科學(xué)探究的教學(xué)模式

1、科學(xué)探究的教學(xué)模式,美國馬薩諸塞州立大學(xué)教育學(xué)院數(shù)學(xué)及科學(xué)教育系 張紅琴 hongqin@educ.umass.edu,一個數(shù)學(xué)老師的教學(xué)流程,用幻燈機(jī)出示前一天作業(yè)的正確答案，講解典型錯誤在黑板上寫出本節(jié)課的教學(xué)目的在黑板上寫出或用幻燈機(jī)出示數(shù)學(xué)原理，并解釋舉具體例子并詳細(xì)寫在黑板上根據(jù)例子，學(xué)生練習(xí)，并找學(xué)生到黑板上做指出錯誤，并再次練習(xí)布置家庭作業(yè),人是怎樣學(xué)習(xí)的,有一條魚，它很想了解陸地

2、上發(fā)生的事，卻因?yàn)橹荒茉谒泻粑鵁o法實(shí)現(xiàn)。它與一只小蝌蚪交了朋友。小蝌蚪長成青蛙之后，便跳到陸地上。幾周后青蛙回到池塘，向魚匯報它看到的。青蛙描述了陸地上的各種東西：鳥，牛人。魚根據(jù)青蛙的描述作出了想象：每一樣?xùn)|西都帶有魚的形狀，只是根據(jù)青蛙的描述稍作調(diào)整—人被想象為用魚尾巴走路的魚，鳥是長著翅膀的魚，奶牛是長著乳房的魚。這個故事告訴我們學(xué)習(xí)總是建立在學(xué)習(xí)者原有知識基礎(chǔ)之上的。,前概念與迷思概念,前概念(preconceptions

3、):學(xué)生在得到正式教育之前，對于概念已經(jīng)建構(gòu)了最初的，不完整的和天真地想法。迷思概念(misconceptions):學(xué)生的前概念中，有些是與科學(xué)的理解大體一致的，但有些概念可能是與科學(xué)概念的理解相悖的。這些與科學(xué)理解相悖的前概念通常稱為迷思概念。,兒童前概念或迷思概念的特點(diǎn),學(xué)生在學(xué)習(xí)前對科學(xué)已有個人的認(rèn)識，這種認(rèn)識是其知識框架的一部分，是學(xué)習(xí)新知識，解決新問題的基礎(chǔ)。學(xué)生的前概念可能是不完整的或是與科學(xué)概念相悖的，但是對于解決

4、日常問題十分有效，所以他們不愿意放棄前概念或迷思概念。,人們是怎樣學(xué)習(xí)的—皮亞杰理論,在美國教育界流傳：我聽過的信息易于忘記，我見過的事物便于牢記，惟有我親自動手或親身經(jīng)歷過的事件才是我真正理解的東西。美國皮亞杰(Piaget)認(rèn)知平衡理論(equilibration)： 同化(assimilation):是指個體運(yùn)用既有圖式處理所面對的問題，即是將新遇見的事物納入既有圖式之內(nèi)。如果吸納的結(jié)果，兒童發(fā)現(xiàn)既有圖式仍然適合，此一新

5、事物即同化在他既有的圖式之內(nèi)，成為他知識的一部分。 順應(yīng) (accommodation):當(dāng)個體發(fā)覺不能用既有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)去適應(yīng)環(huán)境時，只好改變自己原來的認(rèn)知結(jié)構(gòu)以適應(yīng)環(huán)境，這叫順應(yīng)。這個過程是主體根據(jù)外界的信息情況，主動修正自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的。,如何鼓勵孩子通過理解來學(xué)習(xí)呢？,美國兒童教育家Connie Williams andConstance Kammii( 1986)建議：創(chuàng)造學(xué)習(xí)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)真正的有意義的教學(xué)鼓

6、勵孩子做出自己的決定通過與同伴交換看法，給孩子們提供機(jī)會來完善他們的思考并加深他們的理解,計(jì)劃建構(gòu)式的探究性科學(xué)課,建構(gòu)式的學(xué)習(xí)理論和探究研究提醒我們直接教學(xué)是徒勞無功的。給學(xué)生提供活動的機(jī)會和更多的自主性，讓他們操作真實(shí)的物體，親身經(jīng)歷探究的過程。學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)過程可分為三個階段：探測認(rèn)知結(jié)構(gòu)，了解已有概念引發(fā)認(rèn)知沖突，解構(gòu)迷思概念解決認(rèn)知沖突，建構(gòu)科學(xué)概念,課堂實(shí)例,材料：不需要過程：將手掌攤開放在離嘴大約1

7、0-15厘米的地方，要求學(xué)生張大嘴，慢慢地對手掌哈氣，然后問學(xué)生手上的感覺，學(xué)生會感到“暖烘烘”。將手掌攤開放在同樣的位置，首先讓學(xué)生閉緊嘴，但留一條小縫，然后要求他們用力向手掌吹氣，這次學(xué)生會感到“涼颼颼”的。問題：我們肺中呼出的氣到底是“熱”的還是“冷”的？為什么？,“吹氣”實(shí)驗(yàn)的解釋,我們?nèi)耸呛銣貏游?，人肺中的空氣與人的體溫基本相近，向手掌慢慢吹氣而感到“暖烘烘”是很正常的。人體組成部分大部分是水，人體中水分不斷通過皮膚及其

