初中科學(xué)核心概念的教學(xué)思考課件

1、初中科學(xué)核心概念的教學(xué)思考一、初中科學(xué)課程必須重視核心概念的教學(xué) 發(fā)達(dá)國家的教育改革高度關(guān)注核心概念的教學(xué) （張穎之、劉恩山 :核心概念在理科教學(xué)中的地位和作用從記憶事實(shí)向理解概念的轉(zhuǎn)變.教育學(xué)報(bào)，2010.1 )： 赫德( Hurd)：組成科學(xué)課程中的概念和原理應(yīng)該能夠展現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科的概貌,是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分,它們被稱為核心概念( key concepts or representative ideas )； 戴伊(Day)：核心概念是某個(gè)知識領(lǐng)域的中心,雖然不是所有人都接受了這些知識,但它們卻獲得了廣泛的應(yīng)用,而且這些知識還能經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)； 費(fèi)德恩( Feden)：核心概念是一種教師希

2、望學(xué)生理解并能在忘記其非本質(zhì)信息或周邊信息之后,仍然能應(yīng)用的概念性知識,并且他們認(rèn)為核心概念必須清楚地呈現(xiàn)給學(xué)生；埃里克森( Erickson)：核心概念是指居于學(xué)科中心,具有超越課堂之外的持久價(jià)值和遷移價(jià)值的關(guān)鍵性概念、原理或方法。這些核心概念具有廣闊的解釋空間,源于學(xué)科中的各種概念、理論、原理和解釋體系,為領(lǐng)域的發(fā)展提供了深入的視角,還為學(xué)科之間提供了聯(lián)系。埃里克森：基于概念的課程與教學(xué)超越事實(shí)的教學(xué) 二、什么是核心概念 事實(shí)性知識 概念性知識 程序性知識 A CB科學(xué)知識1. 事實(shí)性知識觀察事實(shí) 實(shí)驗(yàn)事實(shí) 感覺知覺 直覺表象 以觀察記錄為基礎(chǔ)，在一定的科學(xué)概念框架中對觀察現(xiàn)象的解釋 描述

3、科學(xué)事實(shí) 果皮有三層動(dòng)脈血紅色，靜脈血紫色重要的科學(xué)概念重要的科學(xué)原理重要的科學(xué)理論重要的科學(xué)模型 學(xué)科的核心概念：構(gòu)成學(xué)科的最基本的、最主要的、最重要的概念核心概念核心概念3. 程序性知識實(shí)驗(yàn)操作程序 科學(xué)探究基本程序 各儀器的操作規(guī)程 促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)理解1三、為什么要關(guān)注核心概念的教學(xué) 記住概念名稱或定義深度的、高層次的學(xué)習(xí)知道或認(rèn)識事實(shí)膚淺的、低層次的學(xué)習(xí) 概念理解性學(xué)習(xí) 美國高中數(shù)學(xué)與科學(xué)先修學(xué)習(xí)項(xiàng)目委員會(huì)的專家杰瑞P戈勒博等人在學(xué)習(xí)與理解（教育科學(xué)出版社，2008.6）中用較大篇幅闡述了人類學(xué)習(xí)的七個(gè)原則原則1“原理性概念知識”原則： 當(dāng)新知識和現(xiàn)有知識圍繞著學(xué)科的主要概念和原則被組

4、織的時(shí)候，會(huì)促進(jìn)理解性學(xué)習(xí)。認(rèn)識洋蔥表皮細(xì)胞 認(rèn)識口腔上皮細(xì)胞 理解細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與功能的基本單位 例 如事實(shí)學(xué)習(xí)概念學(xué)習(xí)抽象思維兩種學(xué)習(xí)認(rèn)知過程比較概念學(xué)習(xí) 事實(shí)學(xué)習(xí) 分析綜合、歸納演繹、抽象概括、判斷推理需要比較深刻的理解 回憶、描述、列出、舉例、釋義、區(qū)分 不需要太多的理解 學(xué)生在生活和學(xué)習(xí)中有許多直接的感受，這些感受在學(xué)生的心靈上打下了深深的烙印，成為學(xué)生極為重要的生活經(jīng)驗(yàn)，并為他們解釋有關(guān)現(xiàn)象提供了“可信賴”的依據(jù)。四、學(xué)生的核心概念受哪些因素影響 （一）直接的感受案例1：重力大小的相關(guān)因素提出問題：重力的大小跟哪些因素有關(guān)？建立假說： 可能跟物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，重力越大；

