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摘要小学生对科学并不是一无所知,他们对事物有自己的理解方式,有时候这种理解是相当稳定的,难以改变。因此,了解学生原有的认知水平——即学生的科学前概念是十分重要的,它直接关系到科学教育的设计、质量与效果。本文首先就一个核心却难以突破的概念——“消化”进行前概念调查,并以此为基础提出对于“消化”内容的教学策略,进而明确这些前概念以及它们是如何转变的。
关键词小学科学教育消化科学前概念转变策略
中图分类号:G424文献标识码:A
学生在受到正式的小学科学教育前已对部分科学概念有了自己的理解。这种认知或许来自于非正式的学前科学教育,亦或许来自学生自发对周围事物的观察。无论怎样,学生作为学习的主体都不是一张白纸。但是,我们也不得不承认,学生的原有认知,即学生的科学前概念,在很大程度上与相对严谨的科学概念间存在着一些异同。因此,作为科学教师,我们应充分考虑到学生的科学前概念,这样才能真正达到让学生自己来更好地学习科学。本文就以小学科学中出现的一个重要且不易突破的核心概念“消化”为例,来探讨一下当前小学生的科学前概念及其转变策略。
1 小学生关于“消化”的前概念
“消化”是令许多科学教师头疼的核心概念之一。似乎学生在学习了“消化”内容之后,也仍然没有抛弃掉一些原有的错误认识。那么,我们先来看一下学生在没有正式接触“消化”的内容前是怎样理解它的。
根据“苏教版”小学科学教材编写者之一的冯梦月老师介绍,学生对消化系统是有自己的认知结构的,而且这种认知结构非常稳定,常常抗拒改变。比如许多学生都认为食物进入口腔之后,在体内会马上进入两条甚至多条管道旅行。学生对此的解释是“固体食物走一条路,从‘后面’排出”、“液体食物走一条路,从‘前面’排出”。
在笔者看来,学生根据日常生活中的一些观察,显然已对食物在体内旅行的路线有了一个较为粗糙的理解。对于学生,这足以解释一些现象,因此也就不会有主动探索的欲望。为了一探究竟,笔者对所在学校四年级学生进行了关于“消化”内容的前概念调查,采用了面谈、笔试、画图等多种测查方法。果不其然,有一部分学生在画图时同时画出了多条食物在体内旅行的线路。在之后的面谈中,这部分学生都认为固体食物和液体食物在体内会有不同的旅行路线,相应的也有不同的出口。
当然,笔者也有一些其他的发现。比如,在学生画出“食物在体内旅行路线图”以及笔试时,有的认为会经过食道、胃、肠子等器官,有的认为要经过心脏、肺、肾、肝等器官,也有一部分认为会通过食道、胃、小肠、大肠等。从这些暴露出的问题,我们可以明显地看出,学生虽然有自己对“旅行路线”的理解,但“路线”要经过哪些器官却各不相同。
再比如,学生们对各个器官的名称和位置也存在着很大的争议。学生们除了常见器官外,也没有特别区分一些靠得很近却有很大差异的器官,比如有的学生没有区分小肠与大肠,一概称为“肠子”等;学生们画出来的各个器官的位置都不尽相同,有的胃画得靠上,有的胃画得偏右,有的大肠与小肠的位置画反了等。
还有学生对食物在各个器官内的形态有很大的分歧。笔者通过进一步的谈话后了解到,学生其实能够意识到食物到达胃时的形态,因为他们日常生活中有呕吐的经验。但是基本上所有的学生对食物在胃之后的器官中的形态基本存在于猜测和不确定的阶段。
根据以上所述的一些测查结果,笔者认为学生在没有受过正式科学教育前,对“消化”的前概念可以概括为以下四项:
(1)固态和液态食物在体内旅行路线的异同存在争议;
(2)不确定食物在体内旅行会经过哪些器官;
(3)不明确身体内部分器官的名称与位置;
(4)不明确食物在各个器官的状态。
