[基于认知同化理论的初中科学概念教学] 奥苏贝尔认知同化理论

　　【摘 要】概念学习是初中科学教学的重点和难点。奥苏贝尔的认知同化理论为概念教学提供了理论依据，教师在进行概念教学实践时，应根据概念在知识体系中所处的位置、顺序和相互关系，选择合适的方法进行教学，使学生理解、掌握、运用概念。
　　【关 键 词】科学教学；概念教学；认知同化理论
　　中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1005-5843（2012）02-0162-03
　　
　　概念学习分为概念形成和概念同化两个方面：概念形成是由学生从同类事物的不同实例中发现共同的本质特征；概念同化是学生利用认知结构中原有的概念学习新概念的方式。奥苏贝尔根据学生原有知识与新知识之间的关系，提出了三种基本的概念同化模式，即上位学习、下位学习、并列结合学习。[1]因此，教师在进行概念的教学时，根据概念在知识体系中所处的位置、顺序和相互关系，依据概念同化的三种模式，选择合适的方法，使学生学会透过现象看本质，客观地认识概念的本质属性，明确概念的内涵和外延，达到理解和掌握概念、由浅入深地运用科学概念去解决一些实际问题。
　　一、上位学习模式教学
　　上位学习又称为“总括学习”，是指新概念相对于学生认知结构中已有概念具有较高的概括水平和较广的包容面，新概念通过把一系列已有观念包含于其下而获得意义，新旧概念产生了一种上位关系。上位概念的外延较大，比较抽象，直接提出概念学生往往不容易理解和接受，借鉴实例或实验，较直观地呈现事实，从具体到抽象，形成概念。正如鲁宾斯坦所说：“任何思维，不论它是多么抽象多么理论的，都是从分析经验材料开始，而不可能是从任何其他东西开始的。”
　　（一）联系生活实际事例学习概念
　　功率的概念对初中学生讲是比较抽象的，教师可从生活现象引入，挖土机与人在挖土，挖土机的土少而人挖的土反而多？为什么？两个工人工作相同时间，为什么会出现不同的结果？接着，引导学生比较做功快慢，有两种方法，一是相同时间比做功多少，二是做相同功比较时间长短。这实质上是帮助学生提取储存在头脑中的感性材料，从现象到本质，从感性到理性，建立上位概念。
　　（二）利用实验探究学习概念
　　质量有不随物体的形状、状态、温度和位置改变而改变的属性。质量的属性相对生活中具体例子是上位概念，教师来一次实验探究让学生观察现象得出结论要比直接告诉他们记忆深刻得多。教师测量一个烧杯和一个装有固态碘（紫黑色）的升华管的总质量；将升华管加热使里面的固态碘变成气态碘（紫红色）后，重新放入烧杯，观察天平是否平衡，然后引导学生从以上的数据得出结论。物体的质量不随物体状态的改变而改变，物体的质量不随物体温度的改变而改变。同理，教师先测橡皮泥的原始质量，再将橡皮泥捏成其他形状后放回，观察天平是否仍然平衡。得出结论，物体的质量不随物体形状的改变而改变。实践证明，利用实验探究，从具体到抽象，质量的属性上位概念顺利地得到建立。
　　（三）从生活经验逻辑推理学习概念
　　从生活经验逻辑推理学习概念，这种方法强调知识的内在逻辑性和知识体系的整体性，对于形成良好的认知结构十分有利，但限于学生的学习能力，这种引入方法在初中阶段应用较少。例如，在引入功的公式时，教材上规定：功等于作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。作为教师，该如何帮助学生形成功大小计算的概念呢？教师可以引导学生探究：功大小与哪些因素有关呢？假设将物体A举高1m做的功为W。教师提出问题：（1）如果力增加一倍，高度不变。（相当于同一物体举两次）学生回答：2W；（2）力不变，高度变为两米。（相当于同一物体举两次）学生回答：2W；（3）力增加一倍高度变为两米。（相当于同一物体举4次）学生回答：4W。因此，我们可以得出：功和力的大小成正比和距离成正比，即W=Fs。
