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建构主义理论认为:概念是由主体主动建构的,而不是从外界被动地吸收的。主体在概念形成过程中,不是去发现独立于他们头脑之外的知识世界,而是通过先前个人的经验世界,重新组合,且建构一个新的认知结构。
教学中,学生是认知行为的主体,是知识主动的建构者。因此,教学设计强调以学生为中心,强调学习过程的最终目的是完成知识的意义建构。教学设计的目标在于通过对各种过程和资源的设计支撑学生的建构活动。笔者按照以下思路进行科学概念的教学设计,具体流程如下图所示:
一、分析概念的知识线索,确定概念建构的知识脉络
科学概念教学要分析学生头脑中概念建构的知识线索,按着知识的内在联系,理清知识脉络成为学生概念建构的关键。把握知识的脉络,使书本中的知识“活”起来,用一系列的思维活动把知识贯穿起来,形成有条有理的知识线索,搭建成概念的知识脉络。这样的教学符合学生的循序渐进地认知规律特点和心理发展特点,能促进学生概念的形成和建构。
二、遵循认识方式的建构,理顺概念建构的认知脉络
科学概念和其相应的认识方式是相辅相成的,要想达到对科学概念的真正理解,需要建立起相应的认识方式,改变原来科学概念教学中存在的过多关注具体概念辨析和概念的识记,忽视科学概念的认识功能和指导作用。重视学生认识方式的建构,重视概念在学生认识中的作用,即从具体知识的教学转化为关注认识方式的教学。
在建构概念的形成过程中重视认识方式的建构之下,教师和学生共同经历下列概念的认知脉络过程:
教师:
学生:
例如,在学习“电阻”概念时,可安排下列认识电阻概念建构的认识过程,形成建构电阻概念的认知脉络。
1.呈现一类事物的不同例证
出示甲、乙、丙、丁四段导体,甲、乙、丙三段导体都是锰铜合金线做的,甲与乙导体的长度相同,甲比乙粗。乙与丙导体的粗细相同,乙比丙短。丙与丁导体长度、粗细相同,材料不同,丁是镍铬材料。学生能判断这四段导体的电阻不相同,学生基本能辨别同一类事物的不同例证,但不知其所以然。
2.启发引导,概括出各个例证的共同属性
(1)怎样知道这四段导体的电阻大小不同,通过讨论,设计如下实验,电流越大,表明这段导体的电阻越小。反之,表明这段导体的电阻越大。
(2)通过实验讨论分析交流,归纳得出结论:导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。其实,这时学生对电阻的概念大致形成,但为了真正达成,还需反馈矫正。
3.反馈矫正
再设计实验:同一段锰铜导线,随着电压的升高,电流也逐渐升高。引导学生建构“电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的长度、横截面积、材料,而与电压和电流无关。
三、创设形成概念的情境,确定概念建构的问题线索
科学概念的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程,是在这种由感性认识到理性认识的不断循环所进行的归纳、演绎等逻辑推理过程中逐渐产生建构的。教师在进行概念教学设计时,要创设概念建构的学习情境,从实际问题的解决需要,从自然现象的解释需要去创设情境,在一个个形成概念的问题线索下,运用各种直观手段,使抽象的科学概念形象化,采取一系列促使概念建构的问题线索,促成概念的建构。即采取如下教学流程。
现以“压强”概念的教学为例。
1.创设情境
课件展示下列图片情境,并提问:这两个小孩对地面的压力差不多,为什么女孩每步陷得很深,行走艰难,男孩却行走如飞呢?
2.激发思维
(1)力的作用效果是什么?(2)压力的作用效果主要表现为什么?(3)你认为压力的作用效果与哪些因素有关?
3.直观手段
(1)学生体验实验:用两只手的食指顶住圆珠笔的两端,稍稍用一下力,两个手指的感觉和形变一样吗?说明了什么?再稍稍增大一下力,两手指的形变一样吗?说明了什么?
