小学科学教学论课件

第二讲

儿童科学学习心理

第二讲

儿童科学学习心理

第二讲认知科学与科学教育一、儿童是知识的建构者二、儿童思维发展的主要阶段及其特征三、学习动机与科学教育第二讲认知科学与科学教育一、儿童是知识的建构者（一）皮亚杰的认知发展阶段论（二）布鲁纳的结构与发现学习理论（三）奥苏贝尔的有意义学习理论（四）维果茨基的“最近发展区”概念（五）科学教育中的概念转变模型（CCM）一、儿童是知识的建构者（一）皮亚杰的认知发展阶段论（一）皮亚杰的认知发展阶段论

他将儿童的认知发展分为四个阶段：感知运动阶段（0~2岁）前运算阶段（2~7岁左右）具体运算阶段（7~11、12岁）形式运算阶段（11、12岁~17、18岁）“运算”：一种“内化的、可逆的动作”。（一）皮亚杰的认知发展阶段论他将儿童的认知发展分为四个（一）皮亚杰的认知发展阶段论

皮亚杰更多地强调认知发展阶段对儿童科学认识的影响，相对忽视了儿童认识的主动性。

更加关注儿童认识发展的自发性，相对忽视了教育对促进儿童发展的作用。（一）皮亚杰的认知发展阶段论皮亚杰更多地强调认知发展（二）布鲁纳的结构与发现学习理论

布鲁纳“按照结构主义表达知识观”、“按照直觉主义表达研究认识过程”，他重点讨论四个问题：

结构问题

准备问题

直觉问题

兴趣问题（二）布鲁纳的结构与发现学习理论布鲁纳“按照结构主义（二）布鲁纳的结构与发现学习理论

“发现学习”的优点：有助于理解事物的规律性和相互联系并使知识进行广泛的迁移。导致学习态度的迁移，激发学习动机。帮助儿童学会学习，促进直觉思维。允许学生以适合自己能力的方式学习。（二）布鲁纳的结构与发现学习理论“发现学习”的优点：（二）布鲁纳的结构与发现学习理论

对小学科学教育的意义：发现学习理论的出发点及其教育理想是有价值的。

发现学习理论是“学科中心”时代将儿童的心理逻辑与学科逻辑相结合的杰作。

发现学习理论还未探究导向的科学教育提供了心理学的基础。（二）布鲁纳的结构与发现学习理论对小学科学教育的意义（三）奥苏贝尔的有意义学习理论

奥苏贝尔有意义的学习必须符合三个条件：学习材料对学生有潜在意义，也就是能被学生理解。

学习者认知结构中必须具备适当的观念用来同化新材料。

学习者具有有意义学习的心向，即学习动机。（三）奥苏贝尔的有意义学习理论奥苏贝尔有意义的学习必（三）奥苏贝尔的有意义学习理论

对小学科学教育的意义：

提醒我们不要过分地依赖“发现式”的学习。

从具体的教学来说，教师要注重基本概念的教学，要注重学生良好认知结构的形成。（三）奥苏贝尔的有意义学习理论对小学科学教育的意义：（五）科学教育中的概念转变模型

帕斯纳和同事提出了一种基于建构主义理论的帮助人们认识儿童的概念发展与转变过程的概念转变模型（CCM）。他将学生头脑中概念的建构及其联系比作一个动态的生态体系，概念的转变过程必须在这个概念生态系中进行。（五）科学教育中的概念转变模型帕斯纳和同事提出了一种（五）科学教育中的概念转变模型

根据CCM模型，儿童学习科学的过程可看作是一个由新概念替换旧概念的过程，与科学史中科学概念和理论体系的建立发展过程相类似。为了帮助学生较成功地实现新旧概念的转换，必须满足几个必须的条件。（五）科学教育中的概念转变模型根据CCM模型，儿童学（五）科学教育中的概念转变模型1）学生必须对原有概念首先产生不满，由不满而产生“思变”的欲望。

