讨论如何解决科学教学中抽象性概念的问题——以探究电流的方向为例

讨论如何解决科学教学中抽象性概念的问题——以探究电流的方向为例

陈悦

山下湖镇初级中学  

摘要：初中科学教学过程中有不少概念性知识，部分概念具有高度的抽象性和概括性，初中生由于缺乏事实性材料和情境，对抽象性概念往往采取死记硬背等方法，这与科学教学所提倡的“探究式教学”相悖。本文以教学探究电流的方向为例，尝试以学生自主探究，引导学生自主掌握抽象性概念，教师再加以补充的方式提高科学教学的趣味性和学生学习科学的主动性，从而为教学抽象性概念提供一定的思考方向。

关键词：科学教学  抽象性

一、教学抽象性概念的问题分析

科学概念教学是科学教学过程的重要任务，概念是从一群具体事物或现象中抽象出来的反映其共同特性的思维单位，是人们对事物本质的认识、逻辑思维的最基本单元和形式，是人脑对客观事物的本质反映[1]。科学探究能有效提高学生的学习效率，初中科学教学更要以学生为主，教师既要“探测”初学生脑海中已有的概念，对其发出挑战，又要让学生意识到问题所在，进而构建出新的概念[2]。但初中科学中，部分概念较为抽象，学生难以理解，比如分子的运动、电功率、电压等。对于抽象性概念的学习，现有的教学模式中多以教师的知识灌输和练习巩固为主，在这种模式下，学生虽然也可以掌握部分科学概念和知识点，但大部分仍存在于纸面上，无法真正融会贯通，并且容易对科学探索及学习失去兴趣，也失却了科学本身的内蕴价值。

教学电流的方向是教学抽象性概念的一个典例。《课程标准》关于科学知识的学习有如下要求：让学生在学习科学知识的同时经历科学探究的过程，如通过观察与思考提出问题，通过动手、动脑、合作交流等途径解决问题，这不仅符合学生的认知特点，而且对他们的长远发展有重要意义[3]。初中生对周围的事物充满好奇心和求知欲，更喜欢在知识的海洋中做一名“探索者”而不是“倾听者”，因此，在科学教学中，教师往往会有意识地创造机会让学生可以自主探究。但对于教学抽象性概念时，由于缺少事实性情境，且学生还未建构起完整的知识体系，教师一般会直接给出定义，不过多解释，只让学生记住，甚至是背诵，全然忘记了学生才是课堂的主人。例如在“探究电流的方向”时，教师总是直接告诉学生科学上规定电流的方向即正电荷定向移动的方向，电子运动的方向与规定的电流方向相反。直接教授概念，学生记住也不难，再通过几道练习巩固，这部分内容的教学就完成了，但这样的课堂，是教师完成教学任务为目标的课堂，是教师的课堂，而不是学生的课堂，学生学不会思考，只学会了盲目的背诵和记忆，知识存在局限性与遗忘性。

二、教学抽象性概念的问题解决

在科学抽象性概念的教学中，教师应该尽可能使这个概念具体化，形象化，或者可以考虑让学生体验一次科学家发现这个概念的探索过程，调动学生的手，脑，感官，尝试让学生自主构建知识体系。在此，我以教学电流的方向的概念为例做出探讨。

2.1 从生活实际入手，形成基本的认识

科学是来源于生活并应用于生活的，故在教学过程中，教师应时刻将科学知识与实际生活相结合，让学生切实感受到科学不是虚无缥缈的，而是实实在在存在于生活中的，并且学好科学可以帮助他们解决实际问题。

在教学电流时，用生活实际 “水库里的水以水流的形式在水管里流动，流向千家万户”引出电也是类似，以“电流”的形式在导线里“流动”，流向各个电路元件，不仅可以从生活常识出发帮助学生理解电流，还渗透了科学方法——类比法。

