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中期报告
促进学生的前概念向科学概念转化的策略课题阶段性研究报告
鞍山市台安县西佛中心小学课题组张少禹
我校自2008年6月承担辽宁省教育科学“十一五”规划课题子课题《促进学生的前概念向科学概念转化的策略》这一课题以来,我们始终把课题研究工作放在重要地位,将理论与实践相结合为课题研究的着眼点,以“行动研究”为课题研究的切入点,按照新课程标准,在教学中边研究,边实践。
在教学中开展研究,在研究中深化教学,在一年的实验中,我们对学生的前概念向科学概念的转化有了更全面的认识。
促进学生的前概念向科学概念转化的策略在实践中不断深化和完善,并已取得了一些阶段性的成果。
一、对课题研究的目的、意义的认识
前概念是小学科学教学的生长点,是小学科学教学的出发点,是此岸,要达到科学概念的彼岸,必须从此岸出发。
所以教师在教学时一定要从学生的前概念出发,从学生的身边的、感兴趣的和存疑的问题入手,遵循从具体到抽象、从简单到复杂、循序渐进、由易到难的教学规律。
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。
所以在实际的科学教学中,如果教师能够把握住学生的前概念,就会使得教学有的放矢,就能更好地提高教学效果。
因此调查和研究学生的科学前概念是一项非常有意义的工作。
研究前概念转变为科学概念的方式、途径,从而提高科学课堂教学的有效性,增强小学生学习科学的兴趣,达到提高小学生科学素养的目的。
二、课题研究的主要内容
1、不同年龄段的小学生科学前概念的特点研究。
2、基于促进学生的前概念向科学概念转化的教学设计、教学策略研究。
三、课题研究的阶段性实施情况介绍
“促进学生的前概念向科学概念转化的策略”课题研究已经正式实施一年了,我们正按计划如期进展。
在取得本课题立项之后,我们就召开了课题组成员会议。
在本次会议上,课题负责人张少禹校长阐述了:
①本课题研究的目的意义;②本课题研究的主要内容;③本课题的研究预计有那些方面的突破。
计桂芹老师就课题研究提出了一些指导性的意见。
研究的本质就是促进学生的发展。
为了提高科学课堂教学的有效性,增强小学生学习科学的兴趣,最终达到提高小学生科学素养的目的。
在促进学生的前概念向科学概念转化的策略研究方面做了如下尝试:
1、及时举办观摩课
我校经常开展“示范课研讨”和“优质课竞赛”等活动。
这些活动的开展激活了课题研究阵地,增强了课题组教师信心,激发了她们的研究热情,她们的创新能力也由此得到了充分发挥。
通过展示与交流、统一认识、大力推广、不断反思、及时收集实验材料,总结经验,为后续工作提供了科学依据。
2、定期召开课题研讨会
在研究过程中及时总结成果,召开课题研讨会。
① 交流研究过程及方法,达成共识,加以推广;
② 反思研究过程中遇到的新问题,出谋划策,及时解决;
③ 搜集整理研究效果、总结,教师研究课汇报材料,优秀课例以及教学笔记,灵活运用;
④商讨拟定下步实验计划,为下步研究作好铺垫。
3、鼓励撰写研究经验
在研究过程中,要善于总结,加强反思,促进提高。
不断反馈先进思想,先进经验。
教学中经常会出现计划与实际的矛盾,主观与客观的脱离,经常反思会促进教师的发展,提高教学质量。
要通过说课、评课,撰写教学随笔进行反思,深入到教学实践中去反思,哪些方法优越,哪些方法欠缺,扬长避短,写出自己的真实体会,从是非的形成到思想的碰撞,从观点的交锋到点滴的收获及至意外的困窘……一一记载,在反思中不断成长,在反思中逐渐成熟,为课题的深化、推广作好充分准备。
四、课题研究的过程
1、进行现状调查,撰写了调查报告。
2、学习相关文献,撰写文了献综述。
3、确定了研究课题,撰写了实施方案。
4、实施阶段:
调查学生的科学前概念,了解情况:
课题实施初期,根据本校学生特点和教学实际,运用各种调查方法,了解学生对科学前概念的认识,发现小学生科学前概念的特点与存在的问题。
下面是本课题组在实际的教学中总结出的,获取小学生科学前概念的一些方法及分析。
(一)、画网状图法:
这是调查学生前概念情况时运用最广泛的一种方法,它的优点是可以充分的反映出学生的最原始的认知情况,便于教师把握住学生的前概念进行有的放矢的教学。
如:
在调查三年级学生对“水的浮力”存在哪些前概念时,丁颖老师就使用了画网状图的方法,让学生填图。
结果在50名被调查学生中,各种各样的答案都有,90%的学生这样填:
木块浮、铁块沉;轻的浮,重的沉;小的浮,大的沉;棉花浮,石头沉;当然还有的学生填:
轮船行驶、捞铁牛等等。
这样通过网状图,教师很容易的就能知道在学生学习“水的浮力”这个科学概念前,在他们的大脑中存在着这样一个前概念:
重的物体不受水的浮力,因为他们会沉在水底;而轻的物体受到水的浮力,所以会浮在水面上。
而且通过调查数据的显示(90%),还表现出小学生的前概念具有一定的稳定性。
这说明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。
因此我们在教学时要通过科学合理的探究方法(大胆预测——实验设计——动手操作——结论分析),让学生改变自己错误的观点。
(二)、访谈法:
访谈法又称晤谈法,是指通过访员和受访人面对面地交谈来了解受访人的心理和行为的心理学基本研究方法。
因研究问题的性质、目的或对象的不同,访谈法具有不同的形式。
根据访谈进程的标准化程度,可将它分为结构型访谈和非结构型访谈。
访谈法运用面广,能够简单而迅速地收集多方面的工作分析资料,因而深受人们的青睐。
例如:
在调查50名学生对“水的蒸发”存在哪些前概念时,计桂芹老师就应用了“访谈法”:
把装满水的玻璃杯放在阳面窗台上,过几天后杯子里的水会发生什么变化?