2）新的概念必须在学生看来是明白的、可理解的。（五）科学教育中的概念转变模型1）学生必须对原有概念首（五）科学教育中的概念转变模型3）学生能够运用新的概念解决问题，并以此解释学生原有概念所能解释的所有现象。

4）学生能够运用新的概念解决更多的问题，并以此解释其他更多的、学生原有概念不能解释的现象或事件。（五）科学教育中的概念转变模型3）学生能够运用新的概（五）科学教育中的概念转变模型

以CCM为理论基础的教学模式大致遵从以下顺序：首先，运用不同诊断方式获得尽可能多的关于学生的已有知识水平以及各种可能的错误概念方面的信息；（五）科学教育中的概念转变模型以CCM为理论基础的教（五）科学教育中的概念转变模型

其次，运用该信息设计具体教学过程，比如通过“差异性”活动让学生观察与自己预想完全不同的某试验的结果，从而导致学生有受好奇心驱使进一步探究的欲望，同时帮助学生意识到科学的概念比他们自己原有的概念更合理，并能解释更广泛的事实或现象；（五）科学教育中的概念转变模型其次，运用该信息设计具（五）科学教育中的概念转变模型

最后，通过学生自我评估和教师评价相结合的方式检测学生是否实现了从非科学概念到科学概念的转变。（五）科学教育中的概念转变模型最后，通过学生自我评估二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

很多学者对儿童的认知、思维能力发展特点开展了深入广泛的研究。美国著名科学教育专家劳威教授在他撰写的《思维和学习的生物学基础》一文中，将儿童按其对事物进行分类和模式识别能力的发展特点从出生至成年分为七个阶段。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征很多学者对儿童的认二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段1：随意表征处于这一时期的儿童的思维是高度感性化的，他们对外界世界的认知主要是通过感官得到的感性知识：如通过观看获得关于物体的颜色及形状等信息，通过触摸物体而获得其软硬程度有关的信息，通过品尝物体而获得其风味等方面的信息。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段1：随意表征二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

处于这一阶段的儿童，不能有意识地进行模式设计或排列。但是，如果在把玩物体的过程中，儿童发现有些事物或形状是很熟悉的话，就会对这种形状排列进行命名或做出解释。

幼儿用笔在纸上涂抹，然后告诉妈妈，说她画了一只猫二、儿童思维发展的主要阶段及其特征处于这一阶段的儿童，二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段2：相似性分类

认知发展的第二个阶段大约从3岁开始。处于这一时期的儿童的行为通常发生在大脑对该行为的思考之后。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段2：相似性分类二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

如果将一堆颜色、形状、大小各异的硬卡片放在一个未经特殊训练的4岁儿童面前，让他分类。这一时期的儿童尚未对匹配或分类形成完整的概念，在解决问题的过程中，往往一次只注意到一个变量，不能理解“守恒”的概念。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征如果将一堆颜色、形状二、儿童思维发展的主要阶段及其特征第一排：第二排：

二、儿童思维发展的主要阶段及其特征第一排：二、儿童思维发展的主要阶段及其特征教师：“请你数一数第一排有几个硬币，好吗？”儿童：“1，2，3，4，5，5个。”教师：“很好。请你再数一数第二排有几个硬币，好吗？”儿童：“1，2，3，4，5，5个。”教师：“太好了。你说这两排中哪一排硬币比较多呢？”儿童：“第二排硬币比较多。”教师：“为什么呢？”儿童：“因为第二排比较长。”……二、儿童思维发展的主要阶段及其特征教师：“请你数一数第一排有二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段3：一致详尽的分类及多重分类

这一阶段的儿童（6-11岁）对物体分类的能力的主要特征是：开始能根据某一种共同的特征对所有的物体进行分类。

某儿童先将所有的蓝色物体放在一起，然后又继续把其余的物体按其他颜色分别归类，最后宣布：“我已经将所有的物体按他的颜色不同进行了分类。”二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段3：一致详尽的分类及多二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