2 基于小学生“消化”前概念的转变策略
任何的转变策略的基础都是学生的原有科学认知,即学生的前科学概念。毕竟学生是学习的主体。偏离了学生的前科学概念进行教学无疑是变相地承认学生是张“白纸”。因此,基于归纳出的学生关于“消化”前概念的特点,笔者提出一些关于教学“消化”内容的一些转变策略。
2.1创设情景,外显学生前概念,并引发认知冲突
使学生关于“消化”的前概念外显是我们进行教学策略设计的一个重要前提和依据。前面已经提到笔者课前进行的前概念调查,其实,在课堂上也可以进行,且更有现场生成的特点。比如在课堂开始,教师可采用一定的先行组织策略引出一种固体食物和一种液体食物,使学生有想表达自己关于食物在体内旅行的看法。可以请几位学生上讲台,教师当模特,学生用手在教师身上指馒头和水在教师体内是怎样旅行的,接着会有很多同学提出不同的看法。每位学生都有自己的科学前概念,而且也相当的稳固,不易改变。但是当同一个问题摆在所有学生的面前时,认知冲突便发生了。每位学生都想表达自己的观点,而且都各不相同。到底谁的正确?这是一种基于社会建构主义教学方法产生的认知冲突,同时也引发了学生进一步往下探究的内在需要。
2.2讨论交流,提出可行的探究方法
对于探究体内的方法,学生在日常生活中或多或少会接触一些,比如他们会说出解剖、X光、CT、内窥镜等。这些都是不错的方法,但是基于珍惜生命以及受研究条件的限制,课堂上无法完成学生们提出的设想。不过听诊器是既普遍又可以实现的工具,而且学生对它也非常熟悉,因此学生会在相互的讨论中提到使用听诊器来听听食物在我们体内旅行会是怎样的路径,同时也能明确,馒头与水在进入口腔后会根据相同还是不同的路线旅行。
2.3讨论交流,相互汇报,发现问题,解决问题
在学生实验用听诊器听馒头和水在体内的旅行后,学生听到无论是馒头还是水,都会通过同一个管道到达胃里,这个管道就是食道。于是,在学生亲身经历过实验后,对于第一种前概念的疑惑也迎刃而解。通过实验事实,即学生听到得声音是通过同一管道的,学生会调整原有的认知结构以形成新的图示。但这并不意味着到达了最终的认知平衡,因为很快就有学生发现食物进到胃后便听不到声音了。
“食物之后会去哪?”学生们非常关心这个问题。利用学生的好奇心,教师可顺势引导,并出示一张人体的解剖图。我们虽然无法现场完成解剖,但是可以借助前人的经验——解剖图来了解我们的身体内部。科学探究必定会受到条件的制约。学生提出的探究方法中有解剖,但是课堂上是无法实现的。当我们面对这个正确却又难以完成的探究方法时,我们可以站在前人的肩膀上来探究问题。这是对学生的科学情感态度与价值观的教育,同时也为今后学生科学素养的形成奠定坚实的全面的基础。根据解剖图,学生明确地了解到胃连着哪些器官,不仅强化了食物通过食道进入胃,同时也了解到了食物在通过胃之后还会通过小肠、大肠等器官。通过解剖图的出示,学生也会对各个器官的名称、位置有所了解。在教师有意识地引导学生在自己身上指出各个相应器官后,学生对各个器官的位置和名称也有了很好的了解。
但是,新的问题又出现了,食物在体内经过这些器官时会发生怎样的变化呢?以教室里的设备无法让学生亲眼看看食物在体内发生变化这样一个奇妙的过程,但是教师可以提前准备并当场展示一段含有X光照射的食物在体内旅行的视频资料。此处教师提供收集到的含有X光的视频,充分利用了多媒体辅助教学手段,使原本难以观察的消化过程变得可视化。多媒体的运用不仅丰富了教学手段,也使课堂的容量增加。视频中对食物在体内旅行的路线进行介绍,也对食物在各消化器官中的变化进行讲解。学生在观看视频时,不仅巩固了原有的认知结构,即食物会经过哪些消化器官,同时也吸收到关于各消化器官具体的知识,为后续的科学学习埋下伏笔。
