初中科学基于前概念的教学优化实验优化主题学习.ppt

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1、初中科学基于前概念的教学优化实验优化主题学习 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、前概念研究综述：一、前概念研究综述：n前概念是指学生在学习系统科学知前概念是指学生在学习系统科学知识之前，通过日常生活和以往的学识之前，通过日常生活和以往的学习，头脑中对于该知识己经形成的习，头脑中对于该知识己经形成的概念。概念。n其中有些前概念与科学规律是一致其中有些前概念与科学规律是一致的，但也有很多前概念与当前的科的，但也有很多前概念与当前的科学理论相违背，即我们

2、所说的错误学理论相违背，即我们所说的错误前概念（迷思概念）。前概念（迷思概念）。2“前概念前概念”产生途径的研究产生途径的研究 n较有代表性的观点是将形成前概念较有代表性的观点是将形成前概念的心理途径归结为：先入为主的日的心理途径归结为：先入为主的日常生活经验；知识的负迁移和旧有常生活经验；知识的负迁移和旧有概念的局限；由语词带来的曲解；概念的局限；由语词带来的曲解；进行不当的类比等。进行不当的类比等。3“前概念前概念”对教学的影响而采取的解对教学的影响而采取的解决策略决策略 n归纳起来主要有：归纳起来主要有：n通过师生对话显示出学生的前概念；通过师生对话显示出学生的前概念；n创设各种问题情景

3、引发学生的认知冲突；创设各种问题情景引发学生的认知冲突；n以实验验证、概念重释、比较鉴别等方以实验验证、概念重释、比较鉴别等方式纠正前概念中的错误成分；式纠正前概念中的错误成分；n深刻讲授，特别是对于科学概念的教学深刻讲授，特别是对于科学概念的教学要给学生以全面的理解（如杠杆）。要给学生以全面的理解（如杠杆）。4国外研究认为认知冲突主要有国外研究认为认知冲突主要有两种两种:n一一是是学学生生对对同同一一物物理理事事实实的的两两种种不不同同的的认认知知结结构构之之间间的的冲冲突突;（温温度度。）。）n另另一一种种是是学学生生对对某某一一物物理理现现象象的的认认知知结结构构和和真真实实的的物物理理

4、现现象象之之间间的的矛矛盾。盾。5n针对第二类冲突，针对第二类冲突，Clement(1982认为认为“可以通过可以通过解释或预测解释或预测，让学，让学生说出前概念，让学生自己意识到生说出前概念，让学生自己意识到自己前概念的存在自己前概念的存在;鼓励学生对比鼓励学生对比对前概念和科学概念，产生认知冲对前概念和科学概念，产生认知冲突突”。6提纲：提纲：Champagne和和Gunstone等等人人(1985)提提出出一一种种以以对对话话为为基基础础的的概概念念教教学学策策略略，他他们们称称之之为为“对对抗抗偏偏见见”，专专门门用来改变学生特定领域内的原有认识。用来改变学生特定领域内的原有认识。步步

5、骤骤如如下下：首首先先、使使学学生生明明确确他他们们用用于于解解释释或或预预测测常常见见的的物物理理现现象象的的原原有有观观念念；第第二二、每每个个学学生生对对自自己己的的预预测测的的观观念念作作进进一一步步的的分分析析论论证证，并并向向全全班班同同学学介介绍绍。第第三三、学学生生们们要要尽尽力力阐阐明明自自己己的的观观点点是是正正确确的的。经经过过讨讨论论和和争争论论，使使每每个个学学生生都都能能明明确确自自己己对对于于有有关关情情境境中中的的现现象象的的看看法法。第第四四、教教师师演演示示物物理理现现象象，并并用用科科学学概概念念对对现现象象进进行行理理论论解解释释。第第五五、进进一一步步

6、讨讨论论，让让学学生生对对自自己己的的分分析和科学的分析进行比较。析和科学的分析进行比较。7其他策略：其他策略：nILDs课课程程提提供供了了鼓鼓励励学学生生自自主主完完成成学学习习活活动动的的学学习习环环境境，学学生生可可以以通通过过真真实实的的活活动动获得对物理概念的理解。获得对物理概念的理解。n Dreyfus等等研研究究发发现现:学学生生的的学学习习热热情情和和态态度对引发其认知冲突很重要度对引发其认知冲突很重要。nGautrean和Novemsky(1997)尝试了基于小组合作的“Overview,Case Study”教学策略 8国内对概念教学的研究建议：国内对概念教学的研究建议：