处在这个阶段的儿童虽然开始发展抽象逻辑推理的能力，但这种能力是很初步的，在很大程度上必须依赖具体的形象来支持和帮助。对7-8岁的儿童提问，如果A大于B，B大于C，那么A和C中哪一各比较大？李老师比王老师高，王老师比张老师高，那么，李老师和张老师谁高呢？二、儿童思维发展的主要阶段及其特征处在这个阶段的儿童二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段4：运用逻辑思维及推理的复杂分类模式从属关系横向及纵向的多重分类和再分类二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段4：运用逻辑思维及推理二、儿童思维发展的主要阶段及其特征从属分类大约在11岁左右，儿童开始思考物体群之间的关系和上位概念，逐渐认识到，如果一个由物体组成的集合包含在另一个较大的集合内，那么较小集合内的所有物体都属于较大集合，但只是较大集合的一部分。这一阶段儿童思维的特征是演绎推理的出现。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征从属分类二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

所有的植物都是生物，所有的松树都是植物，因此，所有的松树都是生物。但是，生物并不都是松树。生物植物松树二、儿童思维发展的主要阶段及其特征所有的植物都是生物，二、儿童思维发展的主要阶段及其特征横向及纵向的多重分类和再分类到14岁左右，儿童的思维方式变得更加灵活，他们能够根据一种或几种特征对物体进行分类，然后再将物体按多种不同的方式重新分类。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征横向及纵向的多重分类和再分二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

小说非小说大中小大中小

厚中等厚度

薄二、儿童思维发展的主要阶段及其特征小说非三、学习动机与科学教育（一）马斯洛的人本主义理论（二）班杜拉的社会认知学习理论（三）威那的归因理论三、学习动机与科学教育三、学习动机与科学教育

研究认知科学的学者们还根据学生的学习动机和目的将学生分为两大类：1.以理解、掌握知识为目的；2.以取得高分为目的。三、学习动机与科学教育研究认知科学的学者们还根据学生的三、学习动机与科学教育

我们要帮助学生建立以理解、掌握科学知识为目的的学习态度。建议采取以下三种学习模式：1.有意义的学习2.有一定自主权的学习3.自我比较的学习三、学习动机与科学教育我们要帮助学生建立以理解、掌握科1.有意义的学习

是指学生在明确意识到学习任务与自身或日常生活的相关意义的情况下进行的学习。创造这种学习模式的关键在于营造一个让学生愿意投入身、心的学习环境，选择与学生的经历、生活相关的有意义的学习任务。住在化工厂附近的同学可以对其周围的水源进行检测1.有意义的学习是指学生在明确意识到学习任务与自身或日2.有一定自主权的学习

是指学识对学习任务有一定的选择自由，并能在一定范围内参与教学决定。

比如教师可以根据班里学生层次的不同，设计一批难易程度不同的学习任务或问题，并将问题由易到难分成A、B、C等级，学生可以根据自己的兴趣及知识水平自由选择从不同等级的题目入手。2.有一定自主权的学习是指学识对学习任务有一定的选择自3.自我比较的学习

一个成功的教师应当鼓励学生之间建立互相合作、互相交流的友好关系，鼓励每个学生在自身原有基础上获得最长足的进步。3.自我比较的学习知识回顾KnowledgeReview知识回顾KnowledgeReview

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第二讲认知科学与科学教育一、儿童是知识的建构者二、儿童思维发展的主要阶段及其特征三、学习动机与科学教育第二讲认知科学与科学教育一、儿童是知识的建构者（一）皮亚杰的认知发展阶段论（二）布鲁纳的结构与发现学习理论（三）奥苏贝尔的有意义学习理论（四）维果茨基的“最近发展区”概念（五）科学教育中的概念转变模型（CCM）一、儿童是知识的建构者（一）皮亚杰的认知发展阶段论（一）皮亚杰的认知发展阶段论

他将儿童的认知发展分为四个阶段：感知运动阶段（0~2岁）前运算阶段（2~7岁左右）具体运算阶段（7~11、12岁）形式运算阶段（11、12岁~17、18岁）“运算”：一种“内化的、可逆的动作”。（一）皮亚杰的认知发展阶段论他将儿童的认知发展分为四个（一）皮亚杰的认知发展阶段论

