基于儿童前概念的科学论证(杭州小学科学教研员徐春建老师)

1、 杭州市基础教育研究室 徐春建 安徽六安 2017.03.02衷心地向各位小科同行致敬！ 杭州市共有小学科学教师2717名（2015年12月），对应学校525所。为谁而教？为谁而教？党的教育事业？党的教育事业？ 谋生手段？谋生手段？ 考试成绩？考试成绩？ 校长表扬？校长表扬？ 家长认可？家长认可？ 社会责任？社会责任？ 教学技能？教学技能？ 为谁而教？为谁而教？为了学生的发展而教！为了学生的发展而教！中国学生发展核心素养中国学生发展核心素养目前科学教学的现状目前科学教学的现状 1、难难：时区、傅科摆、浮力、生物进化、小电动机 2、多多：一节课有2-3个活动 3、杂杂：多种教学模式、各种名师模板

2、为了学生发展的科学教学为了学生发展的科学教学 此岸：前概念刘默耕的“过河”论 彼岸：科学概念（探查和暴露） （观察、实验和论证）（应用和联系）基于学习立场的教学为了学生发展的科学教学为了学生发展的科学教学 1 1、探查和暴露学生的前概念。、探查和暴露学生的前概念。滨江区闻涛小学钱军红获全国优质课一等奖（滨江区闻涛小学钱军红获全国优质课一等奖（201510201510昆明）昆明）物体在水中的沉浮本课的教学思路：本课的教学思路： 普遍的设计普遍的设计以第三个活动为教学重点（以第三个活动为教学重点（2020分分钟以上），指向钟以上），指向“材料材料”，即密度的认识。第一个和，即密度的认识。第一个和第

3、二个活动就要简化。第二个活动就要简化。 我们的设计我们的设计删去第三个活动，加深对第一个删去第三个活动，加深对第一个活动的认识（确立沉浮的标准），将第二个活动作为活动的认识（确立沉浮的标准），将第二个活动作为教学重点（教学重点（3030分钟以上），充分暴露学生关于沉浮的分钟以上），充分暴露学生关于沉浮的前概念。前概念。 关于密度，学生的说法有： 学生1：“密度是指一个东西可以被压缩” 学生2：“密度与这个东西里面的空气多少有很大的关系” 学生3：“大小和轻重两个因素加起来考虑，就是密度” 思考：学生说出了“密度”这个词语，是理解或知道密度了吗？会说某个科学名词是否代表理解了相关的科学概念？“沉

4、和浮”的单元目标能否以“密度”为核心？为什么要将第三个活动删去？为什么要将第二个活动作为教学重点？奥苏伯尔奥苏伯尔 “ “假如让我把全部教育假如让我把全部教育心理学仅仅归结为一条原理心理学仅仅归结为一条原理的话，那么，我将一言以蔽的话，那么，我将一言以蔽之曰：影响学习的唯一最重之曰：影响学习的唯一最重要的因素，就是学习者已经要的因素，就是学习者已经知道了什么。要探明这一点，知道了什么。要探明这一点，并应据此进行教学。并应据此进行教学。” 教育心理学：一种认知观扉页为什么要将第二个活动作为教学重点？ 心理学家皮亚杰的认知发展理论认为:图式认知是人类认识事物的基础。当个体面临新刺激时总是试图把它纳

5、入头脑中原有的图式之中，以其达到“同化”；如若不能达成同化，那么个体必须修正原有图式或重建图式，即为这一过程皮亚杰称谓“顺应”。因为同化毕竟比顺应要省力很多，所以在科学概念教学中，顺应原有图式比同化原有图式费力很多。“图式”“同化”“顺应”“前概念”的定义： 前科学概念一般是指学生在学前由长期的日常经验形成的对事物、现象的看法和观念。 按照认知心理学的观点，这种前概念的存在是必然的。因为个体从出生就开始了探索环境、顺应环境的活动，在活动中构建出了特定的认知模式（图式）。前科学概念就是这种图式的反映。但它们中许多只是一种对事物和现象的非本质认识，因此，表现在科学学习中的学生的前概念多是肤浅的、与