再以“水流的方向是从水库流向千家万户”过渡到问题“电流的方向是怎么样的”引出对电流方向的探讨。

2.2 运用科学器材，进行自主探究

自主探究是学生学习科学知识的一个重要环节，对于抽象性概念的学习与掌握更是必不可少的。在教学“电流的方向”这一内容时，可以采用实验室常有的科学器材发光二级管，教师先简单介绍发光二极管，即我们生活中常遇到的LED灯（评析：这样可以使学生觉得科学与生活是息息相关的，包括探究的器材也是来源于生活的），再通过学生小组实验尝试让发光二极管亮起来，学生实验后会出现两种结果。

此时学生会产生疑问：“为什么在同样的线路连接方式下会出现两种截然不同的情况？”这个小实验可以调动学生继续探索的主动性，此时教师再展示一段资料详细介绍发光二级管的结构及单向导电性的特点，电流只有在从它的正极流入，负极流出的情况下才会发光，否则不发光。结合上述实验所产生的不同结果，学生可以推断出结论：电流的方向是从电源的正极出发，流向电源的负极。

2.3 抽象性概念加以引导与补充，完善学生的知识体系

探究性实验可以让学生将原本的抽象概念进一步具体化，方便理解。但概念的整体并不是通过探究实验便可以轻易得出，有时候需要教师加以补充和完善，学生在理解概念的同时也需要修改一部分固化思维。例如在学习“电流方向”时，学生通过二极管发光的实验推测出电流是从电源正极流向电源负极的，但实际上这个结论并不全面，需要区分外电路与内电路，这个概念就需要教师在课堂上加以补充说明。同时关于电流的产生问题上，基于实验结论与思维定式，会得出带电的正电荷从电源正极向电源负极运动，从而产生电流。但事实并非如此，正电荷实际上并没有移动，移动的是导体中带负电的电子。此时教师会进行补充说明：在电流的概念建立之初，人们对电学的认识还不够深入，当时人们和大家一样，认为电流的方向就是正电荷移动的方向，即从电源正极运动到负极，于是，就这样把电流的方向给定下来了。可是，若干年之后，当人们深入研究后发现：电流是带负电的电子的定向移动形成的，且电子由电源的负极流出，流向电源的正极。当初规定的电流的方向居然与实际的电荷定向移动的方向相反。怎么办呢？生米已经煮成熟饭，因为当时很多科学体系都已建立，一旦更改，整个体系就都要进行更改，得不偿失。故而规定电路中电流的方向由正极流向负极，电子移动的方向与电流的方向相反。如果直接与学生讲明这个抽象的概念，学生很容易造成认知上的误区，并混淆概念。

笔者在教学时，会尝试着另一种说法：在电流中，实际上正电荷是不动的，是带负电的电子定向移动使得电流具有一定的方向。

学生通过动画可以看见，在电路中，电子是由电源的负极流向电源正极的，此时教师再补充：人们偏向于把正电荷的移动方向作为电流方向。假定电子不动，则学生可以发现正电荷在外电路中是从电源正极“移动”到负极的，这里笔者想渗透一个参照物的概念，但不知这样会不会使学生学习电流的方向时更加繁复，这里值得商榷。

3 结语

对于科学概念的解释，作为教师自身也常感枯燥乏味，更不论未掌握基础知识的学生。当我们尝试去找到一个方法，让学生自己思考，自己探究，自己得出结论，并由教师完善初具雏形的结论，学生就可以自然而然的掌握知识点，也可以提高对科学知识探知的热情。

在课堂实践中，通过自主探究，几乎所有学生都参与了思考，有的学生回答的有失偏颇，但这也恰恰说明了他们进行了独立思考。学生可以通过探究，更好得掌握抽象性概念，并且开展良好的生生互动，这比教师在讲台的灌输来的印象深刻，也更能激发起学生的求知欲。

参考文献

[1] 廖大伟,王薇,单丹雅.要让学生成为概念建构的主体[J].生物学通报,2022,47(11):25-28.

[2] 严国红.五年级学生电流前概念转变教学的行动研究[D].南京师范大学,2019.

[3] 中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准(2011版) [M]. 北京:人民教育出版社, 2011.