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1、指向概念的 科学教学,广州市教育局教学研究室 马学军 电子邮箱：,目录,对科学概念的重新关注，无疑是近年来科学教学研究中最引人瞩目的新动态。 理科课程内容要突显核心概念的传递 。 关注学生科学概念的形成过程及特点有助于促进学生科学素养的提升。 科学概念具有条理化知识和逻辑化思维的功能。,对于概念的学习，我们应该关注什么？,学生应该学习哪些概念？ 学生是如何形成科学概念的？,科学发展至今，早已形成庞大的科学体系，拥有多个科学领域和分支，产生和建立了大量的科学概念 。 我们当然不可能期望小学生学习如此多的科学概念 。 选择一小部分最精炼、最重要的科学概念，构成最适合孩子在小学阶段有限时间里学习的“
2、科学知识的内容标准” 。,（一）为什么需要核心概念？,我们的科学教育，采用基于探究的教学。 探究教学会大大增加理解的深度。 在有限的教学时间限制下，内容的广度必须要减少。 因此，在推进基于探究的科学教育的同时，必然需要选定一些核心概念。 这些核心概念及其学习过程，可以帮助学生理解与生活有关的一些科学事件和现象。,什么是概念？,概念是反映对象的本质属性的一种思维形式，是事物本质特征的抽象和概括，反映客观事物的一般特征。 可以使用术语来表达科学概念。 但用描述概念内涵的方式来表述科学概念，可以更好地针对小学生的年龄特点和认知能力。,例：“鸟”的概念。,什么是核心概念？,处于学科中心位置。 对自然或
3、科学现象、规律、理论等的理解和解释。 对学习科学知识有支撑的作用。 有助于人们理解世界。,应选择哪些核心概念？,小学科学学习领域及其相关的核心概念 相关领域： 科学探究 、物质科学 、生命科学 、地球与空间科学,如何“传递”科学概念？,小学科学教学所涉及的探究活动应与学生的生活相关，特别是能激发学生的兴趣。 对教师而言，关键是要保证教学能让学生从特定的课题出发，建立小概念，再逐渐发展成较大的概念。,孩子们不是空着脑袋走进课堂的,在进行系统的科学学习之前，孩子们已经有了对一些科学概念朴素而直观的理解。 他们从长辈的言传身教中、从过往的生活经历中，以及其他方面的经验或常识中，对自然的事物和现象已经
4、有了初步的想法，形成了基础的概念。 前概念 。,案例1：让小灯泡发光。,案例2：果实的结构。,（二）关于自然界的儿童前概念,通过学生自身的经验积累和对周围事物的感性经验的直接概括而获得的前概念，通常是不完整的、与通行的科学概念不尽一致的，甚至是一些相悖的观念。 科学教学就是要思考如何通过组织系统的科学学习素材和学习过程，使学生的前概念得以转变，形成科学概念。,通过深入的探究活动，让孩子们直面错误概念，引发认知冲突，寻找证据，创建新模型，与自己的初始想法进行比较，在新的情境中运用新模型进行解释，以改变原有的朴素理解甚至是错误的观念。,1.了解儿童的前概念,儿童这样想,空气没有重量，否则我们应该会
5、觉得肩膀沉重啊。 土壤是生物，因为土壤有营养，里面会长出东西来。 力量是由肌肉运动施加的。,成人也有前概念,案例3：肉汤变质是什么引起的？,肉汤中的细菌？ 肉汤自己产生了细菌？ 肉汤自身引起的? 空气中的细菌进入了肉汤？,19世纪60年代，法国微生物学家巴斯德进行了著名的鹅颈烧瓶实验。 他把肉汤灌进两个烧瓶里，一个瓶口竖直朝上；另一个瓶颈弯曲成曲颈瓶。 然后把肉汤煮沸、冷却。 两个瓶子都没有塞住瓶口。 过了三天。 第一个烧瓶里出现了微生物； 第二个烧瓶里却没有。,了解儿童前概念的主要途径,问答 绘画 ,在教师的引导下，学生主动探究，从而获得科学概念。 教师的引导要从学生的初始想法出发。 作为老
6、师，你如何了解儿童的想法？,了解初始想法的策略：要求解释,一棵树是怎样长大的？ 风从哪里来？ 为什么我们只有在白天才能看到太阳？,了解初始想法的策略：要求预测,如果磁铁从中间断开它会怎样？ 这个纸杯会烧起来吗？ 豆苗放在橱柜里会发生什么变化？,了解初始想法的策略：选择解释,了解初始想法的策略：绘画,案例4：这些记录单上的绘画反映了儿童的什么想法？,儿童初始想法的特点,只能想象出亲身经历过（看过、听过、闻过、摸过等）的事物 儿童很难想象看不见的水蒸气 思维和语言不能脱离具体事物 动物和植物不同，动物有腿，但没有根,将同时发生的两个事物联系在一起 我用力推车，车动了。 只注意到事物的某些方面，因而
