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    声学波和光学波的概念 [以光学为例浅析儿童科学前概念的成因及教学]

    时间:2019-01-06 03:37:18 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      摘 要: 概念是知识的基本组成单位,儿童在学习科学概念时往往会受到已存在的科学前概念的影响。本文以光学知识中儿童存在的科学前概念为例,简要分析了儿童前概念形成的原因,并针对这些成因提出了相应的教学策略。
      关键词: 光学科学前概念 成因 教学策略
      
      概念是知识的细胞,是个体认识和理解外部世界的起点。进入现代以后,科学技术迅猛发展,科学知识不断膨胀,这就使得作为科学知识基本单元及整个科学知识体系的基本组成单位的科学概念的教学变得极为重要。有效地理解和掌握科学概念可以帮助学生更深刻地认识各种自然现象的本质特征,掌握事物之间的内在关系,进而达到领会自然规律的目的。因此,可以说,科学概念的学习是整个科学学习的基础和关键。
      随着近年来人们对概念教学研究的不断深入,儿童的科学前概念受到越来越多人的关注。研究发现,儿童在进入学校接受正规教育前,对一些科学概念和现象已经有了自己的观点和解释,而学校教育需要考虑学生的这些前概念,并对其进行有效的肯定、扩展或纠正。光是儿童生活中经常接触到的一类事物,本文以光学中儿童存在的科学前概念为例,讨论了儿童前概念形成的原因,并针对这些成因,提出了相应的教学策略。
      一、儿童生活中的光学前概念
      儿童生活中的科学前概念涉及儿童生活的各个方面,有关于生物学的,有关于地理学的,但其中人们研究较多的,并且已经取得一定成效的是儿童关于物理学方面的一些前概念,本文以其中光学部分的概念为例,进行前概念的讨论。光,字典中解释为“照耀在物体上能使视觉看见物体的那种物质”,对于物理学家来说,光是一种从光源发出的、在空间传播的物质实体,它具有多种特性:在均匀介质中,光会以一定的速度沿直线传播,当其在传播过程中遇到物体时发生相互作用,产生反射或折射;如果没有物质阻挡将一直传播下去。以上这些都是经检验的科学知识,但儿童是如何看待光的呢?他们是如何解释生活中各种丰富多彩的光现象的呢?他们对光的特性是如何理解的?以下是我整理的儿童关于光的一些科学前概念。[1]在介绍这些前概念之前,首先对科学教育中的科学概念进行一个简单的界定。在哲学上,概念是指对事物本质特征的反应。而科学教育中所指的概念除了一般的科学概念外,还包括大量的概念性知识,如“地球是球形的。”“地球围绕太阳转。”等。在此界定的基础上,儿童在光学知识中存在的前概念如下:
      1.将光等同于光源或光的作用效果,缺乏“光――空间中的实体”这一概念。并且只把强光看做是光,不引起强烈视觉刺激的光,他们往往将其忽略。具体体现为当你问儿童“光在哪里?”时,10―11岁的儿童的回答往往是指着灯或地上的光亮部分。
      2.关于影子,儿童能注意到物体与影子间形状上的相似,但把影子看做一种较弱的光。
      3.关于光的运动,除非距离很远,否则儿童无法理解光在空间中运动这一概念,总是用光源的运动或光的作用效果的运动来解释光的运动问题。
      4.关于光的路径。直接把光看做直线光,而不认为光是沿直线传播的。
      5.透镜问题。缺乏守恒的概念,因此,儿童认为放大镜是将光进行了放大,而不是等效集中。
      6.对反射的理解不全面,只接受镜子的反射作用,而对其他物体也能进行反射作用持否定态度。
      7.关于视觉。儿童认为眼睛能看到物体与是否有光射入眼中无关,仅与物体的颜色和距离有关。
      面对儿童形成的这形形色色的前概念,教师的任务是将它们转变为正确的科学概念,但这些转变往往并不容易,因此我们需要了解儿童前概念的形成原因及过程,进而从根本上纠正儿童的错误思维,完成前概念的转变。
      二、科学前概念的形成原因
      1.前概念的产生与儿童的个人生活经验有关。
      根据皮亚杰的认知学习理论,他将儿童的成长分为四个阶段,在最初的感知运算阶段,儿童主要是靠个人的感知觉能力来认识和了解这个世界的,他们依靠个人有限的所见所闻来解释科学世界的各种现象和问题,虽然这些解释在成人看来是不合理的,甚至是荒谬的,但是因为与儿童的直接经验相吻合,因此会得到儿童的长时间的认可。
      2.前概念的产生与儿童生活的环境和他们接触到的人有关。
      儿童除了从个人的生活经验中获得前概念,也可能从所生活的社会环境及周围的人当中获得一些前概念。在儿童的日常生活中,成人往往倾向于通过简化科学概念来帮助儿童理解这个世界,而在简化的过程中又往往会扭曲概念的本质含义,给儿童错误的认知。很多研究表明,教师是儿童前概念的一个重要来源,教师的错误阐述,对科学概念的不适当简化等都会使学生产生错误的前概念概念。
      3.前概念的产生与儿童的思维发展程度有关。