6、科学概念相悖的，对学生形成科学概念构成了障碍。学生头脑中的前科学概念研究 罗星凯 周中权 前概念在学生的科学学习中扮演着非常重要的角色。新概念的形成建立在它的前概念基础之上。当科学概念和前概念比较一致时，学生就容易理解；反之，他们就会觉得很难。“前概念”的特点： 1、直观性。学生往往凭借感官对现象进行一些直观的解释，这些解释往往停留在感性认识的水平上，缺乏严格的推理和实验验证。 2、不连贯性。学生经常会对同一类现象提出不同甚至是自相矛盾的解释。也称为“不守恒性”。 3、个体差异性。对于同一现象，不同的学生会给出不同的解释。因为每个学生都有自己的前概念系统（图式），都会以自己的图式来解释所观察到

7、的现象。 5、稳定性。对于学生感性认识比较丰富的那些前概念，它们在学生的大脑中已经形成了一种固定的模式，而且这种模式不是孤立存在的，往往存在于一定的认知框架或体系中，因而具有一定的稳定性。也称为“顽固性”。 4、隐蔽性。小学生受限于口头语言（外部语言）与思维语言（内部语言）的不对等，往往无法准确、有效的表达自己的前概念。 暴露前概念的具体方法有设问、谈话、画图、问卷、实验操作、模拟演示等。 教学要提供合理方法把学生的前概念充分地暴露出来。教师应该创设一个宽松的学习环境，设置一定的教学情境引出问题，鼓励并激发学生对新问题进行猜想和解释，在必要的时候鼓励学生之间进行质疑和辩论。 怎样暴露学生的前概

8、念？怎样暴露学生的前概念？怎样暴露学生的前概念？ 课例：三年级上册蚂蚁 学生在课前画的蚂蚁，杭州市11年某区展示课怎样暴露学生的前概念？钱军红执教钱军红执教物体在水中的沉浮物体在水中的沉浮获全国优质课一等奖（获全国优质课一等奖（201510201510昆明）昆明）怎样暴露学生的前概念？钱军红执教钱军红执教物体在水中的沉浮物体在水中的沉浮获全国优质课一等奖（获全国优质课一等奖（201510201510昆明）昆明）“单元整体教学单元整体教学”的意义：的意义： “单元整体教学单元整体教学”能将多个探究活动有结构地组能将多个探究活动有结构地组合在一起，让多个探究活动共同指向某个教学主题，合在一起，让多

9、个探究活动共同指向某个教学主题，从而保证对该主题进行长期而深入的探究。从而保证对该主题进行长期而深入的探究。 “单元整体教学单元整体教学”的实施，改变了以往的的实施，改变了以往的“一英一英里宽，一英寸深里宽，一英寸深”的浅层探究，实现了的浅层探究，实现了“一英寸宽，一英寸宽，一英里深一英里深”的深层探究，这对于促进学生的科学思维的深层探究，这对于促进学生的科学思维发展、提升学生的科学素养具有重大意义。发展、提升学生的科学素养具有重大意义。研究范例：研究范例：杭州市小科杭州市小科“有效单元有效单元”专题研训（学林街小学专题研训（学林街小学20150520-2120150520-21）时间的测量时

10、间的测量单元的班级记录大表（学林街单元的班级记录大表（学林街4 4年级）年级）徐春建执教水珠从哪里来20161024温州王小梅老师在全国第五届教科版小学科学优质课中展示温州王小梅老师在全国第五届教科版小学科学优质课中展示201605201605（甘肃兰州）（甘肃兰州）水珠从哪里来“原始版权原始版权”为了学生发展的科学教学为了学生发展的科学教学 1 1、探查和暴露学生的前概念。、探查和暴露学生的前概念。本人在课前的调查（本人在课前的调查（201610201610）水珠从哪里来为了学生发展的科学教学为了学生发展的科学教学 1 1、探查和暴露学生的前概念。、探查和暴露学生的前概念。本人在课前的调查（

