基于兒童前概念的科學論證(杭州小學科學教研員徐春建老師)

1、 杭州市基礎教育研究室 徐春建 安徽六安 2017.03.02衷心地向各位小科同行致敬！ 杭州市共有小學科學教師2717名（2015年12月），對應學校525所。為誰而教？為誰而教？黨的教育事業(yè)？黨的教育事業(yè)？ 謀生手段？謀生手段？ 考試成績？考試成績？ 校長表揚？校長表揚？ 家長認可？家長認可？ 社會責任？社會責任？ 教學技能？教學技能？ 為誰而教？為誰而教？為了學生的發(fā)展而教！為了學生的發(fā)展而教！中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)目前科學教學的現(xiàn)狀目前科學教學的現(xiàn)狀 1、難難：時區(qū)、傅科擺、浮力、生物進化、小電動機 2、多多：一節(jié)課有2-3個活動 3、雜雜：多種教學模式、各種名師模板

2、為了學生發(fā)展的科學教學為了學生發(fā)展的科學教學 此岸：前概念劉默耕的“過河”論 彼岸：科學概念（探查和暴露） （觀察、實驗和論證）（應用和聯(lián)系）基于學習立場的教學為了學生發(fā)展的科學教學為了學生發(fā)展的科學教學 1 1、探查和暴露學生的前概念。、探查和暴露學生的前概念。濱江區(qū)聞濤小學錢軍紅獲全國優(yōu)質課一等獎（濱江區(qū)聞濤小學錢軍紅獲全國優(yōu)質課一等獎（201510201510昆明）昆明）物體在水中的沉浮本課的教學思路：本課的教學思路： 普遍的設計普遍的設計以第三個活動為教學重點（以第三個活動為教學重點（2020分分鐘以上），指向鐘以上），指向“材料材料”，即密度的認識。第一個和，即密度的認識。第一個和第

3、二個活動就要簡化。第二個活動就要簡化。 我們的設計我們的設計刪去第三個活動，加深對第一個刪去第三個活動，加深對第一個活動的認識（確立沉浮的標準），將第二個活動作為活動的認識（確立沉浮的標準），將第二個活動作為教學重點（教學重點（3030分鐘以上），充分暴露學生關于沉浮的分鐘以上），充分暴露學生關于沉浮的前概念。前概念。 關于密度，學生的說法有： 學生1：“密度是指一個東西可以被壓縮” 學生2：“密度與這個東西里面的空氣多少有很大的關系” 學生3：“大小和輕重兩個因素加起來考慮，就是密度” 思考：學生說出了“密度”這個詞語，是理解或知道密度了嗎？會說某個科學名詞是否代表理解了相關的科學概念？“沉

4、和浮”的單元目標能否以“密度”為核心？為什么要將第三個活動刪去？為什么要將第二個活動作為教學重點？奧蘇伯爾奧蘇伯爾 “ “假如讓我把全部教育假如讓我把全部教育心理學僅僅歸結為一條原理心理學僅僅歸結為一條原理的話，那么，我將一言以蔽的話，那么，我將一言以蔽之曰：影響學習的唯一最重之曰：影響學習的唯一最重要的因素，就是學習者已經要的因素，就是學習者已經知道了什么。要探明這一點，知道了什么。要探明這一點，并應據此進行教學。并應據此進行教學?！?教育心理學：一種認知觀扉頁為什么要將第二個活動作為教學重點？ 心理學家皮亞杰的認知發(fā)展理論認為:圖式認知是人類認識事物的基礎。當個體面臨新刺激時總是試圖把它納

5、入頭腦中原有的圖式之中，以其達到“同化”；如若不能達成同化，那么個體必須修正原有圖式或重建圖式，即為這一過程皮亞杰稱謂“順應”。因為同化畢竟比順應要省力很多，所以在科學概念教學中，順應原有圖式比同化原有圖式費力很多?！皥D式”“同化”“順應”“前概念”的定義： 前科學概念一般是指學生在學前由長期的日常經驗形成的對事物、現(xiàn)象的看法和觀念。 按照認知心理學的觀點，這種前概念的存在是必然的。因為個體從出生就開始了探索環(huán)境、順應環(huán)境的活動，在活動中構建出了特定的認知模式（圖式）。前科學概念就是這種圖式的反映。但它們中許多只是一種對事物和現(xiàn)象的非本質認識，因此，表現(xiàn)在科學學習中的學生的前概念多是膚淺的、與