7、n（1）了解学生的前概念，主要通过调查、访谈等方法诱导学）了解学生的前概念，主要通过调查、访谈等方法诱导学生暴露原有的概念框架。生暴露原有的概念框架。n（2）设计冲突情景，通过冲突事件，让学生产生好奇心。）设计冲突情景，通过冲突事件，让学生产生好奇心。n（3）组织讨论，学生可以相互之间对现有的观点展开讨论，）组织讨论，学生可以相互之间对现有的观点展开讨论，让学生逐步了解自己的概念，使前概念外现。让学生逐步了解自己的概念，使前概念外现。n（4）组织合作学习，利用头脑风暴法等促进科学物理概念的）组织合作学习，利用头脑风暴法等促进科学物理概念的形成以及前概念的转变。形成以及前概念的转变。n（5）给出

8、科学概念，并让学生与前概念相比较，使学生看到）给出科学概念，并让学生与前概念相比较，使学生看到科学概念的合理性，形成新的概念。科学概念的合理性，形成新的概念。n（6）采用）采用“随即通达随即通达”教学，通过不同角度进入同一教学内教学，通过不同角度进入同一教学内容，让学生形成多角度理解，并与具体情景联系起来，形成背景容，让学生形成多角度理解，并与具体情景联系起来，形成背景性经验，使学习者获得对事物全貌的理解和认识上的飞跃。性经验，使学习者获得对事物全貌的理解和认识上的飞跃。9课例分析课例分析n指南针为什么能指方向教学中几个教学设指南针为什么能指方向教学中几个教学设计优化的片段计优化的片段 n在整

9、个教学设计中强化通过针对性的实验与探究，来帮助学生改变头脑中模棱两可的前概念，建构和应用科学概念。10二、要充分发挥实验教学方法在概念二、要充分发挥实验教学方法在概念转变教学中的应用转变教学中的应用n实验优化是一种广义的理解。实验优化是一种广义的理解。n思路：思路：回归课本实验、拓展实验广度、挖掘实回归课本实验、拓展实验广度、挖掘实验深度、适度改进与创新。验深度、适度改进与创新。n实验不仅是学生学习的重要方法之一，实验不仅是学生学习的重要方法之一，也是科学教学内容的主要载体，在学也是科学教学内容的主要载体，在学生技能的形成、思维的提升、情感的生技能的形成、思维的提升、情感的体验等方面有不可替代

10、的作用。体验等方面有不可替代的作用。11实验教学的策略：实验教学的策略：1、通过实验设计冲突情景，通过冲突事件，让、通过实验设计冲突情景，通过冲突事件，让学生产生好奇心。达到学生产生好奇心。达到定向定向的教学目的。的教学目的。n2、通过实验素材进行、通过实验素材进行有组织的讨论有组织的讨论，学生可，学生可以相互之间对自身现有的观点和实验提供的素以相互之间对自身现有的观点和实验提供的素材展开讨论，让学生逐步了解自己的概念不足，材展开讨论，让学生逐步了解自己的概念不足，使前概念外现，实现在自主思考基础上的有意使前概念外现，实现在自主思考基础上的有意义的合作学习。义的合作学习。n3、通过科学实验给出

11、的科学概念，在实验的、通过科学实验给出的科学概念，在实验的基础上让学生与前概念相基础上让学生与前概念相比较比较，使学生更容易，使学生更容易看到科学概念的合理性，形成新的科学概念。看到科学概念的合理性，形成新的科学概念。12三、在实验教学中关注学生思维能力的培养三、在实验教学中关注学生思维能力的培养(挖掘实验深度挖掘实验深度)n科学课堂教学的核心是学生的思维能科学课堂教学的核心是学生的思维能力的培养。要创设学生主动参与的思力的培养。要创设学生主动参与的思考情景，关注学生思维发展的起点，考情景，关注学生思维发展的起点，结合学生的抽象思维和形象思维，提结合学生的抽象思维和形象思维，提高学生的思维效率

12、。高学生的思维效率。13SOLO分类系统分类系统的五个层次的五个层次 141、寻找思维的起点：、寻找思维的起点：n能引起学生思考、推动思考不断深入并成能引起学生思考、推动思考不断深入并成为问题突破口的信息群，其具有个体的差为问题突破口的信息群，其具有个体的差异性。教师要创设情景，引发思维共鸣，异性。教师要创设情景，引发思维共鸣，帮助学生寻找思维起点，其中基于学生的帮助学生寻找思维起点，其中基于学生的经验引发思维是有效途径。经验引发思维是有效途径。15策略：策略：n(1)基于学生的生活寻找事例；基于学生的生活寻找事例；n(2)利用直观教具或媒体展示；利用直观教具或媒体展示；n(3)多角度解读平常

