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【摘要】“前概念”在科学概念教学中扮演重要的角色，科学前概念是科学概念学习的基础，若离开前概念谈概念教学，势必如同空中建楼阁，学生无法建立正确的科学概念。基于前概念的科学概念教学设计模型由五个环节构成，分别是情境唤醒、暴露导出、思辨修正、探究刷新、应用夯实。
【关键词】科学前概念 科学概念教学 设计模型
建构主义学习理论认为：学习是由学生自己建构知识的过程，该过程是在改造和重组原有知识经验基础上对新信息的意义建构。学生对所学新知所拥有的知识、经验、观念和见解，一般称之为“前概念”。“前概念”在科学概念教学中扮演重要的角色，科学前概念是科学概念学习的基础，若离开前概念谈概念教学，势必如同空中建楼阁，学生无法建立正确的科学概念。
小学生科学前概念往往具有情境性，带有较浓的感性色彩，学生的科学前概念主要来自日常生活经验，凭借自己对客观事物和现象的直觉认识，如平时看到地面、河面等都是平平的，在学生的头脑中认为地球是方的，因此，学生在学习地球的形状时的前概念是：地面是平的，地球是方的。小学生的前概念具有属己性和多样性，由于学生个性化的存在，导致不同学生对不同事物现象有独特的见解。小学生头脑中的前概念还具有顽固性，小学生的前概念来自长期的生活感知与积淀，可谓根深蒂固，一时之间是很难改变的。小学生的前概念处于一种“前运算”阶段，有的理解比较简单肤浅，有的是凭空猜想出来，有的甚至是一些错误的见解。
基于小学生科学前概念的各种特征，根据前概念对学习所具有的不同影响，以及转化为科学概念的难易程度，前概念可以分为两类，一类是学生已经掌握的基本的知识和学习经验，与科学概念比较相近，对新知的学习具有正面影响，为新概念的建构奠定了良好的基础，此类前概念有助于科学概念的转化。另一类是指学生头脑中的一些非科学性的概念，学生的观点是片面的甚至是错误的，对新概念的学习具有负面的影响，学生容易以假乱真，不利于新概念的建构，不容易转换成科学概念，此类前概念加大了教学的难度，教师需要优化教学手段和策略，设法在前概念与新概念之间架设有效的通道，为學生搭建概念转化的支架，助力学生修正前概念，实现新旧概念之间的有效融合，促进新概念的形成。
基于前概念的教学是一种基于学生的立场，基于学生的认知规律、最近发展区和知识经验基础的教学。科学概念教学应尊重前概念，建立完整有效的教学模型，提高概念教学质效。笔者在多年的小学科学教学中聚焦科学前概念，开展基于前概念的科学概念教学，建立起比较可行的基于科学前概念的概念教学设计模型，提炼出有效转变科学前概念的教学策略。基于前概念的科学概念教学设计模型由五个环节构成，分别是情境唤醒、暴露导出、思辨修正、探究刷新、应用夯实。现以“铁生锈了”一课教学为例，将基于前概念的科学概念教学设计模型作具体阐述。
一、情境触发，唤醒科学前概念
在新课程背景下，教育不再是传授，更多的是一种激发和唤醒，唤醒是基于科学前概念的教学前提。前概念具有隐藏性，看不见，摸不着，平时沉睡于学生头脑之中，要想了解学生的科学前概念，提高科学概念教学的效果，必须设法去激发点燃，以唤醒学生头脑中的前概念，激活学生的科学思维。
情绪心理学研究表明：情感和认知是相互作用的，学生的情感对认知活动具有动力、强化、调节等功能。积极的情感能够引发学生态度体验，可以触发学生的心理机能，能够唤醒学生的前概念。情境教学法正是基于情绪心理学，通过创设一定情绪色彩的场景，将科学内容融入具体情景，用生动形象的情境激发学生积极的情感，达到对认知的推动与增效。情境触发可谓一举多得，既能激发学生对科学的学习兴趣，又能激活学生的潜意识，唤醒学生的科学前概念，为科学概念教学做好铺垫。