7、提出片面的解释，忽略矛盾的现象 有些东西重，而且在水中沉，有些东西轻，而且在水中浮轻重决定沉浮,2.如何将前概念转变为科学概念,对自然现象的认识,离不开具体事物,依靠感觉,孤立地看待事物或认识表面的联系,抽象,依靠推理,普遍联系并且是本质的联系,儿童初始想法,科学概念,怎样由初始想法出发，获得科学概念,儿童与实物材料相互作用获得丰富的感性认识 儿童在教师的引导下，通过讨论进行概括归纳，从而获得概念,脚手架,脚手架,为儿童的发展搭建脚手架,脚手架的搭建涉及到教学内容、教学方法和教学评测。 关键在： 探究活动 材料 教师的提问 记录单,脚手架适合的探究活动,与科学概念有直接的联系 明显的现象 儿童
8、能够操作,脚手架合适的材料,材料应该和科学概念有关，例如：沉浮（一盆水、软木塞、弹珠、曲别针） 能引起儿童的兴趣 充足的材料,脚手架教师引导讨论,著名的心理学家维果茨基认为：语言与思维有着相互促进作用 贯穿于探究过程中的讨论很重要 老师的问题是脚手架的重要组成部分,脚手架记录单的作用,儿童记录想法和探究结果有助于明晰思维和巩固学习成果 教师提供的记录单可以帮助儿童有条理地思维,3.建立在前概念基础上的概念建构,（1）概念同化,同化是一种科学学习的心理机制，即学习者新旧知识之间相互作用产生联系，使原有认知结构中的知识被吸收并固定新知识。 科学概念建构的基点就是孩子们原有的真实想法。 科学学习过程
9、实际上就是不断修正和完善科学概念并做出解释的过程。 建构科学概念的形式：螺旋发展不断建立不同水平的“准科学”概念，直至形成正确的科学概念。,（2）概念匹配,新经验与先前经验的匹配，可建构科学概念。 学生往往会运用比对思维，将学习过程中所接受到的知识信息与头脑中的原有想法进行类比、整理和置换等匹配，形成其对科学知识的理解。 这种比对或匹配过程，可能会以科学概念的理解来置换其前概念，也可能会受较顽固的原有观念的影响，或教师对概念的引导方式的不当而偏离正确的认知，形成模棱两可的甚或是错误的“迷思概念” 。 建构科学概念的形式：拼图利用对相关概念的理解来获得的概念建构。,（3）概念转化,如果探究者已有
10、的概念系统无法解释某个感知事件，需要提供一个更为充分的概念系统。 或者他自己调整原有的概念系统使用其更充分，或者建立一个新的概念系统，结果会产生转化，形成新的概念。 建构科学概念的形式：爬梯子逐级递进的概念建构。,（一）科学探究及其功能,学生们需要积极主动地获取科学知识、领悟科学的研究方法而进行各种活动。,（二）探究活动的分级,验证性活动：给学生提供将要研究的问题、解决问题所需要使用的方法和材料，并明确告知或提供预期结果，帮助学生根据收集到的数据进行分析，解决问题。 结构性探究：探究时给学生提供将要研究的问题、解决问题所需要使用的方法和材料，但不提供预期结果。学生自己根据收集到的数据进行概括，
11、发现某种联系，找到问题的答案。菜单式活动 引导型探究：探究时给学生提供将要研究的问题，有时也提供材料，但学生必须自己对收集到的数据进行概括，弄清楚如何回答探究问题。 开放性探究：在探究活动时学生自己提出探究的问题，并独立完成所有的探究任务。,探究类型及分级,（三）科学探究活动与科学探究技能,科学探究活动的目标之一，是使学生掌握一些必要的科学探究方法（科学过程技能）。 包括智慧技能和动作技能。 “基本过程技能”包括观察、测量、制作模型等动作技能，以及交流、估计、搜集数据、分类、推断、预测等智慧技能。 “综合过程技能”包括解释数据、制作图表、假设、控制变量、下操作性定义等探究技能。 它们均属于智慧
12、技能。,案例5： 现象：同样的金属棒，越短的敲出来的声音音调越高。 原因：越短的金属棒，敲击时振动得越快，音调越高。,案例6： 四个同样的玻璃杯，分别装入四分之一、四分之二、四分之三、四分之四的水。 敲击它们 现象：水装的越多，杯子发出的声音音调越低。,解释a：敲击杯子所发出的声音，主要是由杯壁的振动所产生。那么水装的越多，振动的杯壁就越短。这时，音调就越高。 此解释与现象不符，产生了矛盾。 解释b：敲击杯子所发的声音是由从杯底到杯口整段杯壁振动发出的，它的振动会传导到水，使水也发生振动，相当于该处的杯壁增厚了（可把杯和水看作是一个整体）。水装得越多，杯壁越“厚”，杯壁的振动频率越慢，发出的声音音调也就越低了。,案例7： 四个同样的玻璃杯，分别装入四分之一、四分之二、四分之三、四分之四的水。 用手摩擦杯口 现象：水装的越多，杯子发出的声音音调越高。,解释a：摩擦杯口所发出的声音，主要是由杯壁的振动所产生。那么水装的越多，振动的杯壁就越短，杯子发出的声音音调越高。 解释b：摩擦杯口所发出的声音，主要是杯子中的空气振动发出来的。摩擦杯口，杯子振动引起了杯里空气的振动，那么水装的越多，空气柱就越短，振动的频率越快，杯子发出的声音音调越高。,现象：往暖壶里倒水，水越来越多，而听到的音调越高。,谢谢倾听！,马学军 ,