市一等奖小学科学概念教学论文:从迷思到正确理解的科学概念教学路径建构——以教科版《科学》五年级上册《光的反射现象》一课为例

从迷思到正确理解的科学概念教学路径建构

——以教科版《科学》五年级上册《光的反射现象》一课为例

[摘要]为有效促进学生的迷思概念向科学概念的深度转变，提升学生的科学核心素养，在教学中，教师可通过“情境创设，在经验相悖中引发冲突”“搭建可视化支架，在实证数据中维持冲突”“设计进阶式实验，在两难情境中消解冲突”“拓展多维材料，在迁移应用中巩固概念”等策略，为学生系统搭建起“冲突—探究—重构—应用”的阶梯式科学认知发展路径。

[关键词]认知冲突；光的反射现象；探究式学习；迷思概念；小学科学

在小学科学教学中，学生因受生活经验等因素的影响，常存在一定的认知难点，典型表现之一即“迷思概念”。简单来说，学习者并非被动的信息接收者，他们在进入课堂之前，往往已基于日常生活经验，形成了一套用于解释自然现象的个人概念体系，其中与科学认识相悖的部分即为迷思概念。例如，在学习教科版《科学》五年级上册《光的反射现象》一课时，学生普遍持有“只有镜子、水面等光滑物体才能反射光”的错误观念，认为墙壁、书本等常见物体不具备反射能力。这一迷思概念显然与《义务教育科学课程标准(2022年版)》所要求的“知道光遇到物体会发生反射现象”存在明显差距。这种差距，正是教学需要着力突破的核心难题。本文尝试引入认知冲突理论作为教学设计的指导依据。该理论认为，只有当学习者意识到自身原有认知无法解释新现象，并在心理上产生矛盾与失衡时，才会主动调整原有认知结构，接纳科学概念。据此，本文围绕上述迷思概念，通过“情境创设、搭建可视化支架、设计进阶式实验、拓展多维材料”，为学生搭建“冲突一探究一重构一应用”的科学认知发展路径，帮助他们消解认知冲突，实现从迷思概念向科学概念的理解深化。

一、情境创设，在经验相悖中引发冲突

情境创设策略旨在通过精心设计的学习情境，使学生的迷思概念得以暴露，进而引发其初始的认知冲突。具体而言，教师可借助反常识或与日常经验相悖的现象，促使学生在观察与思考中产生认知失调。该策略不仅着眼于激发学习兴趣，更致力于创设能够主动挑战学生既有认知的情境，从而使其潜在的非科学迷思概念显性化，为后续科学概念的建构奠定必要的心理与认知基础。

在本课导入环节，教师设计了“寻找光斑”活动。教师先关闭教室灯光，在黑暗的环境中，利用隐藏的平面镜将激光笔的光束朝下照射，此时学生在天花板上发现了光斑。这一现象立即引发了学生强烈的认知冲突：他们基于“光沿直线传播”的已有经验，预期光斑应出现在下方，而实际结果却与之相反。这种由“经验与事实相悖”带来的认知失衡，有效激发了学生的探究动机，促使他们主动思考现象背后的成因。随后，教师逐步揭示：是隐藏的镜子改变了光路，使光线经反射后投射至天花板，这种现象即为光的反射。在正式引出课题前，教师还适当留出思考时间，并对可能混淆的“折射”等概念进行必要澄清，从而为学生建立正确的科学概念做好铺垫。

二、搭建可视化支架，在实证数据中维持冲突

在学生产生探究动机后，教师应顺势设计结构化的探究活动，引导学生通过自主观察与操作，发现现象背后的基本规律。这一过程旨在帮助学生通过亲身探究，主动建构起初步的、规范化的科学模型，从而为后续理解更复杂的相关现象提供认知支架。

(一)重视预测，暴露思维图式

在探究活动中，引导学生进行预测是不可或缺的关键环节。本课实际课堂反馈显示，学生的预测往往体现出多样化的思维图式:有学生认为反射光线始终与入射光线垂直(如图1a);有学生则猜测二者呈60度等固定角度(如图1b);也有学生虽未指明具体角度，但认为反射光线会随着入射光线角度的变化而同步发生偏移(如图1c);还有部分学生能够正确指出两者之间存在对称关系(如图1d)。这些预测结果及其对应的图式，是极具价值的教学资源，能够直观呈现学生的认知起点与思维路径。在教学中，教师不应仅通过个别学生的口头回答来推断整体学情，而应引导全体学生将想法书面化，通过系统记录来真实把握每名学生的思考过程，从而为后续实施针对性教学提供依据。

图1 

(二)改进实验器材，优化取证手段

实验器材的优劣直接关系到课堂成效。在教学时，为清晰呈现光路，教师可采用一系列策略增强可视效果，例如使用绿色激光笔以突出光束，或将光路投射于纸面以便观察。在记录光路时，为避免手或尺子遮挡光线，可先用工字钉标定光路关键点，再连接入射点与工字钉位置，从而及时、准确地将观察到的光路描绘下来(如图2)。实验开始前，教师可引导学生将印有预测图的白纸平铺于实验盒底部，使他们能够将探究结果直接记录在同一张纸上。这种将“预测光路”与“实测光路”置于同一载体对比的方式，有助于直观呈现认知差异，同样可为后续实施针对性教学提供依据。

图2

(三)小组合作探究，对比实测与预测结果

小组合作探究有助于促进学生的思维交流与认知深化。以本课为例，教师可在关键环节组织学生开展小组合作学习。在合作探究过程中，学生通过实验观察与组内讨论逐步发现：实际光路与预测光路之间存在明显差异。他们认识到反射光线与入射光线之间并非简单的“跟随”关系，而是呈现出有规律的“模仿”关系即入射光线越靠近法线，反射光线也越靠近法线(如图3，虚线表示预测结果，带箭头的实线表示实测结果)。其中法线指的是在光的反射中过入射点且垂直于反射面的一条假想辅助虚线。这种基于真实数据与预测不符所产生的“二次认知冲突”，进一步维持了学生的探究热情，推动他们修正原有的直觉判断，逐步主动建构起“反射角等于入射角”这一科学模型。

三、设计进阶式实验，在两难情境中消解冲突

为突破教学中的核心认知难点，教师可设计进阶式实验任务。针对“光遇到任何物体都能发生反射”这一教学重难点，可安排更具挑战性的进阶实验。该设计旨在引发学生第二次更深层次的认知冲突，促使其对前一阶段建立的基础模型进行审视、修正与重构，从而达成对科学概念更深刻、更本质的理解。

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