(2)设计实验和进行实验,归纳小结,压力的作用效果与哪些因素有关。
4.问题线索
根据前面的实验,你认为比较压力的作用效果的方法有哪些?你觉得哪种方法比较压力的作用效果较方便?你选取多大的面积能保证受力面积相同?在科学上,用压强来表示压力的作用效果。你认为应该怎样给压强下定义呢?
5.概念建构
压强概念可以定义为:单位面积上受到的压力。压强是用来表示压力作用效果的科学量。“压强”概念就在学生的头脑中形成和建构了。
四、开展多种建构概念的活动,寻找解决问题的方法
在建立科学概念的过程中,应从具体事物、事例、或从实验出发,使学生对科学现象获得清晰的印象,然后通过分析,抓住现象的本质,使学生从具体的感性认识上升到抽象的理性认识,从而形成科学概念。
1.采取实验手段
通过实验,可以提供生动的实验过程、丰富多彩的实验现象,提高学生对概念的感性认识。通过启发引导学生对实验过程的获得的事实、现象进行思考、辨认和总结,通过思维加工和科学抽象,实现从感性认识向理性认识的升华,实现科学概念的形成。科学中如密度、压强、浮力、比热、电阻、欧姆定律、电功、电功率、物质的性质、溶解度等概念的建构,离不开实验探究活动。
2.引导讨论活动
在科学概念学习中让学生参与对概念意义的交流,其中包括对疑点、假设以及论点的提出与评价,可以增进学生原先的科学概念理解。如果学生对某领域的科学理论或观念把握有误或是错误的,那么最适当的纠正方法是引出他们的想法,然后使这些想法面对矛盾的证据。这样学生不仅在自己谈论和思考一些现象方面有所进展,而且会在叙述这一领域中的一些特征的方式上变得更趋一致。师生间的交流能逐渐修正和完善科学概念,促进学生科学概念的建构。
3.充分运用生活材料
新课程呼吁科学教学要回归生活,也只有回归生活,才能体现科学的价值。科学学科是研究自然现象、物质性质结构和运动规律的一门科学。很多概念、原理、规律都源于自然,和生产生活实际联系紧密。多数概念是对自然现象及生产生活实际现象的抽象,生活是科学教学的源泉,科学教学是生活的有机组成部分。通过选取真实的生活实际材料,感性强,加深了学生对概念的印象,使学生对概念的理解不是表面的臆测,不是停留在表面的感觉,而是内心真正地内化,促进学生对概念的进一步建构。
4.找准概念“最近发展区”
在概念的建构过程中,一方面要认真分析教材,从知识结构体系、教材编写意图上整体把握教材,把握好学生的“最近发展区”。即在进行教学时,必须注意到学生有两种发展水平:一种是学生现有的发展水平,另一种是即将达到的发展水平。苏联教育家维果斯基把两种水平之间的差异称为“最近发展区”。概念形成时,所选的感性材料既不能让学生感到高不可攀,也反对过分容易。
5.将日常概念科学化
学习科学新概念之前,学生逐渐形成了对各种事物的感知,对多种科学现象便已有了自己的认识,其中有正确的概念和不完全正确的概念,是学生在日常生活实践中形成的概念,一般从直观出发,注重事物的外部特征,因此具有主观性、模糊性的特点。它往往是科学概念形成的重要基础,对科学概念的形成起促进和帮助作用,但有时也会起干扰和抑制作用。因此,教师在教学中应明确学生的日常概念与科学概念间的异同,采用适当的教学措施,将日常概念科学化,从而最终形成正确的科学概念。
五、增强科学概念的应用,促进概念的内化
概念应用是指学习者将习得的概念应用与解决有关问题,符合感性——理性——实践的认识过程,是概念的具体化过程。概念是否真正建构还要通过概念应用去检验,并且通过概念的应用反过来促进概念的形成和建构。在概念教学中,引导学生经历“从科学走向生活”的过程,实质就是经历科学概念的应用过程,从而实现科学概念的建构。