皮亚杰更多地强调认知发展阶段对儿童科学认识的影响，相对忽视了儿童认识的主动性。

更加关注儿童认识发展的自发性，相对忽视了教育对促进儿童发展的作用。（一）皮亚杰的认知发展阶段论皮亚杰更多地强调认知发展（二）布鲁纳的结构与发现学习理论

布鲁纳“按照结构主义表达知识观”、“按照直觉主义表达研究认识过程”，他重点讨论四个问题：

结构问题

准备问题

直觉问题

兴趣问题（二）布鲁纳的结构与发现学习理论布鲁纳“按照结构主义（二）布鲁纳的结构与发现学习理论

“发现学习”的优点：有助于理解事物的规律性和相互联系并使知识进行广泛的迁移。导致学习态度的迁移，激发学习动机。帮助儿童学会学习，促进直觉思维。允许学生以适合自己能力的方式学习。（二）布鲁纳的结构与发现学习理论“发现学习”的优点：（二）布鲁纳的结构与发现学习理论

对小学科学教育的意义：发现学习理论的出发点及其教育理想是有价值的。

发现学习理论是“学科中心”时代将儿童的心理逻辑与学科逻辑相结合的杰作。

发现学习理论还未探究导向的科学教育提供了心理学的基础。（二）布鲁纳的结构与发现学习理论对小学科学教育的意义（三）奥苏贝尔的有意义学习理论

奥苏贝尔有意义的学习必须符合三个条件：学习材料对学生有潜在意义，也就是能被学生理解。

学习者认知结构中必须具备适当的观念用来同化新材料。

学习者具有有意义学习的心向，即学习动机。（三）奥苏贝尔的有意义学习理论奥苏贝尔有意义的学习必（三）奥苏贝尔的有意义学习理论

对小学科学教育的意义：

提醒我们不要过分地依赖“发现式”的学习。

从具体的教学来说，教师要注重基本概念的教学，要注重学生良好认知结构的形成。（三）奥苏贝尔的有意义学习理论对小学科学教育的意义：（五）科学教育中的概念转变模型

帕斯纳和同事提出了一种基于建构主义理论的帮助人们认识儿童的概念发展与转变过程的概念转变模型（CCM）。他将学生头脑中概念的建构及其联系比作一个动态的生态体系，概念的转变过程必须在这个概念生态系中进行。（五）科学教育中的概念转变模型帕斯纳和同事提出了一种（五）科学教育中的概念转变模型

根据CCM模型，儿童学习科学的过程可看作是一个由新概念替换旧概念的过程，与科学史中科学概念和理论体系的建立发展过程相类似。为了帮助学生较成功地实现新旧概念的转换，必须满足几个必须的条件。（五）科学教育中的概念转变模型根据CCM模型，儿童学（五）科学教育中的概念转变模型1）学生必须对原有概念首先产生不满，由不满而产生“思变”的欲望。

2）新的概念必须在学生看来是明白的、可理解的。（五）科学教育中的概念转变模型1）学生必须对原有概念首（五）科学教育中的概念转变模型3）学生能够运用新的概念解决问题，并以此解释学生原有概念所能解释的所有现象。

4）学生能够运用新的概念解决更多的问题，并以此解释其他更多的、学生原有概念不能解释的现象或事件。（五）科学教育中的概念转变模型3）学生能够运用新的概（五）科学教育中的概念转变模型

以CCM为理论基础的教学模式大致遵从以下顺序：首先，运用不同诊断方式获得尽可能多的关于学生的已有知识水平以及各种可能的错误概念方面的信息；（五）科学教育中的概念转变模型以CCM为理论基础的教（五）科学教育中的概念转变模型

其次，运用该信息设计具体教学过程，比如通过“差异性”活动让学生观察与自己预想完全不同的某试验的结果，从而导致学生有受好奇心驱使进一步探究的欲望，同时帮助学生意识到科学的概念比他们自己原有的概念更合理，并能解释更广泛的事实或现象；（五）科学教育中的概念转变模型其次，运用该信息设计具（五）科学教育中的概念转变模型