11、本人在课前的调查（201610201610）水珠从哪里来为了学生发展的科学教学为了学生发展的科学教学 1 1、探查和暴露学生的前概念。、探查和暴露学生的前概念。卖小学生的前概念卖小学生的前概念 观点观点人数人数 姓名姓名 杯口冒气杯口冒气35凌高军怡、平锦奕、孙欧然、徐凡云、吴皓天、凌高军怡、平锦奕、孙欧然、徐凡云、吴皓天、陈恒烨、施睿哲、方绮玥、刘麦杰、李葭晖、杜陈恒烨、施睿哲、方绮玥、刘麦杰、李葭晖、杜雨桐、沈子歆、任海滔、张瑞希、顾锦文、余悦、雨桐、沈子歆、任海滔、张瑞希、顾锦文、余悦、应宇轩、王思语、徐亦聪、周梓涵、杨沛涵、包应宇轩、王思语、徐亦聪、周梓涵、杨沛涵、包雅思、周舟、谭瑞琪

12、、赵妍、董俊豪、顾子轩、雅思、周舟、谭瑞琪、赵妍、董俊豪、顾子轩、裘佳悦、吴哲儒、陈可昕、钱俊佶、李正轩、陈裘佳悦、吴哲儒、陈可昕、钱俊佶、李正轩、陈若欣、朱绍嘉若欣、朱绍嘉 杯壁透气（水）杯壁透气（水）7左可妍、姚俊毅、潘佳音、朱晨曦、包哲轩、沈左可妍、姚俊毅、潘佳音、朱晨曦、包哲轩、沈元皓、李米乐元皓、李米乐 外热内冷外热内冷 1潘舟远潘舟远 没想法没想法 1何骏毅何骏毅为了学生发展的科学教学为了学生发展的科学教学 1 1、探查和暴露学生的前概念。、探查和暴露学生的前概念。闻涛学生的前概念闻涛学生的前概念 观点观点人数人数 姓名姓名 杯口冒气杯口冒气19倪子皓、戴希跃、高禹恒、朱佳颖、吴依

13、舟、来宸宇、胡皓文、陈义儒、李剑楠、劳钦琳、张晨浩、王喜悦、胡佳、陈亦栩、张乐怡、洪皓屹、王将璎、潘泽宇、王煜凯 杯壁透水杯壁透水4王秦校、王紫玥、张佳琳、倪开杯壁透气杯壁透气 3邹嘉怡、施昊男、钱桢宸 外热内冷外热内冷 17虞果、吴桐羽、韩书妍、赵丹宁、李晓、范慧妍、吴瑞琪、全振轩、盛媛晴、巩羿宸、王子曦、张晟凯、周嘉玲、傅钰涵、陈炜杰、朱昊然、徐籽宁看不懂看不懂1李学成 观点观点人数人数 姓名姓名 杯口冒气杯口冒气19倪子皓、戴希跃、高禹恒、朱佳颖、吴依舟、来宸宇、胡皓文、陈义儒、李剑楠、劳钦琳、张晨浩、王喜悦、胡佳、陈亦栩、张乐怡、洪皓屹、王将璎、潘泽宇、王煜凯 杯壁透水杯壁透水4王秦校

14、、王紫玥、张佳琳、倪开杯壁透气杯壁透气 3邹嘉怡、施昊男、钱桢宸 外热内冷外热内冷 17虞果、吴桐羽、韩书妍、赵丹宁、李晓、范慧妍、吴瑞琪、全振轩、盛媛晴、巩羿宸、王子曦、张晟凯、周嘉玲、傅钰涵、陈炜杰、朱昊然、徐籽宁看不懂看不懂1李学成杯口冒气杯口冒气 1919人人倪子皓、戴希跃、高禹恒、朱佳颖、吴依舟、来宸宇、胡皓文、陈义儒、李剑楠、劳钦琳、张晨浩、王喜悦、胡佳、陈亦栩、张乐怡、洪皓屹、王将璎、潘泽宇、王煜凯杯壁透水杯壁透水 4 4人人王秦校、王紫玥、张佳琳、倪开杯壁透气杯壁透气 3 3人人邹嘉怡、施昊男、钱桢宸外热内冷外热内冷 1717人人虞果、吴桐羽、韩书妍、赵丹宁、李晓、范慧妍、吴瑞