学生观点一:
水不会发生变化(持这种观点的较多,占70%。
);学生观点二:
水可能会变少(持这种观点的较少,占30%。
);没有学生会说水会变多了。
针对第二种观点的学生,她又进行了追问:
水为什么会变少?
有75%的学生认为可能是小动物或人把它喝了;还有25%的学生认为是跑到空气里了。
这样通过一个极为简单的访谈,实验教师就了解到了学生对于“水的蒸发”普遍存在这样的前概念:
水的蒸发在平时是不进行的。
而且通过访谈数据的分析,我们也很容易得知:
学生头脑中的前概念具有隐蔽性。
这是由于学生大脑中的前概念是潜移默化形成的,因此它以潜在形式存在,平时并不表现出来。
然而在科学课的教学中讲授科学的概念时,学生马上就会联想到他们头脑中的前概念。
当让学生用科学概念去解释问题时,前概念就会马上表现出来。
因此要求我们在教学时要通过科学实验把科学的概念告诉学生,并把科学的概念应用到更为广泛更为深刻的生活现象中去,当学生在新的思维结构下有更多成功的时候,他们就会接受科学的概念。
(三)、解释法:
教师设计情境和问题,让学生根据自己的经验,进行解释。
这种方法的优点是:
能直奔要研究的主题,直接反映出学生的实际情况。
例如:
在调查50名学生对“空气与燃烧”存在哪些前概念时,计桂芹老师设计了这样一个情境:
把一支蜡烛点燃,然后用杯子罩住,过一会儿蜡烛熄灭。
然后她就应用了“解释法”来了解学生的前概念情况。
蜡烛为什么会熄灭?
结果50名学生中,有85%的学生这样解释:
杯子中的空气没有了,所以蜡烛熄灭了。
还有15%的学生解释:
是氧气没有了,所以蜡烛熄灭了。
这时,教师很容易了解到学生存在的前概念:
空气帮助燃烧,空气没有了,燃烧就不能进行。
通过调查数据分析,我们也可以知道,学生的前概念往往来自于自己的生活经验,只是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,有时他们借用表面类似的现象对事物进行解释。
因此要求我们在教学时要有针对性地选择事例或现象,让学生用自己的前概念去对事例或现象进行解释,使他们产生认识上的冲突,即大脑中的原有概念与当前面临的现实产生无法调和的矛盾,从而感觉到有改变认知结构的需要。
(四)、图示法。
图示法是学生通过画图的方式表达出他们对某一概念或某一实验过程的理解。
这种使思维可视策略相比于传统的访谈、问卷有其不可替代的优势。
首先,它更易把握出低年级学生的前概念。
(人类的认知发展经过动作表征、映象表征和符号表征(其中最主要的符号是语言)当学生的心理发展还不十分完善时,他们自己的意思可能不能完全清晰地通过语言传达,而画图可以更加简易地让孩子表达出自己的真实想法。
)
其次,在对学生一些似是而非的模糊概念的把握上,通过学生的绘图,教师可以探查到学生更深层的想法。
比如,在关于电路连接概念的学习上,我们学生原有的前常概念状况如何?