13、事物；多角度解读平常事物；n(4)学生间互动交流，形成共鸣；学生间互动交流，形成共鸣；n(5)利用高频信息找思维起点；利用高频信息找思维起点；n(6)实验操作中引导学生从两头向中间行进；实验操作中引导学生从两头向中间行进；16策略：策略：n(7)关注特有信息；关注特有信息；n(8)正确的公式和定律；正确的公式和定律；n(9)系统分析事物；系统分析事物；n(10)有序解读图象；有序解读图象；n(11)寻找新旧信息的联系解决新信息中的问题寻找新旧信息的联系解决新信息中的问题等。等。172、建立思维的中间站：在问题和答案之间增加能够提醒、帮助理在问题和答案之间增加能够提醒、帮助理解并有助于解决问题的

14、知识和方法。要求教师解并有助于解决问题的知识和方法。要求教师要小步子、搭台阶，及时帮助学生解决难点突要小步子、搭台阶，及时帮助学生解决难点突破重点。要做到先易后难，先小后大，先直观破重点。要做到先易后难，先小后大，先直观后抽象。在具体教学重要根据问题的难易程度，后抽象。在具体教学重要根据问题的难易程度，学生的学习能力灵活采用。如问题抽象学生的学习能力灵活采用。如问题抽象-增增设直观；问题深奥设直观；问题深奥-增设比喻、给予铺垫；增设比喻、给予铺垫；问题面广问题面广-分解问题、及时补充；问题结构分解问题、及时补充；问题结构复杂复杂-简化问题、构建模型、帮助分析等。简化问题、构建模型、帮助分析等。

15、18策略：策略：n(1)概念型问题围绕关键字。概念型问题围绕关键字。n(2)公式定律可以从意义、适用范围等建立。公式定律可以从意义、适用范围等建立。n（3）综合性试题可增设审题、挖掘隐含条件、）综合性试题可增设审题、挖掘隐含条件、分解等入手，将知识及时运用解决实际问题。分解等入手，将知识及时运用解决实际问题。n（4）重点知识要把握知识的内在联系。）重点知识要把握知识的内在联系。n（5）综合性问题要寻找问题的成因、特征、）综合性问题要寻找问题的成因、特征、解决策略等方面入手。解决策略等方面入手。192、建立思维的中间站：20 3、架设思维的连接线：、架设思维的连接线：指能促进不同知识、相关问题指

16、能促进不同知识、相关问题取得关联（点、线、面、立体）的取得关联（点、线、面、立体）的手段、途径和策略。手段、途径和策略。21策略：策略：n(1)相近知识归类分析，知识有序化。相近知识归类分析，知识有序化。n(2)相关知识比较分析，知识网络化。相关知识比较分析，知识网络化。n（3）相反知识配对分析，深度理解。）相反知识配对分析，深度理解。n（4）交叉知识浓缩化。）交叉知识浓缩化。n（5）综合知识多方位辐射，全方位思考，获）综合知识多方位辐射，全方位思考，获取多种解决方法。取多种解决方法。n（6）复杂问题及时简化，聚焦问题。）复杂问题及时简化，聚焦问题。22 4、规范思维表达方式：、规范思维表达方

17、式：指在展示解决问题过程中的通常方指在展示解决问题过程中的通常方式和逻辑形式。（没有声音的语言）式和逻辑形式。（没有声音的语言）一般过程如下：感知题意一般过程如下：感知题意理解题意理解题意条件的分析综合条件的分析综合问题途径直觉假问题途径直觉假设设思维外显思维外显结果表达。结果表达。23策略：策略：n(1)在观察和实验中增加表象认识与积累。在观察和实验中增加表象认识与积累。n(2)将问题情境变成简约画，鼓励学生预测和将问题情境变成简约画，鼓励学生预测和猜想。猜想。n（3）从科学史中感知思维方法。）从科学史中感知思维方法。n（4）明确科学探究的步骤与意义。）明确科学探究的步骤与意义。n（5）表达

18、训练要系统，针对不同问题和题型）表达训练要系统，针对不同问题和题型系统训练。系统训练。24 5、优化思维的素质（综合能力）：、优化思维的素质（综合能力）：n策略：（策略：（1）思维角度和空间变换；）思维角度和空间变换；n（2）明确参与形象思维和抽象思维的基本方）明确参与形象思维和抽象思维的基本方法。法。25策略：策略：比较/类型形象思维抽象思维相同整体性；在实践基础上由感性认识产生。需要教师创设宽松的学习环境，倡导学生自主、合作、探究。不同对形象材料的分解和组合、类比和概括、联想、想象等进行加工改造的思维。对抽象材料的分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎等抽象的方式进行思维。26 5、优化思维的