5、可能跟物體的體積有關(guān)，體積越大，重力越大； 可能跟物體的高度有關(guān)，高度越大，重力越大； 可能跟物體的高度有關(guān)，高度越小，重力越大。 案例3：力相互作用勝者感受自己的力比對方的大；負(fù)者感受自己的力比對方的小。案例 4:摩擦力與接觸面積的關(guān)系有的學(xué)生認(rèn)為：接觸面積越大，摩擦力越大。理由：騎自行車時(shí)，如果自行車車胎癟了，人就越費(fèi)勁。這是因?yàn)檩喬グT氣后，車輪與地面的接觸面積增大了?？梢姡佑|面積越大，摩擦力就越大。滾動(dòng)摩擦的本質(zhì)（二） 片面的經(jīng)驗(yàn) 經(jīng)驗(yàn)是建構(gòu)概念的基礎(chǔ)，但片面的經(jīng)驗(yàn)容易使學(xué)生以偏概全，建立起事物之間非本質(zhì)的聯(lián)系，從而形成錯(cuò)誤的前概念。案例 5：浮力的大小隨深度的增加而增大；案例 6：燈

6、泡不亮是因?yàn)闆]有電流通過燈泡。四、學(xué)生的核心概念受哪些因素影響 （三）舊概念的泛化 任何一個(gè)科學(xué)概念的正確性都有其條件性，即都有其適用的范圍和成立的條件。學(xué)生容易把某個(gè)科學(xué)概念適用的范圍不恰當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大，從而形成“相異構(gòu)想”。案例 7：燈泡亮暗與電流大小 物體吸放熱與溫度的改變 對電動(dòng)機(jī)，U、I、R的關(guān)系四、學(xué)生的核心概念受哪些因素影響 2.4 知識的負(fù)遷移 遷移是指先前學(xué)習(xí)對后繼學(xué)習(xí)的影響，它是人在學(xué)習(xí)中最常見、最重要的心理現(xiàn)象。任何有意義的學(xué)習(xí)，都無不存在著遷移現(xiàn)象。遷移有正遷移與負(fù)遷移，負(fù)遷移是學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤前概念的主要原因。四、學(xué)生的核心概念受哪些因素影響 案例 8：密度和電阻定義式數(shù)學(xué)知識

7、的負(fù)遷移機(jī)械的類比 人在學(xué)習(xí)新知時(shí)，常常會(huì)從以往的經(jīng)驗(yàn)知識中找到一個(gè)相似的知識，或者構(gòu)造一個(gè)熟悉的模型，作為建構(gòu)新知的支撐，并將舊知或熟悉的模型與新知建立起對應(yīng)關(guān)系，從而促進(jìn)舊知向新知的遷移。 亮 暗電流小電流大爬坡模型電流大一樣亮電流小分配模型電流流動(dòng)就像爬坡，越爬力氣越小，所以，電流越來越小。電流從電池中出來，分配給 2 只燈泡。這樣，在線路中流過的電流會(huì)越來越小，2 只燈泡燈泡一樣亮，是因?yàn)樗鼈兎值玫碾娏饕粯佣?。案?0：串聯(lián)電路各處電流的關(guān)系當(dāng)R1(或R2)增大時(shí)，燈泡亮度如何變化？R1R2順序模型：電流是按順序受到電路各元件的影響的案例11：電流受電路元件的影響光的微粒說；熱質(zhì)說；白

