林泳桥《小学科学教学关键问题指导》阅读摘录及心得 [复制链接]

如何实施指向大概念的教学    近年来,美多个国家的科学教育界提出了科学大概念(big ideas in sciene)的现,希望以科学文化(包括科学思想和方法)为基础,实现科学课程的进一步综合化,提务合科学课程的教育价值。科学大概念是指居于科学学科中心，具有持久价值和迁移价的关键性概念,原理或方法。在许多文献中也被译为“核心概念”“核心观点”大观点等。学习科学研究指出,用核心概念(大概念)组织教学内容更有利于学生的深层理解。
21 世纪初,英国一批杰出的科学教育工作者对英国国家课程及科学教育进行反思，并撰写了一篇包含十条建议的报告。其中第六条指出:“科学课程应当给年轻人提供有关科学核心概念的理解,即对有关自然界的可靠知识在过去和现在获取方式的理解。《科学教育的原则和大概念》一书也指出:科学教育的目标不应是获得一堆由事实和理论堆砌的知识,而应是实现一个趋向于核心概念进展的过程。它选择了10 个科学概念和4个关于科学的概念作为帮助中小学生理解与他们生活相关的事件和现象的核心概念。

10 个科学概念是:
(1)宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。
(2)物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用。
(3)改变一个物体的运动状态需要有净力作用于其上。
(4)当事物发生变化或被改变时,会发生能量的转化,但是在宇宙中能量的总量是不变的。
(5)地球的构造和它的大气圈以及在其中发生的过程,影响着地球表面的状况和气候。
(6)宇宙中有数量极大的星系,太阳系只是其中一个星系--银河系中很小的-部分。
(7)生物体是由细胞组成的。
(8)生物需要能量和营养物质,为此它们经常需要依赖其他生物或与其他生物竞争。
(9)生物体的遗传信息会一代代地传递下去。
(10)生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。

4 个关于科学的概念是:
(1)科学认为每一种现象的产生都具有一个或多个原因。
(2)科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的。
(3)科学发现的知识可以用于开发技术和产品,为人类服务。
(4)科学的应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。

核心概念构成了学科的支架,抓住了核心概念构建的体系,也就抓住了学科的本质。因此,我们在实施科学教育的过程中,必须要通过合理的教学进程,帮助学生建立和运用核心概念,培养学生的学习能力,使他们更好地理解与他们生活相关的事件和现象。

教学关键问题解决一、明晰学科核心概念框架，用大概念统整学科知识
    布鲁纳认为，不论我们教什么学科，都务必使学生日记学科的基本结构。学科的基本就够就是学科的基本概念、基本原理及其内在的规律。
“大概念”是一种基本学科知识模块。这一模块包含了“大概念-中概念-小概念”的科学概念体系。因此要使教学目标能指向核心概念认识，教师就不许明确本学科的主要核心概念及概念的层级框架。
二、提炼学习主题概念指向,用类属学习和总括学习相结合设计教学
指向大概念的课堂教学,首先需要提炼教学内容所反映的核心概念,把核心概念分解为统摄性较低的概念和典型事实,组成教学内容框架,然后采用上,下位学习(总括、类属)的方式设计教学。教学中应尽量为学生提供更多下位学习机会,帮助学生建立和运用核心概念,从而有助于培养学生的学习能力,促进他们对生活相关事件和现象的理解。
三、把握核心概念发展进阶,大单元组织实施学习进程
教学目标对教学起着引领、导向、激励的作用,其如何设定至关重要。设定目标时不的认识结构必然是杂乱无章、层次低下的,也必然无法适应时代的需求。教师要在单元甚
的具体概念和典型事实作为支撑,这就需要为学生提供更多的下位学习(类属学习)机会。