例如，在教学“铁生锈了”一课时，笔者创设了一个生活情境：“最近，小丽遇到一件烦心事，她心爱的小刀不好用了，原因并不是小刀坏了，而是样子变丑了。”笔者的话题引发了学生的好奇，“到底是怎么个情况啊？”学生一个个迫切地想要弄清楚个中缘由，笔者趁机出示了带锈的小刀说：“瞧！这就是小丽的那把小刀，大家看看小刀怎么啦？”“锈了，小刀生锈了。”情境触发了学生的大脑，调动了学生原有知识和经验，看来，学生对“生锈”有一定的认识。情境触发，唤醒学生“生锈”的科学前概念，使教师对学生认知状况有了初步了解，为接下去的教学做好铺垫。
二、暴露思维，导出科学前概念
前概念是一种潜藏于学生大脑之内的隐性的思维，教师无法直接进入学生的大脑。教师在激活学生的前概念之后，只有设法暴露其思维，将学生的前概念导出，使学生的思维显性化，才能洞察学生前概念的具体状况。
导出科学前概念旨在暴露学生思维，让学生前概念可视化。导出前概念的方式有多种，有师生对话、操作演示、思维导图等，师生对话是一种口头交流的方式，教师通过提出科学问题，学生直接用语言表达自己的真实观点和想法，该方式适用于语言表达能力较强的学生。操作演示是借助动作直观呈现学生真实想法的一种方式，学生用表演的方式表达对概念的理解，该方式主要用于那些语言表达能力较弱的学生。思维导图是学生以图画和文字相结合的方式表达前概念，图文形式暴露出学生的思维，教师透过图文可以发现隐藏在学生脑海中的观念，该方式应用广泛，具有普适性。教师可以根据教学内容与教学需要，采取适当的方法使前概念外显。
例如，在教学“铁生锈了”一课中，笔者用情境引入“铁生锈了”的课题后，和学生展开了一段对话，通过对话进一步明晰学生“生锈”的前概念。“是啊，小丽的小刀生锈了，锈到底是什么？”笔者边引导学生观察生锈的小刀，边向学生提问。甲生猜想说：“锈是黏附在小刀上的脏东西。”乙生猜测说：“锈是小刀上的铁自己变成的一种新物质。”“同学提出的观点貌似都有道理。”笔者边点评边追问，“如果是铁变成了锈，那么铁生锈的原因会是什么？”“小刀在使用时与其他物体接触时被污染了，所以会生锈。”“小刀可能是受了潮才生锈的。”“铁生锈或许和空气有关系。”“许多东西都在空中，有的怎么不生锈啊？”学生各种各样的回答暴露出他们对铁生锈的前概念。简短的师生对话，让学生的思维得以显现，使笔者对学生的前概念有了进一步的了解，师生对话是一种使学生前概念外化的最为经济实效的方式。 三、引导思辨，修正科学前概念
科学概念的建立是认知完善的过程，是从认知冲突到认知统一的过程，当科学概念与学生前概念不一致时，就会产生认知冲突，此时的前概念就对学生的新概念学习产生负面影响。教学的主要任务是帮助学生化解认知上的矛盾冲突，以促进前概念转化为科学概念，达到认知上的和谐统一，方能真正形成正确的科学概念。
认知冲突的统一来自自主思辨和反复修正，这也是科学概念建立的不可或缺的步骤。学生在情境感知后，会将当前信息与已有观念进行比照，当亲眼所见的情景与自己原有认知观念出现偏差时，学生便会展开思辨，有时思辨会有结果，能够自我修正，有时思辨无果，学生不能自己走出认知误区，无法纠正前概念。此时，需要教师充分发挥引导作用，引导学生深入探究，引导学生批判反思，引导学生修正前概念。在教学“铁生锈了”一课中，笔者通过与学生的对话发现，部分学生对铁锈以及铁生锈的原因有争议，笔者就继续引导学生讨论辨析，试图使学生在思辨中修正前概念，找出铁生锈的真正原因。
四、实践探究，刷新科学前概念
“听容易忘记，做容易理解。”科学概念的建立基于理解，学生只有真正理解了，才能将前概念转换为新概念，将新概念纳入已有知识系统。前概念根深蒂固，轻易改变不了它，要完全改变学生原有错误观念，需要给学生提供丰富的实践活动，用大量的事實经历去洗涤和改变学生固化的观念，帮助学生实现新旧概念的对接融合，从而刷新科学前概念，转变前概念，建立新概念。