6、科學概念相悖的，對學生形成科學概念構成了障礙。學生頭腦中的前科學概念研究 羅星凱 周中權 前概念在學生的科學學習中扮演著非常重要的角色。新概念的形成建立在它的前概念基礎之上。當科學概念和前概念比較一致時，學生就容易理解；反之，他們就會覺得很難?！扒案拍睢钡奶攸c： 1、直觀性。學生往往憑借感官對現(xiàn)象進行一些直觀的解釋，這些解釋往往停留在感性認識的水平上，缺乏嚴格的推理和實驗驗證。 2、不連貫性。學生經常會對同一類現(xiàn)象提出不同甚至是自相矛盾的解釋。也稱為“不守恒性”。 3、個體差異性。對于同一現(xiàn)象，不同的學生會給出不同的解釋。因為每個學生都有自己的前概念系統(tǒng)（圖式），都會以自己的圖式來解釋所觀察到

7、的現(xiàn)象。 5、穩(wěn)定性。對于學生感性認識比較豐富的那些前概念，它們在學生的大腦中已經形成了一種固定的模式，而且這種模式不是孤立存在的，往往存在于一定的認知框架或體系中，因而具有一定的穩(wěn)定性。也稱為“頑固性”。 4、隱蔽性。小學生受限于口頭語言（外部語言）與思維語言（內部語言）的不對等，往往無法準確、有效的表達自己的前概念。 暴露前概念的具體方法有設問、談話、畫圖、問卷、實驗操作、模擬演示等。 教學要提供合理方法把學生的前概念充分地暴露出來。教師應該創(chuàng)設一個寬松的學習環(huán)境，設置一定的教學情境引出問題，鼓勵并激發(fā)學生對新問題進行猜想和解釋，在必要的時候鼓勵學生之間進行質疑和辯論。 怎樣暴露學生的前概

8、念？怎樣暴露學生的前概念？怎樣暴露學生的前概念？ 課例：三年級上冊螞蟻 學生在課前畫的螞蟻，杭州市11年某區(qū)展示課怎樣暴露學生的前概念？錢軍紅執(zhí)教錢軍紅執(zhí)教物體在水中的沉浮物體在水中的沉浮獲全國優(yōu)質課一等獎（獲全國優(yōu)質課一等獎（201510201510昆明）昆明）怎樣暴露學生的前概念？錢軍紅執(zhí)教錢軍紅執(zhí)教物體在水中的沉浮物體在水中的沉浮獲全國優(yōu)質課一等獎（獲全國優(yōu)質課一等獎（201510201510昆明）昆明）“單元整體教學單元整體教學”的意義：的意義： “單元整體教學單元整體教學”能將多個探究活動有結構地組能將多個探究活動有結構地組合在一起，讓多個探究活動共同指向某個教學主題，合在一起，讓多

9、個探究活動共同指向某個教學主題，從而保證對該主題進行長期而深入的探究。從而保證對該主題進行長期而深入的探究。 “單元整體教學單元整體教學”的實施，改變了以往的的實施，改變了以往的“一英一英里寬，一英寸深里寬，一英寸深”的淺層探究，實現(xiàn)了的淺層探究，實現(xiàn)了“一英寸寬，一英寸寬，一英里深一英里深”的深層探究，這對于促進學生的科學思維的深層探究，這對于促進學生的科學思維發(fā)展、提升學生的科學素養(yǎng)具有重大意義。發(fā)展、提升學生的科學素養(yǎng)具有重大意義。研究范例：研究范例：杭州市小科杭州市小科“有效單元有效單元”專題研訓（學林街小學專題研訓（學林街小學20150520-2120150520-21）時間的測量時

10、間的測量單元的班級記錄大表（學林街單元的班級記錄大表（學林街4 4年級）年級）徐春建執(zhí)教水珠從哪里來20161024溫州王小梅老師在全國第五屆教科版小學科學優(yōu)質課中展示溫州王小梅老師在全國第五屆教科版小學科學優(yōu)質課中展示201605201605（甘肅蘭州）（甘肅蘭州）水珠從哪里來“原始版權原始版權”為了學生發(fā)展的科學教學為了學生發(fā)展的科學教學 1 1、探查和暴露學生的前概念。、探查和暴露學生的前概念。本人在課前的調查（本人在課前的調查（201610201610）水珠從哪里來為了學生發(fā)展的科學教學為了學生發(fā)展的科學教學 1 1、探查和暴露學生的前概念。、探查和暴露學生的前概念。本人在課前的調查（