正视课堂教学中的实际问题，疑难问题。比如提问，思维的创新。

如何在教学中指向物质科学领域的大概念?物质科学是研究物质及其运动和变化规律的基础自然科学,是小学科学课程内容的四大领域之一。物质科学的教学、期望学生逐步建构”物体具有一定的特征,材料具有一定的性能”等6个主要概念及其21个从属概念,从而形成“世界是物质的,物质是运动的”的观念。在(科学教育的原则和大概念)一书中,这些主要概念被称为“大概念”,即能够用于解释和预测较大范围自然界现象的概念。

从物质科学领域的主要概念及其从属概念中不难发现,引导学生观察事物的存在及，其运作方式,探究物体之间的相互作用及其因果关系,是帮助学生建构物质科学领域主要概念的教学关键所在。

观察特征,是了解事物的存在及其运作方式的第一步。特征可以是物质本身的形状、质量、体积等属性,也可以是对象之问的大小,结构、运动方式等特性。关注特征,往往是描述现象、提出”现象为何发生”等科学问题的前提。在“科学探究”目标的“处理信息”方面,对特征的描述是非常重要的。实际上,处理信息的很大一部分工作是识别特征。
探究因果关系,往往是规律性的特征被发现后的第二步。从发现某种现象或结果,到对其成因提出不同的假设并加以验证,最后形成一种有证据支持的、可预测新现象的“理论”。探究因果关系不仅能帮助学生建构相关科学概念,还能增强学生探究物质世界奥秘的好奇心,形成乐于观察、注重事实、勇于探索的科学品质。

学生对物质科学领域的探究通常始于对特征的观察,并在对因果关系的探究中逐步加深对物质及其运动和变化规律的理解,从而建构起该领域的主要概念及其从属概念如何在教学中指向物质科学领域的大概念?具体可以通过以下教学策略达成。

一、基于年段进阶目标,确立一项关键实践活动
对事物特征的观察,不同的年段有着不同的目标。小学低年级学生主要通过感官或借助简单工具,对事物外部的典型结构及其显著特征进行观察。从小学中年级开始,学生生通过一些实来影响事物发生发展程的些因,包括通过改在子物外部的某些条件米测试事件变化的进程,以及通过改变事物内部的某些结构米观察象是否发生。到了小学高年级,还需要让学生辨明那些规律性的事件中是不是存在因果关系。
由于课堂教学时间的局限,教师需要根据学生的进阶目标,为他们在物质科学领域的学习设计一项指向大概念的关键实践活动,以保证学生有充足的时间参与调查研究和证据论证。关键实践活动通常采用简明的包含“学什么”“怎么学”的陈述性语言来描述,比如通过观察获得证据来证明外界温度变化对岩石的风化作用”。

二、基于前概念的探查,提出一套问题解决方案
针对将要学习的某个科学概念,教师可以事先向学生提一些相关的问题,例如,什么是溶解?从冰箱中取出的瓶子上为什么会出现水珠?学生的答案不会千篇一律。从这些不同的答案中,我们可以比较全面地了解学生对科学概念的已有认识,即“前概念”。前概念是物质科学领域的学习起点。
物质科学领域的学习内容,有的旨在解决“是什么”“会如何变化”“变化会有怎样的结果”的问题,需要学生提出基于事物及其变化过程的观察或实验方案;有的学习内容旨在解决“为什么”“受何种因素影响”的问题,需要学生提出基于事件发生、发展的因果关系的观察或实验方案。
班”物质科学领域的问题解决方案设计,对不同年段的学生有着不同的要求。小学低年级学生要在教师指导下,依据已有的经验,对“是什么”“会如何变化”“变化会有怎样的结果”等问题做出简单的猪想,设计并实施简单的观察或实验活动。小学中年级学生则是在教师引导下,基于已有经验和所学知识,对某一事件发生或发展有无影响条件提出假设,设计并实施定性的观察或实验。小学高年级学生要基于所学的知识,从事物的结构、功能及相互作用等角度,对各种外部或内部因素的变化而导致的结果提出有针对性的假设,设计并实施定量的观察或实验。