2.4整合教学方法,评价、强化并巩固科学概念
教学评价是课堂中不可缺少的环节,显然它应该贯穿于课程始终。但是在这里,笔者提出单独设一块游戏环节,既做到评价,又起到了让学生应用强化概念的作用。可以提供学生关于食道、胃、小肠、大肠的图片,让学生以小组为单位进行贴图游戏。当课程进行到评价阶段,学生的学习动机已有所减退。通过游戏贴图活动,学生再次投入合作探究中,相互交流,互相合作。在活动过程中,学生新生成的认知结构会进一步巩固,并且从平面到立体完成一次知识的迁移。
总的来说,这样的教学设计是基于学生关于“消化”的科学前概念的,也是符合学生的认知发展的。下面笔者就以表格的形式来总结学生关于“消化”的科学前概念与转变策略的对应关系:
3 一些思考
对于“消化”这个核心概念而言,科学概念也许只用几句话就能概括,但教学只停留在这个层面又有什么意义呢?在这个信息丰富且多元化的时代,知识在不断更新。人们对事物从不认识到认识经历了漫长的过程,有些知识被相对更科学的知识取代,那么这种知识的完善过程,即科学发展的历史应成为我们关注的焦点。从听诊器到解剖,到后来用X光等先进方法观察人体内部,人类了解食物在自己体内的旅行走过了艰难而曲折的道路。学生们在课堂上也不自觉地经历了这样的一个认知过程,只不过是这漫长过程的浓缩。从这种角度看,短短的一页课文、简简单单的几个问题却也包含着大量的教学内容。
在科学课程的教学中,我们应充分抓住学生学习的“生长点”进行展开,可以运用多种教学手段来帮助学生认知结构的“生长”并充分设计教学活动,例如画画、多媒体辅助教学等等,亦可加入适当的游戏让学生在玩中学。然而无论引入哪种方式来丰富教学,教学观念的转变是最重要的。观念不转变,再丰富的教学活动都只会停留在表面,不会对学生的认知结构产生作用,最终使科学课变得没有科学味。对于科学教师而言,我们更应侧重过程导向的科学教学,在培养学生科学探究过程和情感态度时,结合自身优势和充分的资源来丰富教学,这样的教学设计才会是合适的、恰当的。
关键词小学科学教育消化科学前概念转变策略
中图分类号:G424文献标识码:A
学生在受到正式的小学科学教育前已对部分科学概念有了自己的理解。这种认知或许来自于非正式的学前科学教育,亦或许来自学生自发对周围事物的观察。无论怎样,学生作为学习的主体都不是一张白纸。但是,我们也不得不承认,学生的原有认知,即学生的科学前概念,在很大程度上与相对严谨的科学概念间存在着一些异同。因此,作为科学教师,我们应充分考虑到学生的科学前概念,这样才能真正达到让学生自己来更好地学习科学。本文就以小学科学中出现的一个重要且不易突破的核心概念“消化”为例,来探讨一下当前小学生的科学前概念及其转变策略。
1 小学生关于“消化”的前概念
“消化”是令许多科学教师头疼的核心概念之一。似乎学生在学习了“消化”内容之后,也仍然没有抛弃掉一些原有的错误认识。那么,我们先来看一下学生在没有正式接触“消化”的内容前是怎样理解它的。
根据“苏教版”小学科学教材编写者之一的冯梦月老师介绍,学生对消化系统是有自己的认知结构的,而且这种认知结构非常稳定,常常抗拒改变。比如许多学生都认为食物进入口腔之后,在体内会马上进入两条甚至多条管道旅行。学生对此的解释是“固体食物走一条路,从‘后面’排出”、“液体食物走一条路,从‘前面’排出”。