　　二、下位学习模式教学
　　下位学习又称“类属学习”，是指将概括程度或包容水平较低的新概念，归属到原有认知结构中适当概念之下，从而获得新概念的意义。教学中可在原有概念下引出新概念，并把新概念纳入原有概念体系，反过来对原有上位概念又做了补充和扩展。
　　（一） 运用例举法内化呈现概念
　　氢氧化钠、氢氧化钙是碱的下位概念，我们在学习了碱通性以后，再来学习氢氧化钠、氢氧化钙的特性。教师在讲述完氢氧化钠、氢氧化钙的特性后，教师可以说，氢氧化钠、氢氧化钙属于碱，当然具有碱的通性。又如，教师在引出重力、压力、摩擦力、浮力概念后，可以让学生讨论、分析力的三要素。通过学生讨论，画图，无形中丰富了学生对力的感性认识，对于抽象的力概念，更形象化、直观化，使之便于理解。所以，多层面、多角度地呈现概念，为概念的顺利得出和概括创造条件。
　　（二）运用简化的模式图实现概念同化
　　如细胞分裂和细胞生长、分化都是细胞特点的下位概念，三者属并列关系。教师如果单纯地通过文字进行讲解，学生难以理解概念。教师在教学中，利用简化的模式图，将抽象概念具体化，学生很容易了解细胞的行为特征。如下图，过程（一）表示细胞通过分裂使数目增多，故细胞分裂是量变的过程，刚分裂出的细胞在形态、结构和生理功能上都相似。过程（二）表示细胞分化的过程，是在分裂的基础上，细胞在形态、结构和生理功能上形成稳定性差异的过程。[2]
　　（三）应用生活中的实际事例掌握概念
　　民间谚语中蕴藏着许多科学的概念知识，在备课过程中有意识地挖掘，在教学过程中恰当地运用，一定能起到激发学生兴趣、促进学生概念学习的作用。
　　“龙生龙，凤生凤，老鼠儿子会打洞。”这是生物的遗传，是生物界普遍存在的现象；“一母生九子，连母十个样。”这反映了生物的变异现象；“一山不容二虎”――生物的种内斗争；“飞蛾投火”，这是生物的应激性。“一朝被蛇蛟，三年怕草绳”，这是生物的条件反射；“一方水土育一方人”，这是生物与环境的关系。通过应用生活中的实际事例，把学到的概念在实践中加以运用，这是帮助学生从抽象到具体，从一般到个别的过程。
　　三、并列结合学习模式教学
　　要学习的新概念与原有概念并无上下位关系，但横向上同其他的概念相互作用有一定联系，或都是某一概念的下位概念，它们存在于共同的知识体系中。在完成一定知识的教学后，可以使用求同和求异方法对相邻、相对、并列的概念进行归纳整理，根据它们的相互关系组合成概念体系。
　　（一）运用类比的方法同化概念
　　类比具有启发思路，提供线索，举一反三，触类旁通的作用，鉴于初中学生的年龄特点，其思维活动还刚处于从形象到抽象思维的过渡，对于较为抽象的科学知识难以接受。如果教师能在课堂上给某些知识以形象生动的类比，学生接受起来往往能收到事半功倍的效果。相对原子质量是初中科学基本概念教学的一个难点，需要学生有较强的非逻辑思维能力去理解。因此，在教学中可以用一些具体的事例进行形象类比来正确理解。如，现有四种粮食的籽粒，它们每粒种子的实际平均质量是：高梁3×10-5kg、谷子2.5×10-6kg、玉米2.5×10-4kg、小麦4.5×10-5kg，要经常书写和使用这些数字很不方便，若取一粒高粱种子实际质量的1/12（即2.5×10-6kg）作为标准，其他几种粮食种子的实际质量与这个标准相比较，就会得出一些便于书写和使用的简单比值：高梁12、谷子1、玉米100、小麦18。同样道理，相对原子质量的标准是碳原子（C―12）质量的1/12，其它原子的质量跟它比较的值，就是这种原子的相对原子质量。通过这种形象的类比，学生对相对原子质量这个比较抽象的概念有了一个形象的认识，为正确理解相对原子质量的概念打下坚实的基础。