三、基于实证所得证据,开展一次交流论证活动
不同年段学生的实证过程是有差异的。小学低年级学生在教师的帮扶下,借助多种感官或简单工具对事物进行观察,并收集关于事物的外部特征或者事件简单变化的相关证据。小学中年级学生在教师的引导下,运用感官和选择恰当的工具、仪器,观察事物的特征及其变化过程,并收集和识别事物及其变化过程中的显著特征。小学高年级学生则通过观察、实验、调查等多样化的手段来获取事物及其变化更丰富、更细微的特征,用图文、图表来记录和表达相关的证据和数据。
在物质科学领域的学习中,证据的交流论证是必不可少的。小学低年级学生,通常是在教师指导下,简要交流自己的探究过程、取得的证据和获得的结论,并与同学就诸如“结论有没有证据的支持”“哪些是证据,哪些不是证据”“哪些证据能支持自己的观点”等展开讨论。其他学生则需要积极倾听他人的论证过程,并在证据基础上表达支持或不支持,或复述他人重要的观点。
从小学中年级开始,学生应该从正确讲述自己的探究过程、证据与结论,过渡到使用表格和图表(比如条形图、折线图等)的表现方法来呈现探究证据和结论。其他学生的工作不仅是倾听,还包括“对事实和基于探究发现的推断加以区分”“对证据的有效性做出评价”“比较和优化自己或他人的论证过程”。

如何在教学中指向生命科学领域的大概念?生命科学是小学科学教育的四大领域之一:内容丰富,涉及面广。在现行的教科技料学教材中,三植物期单,四年的“我们的身体新的生命”单元,五年级的“生物与环境”单元,六年级的”生物的多样性”“微小世界”单元等,都属于生命科学领域的主题。生命科学领域的学习,应致力于理解一些生命科学上有关的大概念。因为“科学教育的目标不是去获得一堆由事实和理论堆砌的知识,而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程,这样做有助于学生理解与他们生活相关事件和现象”。而概念的形成也有助于学生形成科学的思想观念、方法和科学的世界观。
在《科学教育的原则和大概念》一书中,有关生命科学的主要大概念(或称为核心概念)有:
生物体是由细胞构成的。
生物需要能量和营养物质,为此它们需要依赖其他生物或与其他生物竞争。
生物体的遗传信息会一代代地传递下去。
生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。
当然,这些大概念不是小学阶段就能建构完成的,它们贯穿在整个基础教育阶段,呈螺旋式上升。

《义务教育小学科学课程标准》的内容标准,以大念为统领进行组织和呈现,通过以“联系、整体”的视角来规划生命世界的轮廓,将生命世界中零散的、具体的科学事实以大的科学概念来统整,形成多种多样的生物、生命的延续,生物与环境的关系三大主题。
在教学中,应帮助学生形成6 个主要概念,即小学阶段的大概念。
(1)地球上生活着不同种类的生物。
(2)植物能适应环境,可制造和获取养分来维持自身的生存。
(3)动物能适应环境,通过获取植物和其他动物的养分来维持生存。
(4)人体由多个系统组成,各系统分工配合,共同维持生命活动。
（5）植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传。
（6）动植物之间、动植物于环境之间存在着相互依存的关系。

重视科学概念是当前科学教育的一大特点。但在实际的教学中,由于部分教师认识不到位,对学生的概念建构过程缺乏有效的方法指导,以及学生由于年龄特点引起的局限性等,在生命科学领域中存在着诸多教学疑难问题。