8、布可以染成各種顏色白光是最簡單的色光；黑色是用黑顏料畫成的黑色是由黑光形成的。數(shù)學(xué)知識的負(fù)遷移機(jī)械的類比相近概念的干擾 有許多表面看上去十分相似的概念卻存在著許多差異。這樣，先前學(xué)習(xí)某個(gè)概念時(shí)形成的觀念就會(huì)極為容易地帶到后繼相似概念的學(xué)習(xí)中，從而為新概念的學(xué)習(xí)造成不良的影響。 案例 12：平均速度平均分計(jì)算：平均速度計(jì)算：（五）語詞的影響 概念是用語詞來表達(dá)的，不少情況下，語詞含義的豐富性，以及生活用語意義的模糊性，會(huì)對學(xué)生建構(gòu)具有特定含義的科學(xué)概念造成干擾，由此形成了對科學(xué)概念的相異構(gòu)想。案例13：溫度與熱量案例14：透鏡的會(huì)聚作用與發(fā)散作用四、學(xué)生的核心概念受哪些因素影響 火車的沖力；慣性

9、好大??！目光炯炯滑輪組的機(jī)械效率他的力氣好大！ 憑直覺，而不是嚴(yán)格的推理和確定無疑的事實(shí)進(jìn)行判斷，是思維惰性的表現(xiàn)。（六）非科學(xué)的推理 對稱的透鏡兩個(gè)焦距相等，不對稱的透鏡兩個(gè)焦距不相等。 1 牛重的液體不可能產(chǎn)生 2 牛的浮力。因?yàn)楦×Φ扔诒晃矬w排開的液體受到的重力。1 牛的液體全部排掉，也只有 1 牛啊！ 物體在平面鏡內(nèi)所成像的大小與平面鏡的大小有關(guān)，平面鏡越小，所成的像也越小。四、學(xué)生的核心概念受哪些因素影響 1圍繞核心概念組織概念活動(dòng)通過概念活動(dòng)來加深學(xué)生對核心概念的理解，而不是僅僅記住事實(shí)性知識或一般概念的名稱 五、怎樣進(jìn)行核心概念的教學(xué) 歸納式教學(xué)演繹式教學(xué)教師呈現(xiàn)可以推導(dǎo)出普遍性

10、原理的具體材料給每位學(xué)生獨(dú)立的時(shí)間觀察有關(guān)普遍性原理的資料給學(xué)生顯示含有普遍性原理的正例、反例使學(xué)生先關(guān)注關(guān)鍵屬性，然后注意非關(guān)鍵屬性5.學(xué)生歸納出要學(xué)習(xí)的普遍原理6.運(yùn)用普遍性原理來區(qū)別正例、反例教師介紹將要學(xué)習(xí)掌握的普遍性原理教師回顧與任務(wù)相關(guān)的事實(shí)、規(guī)則和動(dòng)作程序，它們是形成普遍性原理所需要的學(xué)生提出一個(gè)問題，設(shè)計(jì)一個(gè)假說，或作出涵蓋普遍性原理的預(yù)測性想法收集和考察資料、事件、材料或物品，以驗(yàn)證預(yù)言對驗(yàn)證的結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論，即是否支持所觀察的資料根據(jù)考察情況，重新定義和修改最初介紹的普遍性原理（自加里D鮑里奇著，易東平譯：有效教學(xué)方法，江蘇教育出版社，2002，12，p.193，略

11、有修改 ）1圍繞核心概念組織概念活動(dòng)及時(shí)地以恰當(dāng)方式給核心概念下定義，并在概念運(yùn)用中強(qiáng)化對定義的理解（包括內(nèi)涵與外延兩個(gè)方面）。 四、怎樣進(jìn)行核心概念的教學(xué) 氧氣能夠燃燒燃燒需要點(diǎn)燃鐵生銹是鐵與水作用的結(jié)果鍋是用金屬制成的，所以金屬不會(huì)燃燒火和水都是物質(zhì)，滅火就是把火這種物質(zhì)去掉有眼、嘴、頭，會(huì)游泳的動(dòng)物是魚，因此鯨魚是魚 會(huì)在空中飛的動(dòng)物叫做鳥，翩蝠是鳥，雞不是鳥層級1層級2層級3層級4諾瓦克的概念圖模型2恰當(dāng)選擇概念獲得的形式來設(shè)計(jì)教學(xué) 五、怎樣進(jìn)行核心概念的教學(xué) 以感覺、知覺和表象為基礎(chǔ)，通過分析綜合、抽象概括等思維活動(dòng)，從個(gè)別到一般,從具體到抽象，逐步把握一類事物的本質(zhì)的過程。 以定義