“知识是宝库，但开启这个宝库的钥匙是实践。”实践探究是科学概念教学的核心环节，也是前概念转化的关键阶段，学生前概念是否完全修复，能否有效转化为正确的科学概念，全看学生实践探究的效果。实践探究旨在为科学概念的建立寻求证据，学生通过亲自观察、实验、操作等实践性活动去寻找事实性证据，丰富科学概念的外延，为其内涵的提炼寻求支撑。因此，教师要为学生搭建实践的舞台，引导学生展开多元化的实践探究活动，让学生在一次次实践探究中不断刷新科学前概念。前概念的刷新不是轻而易举的，科学概念的建构不是一蹴而就的，需要教师耐心引导学生实践探究，精心指导学生对实践活动进行梳理反思，对实验数据展开深入分析，归纳总结出实验结论，提炼概括出科学概念的内涵。例如，在教学“铁生锈了”一课中，为了帮助学生弄清铁锈的形成原因，笔者设计了对比实验，让学生自己开展实验探究，学生在实验中探寻出铁生锈的因素，从而建构出“铁生锈与水和空气有关”的科学概念。
五、应用内化，夯实科学新概念
华盛顿有一句名言：“读书若未能加以应用，所读的书等于废纸。”学以致用是学习的必经之路，也是科学概念教学的最终目的，科学概念只有在运用中巩固消化，在应用中理解记忆，在应用中得以顺应同化，方能内化到学生的原有知识结构体系之中。应用是基于科学概念教学模型的最终环节，建立起的科学概念若不运用，就仿佛一个农民耕地而不播种，是没有任何希望和收获的。
应用夯实科学概念，需要做到形式灵活多样、层次具有梯度。在科学概念应用时，可以书面练习或动手操作，可以情境表演或游戏活动，可以独立判断或者小组辩论，灵活多样的应用形式，既可以激发学生对科学概念的应用兴趣，又能够提高理解巩固的效果。在科学概念应用时，要做到基础应用与拓展延伸相结合，使得练习具有一定的难易梯度，富有层次性的应用增加了应用练习的选择性，适应了学生个性化学习需求，满足了不同水平学生的需求，让不同的学生获得不同的发展。例如，在教学“铁生锈了”一课中，在学生探究出铁锈的秘密后，笔者问学生：“小丽该怎样防止小刀生锈呢？”引导学生应用生锈知识解决实际问题，从而帮助学生巩固科学概念，形成科学概念网络。“请同学们回家后对家中的一些铁器作出防锈处理。”笔者还将应用延伸至课外，拓宽概念应用的广度和维度，助力学生内化科学新概念。
前概念与科学概念如同此岸与彼岸的关系，要想成功抵达科学的彼岸，必须从前概念出发，构建有效的教学模型，乘着适合的模型之船，奋力划向科学概念之岸。
【关键词】科学前概念 科学概念教学 设计模型
建构主义学习理论认为：学习是由学生自己建构知识的过程，该过程是在改造和重组原有知识经验基础上对新信息的意义建构。学生对所学新知所拥有的知识、经验、观念和见解，一般称之为“前概念”。“前概念”在科学概念教学中扮演重要的角色，科学前概念是科学概念学习的基础，若离开前概念谈概念教学，势必如同空中建楼阁，学生无法建立正确的科学概念。
小学生科学前概念往往具有情境性，带有较浓的感性色彩，学生的科学前概念主要来自日常生活经验，凭借自己对客观事物和现象的直觉认识，如平时看到地面、河面等都是平平的，在学生的头脑中认为地球是方的，因此，学生在学习地球的形状时的前概念是：地面是平的，地球是方的。小学生的前概念具有属己性和多样性，由于学生个性化的存在，导致不同学生对不同事物现象有独特的见解。小学生头脑中的前概念还具有顽固性，小学生的前概念来自长期的生活感知与积淀，可谓根深蒂固，一时之间是很难改变的。小学生的前概念处于一种“前运算”阶段，有的理解比较简单肤浅，有的是凭空猜想出来，有的甚至是一些错误的见解。
基于小学生科学前概念的各种特征，根据前概念对学习所具有的不同影响，以及转化为科学概念的难易程度，前概念可以分为两类，一类是学生已经掌握的基本的知识和学习经验，与科学概念比较相近，对新知的学习具有正面影响，为新概念的建构奠定了良好的基础，此类前概念有助于科学概念的转化。另一类是指学生头脑中的一些非科学性的概念，学生的观点是片面的甚至是错误的，对新概念的学习具有负面的影响，学生容易以假乱真，不利于新概念的建构，不容易转换成科学概念，此类前概念加大了教学的难度，教师需要优化教学手段和策略，设法在前概念与新概念之间架设有效的通道，为學生搭建概念转化的支架，助力学生修正前概念，实现新旧概念之间的有效融合，促进新概念的形成。
