中要有层次地依据事实去引导学生进行推测与验证，把握好教学各个阶段的不同要求，及时地指导学生开展各种思维活动，使教学过程向着预期要达到的概念目标前进，使学生逐步地建构新的概念。

当引导学生对“流水具有等时性”前概念进行反思的同时，用事实来验证所做的推测，是非常必要和及时的。课例中我是这样表达的：首先让学生在讨论中明白该怎样分工合作才能做到准确地测量，接着开始测量流完100毫升水的时间，并统计测量数据。

	组别	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
流完100毫升水时	实际	108	98	95	112	102	99	105	98	102	95	98	99

学生在验证“流完100毫升水需要多少时间”的过程中，发现了所有小组的测量数据都非常接近。从这一现象中，通过讨论与交流，学生初步形成了“同样的装置，在相同条件下，流完100毫升水的时间是基本相等的”这一科学概念，但这样的水钟计时能准确吗？显然是不准确的，因为在同时，学生又发现了“在同一装置中，水流的速度是不一样的，是先快后慢的”“水流的速度与水位的高低有关”这一现象，为更有价值的推测提供了事实依据，为“流水具有等时性”概念更深层次的理解提供了依据。

课例：

师：用同样的装置，我们用量筒去接，当量筒里的水达到10毫升时，估计要用多少时间呢？小组里根据第一次流完100毫升水的时间，来进行推测。

生推测，统计数据

	组别	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
积聚 10 毫升水时	猜测	11	10	6	7	10	10	8	7	15	10	5	7
	实际

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