第一,前概念具有的局限性和顽固性,在一定程度上阻碍了科学概念的形成。
学生在学习生命科学的内容以前并非一无所知,他们已经在生活实践中形成了对生命世界的一些认知,我们称之为前概念。但这些前概念受年龄和思维的限制,缺乏对生命世界的观察和思考,对生命科学领域的认识是片面的、不准确的,甚至是错误的。
比如学生认为水里游的就是鱼,天上飞的就是鸟,蘑菇是植物等。一次,我们针对“鸭子是不是鸟”进行调查,结果有43%的学生认为鸭子不是鸟。这样的错误前概念对学生的学习可能产生很大影响,是学生建构正确概念的障碍和阻力。
又如,研究结果表明,即使到了十一二岁,许多儿童在关于生命概念的解释中还带有万物有灵论的影子。大部分6 岁儿童还不能理解问题的含义,而常常做出自相矛盾的回答(比如,对生物和非生物的解释是一样的),或者不加区分地回答“是”或“不是”。6-9岁的儿童,普遍具有一种万物有灵的思维,或者经常用一种综合形式、运动、用途等来确认物体是否具有生命(如太阳、风、云、雨等经常被学生认为是有生命的)。

第二,缺乏生活经验,部分学生存在着自然缺失症现象,使科学概念的建构缺乏直观认知的基础。
随着工业化、城市化和现代化进程的加快,种种社会问题暴露出来。人与自然渐渐疏离,人类享受现代生活,依赖先进科技,很多人被各种电子设备牵着走，“低头族”越来越多,社交能力慢慢退化。这些问题都是“自然缺失症”的一个表象问题,在儿童身上表现得尤为明显。而且这种令人担忧的状况有愈演愈烈之势。在城市里长大的孩子已经失去了大自然赋予人类的灵性,已经习惯用物质代言快乐,很难与自然和谐共存。他们背过《悯农》,却没见过农民种地;吃过猪肉,却没见过猪跑;分不清五谷,辨不明花草,认不出飞鸟走兽。直观认知的欠缺,使他们对生命世界的认识浮于表面,难以建构科学概念。

第三,观察不深人,缺乏探究毅力,难以坚持长时观察,使科学概念的建构不牢固。观察是小学生研究生命世界最常见和最首要的方法。儿童认识“生命世界”是从观察开始的,他们运用各种感觉形式、借助仪器,对生命体与生命现象进行系统、周密、精确、审慎的观察,并将观察结果以图形、图表、文字、数字等不同形式进行如实描述和记录,获得大量鲜明而具体的感性认识,在经过思维活动的加工、提炼之后,探寻出生物之间的差异与生命活动的规律。
，由于受年龄特点和认识水平的限制,儿童早期主要用感官直接观察周围的生命事实，并进行定性描述,随后发展到借助一定的工具进行间接观察,将结果进行更科学和简明的定量描述,对观察结果的描述渐渐严谨到具有统计学的意义。
对生命世界的观察往往需要长时间的观察过程,学生缺乏持之以恒的学习动力,很难做到长时间对动植物的生长做跟踪观察和记录,往往半途而废,从而使学生在最后的交流、汇报阶段出现编造数据的现象。

第四,教学方法的单一,部分教师以影像资料代替实际观察,使科学概念的建构浮于表面。
生命世界的很多实验活动,不像物理、化学实验那样可以在实验室用相应的实验材料完成,它必须深入现场,有的还要经历一个很长的周期,没有事先的准备,只靠课堂上 40分钟,很难完成科学概念的建构。于是,有些教师就用影像资料来代替实际观察,这样容易使原本生动的教学活动变得枯燥,甚至会导致部分学生产生厌学的现象。

如何在教学中指向地球与宇由科学领城的大概念?
神秘浩瀚的字宙是学生水恒的兴趣点,学生会有无效关于日月星辰的问题在头中闪现。地球与科学领的,将些学生理解的问题,也会涉个推理等能力。
本领作为小学科学课程内容的四大领城之一:期望学生建立三个主要概念及12个下位概念(学习内容)。
1.在太阳系中,地球、月球和其他星球有规律地运动着
1.1地球每天自西向东国绕地轴自转,形成登夜交替等有规律的自然现象
1.2 地球自西向东围绕太阳公转,形成四季等有规律的自然现象
1.3 月球围绕地球运动,月相每月有规律地变化
1.4 太阳系是人类已经探测到的字宙中很小的一部分,地球是太阳系中的一颗行星
2.地球上有大气、水、生物、土壤和岩石,地球内部有地壳、地慢和地核
2.1地球被一层大气圈包围着
2.2 地球表面有由各种水体组成的水圈
2.3陆地表面大部分覆盖着土壤,生存着生物
2.4 地球表面覆盖着岩石
2.5 地球内部可以划分为地壳、地慢和地核三个圈层
3.地球是人类生存的家园
3.1地球为人类生存提供各种自然资源
3.2人类生存需要不同形式的能源
3.3人类生存需要防御各种灾害,人类活动会影响自然环境