我们可以通过课前画图的方式来表达自己的理解(具体如下)。
这些是五年级学生在自我认识中的电路连接概念,从他们的连接中可以看出有的同学觉得电池和灯泡间只需要一根电线进行连接,也有的同学采用了复杂的连接方式,但仍然没能连接亮灯泡。
这些连接方式暴露了学生对电及简单电路概念的理解——绝大多数儿童将灯泡看成是一个单向的接收器,认为电池是电源的提供者,而灯泡是电流的接收者。
他们认为电流,能量,电压等贮存在电池中,然后流向灯泡供其消耗。
在这一过程中,电池很显然被看作是主动的给与者,灯泡被认为是被动的接收者,或者干脆也把灯泡看成是主动的索取者:
它从电池中索取所需能量。
当然了解学生前概念的方法还有很多:
预测法、提问法、问卷法等等,我想只要老师们能根据自己的实际教学经验和学生的实际情况,选择自己最拿手的方法,那就一定能尽量多的了解到学生存在的前概念情况,然后把“前概念”看作是探究性学习中的一个探究的目标,那学生就会在新旧认识的冲突中更加增强探究的欲望,从而使学生自觉地学会探究,学会思维,学会实践,学会创造,使他们的综合素质得到最优发展。
五、研究成果
(一)通过研究,发现小学生科学前概念的基本特点。
1、小学生的前概念中感性的成分很多;
2、小学生的前概念中的一些解释缺乏守恒性;
3、小学生的前概念中有的存在“泛灵论”的成分;
4、小学生的前概念具有一定的稳定性;
5、小学生的前概念具有一定的情境性;
6、前概念是个人的,不同文化背景和生活经验下的小学生前概念可能不同。
(二)、掌握了如何克服错误的前概念对正确的科学概念的形成的影响,达到教学目标的方法。
学生对通过各种渠道接触到的科学概念可能存在错误的理解。
例如,铁比木头重,车不拉不走,水温只要达到100℃就可沸腾等。
通过调查有效地发掘出学生的错误概念,对老师有针对性地帮助学生构建科学概念十分有效。
按照皮亚杰的观点,学生改变原有认知结构的主要机制是顺应。
所谓顺应,是指对原有认知结构的调整和改变,以便更好地理解和接纳新现象。
也就是说,当新知识和原有认知有较大的差异和矛盾时,必须将原有知识进行结构调整和改变,通过顺应学习才能接纳新知识,解决认知矛盾,实现由原有的前概念向新的科学概念的转变。
1、丰富感性积累,初建科学概念。
研究证明,学生对自然事物已经形成的初步认识,在头脑中往往是根深蒂固的,如果仅仅靠说教的方式,很难让学生形成科学概念,它必须通过一系列有思维参与的科学探究活动,把握自然事物的本质特征,形成科学概念。
科学教学中一般可以通过探究性实验积累感性认识,实现认知顺应。
感性认识是进行思维加工以形成科学概念的基本材料,是激发学生学习动机和兴趣的有效武器。
感性认识不足,是学习科学概念的主要障碍。
因此,要使学生更好地掌握科学概念,必须创造一个适应教学要求,借以引导启发学生挖掘问题、思考问题、探索事物的共同特征和本质属性的学习环境,使学生获得必要的、充分的感性认识。
实验是获得感性认识的重要途径。
运用实验来展示有关的科学现象的过程,使学生获得更典型、更生动、更深刻、更能反映事物的本质属性和共同特征的感性认识。
比如我在引导学生研究“摆”时,学生多次测试,发现一个摆在单位时间内的摆动次数是一定的,继而提出了摆的快慢与什么有关的研究问题。
通过实践,学生发现摆的次数与摆绳的长短有关。
我又出示了两个摆绳一样长、摆锤轻重不一样的摆,让学生推测两个摆的快慢情况,当事实告诉学生两个摆绳一样长的摆居然摆动次数不一样时,与原有的认知又产生了矛盾。
学生又提出了摆锤轻重也会影响摆动次数的推测,并且制定了新的探究方案:
准备三个摆绳一样长、摆锤轻重不一样的摆,分别测试它们单位时间内摆的次数。
经过反复实践,学生对摆的次数与摆绳的长短有关的认识逐渐加深。
2、通过比较实验,完善科学概念。
当学生通过观察等一系列活动对于概念有了新的认识时,在这一过程的教学中教师应提供具体的类比,把要学习的新观念与学习者先前熟悉的观念或事物进行类比,促进学生对新概念的理解。
3、整理加工事实,形成科学概念。
科学概念是对自然界的现象、过程等感性材料进行科学抽象的产物。
在科学概念的教学中,如果只是向学生提供形成科学概念的感性材料,而不让学生参与思维加工活动,掌握建立科学概念的思维方法,会使学生的感性认识和理性认识,生活经验和科学概念仍处于“分离状态”,对科学概念的认识只能是肤浅的片面的。
因此,在学生获得感性认识的基础上,要引导他们运用分析、综合、概括等思维方法,对感性认识进行加工。
六、今后设想
研究学生的前概念转化的策略,先采用分类法和统计法将获得的学生科学前概念加以分类和整理,分析、猜想并在实验中研究学生前概念的特点及规律;研究“促进学生的前概念向科学概念转化的教学设计、教学策略”。
课题研究的不断深入,我们的研究者必然会碰到各种新问题、新现象,这要我们不断反思自己研究过程中的行为,我们在课题实施中倡导多讲问题、多谈困惑、参与讨论、寻求解决问题的策略,这样我们研究过程会更扎实,研究方法会更科学,研究内涵会更丰富。
如今,课改正全面深入实施,也在不断地回归到更理性的层面,课题研究也正处于热潮之中。
课题研究深化了我们对教学的认识,建立了一支爱思考、能思考的科学教师队伍,形成了师生互动的学习氛围,培养了一群创新、好学的学生,提高了学校办学水平。
但是我们的研究是一个持续不断的过程,现在还刚刚起步,虽取得点点成绩,但也有这样或那样的不足,今后我们将不断扩大研究的视野,努力工作、不负众望。
使我校课题《促进学生的前概念向科学概念转化的策略》顺利开展,取得成果!
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