在笔者看来,学生根据日常生活中的一些观察,显然已对食物在体内旅行的路线有了一个较为粗糙的理解。对于学生,这足以解释一些现象,因此也就不会有主动探索的欲望。为了一探究竟,笔者对所在学校四年级学生进行了关于“消化”内容的前概念调查,采用了面谈、笔试、画图等多种测查方法。果不其然,有一部分学生在画图时同时画出了多条食物在体内旅行的线路。在之后的面谈中,这部分学生都认为固体食物和液体食物在体内会有不同的旅行路线,相应的也有不同的出口。
当然,笔者也有一些其他的发现。比如,在学生画出“食物在体内旅行路线图”以及笔试时,有的认为会经过食道、胃、肠子等器官,有的认为要经过心脏、肺、肾、肝等器官,也有一部分认为会通过食道、胃、小肠、大肠等。从这些暴露出的问题,我们可以明显地看出,学生虽然有自己对“旅行路线”的理解,但“路线”要经过哪些器官却各不相同。
再比如,学生们对各个器官的名称和位置也存在着很大的争议。学生们除了常见器官外,也没有特别区分一些靠得很近却有很大差异的器官,比如有的学生没有区分小肠与大肠,一概称为“肠子”等;学生们画出来的各个器官的位置都不尽相同,有的胃画得靠上,有的胃画得偏右,有的大肠与小肠的位置画反了等。
还有学生对食物在各个器官内的形态有很大的分歧。笔者通过进一步的谈话后了解到,学生其实能够意识到食物到达胃时的形态,因为他们日常生活中有呕吐的经验。但是基本上所有的学生对食物在胃之后的器官中的形态基本存在于猜测和不确定的阶段。
根据以上所述的一些测查结果,笔者认为学生在没有受过正式科学教育前,对“消化”的前概念可以概括为以下四项:
(1)固态和液态食物在体内旅行路线的异同存在争议;
(2)不确定食物在体内旅行会经过哪些器官;
(3)不明确身体内部分器官的名称与位置;
(4)不明确食物在各个器官的状态。
2 基于小学生“消化”前概念的转变策略
任何的转变策略的基础都是学生的原有科学认知,即学生的前科学概念。毕竟学生是学习的主体。偏离了学生的前科学概念进行教学无疑是变相地承认学生是张“白纸”。因此,基于归纳出的学生关于“消化”前概念的特点,笔者提出一些关于教学“消化”内容的一些转变策略。
2.1创设情景,外显学生前概念,并引发认知冲突
使学生关于“消化”的前概念外显是我们进行教学策略设计的一个重要前提和依据。前面已经提到笔者课前进行的前概念调查,其实,在课堂上也可以进行,且更有现场生成的特点。比如在课堂开始,教师可采用一定的先行组织策略引出一种固体食物和一种液体食物,使学生有想表达自己关于食物在体内旅行的看法。可以请几位学生上讲台,教师当模特,学生用手在教师身上指馒头和水在教师体内是怎样旅行的,接着会有很多同学提出不同的看法。每位学生都有自己的科学前概念,而且也相当的稳固,不易改变。但是当同一个问题摆在所有学生的面前时,认知冲突便发生了。每位学生都想表达自己的观点,而且都各不相同。到底谁的正确?这是一种基于社会建构主义教学方法产生的认知冲突,同时也引发了学生进一步往下探究的内在需要。
2.2讨论交流,提出可行的探究方法
对于探究体内的方法,学生在日常生活中或多或少会接触一些,比如他们会说出解剖、X光、CT、内窥镜等。这些都是不错的方法,但是基于珍惜生命以及受研究条件的限制,课堂上无法完成学生们提出的设想。不过听诊器是既普遍又可以实现的工具,而且学生对它也非常熟悉,因此学生会在相互的讨论中提到使用听诊器来听听食物在我们体内旅行会是怎样的路径,同时也能明确,馒头与水在进入口腔后会根据相同还是不同的路线旅行。
2.3讨论交流,相互汇报,发现问题,解决问题
在学生实验用听诊器听馒头和水在体内的旅行后,学生听到无论是馒头还是水,都会通过同一个管道到达胃里,这个管道就是食道。于是,在学生亲身经历过实验后,对于第一种前概念的疑惑也迎刃而解。通过实验事实,即学生听到得声音是通过同一管道的,学生会调整原有的认知结构以形成新的图示。但这并不意味着到达了最终的认知平衡,因为很快就有学生发现食物进到胃后便听不到声音了。