一、碎片与系统
学生对某类知识的认识与理解,会对即将的学习产生一定的影响。而他们对这类知识的认识与理解主要来自本领域的课堂学习和多种信息渠道的课外学习。
第一,本领域的课堂学习。一节课的学习有其教学目标,在实现这节课目标的同时，也应该为其他教学内容的学习打下基础。“描述一天中气温变化的大致规律”和“描述一天中太阳光下物体影子的变化规律”等学习目标,分别从属于不同的下位概念,但对四季成因的认识却有着十分重要的意义和价值。因此,教学实践中,需要教师纵观教学内容。对大概念与大概念之间的相互关联有一定的理解,用系统方法论的思想建立起现代教学观。以探究四季成因为例,学生在探究四季成因之前,已经学习了太阳的东升西落、物体影子变化的规律、一天(年)气温的变化、一年中动植物变化等相关的知识。这些知识在实际的学习过程中,是围绕着一定的概念建立进行的。太阳的东升西落、物体影子变化的规律是在认识地球自转中了解的,一天(年)气温的变化是在认识地球大气圈中习得的,而一年中动植物变化则是在“动物能适应环境"这个大概念建立中掌握的。
第二,多种信息渠道的课外学习。信息社会背景下,学生能从书籍、电视、互联网等多种渠道获取他们感兴趣的信息。信息源多,信息量大是课外学习的特点,但多数信息碎片化,不系统,由于能力有限,他们在课外学习时对相关信息的理解也存在局限,缺乏对信息的再加工,对一部分信息的理解停留在表面,一知半解。
在探究学习四季成因之前,有些知识已经存在于学生脑海中,并与一定的概念建立了联系。但作为四季成因的概念建立,这些知识可能就是零散,无序的。为建立起四季成因的概念,教学中就需要将学生脑海中的这些知识唤醒,重新进行建构,从而建立起新概念。