11、本人在課前的調查（201610201610）水珠從哪里來為了學生發(fā)展的科學教學為了學生發(fā)展的科學教學 1 1、探查和暴露學生的前概念。、探查和暴露學生的前概念。賣小學生的前概念賣小學生的前概念 觀點觀點人數(shù)人數(shù) 姓名姓名 杯口冒氣杯口冒氣35凌高軍怡、平錦奕、孫歐然、徐凡云、吳皓天、凌高軍怡、平錦奕、孫歐然、徐凡云、吳皓天、陳恒燁、施睿哲、方綺玥、劉麥杰、李葭暉、杜陳恒燁、施睿哲、方綺玥、劉麥杰、李葭暉、杜雨桐、沈子歆、任海滔、張瑞希、顧錦文、余悅、雨桐、沈子歆、任海滔、張瑞希、顧錦文、余悅、應宇軒、王思語、徐亦聰、周梓涵、楊沛涵、包應宇軒、王思語、徐亦聰、周梓涵、楊沛涵、包雅思、周舟、譚瑞琪

12、、趙妍、董俊豪、顧子軒、雅思、周舟、譚瑞琪、趙妍、董俊豪、顧子軒、裘佳悅、吳哲儒、陳可昕、錢俊佶、李正軒、陳裘佳悅、吳哲儒、陳可昕、錢俊佶、李正軒、陳若欣、朱紹嘉若欣、朱紹嘉 杯壁透氣（水）杯壁透氣（水）7左可妍、姚俊毅、潘佳音、朱晨曦、包哲軒、沈左可妍、姚俊毅、潘佳音、朱晨曦、包哲軒、沈元皓、李米樂元皓、李米樂 外熱內冷外熱內冷 1潘舟遠潘舟遠 沒想法沒想法 1何駿毅何駿毅為了學生發(fā)展的科學教學為了學生發(fā)展的科學教學 1 1、探查和暴露學生的前概念。、探查和暴露學生的前概念。聞濤學生的前概念聞濤學生的前概念 觀點觀點人數(shù)人數(shù) 姓名姓名 杯口冒氣杯口冒氣19倪子皓、戴希躍、高禹恒、朱佳穎、吳依

13、舟、來宸宇、胡皓文、陳義儒、李劍楠、勞欽琳、張晨浩、王喜悅、胡佳、陳亦栩、張樂怡、洪皓屹、王將瓔、潘澤宇、王煜凱 杯壁透水杯壁透水4王秦校、王紫玥、張佳琳、倪開杯壁透氣杯壁透氣 3鄒嘉怡、施昊男、錢楨宸 外熱內冷外熱內冷 17虞果、吳桐羽、韓書妍、趙丹寧、李曉、范慧妍、吳瑞琪、全振軒、盛媛晴、鞏羿宸、王子曦、張晟凱、周嘉玲、傅鈺涵、陳煒杰、朱昊然、徐籽寧看不懂看不懂1李學成 觀點觀點人數(shù)人數(shù) 姓名姓名 杯口冒氣杯口冒氣19倪子皓、戴希躍、高禹恒、朱佳穎、吳依舟、來宸宇、胡皓文、陳義儒、李劍楠、勞欽琳、張晨浩、王喜悅、胡佳、陳亦栩、張樂怡、洪皓屹、王將瓔、潘澤宇、王煜凱 杯壁透水杯壁透水4王秦校

14、、王紫玥、張佳琳、倪開杯壁透氣杯壁透氣 3鄒嘉怡、施昊男、錢楨宸 外熱內冷外熱內冷 17虞果、吳桐羽、韓書妍、趙丹寧、李曉、范慧妍、吳瑞琪、全振軒、盛媛晴、鞏羿宸、王子曦、張晟凱、周嘉玲、傅鈺涵、陳煒杰、朱昊然、徐籽寧看不懂看不懂1李學成杯口冒氣杯口冒氣 1919人人倪子皓、戴希躍、高禹恒、朱佳穎、吳依舟、來宸宇、胡皓文、陳義儒、李劍楠、勞欽琳、張晨浩、王喜悅、胡佳、陳亦栩、張樂怡、洪皓屹、王將瓔、潘澤宇、王煜凱杯壁透水杯壁透水 4 4人人王秦校、王紫玥、張佳琳、倪開杯壁透氣杯壁透氣 3 3人人鄒嘉怡、施昊男、錢楨宸外熱內冷外熱內冷 1717人人虞果、吳桐羽、韓書妍、趙丹寧、李曉、范慧妍、吳瑞