19、素质（综合能力）：、优化思维的素质（综合能力）：n（3）明确学生的科学技能方法以及科学态度：）明确学生的科学技能方法以及科学态度：n学生收集材料的方法：观察、实验、调查、模学生收集材料的方法：观察、实验、调查、模拟等拟等n学生整理材料的方法：比较、分类、类比、归学生整理材料的方法：比较、分类、类比、归纳、分析、综合、演绎、科学假说、数学方法，纳、分析、综合、演绎、科学假说、数学方法，能利用科学方法来鉴别区分科学、非科学、伪能利用科学方法来鉴别区分科学、非科学、伪科学。科学。27中美大学教育的差异中美大学教育的差异n美国大学美国大学 n美国小学美国小学是知识的吝啬鬼，严格限制孩子得到知识的数量

20、n学习有三个阶段：感性认识感悟知识，知识是学习的最高阶段。n美国教育让孩子走完三个阶段，才能得到知识；中国教育是让孩子通过感性认识得到知识，或者直接得到知识。美国教育一个月的知识量只相当于中国教育一天的知识量。相差29天，这29天就是感悟的时间。美国教育通过让孩子感悟比中国教育多产生了一个东西：智慧。美国学生比中国学生多产生了一个东西：创新能力。在高中时期，美国学校培养的是自主学习的习惯。而比较中国，中国的高中是老师填鸭式学习，让学生习惯了依赖。28案例案例2：王春易的教育历程：王春易的教育历程n“讲讲”还是还是“不讲不讲”北京十一学校特级教师王春易的选择北京十一学校特级教师王春易的选择文章来

21、源：文章来源：基础教育课程基础教育课程2011年第年第9期第期第5060页页 n“新新”老师老师王春易王春易文章来源：文章来源：人民教育人民教育201117期；期；29n王王春春易易，北北京京市市特特级级教教师师，北北京京市市十十一一学学校校生生物物教教师师，海海淀淀区区优优秀秀教教师师，区区师师德德标标兵兵，区区科科技技标标兵兵，市市学学科科带带头人，全国模范教师。头人，全国模范教师。30证明证明“胚芽尖端的部位胚芽尖端的部位”？31促进促进“观念建构观念建构”的科学教学的科学教学 n（1）“观念建构观念建构”的科学教学的核心：通过的科学教学的核心：通过具体的知识教学将客观存在的知识形态的科

22、学具体的知识教学将客观存在的知识形态的科学观念转化为学生个人形态的科学观念。观念转化为学生个人形态的科学观念。32(3)观念建构教学策略在单元教学设观念建构教学策略在单元教学设计中的应用：计中的应用：n确定单元教学的观念目标。确定单元教学的观念目标。n将目标观念转化为基本理解。将目标观念转化为基本理解。n筛选和发现核心概念引导思维聚焦。筛选和发现核心概念引导思维聚焦。333435n案例：生命科学案例：生命科学n单元主题三：生命活动的调节单元主题三：生命活动的调节n【基本知识：】感应性、动物行为、神经系统结构与功能、n内分泌系统结构与功能、生命活动的调节n【基本理解：】。n【基本观念：】层次性、

23、开放系统、整体性。36n案例案例节次：元素节次：元素n【基本知识】元素、分布、符号、周期表、单质和化合物n【基本理解】定义，分布图、元素符号、周期性、物质分类n【基本观念】微粒观、变化观、元素观、分类观37n案例案例节次：运动和能的形式节次：运动和能的形式n【基本知识】运动的形式；能的形式n【基本理解】大致定义；运动即变化；每一种运动都伴随着能量的变化，因为运动有多种形式，所以能也有多种形式；结合实例举出具体的运动和能。n【基本观念】分类观、普遍性（综合）、节能减排n(通过本节学习，学生逐步进入科学核心概念的学习中：能量、变化、运动、转化与平衡。)n教学建议：学习有三个阶段：感性认识感悟知识，知识是学习的最高阶段。因此要教学模式可以参考：经验+实验知识应用。38n谢谢聆听！39研修作业n网络研修40n参考文献：n1、相关前概念文章。n2、基于前概念调查优化教学的课例研究-指南针为什么能指方向n3、王文军中学理科教学思考41