　　（二）列表对比展示概念差异
　　对比法就是把一些相近或关系密切的基本概念，从几个方面进行逐项的对比，从中找出异同点来，以便明确其本质特征。例如，动脉、静脉、毛细血管三种血管不同，可以从从管壁、弹性、血流速度、功能四个方面加以比较。动脉、静脉、毛细血管三种血管对比列表如下。
　　（三） 概念图构建概念体系
　　概念图能较好地展示概念之间的逻辑关系，能让概念之间隐性的关系显性化，用概念图来构建知识网络，能更好地组织和呈现教学内容，使学生更容易理解各概念之间的关系及其在知识体系中所处地位。[3]如，在动物的生命活动的调节教学中，涉及到很多概念，有些概念属于并列存在，有些概念属于上下位关系，关系错综复杂，学生不容易理清前后知识点的联系。它们的关系可以用概念图表示。
　　概念图既可以概括一节课的内容，又可以概括一章或几章的内容，范围大小视需要而定，引导学生自己画图找概念间的联系，有助于理清思路，理解概念在知识体系中的位置和作用，提高学习的效率。
　　（四）维恩图彰显概念关系
　　笔者发现，对概念的理解不到位，特别是对概念之间的关系理解不到位，这是学生在概念学习中的最大困难。许多概念之间有包含与被包含，或者出现交集的情况，这种内容相关的概念可以用借助数学集合关系，用直观的几何图形。比如，用大小的圆圈，以及圆圈之间的从属或有部分交集的关系来表示几个概念之间的关系。例如，种内斗争和种间斗争是并列关系，都是生存斗争概念的下位概念，它们构成了生存斗争的两种形式。竞争是属于种间斗争的下位概念，而不是种内斗争的范畴。生存斗争的维恩图可以概括为右图所示。
　　借助数学集合直观的图形，让学生在在运用中得到巩固和概念的深化。教师可以在完成章节知识的教学后，对那些相邻、相对、并列或从属的概念进行类比、归纳，根据它们的逻辑关系，用一定图式组成一定序列，形成概念体系。把学生感知“孤立”、“散装”的概念纳入相应的概念体系之中，让学生获得一个条理清晰的知识网络，既能帮助学生理解新概念，又能进一步巩固深化已学概念。
　　（五）循环图突出概念联系
　　在血液循环的教学中，体循环和肺循环是血液循环概念的下位概念，它们构成了血液循环的两阶段，并且都包含了营养物质和气体两方面的交换。体循环是细胞消耗营养物质，将氧气转化为二氧化碳；同时动脉血变成静脉血；在肺循环的过程中，血液将CO2排除，增加了氧气，把静脉血变成动脉血。体循环和肺循环同时存在，在物质上互相依存，在气体交换上具有的连续性。血液循环的整个过程用循环图表示更清晰，学生容易掌握血液的变化情况。
　　总之，奥苏贝尔提出的这三种概念同化模式并不是孤立存在，而是统一在一起的。教师在采用上位学习模式教学，有时还要用到下位学习模式，甚至并列结合学习模式。所以，教师在概念教学时，应灵活应用，同时，对一些重要的科学概念，学生只有在多次循环中才加以深刻的理解和掌握。为此，在教学中要根据学生的特点，从实际出发把握教材，深入研究每个概念的深度和广度，才能更好地完成科学概念教学。
　　注 释：
　　[1]施良方.学习论[M].北京:人民教育出版社,1994,220-249.
　　[2]陈绍燕.浅谈初中生物概念教学的有效策略[J].生物学教学,2009,(7):18.
　　[3]裴新宁.概念图及其在理科教学中的应用[J].全球教育展望,2001,(8):47．