基于前概念的教学是一种基于学生的立场，基于学生的认知规律、最近发展区和知识经验基础的教学。科学概念教学应尊重前概念，建立完整有效的教学模型，提高概念教学质效。笔者在多年的小学科学教学中聚焦科学前概念，开展基于前概念的科学概念教学，建立起比较可行的基于科学前概念的概念教学设计模型，提炼出有效转变科学前概念的教学策略。基于前概念的科学概念教学设计模型由五个环节构成，分别是情境唤醒、暴露导出、思辨修正、探究刷新、应用夯实。现以“铁生锈了”一课教学为例，将基于前概念的科学概念教学设计模型作具体阐述。
一、情境触发，唤醒科学前概念
在新课程背景下，教育不再是传授，更多的是一种激发和唤醒，唤醒是基于科学前概念的教学前提。前概念具有隐藏性，看不见，摸不着，平时沉睡于学生头脑之中，要想了解学生的科学前概念，提高科学概念教学的效果，必须设法去激发点燃，以唤醒学生头脑中的前概念，激活学生的科学思维。
情绪心理学研究表明：情感和认知是相互作用的，学生的情感对认知活动具有动力、强化、调节等功能。积极的情感能够引发学生态度体验，可以触发学生的心理机能，能够唤醒学生的前概念。情境教学法正是基于情绪心理学，通过创设一定情绪色彩的场景，将科学内容融入具体情景，用生动形象的情境激发学生积极的情感，达到对认知的推动与增效。情境触发可谓一举多得，既能激发学生对科学的学习兴趣，又能激活学生的潜意识，唤醒学生的科学前概念，为科学概念教学做好铺垫。
例如，在教学“铁生锈了”一课时，笔者创设了一个生活情境：“最近，小丽遇到一件烦心事，她心爱的小刀不好用了，原因并不是小刀坏了，而是样子变丑了。”笔者的话题引发了学生的好奇，“到底是怎么个情况啊？”学生一个个迫切地想要弄清楚个中缘由，笔者趁机出示了带锈的小刀说：“瞧！这就是小丽的那把小刀，大家看看小刀怎么啦？”“锈了，小刀生锈了。”情境触发了学生的大脑，调动了学生原有知识和经验，看来，学生对“生锈”有一定的认识。情境触发，唤醒学生“生锈”的科学前概念，使教师对学生认知状况有了初步了解，为接下去的教学做好铺垫。
二、暴露思维，导出科学前概念
前概念是一种潜藏于学生大脑之内的隐性的思维，教师无法直接进入学生的大脑。教师在激活学生的前概念之后，只有设法暴露其思维，将学生的前概念导出，使学生的思维显性化，才能洞察学生前概念的具体状况。
导出科学前概念旨在暴露学生思维，让学生前概念可视化。导出前概念的方式有多种，有师生对话、操作演示、思维导图等，师生对话是一种口头交流的方式，教师通过提出科学问题，学生直接用语言表达自己的真实观点和想法，该方式适用于语言表达能力较强的学生。操作演示是借助动作直观呈现学生真实想法的一种方式，学生用表演的方式表达对概念的理解，该方式主要用于那些语言表达能力较弱的学生。思维导图是学生以图画和文字相结合的方式表达前概念，图文形式暴露出学生的思维，教师透过图文可以发现隐藏在学生脑海中的观念，该方式应用广泛，具有普适性。教师可以根据教学内容与教学需要，采取适当的方法使前概念外显。
例如，在教学“铁生锈了”一课中，笔者用情境引入“铁生锈了”的课题后，和学生展开了一段对话，通过对话进一步明晰学生“生锈”的前概念。“是啊，小丽的小刀生锈了，锈到底是什么？”笔者边引导学生观察生锈的小刀，边向学生提问。甲生猜想说：“锈是黏附在小刀上的脏东西。”乙生猜测说：“锈是小刀上的铁自己变成的一种新物质。”“同学提出的观点貌似都有道理。”笔者边点评边追问，“如果是铁变成了锈，那么铁生锈的原因会是什么？”“小刀在使用时与其他物体接触时被污染了，所以会生锈。”“小刀可能是受了潮才生锈的。”“铁生锈或许和空气有关系。”“许多东西都在空中，有的怎么不生锈啊？”学生各种各样的回答暴露出他们对铁生锈的前概念。简短的师生对话，让学生的思维得以显现，使笔者对学生的前概念有了进一步的了解，师生对话是一种使学生前概念外化的最为经济实效的方式。 三、引导思辨，修正科学前概念