12、形式直接向?qū)W習(xí)者揭示新概念的共同關(guān)鍵特征，學(xué)習(xí)者利用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)觀念，理解新概念，并納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而獲得新概念的意義。概念形成概念同化 美國著名教育心理學(xué)家奧蘇貝爾提出學(xué)生獲得概念主要有兩種形式：學(xué)生大部分概念的獲得方式案例16:動(dòng)態(tài)電路的分析（R增大）1. R增大時(shí)，總電流I1不變，L1亮度不變；IR減小，電流I2增大，L2變亮。L1L2RI1I2IR2.R增大時(shí)， IR減小，電流I2增大，L2變亮。電路總電阻增大， I1變小，L1變暗。3.R增大時(shí)， 電路總電流減小， 通過各段電路的電流也變小，故L1和L2都變暗。4.因?yàn)镽增大前，I2已與IR分開了，故電流I2不受R變化的

13、影響，L2亮度不變； IR 變小使I1變小，故L1變暗。3高度重視前科學(xué)概念與錯(cuò)誤概念對概念掌握的影響，促成學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變 五、怎樣進(jìn)行核心概念的教學(xué) 概念轉(zhuǎn)變是指：學(xué)生原有概念改變、發(fā)展和重建的過程，即學(xué)習(xí)者由前科學(xué)概念向科學(xué)概念，由誤解概念向正確概念轉(zhuǎn)變的過程。指個(gè)體原有的某種知識經(jīng)驗(yàn)由于受到與它不一致的新經(jīng)驗(yàn)的影響而發(fā)生的重大改變。 例如有些學(xué)生誤認(rèn)為“動(dòng)脈血”就是在動(dòng)脈里流動(dòng)的血，經(jīng)過學(xué)習(xí)發(fā)生概念轉(zhuǎn)變，懂得動(dòng)脈血是經(jīng)過肺部氣體交換以后含氧量比較高的血液。鄱斯納（Posner，1982）學(xué)生的錯(cuò)誤概念常常是難以改變的, 教育的目的是要改變錯(cuò)誤概念，要回答兩個(gè)問題：原有的概念及其結(jié)構(gòu)（又叫

14、“概念生態(tài)”）中什么特征妨礙學(xué)生對新概念的選擇；一個(gè)核心概念在什么樣的條件下被另一個(gè)概念所取代。學(xué)習(xí)是一項(xiàng)理性活動(dòng)，是理解和接受概念的過程，是一種探究。學(xué)生必須依據(jù)證據(jù)對學(xué)習(xí)的對象進(jìn)行判斷。教師應(yīng)是“科學(xué)思維的模范”；強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)室的作用 泰森指出了概念轉(zhuǎn)變的途徑是： 概念的豐富（擴(kuò)展）：新知識的納入補(bǔ)充了現(xiàn)有知識，通過積累的方式使這些知識發(fā)生變化。 如生物學(xué)中鳥類的概念，小學(xué)以前沒有包括家禽，初中鳥類概念便要增加家禽； 一般說概念的豐富（擴(kuò)展）較容易實(shí)現(xiàn)。 概念的重建（修訂）：新獲得的信息與現(xiàn)有的信念、假定或有關(guān)理解之間存在著沖突，因而要對對立的理解作出調(diào)整。 原有概念豐富擴(kuò)展新概念類比新概念重

15、新解釋新概念原有概念認(rèn)知沖突(預(yù)測-經(jīng)驗(yàn))認(rèn)知沖突(師生觀點(diǎn))認(rèn)知沖突(學(xué)生不同觀念)新概念新概念新概念概念教學(xué)模式舉例 NN三步教學(xué)模式揭示學(xué)生誤解概念引入相沖突的科學(xué)概念鼓勵(lì)學(xué)生評價(jià)新觀念 學(xué)生概念轉(zhuǎn)變5段教學(xué)模式確定探討方向 引出學(xué)生想法 學(xué)生想法重組 應(yīng)用新的想法 回顧想法的改變 空氣空氣空氣水水水甲乙丙例17：光的折射的教學(xué)案例18：學(xué)生對放大鏡的前概念問題：放大鏡為什么能把一些東西點(diǎn)燃？解釋 1：放大鏡能使東西放大，所以它也能使光變大；解釋 2：放大鏡后面的光并沒有比前面的光多些，但更集中，所以更強(qiáng)烈。當(dāng)學(xué)生難以由當(dāng)前情境建構(gòu)科學(xué)概念時(shí)，可以在當(dāng)前情境與科學(xué)概念之間進(jìn)行一些鋪墊，為