      一切概念都是人脑对事物本质的反应,是在抽象概括的基础上形成并用词来标识的。因此,概念的形成离不开思维,思维是概念形成的内在因素,是概念形成的基础。而儿童前概念的形成也是儿童自我思维加工的结果。
      根据皮亚杰的儿童思维发展理论,他将儿童的思维发展分为了四个阶段:感知运算阶段、前运算阶段(表象思维阶段)、具体运算阶段和形式运算阶段。在感知运算阶段,儿童主要依靠个人的感知觉器官来认识和了解世界,思维方式比较简单,概念的形成过程基本不依靠思维。而在儿童2―7岁的前运算阶段,儿童已经开始脱离物体,利用表象来进行思维,这一时期儿童开始运用思维来形成概念,在这些概念当中包括大量的科学前概念,在这一时期,儿童的思维活动具有以下特点:(1)相对具体性,即以表象思维为主,还不能进行抽象逻辑思维。(2)不可逆性,只能单向认识事物间的联系,缺乏守恒概念。(3)自我中心,表现为儿童总是站在自己的角度来看待问题。正是因为处在此时期的儿童在思维上具有这些特点,所以在思考光源问题时才会倾向于将光源或光的作用效果这些与光有关的实在现象理解为光;因为缺乏守恒的概念,所以他们中的很多人才无法理解透镜只是将等量的光汇聚在了一点;由于受自我中心的影响,儿童才会只把自己能意识到的强光看作是光,进而导致对反射的片面理解。
      与皮亚杰相同,维果斯基在其著作中详细分析了儿童的概括(即影响儿童概念形成的思维过程)能力的发展,并将其分为三个基本阶段:含混思维、复合思维和概念思维。在含混思维形式的主导下,对儿童起重要作用的通常是直接的、偶然的、情境性的印象。在这一阶段中,儿童的思维以自我为中心,儿童认识、理解、概括事物主要依靠知觉提示给他的主观联系,而不考虑事物的内在客观联系,因此这些联系也往往是无条理的、甚至是矛盾的。这也很好地解释了儿童前概念的形成过程。
      综上所述,我们可以发现,儿童前概念的形成,既受外部环境因素的影响,又是儿童内在的思维方式的作用的结果,并且内外部因素间还存在相互作用,外部环境为是思维内在运转提供原料与素材,刺激内部思维的运作,而内部思维运转产生的结果又需要得到外部环境的肯定,儿童的科学前概念正是在这种内外因的互动中形成的。外部环境提到的,儿童将光等同于灯或太阳,正是在这种内外因的互动中形成的。
      三、针对概念转变的教学
      在对前概念的形成原因进行分析后,针对这些原因,教师就可以制定合理的方案进行概念转变了,以下是在概念转变教学中应注意的几点问题。
      1.了解儿童的科学前概念及其逻辑结构。
      想要进行概念转变,首先就要了解儿童存在哪些前概念,但是只是单单知道这些前概念是不够的,还要弄清这些前概念间的逻辑关系。儿童的各种概念之间是彼此联系的,一些复杂的概念往往是建立在简单概念的基础上的,而前概念亦然,因此教师要了解清楚儿童基础的前概念,从这些基础前概念入手,逐一进行概念转变。在儿童的光学前概念中,正是由于儿童没有形成“光――空间中的实体”这一概念,导致儿童对后面光的运动及反射等一系列概念的错误理解,因此,如果教师了解了这部分前概念间的逻辑结构,从光的定义为出发点开始教学,则必然顺利地进行其它前概念的转变。
      2.创造适宜概念转变的外部环境。
      在原因分析中,我们可以清楚地看到,儿童的很多前概念都是外部环境直接灌输的,因此,为了进行概念转变,健康科学的外部环境是不可或缺的。年幼的儿童依靠个人经验来认识世界,但外部世界中的很多现象会对儿童产生误导,作为成年人,我们有义务对此进行指导。考虑到儿童的年龄,我们可以将复杂的知识进行简化,但这些经简化的知识一定要是科学的、正确的。因此,教师要关注儿童提出的每一个问题,在回答时也要谨慎认真,用科学而简单的方式帮助学生领悟知识,尽量避免不良外部环境对儿童的影响。
      3.关注儿童思维的发展,通过转变儿童的思维方式来进行概念转变。
      概念是思维的细胞,是思维运作的产物,想要彻底地解决儿童的前概念,就要从思维的角度出发,通过弥补儿童思维上的不足,来进行概念教学。如帮助儿童形成守恒的概念,学会多角度看问题,脱离自我中心的误导,等等。思维是概念形成的本源,单纯的概念转变只能改变有限的概念,而真正的思维的补完,却可以实现概念的批量转变,并对儿童未来生活产生深远影响。
      科学前概念是儿童在学习科学知识时产生的不同于科学家的科学概念的一类特殊概念,其产生既受到儿童生活的外部环境影响,又受到儿童内部思维发展阶段的制约,教师要充分地考虑到这两方面的影响,制定符合儿童身心发展情况的概念转变方案,还要对儿童的科学前概念有全面的把握,这样才能事半功倍,顺利进行儿童的概念转变,最终帮助儿童形成科学的概念。
      
      参考文献:
      [1]罗莎琳德・德赖弗等人主编.刘小玲译.儿童的科学前概念.上海:上海科技教育出版社,2008.
      [2]蔡铁权.概念转变的科学教学.北京:教育科学出版社,2009.
      [3]邵志芳.思维心理学.上海:华东师范大学出版社,2001.
      [4]余震球选译.维果茨基教育论著选.北京:人民教育出版社,1994.

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