科学概念的建立是认知完善的过程，是从认知冲突到认知统一的过程，当科学概念与学生前概念不一致时，就会产生认知冲突，此时的前概念就对学生的新概念学习产生负面影响。教学的主要任务是帮助学生化解认知上的矛盾冲突，以促进前概念转化为科学概念，达到认知上的和谐统一，方能真正形成正确的科学概念。
认知冲突的统一来自自主思辨和反复修正，这也是科学概念建立的不可或缺的步骤。学生在情境感知后，会将当前信息与已有观念进行比照，当亲眼所见的情景与自己原有认知观念出现偏差时，学生便会展开思辨，有时思辨会有结果，能够自我修正，有时思辨无果，学生不能自己走出认知误区，无法纠正前概念。此时，需要教师充分发挥引导作用，引导学生深入探究，引导学生批判反思，引导学生修正前概念。在教学“铁生锈了”一课中，笔者通过与学生的对话发现，部分学生对铁锈以及铁生锈的原因有争议，笔者就继续引导学生讨论辨析，试图使学生在思辨中修正前概念，找出铁生锈的真正原因。
四、实践探究，刷新科学前概念
“听容易忘记，做容易理解。”科学概念的建立基于理解，学生只有真正理解了，才能将前概念转换为新概念，将新概念纳入已有知识系统。前概念根深蒂固，轻易改变不了它，要完全改变学生原有错误观念，需要给学生提供丰富的实践活动，用大量的事實经历去洗涤和改变学生固化的观念，帮助学生实现新旧概念的对接融合，从而刷新科学前概念，转变前概念，建立新概念。
“知识是宝库，但开启这个宝库的钥匙是实践。”实践探究是科学概念教学的核心环节，也是前概念转化的关键阶段，学生前概念是否完全修复，能否有效转化为正确的科学概念，全看学生实践探究的效果。实践探究旨在为科学概念的建立寻求证据，学生通过亲自观察、实验、操作等实践性活动去寻找事实性证据，丰富科学概念的外延，为其内涵的提炼寻求支撑。因此，教师要为学生搭建实践的舞台，引导学生展开多元化的实践探究活动，让学生在一次次实践探究中不断刷新科学前概念。前概念的刷新不是轻而易举的，科学概念的建构不是一蹴而就的，需要教师耐心引导学生实践探究，精心指导学生对实践活动进行梳理反思，对实验数据展开深入分析，归纳总结出实验结论，提炼概括出科学概念的内涵。例如，在教学“铁生锈了”一课中，为了帮助学生弄清铁锈的形成原因，笔者设计了对比实验，让学生自己开展实验探究，学生在实验中探寻出铁生锈的因素，从而建构出“铁生锈与水和空气有关”的科学概念。
五、应用内化，夯实科学新概念
华盛顿有一句名言：“读书若未能加以应用，所读的书等于废纸。”学以致用是学习的必经之路，也是科学概念教学的最终目的，科学概念只有在运用中巩固消化，在应用中理解记忆，在应用中得以顺应同化，方能内化到学生的原有知识结构体系之中。应用是基于科学概念教学模型的最终环节，建立起的科学概念若不运用，就仿佛一个农民耕地而不播种，是没有任何希望和收获的。
应用夯实科学概念，需要做到形式灵活多样、层次具有梯度。在科学概念应用时，可以书面练习或动手操作，可以情境表演或游戏活动，可以独立判断或者小组辩论，灵活多样的应用形式，既可以激发学生对科学概念的应用兴趣，又能够提高理解巩固的效果。在科学概念应用时，要做到基础应用与拓展延伸相结合，使得练习具有一定的难易梯度，富有层次性的应用增加了应用练习的选择性，适应了学生个性化学习需求，满足了不同水平学生的需求，让不同的学生获得不同的发展。例如，在教学“铁生锈了”一课中，在学生探究出铁锈的秘密后，笔者问学生：“小丽该怎样防止小刀生锈呢？”引导学生应用生锈知识解决实际问题，从而帮助学生巩固科学概念，形成科学概念网络。“请同学们回家后对家中的一些铁器作出防锈处理。”笔者还将应用延伸至课外，拓宽概念应用的广度和维度，助力学生内化科学新概念。
前概念与科学概念如同此岸与彼岸的关系，要想成功抵达科学的彼岸，必须从前概念出发，构建有效的教学模型，乘着适合的模型之船，奋力划向科学概念之岸。