16、學(xué)生前概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)化架設(shè)橋梁。案例19：物體的支持力情景：自行車上下坡的情景（腳不踩）學(xué)生：自行車下坡時(shí)，運(yùn)動(dòng)越來越快；自行車上坡時(shí)，運(yùn)動(dòng)越來越慢。（引出前概念）架橋：請用動(dòng)能和勢能概念進(jìn)行描述。學(xué)生：向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，勢能減小，動(dòng)能增大；向上擺動(dòng)時(shí)，勢能增大，動(dòng)能減小。為機(jī)械能守恒定律的建立奠定基礎(chǔ)。案例20：動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化案例21:大氣壓的存在現(xiàn)象1：在杯口蓋一張硬紙片，翻過來后紙片落下；現(xiàn)象2：杯內(nèi)裝滿水，翻過來后紙片不會(huì)落下；思維沖突：水不落下，為什么？（需要新概念）學(xué)生：是不是水粘住紙片？（前概念層次的復(fù)雜性）現(xiàn)象3：放掉手指，紙片落下。思維沖突：不是因?yàn)樗匙?，是什么原因？（需要?/p>

17、概念）思考：第一次杯里有什么？裝水之后，什么東西沒有了？科學(xué)概念：空氣有壓強(qiáng)，是空氣的壓強(qiáng)將紙片托住。案例22：力和運(yùn)動(dòng)取一輛小車，讓它翻過來停在桌面上。不推它，會(huì)怎樣？靜止。（沒有力的作用，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)）怎樣使它運(yùn)動(dòng)？推它。（有力的作用，物體才會(huì)運(yùn)動(dòng)）要它運(yùn)動(dòng)得更快，怎么辦？加大推力。（力越大，物體運(yùn)動(dòng)越快）觀察：當(dāng)手撤去后，物體并不立即停下來。（形成沖突）將車翻回來，推力撤去后，運(yùn)動(dòng)更遠(yuǎn)。（強(qiáng)化沖突）推測：如果沒有阻力車將一直運(yùn)動(dòng)下去。科學(xué)概念：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。220V 40W220V 100W案例23:燈的亮暗由什么因素決定?案例24：速度概

18、念的建立情景：賽跑中如何比較快慢。（在終點(diǎn)看）相同路程比時(shí)間。（前概念）情景：（在途中）相同時(shí)間比路程。（前概念）科學(xué)上：單位時(shí)間的路程相比。（構(gòu)建科學(xué)概念）引發(fā)沖突：時(shí)間、路程都不同甲車在20秒內(nèi)行駛300米，乙在30秒內(nèi)行駛500米，怎樣比較兩車行駛的快慢？解決方法：取單位時(shí)間的路程相比。（構(gòu)建科學(xué)概念）4高度重視探究、實(shí)驗(yàn)、表象在概念學(xué)習(xí)中的作用 五、怎樣進(jìn)行核心概念的教學(xué) （一）通過實(shí)驗(yàn)給學(xué)生經(jīng)歷概念的產(chǎn)生過程 基于核心概念下的實(shí)驗(yàn)，十分關(guān)注學(xué)生概念形成的過程。不僅希望學(xué)生參與，更希望學(xué)生對概念的形成是在自己體驗(yàn)基礎(chǔ)上。例如，美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)指出，要“以從個(gè)人和社會(huì)視角所見的科學(xué)及科學(xué)的歷史和本質(zhì)等為背景，學(xué)習(xí)科學(xué)”。從學(xué)生們的認(rèn)知發(fā)展與科學(xué)史的發(fā)展關(guān)系來看，重演歷史上科學(xué)理論的產(chǎn)生過程，應(yīng)該是進(jìn)行“建構(gòu)”式科學(xué)探究的有效途徑之一。當(dāng)然這里的“重演”不是機(jī)械的重復(fù)，而是能反映某