教学中,学生是认知行为的主体,是知识主动的建构者。因此,教学设计强调以学生为中心,强调学习过程的最终目的是完成知识的意义建构。教学设计的目标在于通过对各种过程和资源的设计支撑学生的建构活动。笔者按照以下思路进行科学概念的教学设计,具体流程如下图所示:
一、分析概念的知识线索,确定概念建构的知识脉络
科学概念教学要分析学生头脑中概念建构的知识线索,按着知识的内在联系,理清知识脉络成为学生概念建构的关键。把握知识的脉络,使书本中的知识“活”起来,用一系列的思维活动把知识贯穿起来,形成有条有理的知识线索,搭建成概念的知识脉络。这样的教学符合学生的循序渐进地认知规律特点和心理发展特点,能促进学生概念的形成和建构。
二、遵循认识方式的建构,理顺概念建构的认知脉络
科学概念和其相应的认识方式是相辅相成的,要想达到对科学概念的真正理解,需要建立起相应的认识方式,改变原来科学概念教学中存在的过多关注具体概念辨析和概念的识记,忽视科学概念的认识功能和指导作用。重视学生认识方式的建构,重视概念在学生认识中的作用,即从具体知识的教学转化为关注认识方式的教学。
在建构概念的形成过程中重视认识方式的建构之下,教师和学生共同经历下列概念的认知脉络过程:
教师:
学生:
例如,在学习“电阻”概念时,可安排下列认识电阻概念建构的认识过程,形成建构电阻概念的认知脉络。
1.呈现一类事物的不同例证
出示甲、乙、丙、丁四段导体,甲、乙、丙三段导体都是锰铜合金线做的,甲与乙导体的长度相同,甲比乙粗。乙与丙导体的粗细相同,乙比丙短。丙与丁导体长度、粗细相同,材料不同,丁是镍铬材料。学生能判断这四段导体的电阻不相同,学生基本能辨别同一类事物的不同例证,但不知其所以然。
2.启发引导,概括出各个例证的共同属性
(1)怎样知道这四段导体的电阻大小不同,通过讨论,设计如下实验,电流越大,表明这段导体的电阻越小。反之,表明这段导体的电阻越大。
(2)通过实验讨论分析交流,归纳得出结论:导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。其实,这时学生对电阻的概念大致形成,但为了真正达成,还需反馈矫正。
3.反馈矫正
再设计实验:同一段锰铜导线,随着电压的升高,电流也逐渐升高。引导学生建构“电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的长度、横截面积、材料,而与电压和电流无关。
三、创设形成概念的情境,确定概念建构的问题线索
科学概念的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程,是在这种由感性认识到理性认识的不断循环所进行的归纳、演绎等逻辑推理过程中逐渐产生建构的。教师在进行概念教学设计时,要创设概念建构的学习情境,从实际问题的解决需要,从自然现象的解释需要去创设情境,在一个个形成概念的问题线索下,运用各种直观手段,使抽象的科学概念形象化,采取一系列促使概念建构的问题线索,促成概念的建构。即采取如下教学流程。
现以“压强”概念的教学为例。
1.创设情境
课件展示下列图片情境,并提问:这两个小孩对地面的压力差不多,为什么女孩每步陷得很深,行走艰难,男孩却行走如飞呢?
2.激发思维
(1)力的作用效果是什么?(2)压力的作用效果主要表现为什么?(3)你认为压力的作用效果与哪些因素有关?
3.直观手段
(1)学生体验实验:用两只手的食指顶住圆珠笔的两端,稍稍用一下力,两个手指的感觉和形变一样吗?说明了什么?再稍稍增大一下力,两手指的形变一样吗?说明了什么?