8、他器官向空氣蒸發(fā)。 蒸發(fā)是一種液體向氣體轉(zhuǎn)換的過程，需要帶走熱量，平時這是一種連續(xù)的平衡過程， 人并不感到這種過程的存在。嘴上留一條縫向手掌用力吹氣產(chǎn)生的急氣流加速了手掌上熱量的流失，所以使人感到“涼颼颼”。,5E-學(xué)習(xí)環(huán)教學(xué)模式是一種建構(gòu)主義教學(xué)模式,5E學(xué)習(xí)環(huán)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，學(xué)生通過探究，并以小組合作的形式對科學(xué)知識進(jìn)行理解和建構(gòu)。,5E 學(xué)習(xí)環(huán)教學(xué)模式,,導(dǎo) 入,探 究,解 釋

9、,延 伸,評 估,,,,,,,,導(dǎo)入（Engage),以活動或問題引起學(xué)生參與學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生聯(lián)結(jié)所知的和能做的事。,證明閱讀自由寫作分析圖片問學(xué)生“KWL”讓學(xué)生對某一現(xiàn)象各抒己見,課堂錄像—宇宙單元起始課,這節(jié)課是整個單元的導(dǎo)入。為什么要做抓地球儀的活動？這個活動和宇宙單元有什么關(guān)系？科學(xué)學(xué)習(xí)十字研究法？你的問題是什么？關(guān)于這個問題你已經(jīng)知道什么？關(guān)于這個問題你還有那些特別想知道的？關(guān)于這個

10、問題你能設(shè)計(jì)什么方案來解決？,探究（explore),給學(xué)生提供機(jī)會去檢驗(yàn)與新經(jīng)驗(yàn)相沖突的前概念，并和老師及同伴的想法做比較提供一個體驗(yàn)平臺給學(xué)生去探索他們身邊的環(huán)境或操作材料,形成假設(shè)或猜想設(shè)計(jì)探究步驟實(shí)施步驟來檢驗(yàn)假設(shè)或猜想使用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對假設(shè)或猜想進(jìn)行解釋建立模式,探究活動,探究活動1：兩聽可樂，是沉還是浮，比較它們有什么不同？你發(fā)現(xiàn)了什么？探究活動2：橙子是沉還是浮，剝皮后呢？ 想想為什么？,三種類型的探究性方法,三種

11、類型的探究性方法,結(jié)構(gòu)型探究和指導(dǎo)型探究一般是注重幫助學(xué)生學(xué)習(xí)課本內(nèi)容和開發(fā)一些學(xué)生探究能力開放型探究更注重學(xué)生的探究能力培養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生象科學(xué)家一樣通過一個現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題，并設(shè)計(jì)方案來解決問題。例如前段時間西南地區(qū)旱災(zāi)，近五個月沒有降一滴雨。那么我們可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一個開放型探究。,解釋（explain),組織學(xué)生討論探究結(jié)果。在學(xué)生探究活動的基礎(chǔ)上，教師針對學(xué)生的問題和一些不完整的結(jié)果進(jìn)行講解，補(bǔ)充和糾正。這個階段的教學(xué)形式可以是傳

12、統(tǒng)的“講授法”，也可以通過演示，提問，討論，圖片和錄像等手段來進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，其最終目的是要幫助學(xué)生建立較完整的，正確的科學(xué)概念。美國蘭本達(dá)課堂實(shí)錄，注意教師是如何運(yùn)用提問技巧不斷地啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生自己去得出結(jié)論的。,精致化（elaborate)或延伸（extend),在新的情景下應(yīng)用或擴(kuò)展學(xué)生所發(fā)展的概念學(xué)生發(fā)展更深的或是更廣的理解,解決問題做出決定實(shí)行新的探究比較，澄清，應(yīng)用,聲音是怎樣產(chǎn)生的—延伸活動,請每個同學(xué)用梳子和一

13、張蠟紙做一個玩具笛子。把蠟燭蓋上梳子，然后把嘴唇放在蠟紙上并哼出聲音。想想這個聲音是怎么產(chǎn)生的？什么東西在振動？為什么會產(chǎn)生這個聲音？,延伸課例--聲音的傳播,科學(xué)與個人及社會的關(guān)系：例如：為什么很多家庭使用門鈴？這比大聲叫更有效嗎？為什么？科學(xué)與科技：你會用什么材料以及怎樣制造一間聲音屏蔽的房子？你能制定一個易于實(shí)施的計(jì)劃并把所有可能性都考慮在內(nèi)嗎？和你的家長一起制造一個這樣的模型。科學(xué)探究：你認(rèn)為你可以設(shè)計(jì)一個罐頭瓶子電話使得三

14、個或更多的人可以同時使用嗎？試試看，把你的設(shè)計(jì)圖紙出來。科學(xué)史和科學(xué)的本質(zhì)：貝爾是怎樣應(yīng)用他對聲音的理解來發(fā)明電話的？找到他的某一個發(fā)明，并描述它是怎樣工作的。,評價（evaluate),當(dāng)學(xué)生在應(yīng)用新概念時鼓勵學(xué)生評價他們的理解，并解決問題教師的評估（階段性和總結(jié)性的）以及學(xué)生的自我評估和反思,觀察任何以上的現(xiàn)象開發(fā)一套評分標(biāo)準(zhǔn)考試綜合考核日記檔案袋評估法,聲音的傳播—評估,請猜猜以下物體哪些會振動并產(chǎn)生聲音？軟皮球，鼓