15、琪、全振軒、盛媛晴、鞏羿宸、王子曦、張晟凱、周嘉玲、傅鈺涵、陳煒杰、朱昊然、徐籽寧看不懂看不懂 1 1人人李學成為了學生發(fā)展的科學教學為了學生發(fā)展的科學教學 2 2、通過觀察、實驗和論證，轉化、通過觀察、實驗和論證，轉化學生錯誤的前概念。學生錯誤的前概念。水珠從哪里來 “矛盾事件”即通過讓學生嘗試解釋一個矛盾事件，引起概念沖突，再鼓勵和引導學生進行認知調整，建立與科學概念相一致的新的概念模型。 教師要采取一定的教學策略來轉化學生的錯誤前概念。美國學者納斯伯姆和諾威克等提出了“矛盾事件”和“認知沖突”的教學策略。 “認知沖突”也被稱為“蘇格拉底詰問”。古希臘的蘇格拉底常在街頭與人做嚴肅的哲學交談

16、，先接受該人的陳述，而不直接論斷其是非，而引導至一個顯然的矛盾，從而使該人對他自己的信念產生沖突。在科學教學中，只有引發(fā)學生認知沖突，才能感受到前概念的不足，認識到替換或調整已有概念的必要性。怎樣轉化學生錯誤的前概念？怎樣轉化學生錯誤的前概念？討論：水蒸氣看不見，那么白汽是水蒸氣嗎？杭州邵鋒星執(zhí)教水和水蒸氣（09年省優(yōu)質課一等獎第一名）反思本節(jié)課的教學反思本節(jié)課的教學 艱辛的集體論證過程艱辛的集體論證過程錄像：瓶子里的水減少了嗎本節(jié)課的教學思路本節(jié)課的教學思路 本課的兩大基石是“觀察”和“論證”。就目前的科學教學現(xiàn)狀來說，“科學論證”是需要認真學習和強化實施的。 下一代科學教育標準（下一代科學

17、教育標準（Achieve 2013.4Achieve 2013.4）n科學實踐的八個類型：科學實踐的八個類型： 提出問題和明確需要解決的難題提出問題和明確需要解決的難題 建立和使用模型建立和使用模型 設計和實施調查研究設計和實施調查研究 分析和解釋數(shù)據分析和解釋數(shù)據 利用數(shù)學和計算思維利用數(shù)學和計算思維 建構解釋和設計解決方案建構解釋和設計解決方案 基于證據進行論證基于證據進行論證 獲取、評估和交流信息獲取、評估和交流信息論 證提出和明確問題基于證據的論證實 證建立和使用模型運用數(shù)學獲取、評價和交流信息研究設計和實施調查研究科學 實踐分析和解釋數(shù)據建構解釋 科學論證的形式科學論證的形式 科學論

18、證一般包括兩種形式：個體論證（內在的科學論證一般包括兩種形式：個體論證（內在的科學推理支撐）和個體間論證（社會性建構、形成共科學推理支撐）和個體間論證（社會性建構、形成共識）。其中個體間論證也被稱為識）。其中個體間論證也被稱為“集體論證集體論證”，我們，我們容易觀察到的是容易觀察到的是“集體論證集體論證”。而。而“個體論證個體論證”由于由于小學生的年齡特點和教材特點，即容易被忽視，也較小學生的年齡特點和教材特點，即容易被忽視，也較難被檢測。難被檢測。 “個體論證個體論證”和和“集體論證集體論證”的關系的關系 個體論證和集體論證是科學學習的必經過程，兩者個體論證和集體論證是科學學習的必經過程，兩者的關系是相輔相成的：個體論證是表征、外顯、精致化的關系是相輔相成的：個體論證是表征、外顯、精致化觀點的過程，為集體論證提供了素材支持；集體論證是觀點的過程，為集體論證提供了素材支持；集體論證是個體觀點碰撞、深化、評價、修正的過程，為個體論證個體觀點碰撞、深化、評價、修正的過程，為個體論證提供了提升平臺。兩者不是一個線性過程，應該是一個提供了提升平臺。兩者不是一個線性過程，應該是一個循環(huán)往復的認知過程。這個過程是很花時間的，教材編循環(huán)往復的認知過程。這個過程是很花時間的，教材編寫者和執(zhí)教教師應該對教學內容的容量加以限定。寫