二、学习方法与大概念
在教学过程中渗透一些科学的学习方法,对于学生建立地球与宇宙领域的大概念有重要的意义。
1. 地球与宇宙科学领域的学习具有一定的复杂性
为了帮助学生建立相应的大概念,应该根据学习内容运用适当的学习方法适时地开展相应的学习活动。
人们对世界的认识往往是从现象开始的,人们对四季的认识也是如此。
2.从长期观测到合理想象
认识月相与认识其他天文现象一样,都需要一定的空间想象。而空问想象能力的培养,是离不开实制的。月相的测和对月变化的分,能够从月相的大小.月的运动等直观因索上,促使学生对月相的变化提出研究问题,将日地月的相对位置变化与月相变化建立起联系。概括地看,学生长期观测月亮及其变化一按一定顺序摆放月相图片一建立日地月模型一发现月相变化的规律与月亮运动规律的关系,这个学习过程是从具体空间到大脑想象的过程,是将长期的观测转化为空间想象的过程。同时,对月相的长期观测,也是对学生意志力和科学态度的锤炼。
3.类比推理、科学假说、模拟实验等多种学习方法综合运用
在指导学生认识四季成因中,教师提供给学生一年二十四节气气温变化的柱状图和一年二十四节气正午影长的柱状图。通过比较,学生发现气温变化与影长变化的关联。经过类比推理,学生提出了假说:地球自转会引起一天中太阳直射角度发生变化,一年二十四节气太阳直射角发生变化可能是由于地球公转引起的。模拟实验是检验假说的重要手段。学生通过模拟实验发现,地球公转中影长确实能发生变化。这对于学生认识四季成因是非常关键的。如果在模拟实验中记录地球仪上标杆影长变化的数据,而这些数据能与观测的数据相对应,学生对大概念的理解会更加深刻。为了能观测到模拟实验中影仪上春夏秋冬影长的位置。在整个活动过程中,类比推理、科学假说、模拟实验和数据分 现了这个关系与实际观测的影长变化的一致性,更有学生根据影长及其变化推断出地球 长的数据,从标杆到北极点画上刻度,在实际操作中,学生能清晰地观测和记录到影子的长度。通过对比,学生从模拟实验中发现了标杆影子长度变化与地球仪公转的关系,还发
析环环相扣,逻辑严密,推断合理,一气呵成。
4.证实与证伪也是地球与宇宙科学领域学习中常用的方法 证实是通过大量的事实来归纳证明一个理论的正确性。而证伪是建立在演绎逻辑的的基础上,找到实验结果或实际现象与假设或某种理论的反例,由此推断其不成立。不管是证伪还是证实,都强调用事实说话,也就是实证。一般来说,小学生的思维简单且缺少道向思维,证实的运用会多于证伪。如果在适当的学习内容中涉及证伪的方法,能丰富学生的思维,也是理解大概念、用大概念去认识和理解世界的需要。例如,在“日食”一课上对“是不是金星或者水星挡住太阳”的猜测,用两个事实进行了证伪。一是“近大远小”原则。金星或水星与地球之间的距离远大于月球与地球之间的距离,我们看到的金星或水星只有芝麻大小,不足以完全挡住太阳。二是金星或水星的视运动方向比较复杂,在经过太阳表面时是自东向西的,而观察到的日食现象中挡住太阳的物体运动方向是自西向东的。运用证伪的方法,排除了金星或水星挡住太阳后出现日食的可能。
与证伪相比,证实就显得比较简单。月亮大小和运动方向都有可能挡住太阳形成日食,但是发生日食的时候月球是在太阳与地球之间吗?在从收集整理的若干次日食发生的时间和地点等信息表中,日食发生地点都是散乱的,而时问都是发生在农历初一,而这个时候月球正好运动到太阳与地球之间的位置上。

三、模拟实验与模型思维
模拟实验是地球与宇宙科学领域学习的重要方法,对学生形成相关的大概念起着不可替代的作用。课程标准提出的模型思维,就是建立与研究对象相似的模型来模拟原型，以此来发现研究对象的本质与规律。建立模型与模拟实验是模型思维的重要环节。
建立模型需要展开丰富的想象,而想象需要建立与之相适应的表象。现象的再现,发现现象之间的相互关系,建立事物变化的相互联系,都有助于学生将具体的事物经过大脑的加工转换为表象。这个过程丰富生动,能体现出学生从具体走向抽象的思维轨迹,当学生将地球、月球,太阳等模型放置到相应的轨道上,他们实际经历了从具体到抽象再到具体的模型思维过程。通过模拟实验再现得到相关现象及其变化,并发现其中规律,就是有效运用模型思维方法的成果。
模拟实验中会出现两种情况。一种是观察者置身于实验的情境中,也就是说,观察者除了观察实验现象之外,同时也是模拟实验中的元素之一。模拟月球挡住太阳产生日食的模拟实验就是这样的情形,太阳挂在教室远处,学生左手持圆片使其从左向右运动遮挡住太阳,学生就能明显看到被遮住的太阳及被遮住的过程。这时候,学生充当的角色是地球和地球上的观察者。另一种是观察者置身于实验之外,这种情况会多一些。在探究四季成因的模拟实验中,地球仪在相应的轨道上绕太阳移动,学生观察地球仪上的标杆在不同位置的变化。这时观察者置身于太阳系以外观察地球在公转时发生的现象。上述两种模拟实验都需要学生有位置感,明确自己是站在哪个角度进行观察的。

林老师看书进度很给力，思考很深入。

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