(2)设计实验和进行实验,归纳小结,压力的作用效果与哪些因素有关。
4.问题线索
根据前面的实验,你认为比较压力的作用效果的方法有哪些?你觉得哪种方法比较压力的作用效果较方便?你选取多大的面积能保证受力面积相同?在科学上,用压强来表示压力的作用效果。你认为应该怎样给压强下定义呢?
5.概念建构
压强概念可以定义为:单位面积上受到的压力。压强是用来表示压力作用效果的科学量。“压强”概念就在学生的头脑中形成和建构了。
四、开展多种建构概念的活动,寻找解决问题的方法
在建立科学概念的过程中,应从具体事物、事例、或从实验出发,使学生对科学现象获得清晰的印象,然后通过分析,抓住现象的本质,使学生从具体的感性认识上升到抽象的理性认识,从而形成科学概念。
1.采取实验手段
通过实验,可以提供生动的实验过程、丰富多彩的实验现象,提高学生对概念的感性认识。通过启发引导学生对实验过程的获得的事实、现象进行思考、辨认和总结,通过思维加工和科学抽象,实现从感性认识向理性认识的升华,实现科学概念的形成。科学中如密度、压强、浮力、比热、电阻、欧姆定律、电功、电功率、物质的性质、溶解度等概念的建构,离不开实验探究活动。
2.引导讨论活动
在科学概念学习中让学生参与对概念意义的交流,其中包括对疑点、假设以及论点的提出与评价,可以增进学生原先的科学概念理解。如果学生对某领域的科学理论或观念把握有误或是错误的,那么最适当的纠正方法是引出他们的想法,然后使这些想法面对矛盾的证据。这样学生不仅在自己谈论和思考一些现象方面有所进展,而且会在叙述这一领域中的一些特征的方式上变得更趋一致。师生间的交流能逐渐修正和完善科学概念,促进学生科学概念的建构。
3.充分运用生活材料
新课程呼吁科学教学要回归生活,也只有回归生活,才能体现科学的价值。科学学科是研究自然现象、物质性质结构和运动规律的一门科学。很多概念、原理、规律都源于自然,和生产生活实际联系紧密。多数概念是对自然现象及生产生活实际现象的抽象,生活是科学教学的源泉,科学教学是生活的有机组成部分。通过选取真实的生活实际材料,感性强,加深了学生对概念的印象,使学生对概念的理解不是表面的臆测,不是停留在表面的感觉,而是内心真正地内化,促进学生对概念的进一步建构。
4.找准概念“最近发展区”
在概念的建构过程中,一方面要认真分析教材,从知识结构体系、教材编写意图上整体把握教材,把握好学生的“最近发展区”。即在进行教学时,必须注意到学生有两种发展水平:一种是学生现有的发展水平,另一种是即将达到的发展水平。苏联教育家维果斯基把两种水平之间的差异称为“最近发展区”。概念形成时,所选的感性材料既不能让学生感到高不可攀,也反对过分容易。
5.将日常概念科学化
学习科学新概念之前,学生逐渐形成了对各种事物的感知,对多种科学现象便已有了自己的认识,其中有正确的概念和不完全正确的概念,是学生在日常生活实践中形成的概念,一般从直观出发,注重事物的外部特征,因此具有主观性、模糊性的特点。它往往是科学概念形成的重要基础,对科学概念的形成起促进和帮助作用,但有时也会起干扰和抑制作用。因此,教师在教学中应明确学生的日常概念与科学概念间的异同,采用适当的教学措施,将日常概念科学化,从而最终形成正确的科学概念。
五、增强科学概念的应用,促进概念的内化
概念应用是指学习者将习得的概念应用与解决有关问题,符合感性——理性——实践的认识过程,是概念的具体化过程。概念是否真正建构还要通过概念应用去检验,并且通过概念的应用反过来促进概念的形成和建构。在概念教学中,引导学生经历“从科学走向生活”的过程,实质就是经历科学概念的应用过程,从而实现科学概念的建构。