“食物之后会去哪?”学生们非常关心这个问题。利用学生的好奇心,教师可顺势引导,并出示一张人体的解剖图。我们虽然无法现场完成解剖,但是可以借助前人的经验——解剖图来了解我们的身体内部。科学探究必定会受到条件的制约。学生提出的探究方法中有解剖,但是课堂上是无法实现的。当我们面对这个正确却又难以完成的探究方法时,我们可以站在前人的肩膀上来探究问题。这是对学生的科学情感态度与价值观的教育,同时也为今后学生科学素养的形成奠定坚实的全面的基础。根据解剖图,学生明确地了解到胃连着哪些器官,不仅强化了食物通过食道进入胃,同时也了解到了食物在通过胃之后还会通过小肠、大肠等器官。通过解剖图的出示,学生也会对各个器官的名称、位置有所了解。在教师有意识地引导学生在自己身上指出各个相应器官后,学生对各个器官的位置和名称也有了很好的了解。
但是,新的问题又出现了,食物在体内经过这些器官时会发生怎样的变化呢?以教室里的设备无法让学生亲眼看看食物在体内发生变化这样一个奇妙的过程,但是教师可以提前准备并当场展示一段含有X光照射的食物在体内旅行的视频资料。此处教师提供收集到的含有X光的视频,充分利用了多媒体辅助教学手段,使原本难以观察的消化过程变得可视化。多媒体的运用不仅丰富了教学手段,也使课堂的容量增加。视频中对食物在体内旅行的路线进行介绍,也对食物在各消化器官中的变化进行讲解。学生在观看视频时,不仅巩固了原有的认知结构,即食物会经过哪些消化器官,同时也吸收到关于各消化器官具体的知识,为后续的科学学习埋下伏笔。
2.4整合教学方法,评价、强化并巩固科学概念
教学评价是课堂中不可缺少的环节,显然它应该贯穿于课程始终。但是在这里,笔者提出单独设一块游戏环节,既做到评价,又起到了让学生应用强化概念的作用。可以提供学生关于食道、胃、小肠、大肠的图片,让学生以小组为单位进行贴图游戏。当课程进行到评价阶段,学生的学习动机已有所减退。通过游戏贴图活动,学生再次投入合作探究中,相互交流,互相合作。在活动过程中,学生新生成的认知结构会进一步巩固,并且从平面到立体完成一次知识的迁移。
总的来说,这样的教学设计是基于学生关于“消化”的科学前概念的,也是符合学生的认知发展的。下面笔者就以表格的形式来总结学生关于“消化”的科学前概念与转变策略的对应关系:
3 一些思考
对于“消化”这个核心概念而言,科学概念也许只用几句话就能概括,但教学只停留在这个层面又有什么意义呢?在这个信息丰富且多元化的时代,知识在不断更新。人们对事物从不认识到认识经历了漫长的过程,有些知识被相对更科学的知识取代,那么这种知识的完善过程,即科学发展的历史应成为我们关注的焦点。从听诊器到解剖,到后来用X光等先进方法观察人体内部,人类了解食物在自己体内的旅行走过了艰难而曲折的道路。学生们在课堂上也不自觉地经历了这样的一个认知过程,只不过是这漫长过程的浓缩。从这种角度看,短短的一页课文、简简单单的几个问题却也包含着大量的教学内容。
在科学课程的教学中,我们应充分抓住学生学习的“生长点”进行展开,可以运用多种教学手段来帮助学生认知结构的“生长”并充分设计教学活动,例如画画、多媒体辅助教学等等,亦可加入适当的游戏让学生在玩中学。然而无论引入哪种方式来丰富教学,教学观念的转变是最重要的。观念不转变,再丰富的教学活动都只会停留在表面,不会对学生的认知结构产生作用,最终使科学课变得没有科学味。对于科学教师而言,我们更应侧重过程导向的科学教学,在培养学生科学探究过程和情感态度时,结合自身优势和充分的资源来丰富教学,这样的教学设计才会是合适的、恰当的。