科學探究的教學模式

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

2、上發(fā)生的事，卻因為只能在水中呼吸而無法實現。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。魚根據青蛙的描述作出了想象：每一樣東西都帶有魚的形狀，只是根據青蛙的描述稍作調整—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習總是建立在學習者原有知識基礎之上的。,前概念與迷思概念,前概念(preconceptions

3、):學生在得到正式教育之前，對于概念已經建構了最初的，不完整的和天真地想法。迷思概念(misconceptions):學生的前概念中，有些是與科學的理解大體一致的，但有些概念可能是與科學概念的理解相悖的。這些與科學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,學生在學習前對科學已有個人的認識，這種認識是其知識框架的一部分，是學習新知識，解決新問題的基礎。學生的前概念可能是不完整的或是與科學概念相悖的，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。,人們是怎樣學習的—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歷過的事件才是我真正理解的東西。美國皮亞杰(Piaget)認知平衡理論(equilibration)： 同化(assimilation):是指個體運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。如果吸納的結果，兒童發(fā)現既有圖式仍然適合，此一新

5、事物即同化在他既有的圖式之內，成為他知識的一部分。 順應 (accommodation):當個體發(fā)覺不能用既有的認知結構去適應環(huán)境時，只好改變自己原來的認知結構以適應環(huán)境，這叫順應。這個過程是主體根據外界的信息情況，主動修正自身的認知結構而實現的。,如何鼓勵孩子通過理解來學習呢？,美國兒童教育家Connie Williams andConstance Kammii( 1986)建議：創(chuàng)造學習環(huán)境來實現真正的有意義的教學鼓

6、勵孩子做出自己的決定通過與同伴交換看法，給孩子們提供機會來完善他們的思考并加深他們的理解,計劃建構式的探究性科學課,建構式的學習理論和探究研究提醒我們直接教學是徒勞無功的。給學生提供活動的機會和更多的自主性，讓他們操作真實的物體，親身經歷探究的過程。學生概念轉變的科學教學過程可分為三個階段：探測認知結構，了解已有概念引發(fā)認知沖突，解構迷思概念解決認知沖突，建構科學概念,課堂實例,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，要求學生張大嘴，慢慢地對手掌哈氣，然后問學生手上的感覺，學生會感到“暖烘烘”。將手掌攤開放在同樣的位置，首先讓學生閉緊嘴，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”實驗的解釋,我們人是恒溫動物，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-學習環(huán)教學模式是一種建構主義教學模式,5E學習環(huán)教學模式強調以學生為中心，學生通過探究，并以小組合作的形式對科學知識進行理解和建構。,5E 學習環(huán)教學模式,,導 入,探 究,解 釋

9、,延 伸,評 估,,,,,,,,導入（Engage),以活動或問題引起學生參與學習，幫助學生聯(lián)結所知的和能做的事。,證明閱讀自由寫作分析圖片問學生“KWL”讓學生對某一現象各抒己見,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系？科學學習十字研究法？你的問題是什么？關于這個問題你已經知道什么？關于這個問題你還有那些特別想知道的？關于這個

10、問題你能設計什么方案來解決？,探究（explore),給學生提供機會去檢驗與新經驗相沖突的前概念，并和老師及同伴的想法做比較提供一個體驗平臺給學生去探索他們身邊的環(huán)境或操作材料,形成假設或猜想設計探究步驟實施步驟來檢驗假設或猜想使用實驗結果對假設或猜想進行解釋建立模式,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,結構型探究和指導型探究一般是注重幫助學生學習課本內容和開發(fā)一些學生探究能力開放型探究更注重學生的探究能力培養(yǎng),培養(yǎng)學生象科學家一樣通過一個現象，發(fā)現問題，并設計方案來解決問題。例如前段時間西南地區(qū)旱災，近五個月沒有降一滴雨。那么我們可以引導學生進行一個開放型探究。,解釋（explain),組織學生討論探究結果。在學生探究活動的基礎上，教師針對學生的問題和一些不完整的結果進行講解，補充和糾正。這個階段的教學形式可以是傳

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行啟發(fā)式教學，其最終目的是要幫助學生建立較完整的，正確的科學概念。美國蘭本達課堂實錄，注意教師是如何運用提問技巧不斷地啟發(fā)和引導學生自己去得出結論的。,精致化（elaborate)或延伸（extend),在新的情景下應用或擴展學生所發(fā)展的概念學生發(fā)展更深的或是更廣的理解,解決問題做出決定實行新的探究比較，澄清，應用,聲音是怎樣產生的—延伸活動,請每個同學用梳子和一

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生的？什么東西在振動？為什么會產生這個聲音？,延伸課例--聲音的傳播,科學與個人及社會的關系：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施的計劃并把所有可能性都考慮在內嗎？和你的家長一起制造一個這樣的模型?？茖W探究：你認為你可以設計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，把你的設計圖紙出來?？茖W史和科學的本質：貝爾是怎樣應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),當學生在應用新概念時鼓勵學生評價他們的理解，并解決問題教師的評估（階段性和總結性的）以及學生的自我評估和反思,觀察任何以上的現象開發(fā)一套評分標準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生聲音？軟皮球，鼓