15、琪、全振轩、盛媛晴、巩羿宸、王子曦、张晟凯、周嘉玲、傅钰涵、陈炜杰、朱昊然、徐籽宁看不懂看不懂 1 1人人李学成为了学生发展的科学教学为了学生发展的科学教学 2 2、通过观察、实验和论证，转化、通过观察、实验和论证，转化学生错误的前概念。学生错误的前概念。水珠从哪里来 “矛盾事件”即通过让学生尝试解释一个矛盾事件，引起概念冲突，再鼓励和引导学生进行认知调整，建立与科学概念相一致的新的概念模型。 教师要采取一定的教学策略来转化学生的错误前概念。美国学者纳斯伯姆和诺威克等提出了“矛盾事件”和“认知冲突”的教学策略。 “认知冲突”也被称为“苏格拉底诘问”。古希腊的苏格拉底常在街头与人做严肃的哲学交谈

16、，先接受该人的陈述，而不直接论断其是非，而引导至一个显然的矛盾，从而使该人对他自己的信念产生冲突。在科学教学中，只有引发学生认知冲突，才能感受到前概念的不足，认识到替换或调整已有概念的必要性。怎样转化学生错误的前概念？怎样转化学生错误的前概念？讨论：水蒸气看不见，那么白汽是水蒸气吗？杭州邵锋星执教水和水蒸气（09年省优质课一等奖第一名）反思本节课的教学反思本节课的教学 艰辛的集体论证过程艰辛的集体论证过程录像：瓶子里的水减少了吗本节课的教学思路本节课的教学思路 本课的两大基石是“观察”和“论证”。就目前的科学教学现状来说，“科学论证”是需要认真学习和强化实施的。 下一代科学教育标准（下一代科学

17、教育标准（Achieve 2013.4Achieve 2013.4）n科学实践的八个类型：科学实践的八个类型： 提出问题和明确需要解决的难题提出问题和明确需要解决的难题 建立和使用模型建立和使用模型 设计和实施调查研究设计和实施调查研究 分析和解释数据分析和解释数据 利用数学和计算思维利用数学和计算思维 建构解释和设计解决方案建构解释和设计解决方案 基于证据进行论证基于证据进行论证 获取、评估和交流信息获取、评估和交流信息论 证提出和明确问题基于证据的论证实 证建立和使用模型运用数学获取、评价和交流信息研究设计和实施调查研究科学 实践分析和解释数据建构解释 科学论证的形式科学论证的形式 科学论

18、证一般包括两种形式：个体论证（内在的科学论证一般包括两种形式：个体论证（内在的科学推理支撑）和个体间论证（社会性建构、形成共科学推理支撑）和个体间论证（社会性建构、形成共识）。其中个体间论证也被称为识）。其中个体间论证也被称为“集体论证集体论证”，我们，我们容易观察到的是容易观察到的是“集体论证集体论证”。而。而“个体论证个体论证”由于由于小学生的年龄特点和教材特点，即容易被忽视，也较小学生的年龄特点和教材特点，即容易被忽视，也较难被检测。难被检测。 “个体论证个体论证”和和“集体论证集体论证”的关系的关系 个体论证和集体论证是科学学习的必经过程，两者个体论证和集体论证是科学学习的必经过程，两者的关系是相辅相成的：个体论证是表征、外显、精致化的关系是相辅相成的：个体论证是表征、外显、精致化观点的过程，为集体论证提供了素材支持；集体论证是观点的过程，为集体论证提供了素材支持；集体论证是个体观点碰撞、深化、评价、修正的过程，为个体论证个体观点碰撞、深化、评价、修正的过程，为个体论证提供了提升平台。两者不是一个线性过程，应该是一个提供了提升平台。两者不是一个线性过程，应该是一个循环往复的认知过程。这个过程是很花时间的，教材编循环往复的认知过程。这个过程是很花时间的，教材编写者和执教教师应该对教学内容的容量加以限定。写