最后，通过学生自我评估和教师评价相结合的方式检测学生是否实现了从非科学概念到科学概念的转变。（五）科学教育中的概念转变模型最后，通过学生自我评估二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

很多学者对儿童的认知、思维能力发展特点开展了深入广泛的研究。美国著名科学教育专家劳威教授在他撰写的《思维和学习的生物学基础》一文中，将儿童按其对事物进行分类和模式识别能力的发展特点从出生至成年分为七个阶段。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征很多学者对儿童的认二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段1：随意表征处于这一时期的儿童的思维是高度感性化的，他们对外界世界的认知主要是通过感官得到的感性知识：如通过观看获得关于物体的颜色及形状等信息，通过触摸物体而获得其软硬程度有关的信息，通过品尝物体而获得其风味等方面的信息。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段1：随意表征二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

处于这一阶段的儿童，不能有意识地进行模式设计或排列。但是，如果在把玩物体的过程中，儿童发现有些事物或形状是很熟悉的话，就会对这种形状排列进行命名或做出解释。

幼儿用笔在纸上涂抹，然后告诉妈妈，说她画了一只猫二、儿童思维发展的主要阶段及其特征处于这一阶段的儿童，二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段2：相似性分类

认知发展的第二个阶段大约从3岁开始。处于这一时期的儿童的行为通常发生在大脑对该行为的思考之后。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段2：相似性分类二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

如果将一堆颜色、形状、大小各异的硬卡片放在一个未经特殊训练的4岁儿童面前，让他分类。这一时期的儿童尚未对匹配或分类形成完整的概念，在解决问题的过程中，往往一次只注意到一个变量，不能理解“守恒”的概念。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征如果将一堆颜色、形状二、儿童思维发展的主要阶段及其特征第一排：第二排：

二、儿童思维发展的主要阶段及其特征第一排：二、儿童思维发展的主要阶段及其特征教师：“请你数一数第一排有几个硬币，好吗？”儿童：“1，2，3，4，5，5个。”教师：“很好。请你再数一数第二排有几个硬币，好吗？”儿童：“1，2，3，4，5，5个。”教师：“太好了。你说这两排中哪一排硬币比较多呢？”儿童：“第二排硬币比较多。”教师：“为什么呢？”儿童：“因为第二排比较长。”……二、儿童思维发展的主要阶段及其特征教师：“请你数一数第一排有二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段3：一致详尽的分类及多重分类

这一阶段的儿童（6-11岁）对物体分类的能力的主要特征是：开始能根据某一种共同的特征对所有的物体进行分类。

某儿童先将所有的蓝色物体放在一起，然后又继续把其余的物体按其他颜色分别归类，最后宣布：“我已经将所有的物体按他的颜色不同进行了分类。”二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段3：一致详尽的分类及多二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

处在这个阶段的儿童虽然开始发展抽象逻辑推理的能力，但这种能力是很初步的，在很大程度上必须依赖具体的形象来支持和帮助。对7-8岁的儿童提问，如果A大于B，B大于C，那么A和C中哪一各比较大？李老师比王老师高，王老师比张老师高，那么，李老师和张老师谁高呢？二、儿童思维发展的主要阶段及其特征处在这个阶段的儿童二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段4：运用逻辑思维及推理的复杂分类模式从属关系横向及纵向的多重分类和再分类二、儿童思维发展的主要阶段及其特征阶段4：运用逻辑思维及推理二、儿童思维发展的主要阶段及其特征从属分类大约在11岁左右，儿童开始思考物体群之间的关系和上位概念，逐渐认识到，如果一个由物体组成的集合包含在另一个较大的集合内，那么较小集合内的所有物体都属于较大集合，但只是较大集合的一部分。这一阶段儿童思维的特征是演绎推理的出现。二、儿童思维发展的主要阶段及其特征从属分类二、儿童思维发展的主要阶段及其特征

所有的植物都是生物，所有的松树都是植物，因此，所有的松树都是生物。但是，生物并不都是松树。生物植物松树二、儿童思维发展的主要阶段及其特征