概念轉變教學的理論與策略正式版通用PPT課件

1、科學概念轉變教學的理論和策略浙江師范大學課程與教學研究所蔡鐵權專題一 概念轉變的依據(jù)：前概念目錄123前概念與迷思概念概念轉變的教學模式概念轉變的含義，轉變的條件、方式和途徑一、前概念與迷思概念（一）前概念（preconception）學生在學習前就存在著對科學事件的個人認識學生的個人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雖然可能是錯誤的，但對于解決日常問題十分有效，這也是為什么學生不愿意放棄前概念的原因之一學生科學概念的形成與科學家的研究過程是一致的，因此必須重視學生的認識過程學者及其提出有關前概念用語一覽表 作者年代概念名稱Ausubel,Novak和Hane

2、sian1978前概念（preconceptions）Hawkin1978直覺想法(intuitive ideas)Champagne,Klopfer和Anderson1979常識信念(common sense beliefs)ViennotVillani和Pacca19821987自發(fā)想法(spontaneous idea)Sutton1980私人概念(private concepts)Carmazza,McCloskey和Green1981樸素信念(nave beliefs)Driver和Easley1981另有架構(alternative frameworks)Hewson1981另有概

3、念(alternative conceptions)作者年代概念名稱Pardhan Bano1982另有想法(alternative ideas)ArnaudinNovak 和Gowin19821984迷思概念（misconception）Gilbert,Osborne 和Fensham1982兒童的科學（childrens science）McCloskey1983直覺信念（intuitive beliefs）Novak1983有限的或者不適合的命題層階（limited or inappropriate prepositional hierarchies）Resnick,McCloskeyM

4、intzes19831984樸素理論（nave theories）學者及其提出有關前概念用語一覽表 作者年代概念名稱Fischer 和Lipson1986隱伏的錯誤來源（underlying sources of error）Hills1989學生的天真信念（students untutored beliefs）Disessa1993現(xiàn)象學原始詞（phenomenological primitives）Kuiper1994學生的想法（studentsidea）概念架構（conceptual framework）Prawat1989非正式的知識（informal knowledge）Claxto

5、n1987迷你理論（mini-theories）Good1991前科學概念（prescientific conception）學者及其提出有關前概念用語一覽表 （二）迷思概念（misconception） “迷思概念”是指學生在接受正規(guī)的教育之前，對于自然界的一些現(xiàn)象已有自己的想法，這是其自行所發(fā)展出來的概念，是不同于科學家的科學概念的。 個人性頑固性情境性普遍性不完備性歷史相似性1.迷思概念的特征1.1 迷思概念的特征(不完備性) 臺灣學者鐘圣校（1993）以訪談法對五、六年級未上過及已上過電動機單元的學生進行調查，并比較六年級學前、學后對此單元的認識，發(fā)現(xiàn)皆有迷思概念，唯內容和程度不同。在

6、各類迷思概念的訪談資料中，可發(fā)現(xiàn)大量的受訪者，其回答不夠完整，且這種不完整，不是表達力的問題，而是對問題的思考不周全，以致說出的概念也失之片面或零碎。 1.1 迷思概念的特征(不完備性） 對于迷思概念的不完備性，很多學者也表示了類似的看法。有學者指出迷思概念有別于同領域專家的看法，如Fisher（1986），郭重吉（1989），邱弘毅（1998）。他們指出迷思概念常常是不周全、片面、或是零碎的。學生具有的迷思概念往往不是體系完整的知識架構；對于同一個概念，學生常常出現(xiàn)不周全、甚至相互矛盾的想法。 Driver等人曾指出迷思概念有個人性（personal），個人遭遇相同的事件，接受相同內容的教學

7、，個體會產生不同的解釋，以自己的方式來內化經(jīng)驗，建構出自己的定義。 鐘圣校指出，許多迷思概念是相當特別的，屬個人特有，是學生將信息內化，用自己的經(jīng)驗來建構事物的意義。1.2 迷思概念的特征（個人性） 裘維鈺（1995）綜合了Driver等人的看法，認為迷思概念具有個人性，學生以自己的方法來內化他們的經(jīng)驗，建構屬于自己的意義，而這些個人的想法會影響獲得信息的方法。 邱弘毅（1998）認為有些迷思概念是個別的、是個人所獨特擁有的。 1.2 迷思概念的特征（個人性） 有些迷思概念很容易經(jīng)過教學或簡單的解說就得到改變。但有些迷思概念，雖教學時教師提出大量的證據(jù)或費許多口舌講解，仍然一再出現(xiàn)。讓學者不得

8、不承認其根深蒂固的存在事實。1.3 迷思概念的特征（頑固性） Fisher(1985)認為許多迷思概念拒絕改變，至少在傳統(tǒng)教學方法下是不行的，正是這一特性，導致許多學者研究有效的方法來改變學生的迷思概念。 Driver等人(1985)也指出，迷思概念很難被改變，兒童常以自我的意識來詮釋學習到的觀念，并且加以強化自我的信念，甚至在教學之后，仍不會修正或改變其原本的想法。1.3 迷思概念的特征（頑固性） Novak（1988）關于迷思概念的八項原則中提出，概念很早即被獲得（concepts are acquired early in life），迷思概念很早即被獲得，并且是拒絕修正的（miscon

9、ceptions are acquired early and are resistant to modification）。 Wandersee等人（1994）認為以傳統(tǒng)的教學策略，迷思概念非常頑強且不易消失。 林楷植（2002）通過研究發(fā)現(xiàn)迷思概念用傳統(tǒng)的教學策略是不易改變的。 1.3 迷思概念的特征（頑固性） Tytler(1998)的研究指出，在大氣壓力的科學概念中，認為學生利用具有多重的概念來了解現(xiàn)象，而多重概念是以情境的特征形成。 裘維鈺（1995）指出迷思概念具有變易性，常前后不一致，有時同樣的問題，因其所處的情境不同，學生往往會有不同的解釋。 邱照麟（2000）研究指出，迷思概

10、念具有不穩(wěn)定性，因學科知識的不足或思考問題不夠周詳，同一問題在不同的情境中，會出現(xiàn)相互矛盾的想法。 1.4 迷思概念的特征（情境性） 迷思概念在教學歷程中的變化，可從統(tǒng)計教學前、中、后三段，迷思概念出現(xiàn)率消長的情形得知?？砂l(fā)現(xiàn)某些迷思概念確實普遍性較高。例如學生普遍都有“假設的內容必須是正確的”這種程序性知識迷思概念。綜觀全球各地可發(fā)現(xiàn)許多一樣的迷思概念。1.5 迷思概念的特征（普遍性） Fisher(1975)的研究也指出，單一或少數(shù)的迷思概念具有普遍性。 Wandersee等人（1994）認為，學習者帶進正式科學課程的迷思概念跨越年齡、能力、性別和文化藩籬。1.5 迷思概念的特征（普遍性）

11、 郭重吉（1989）綜合各學者關于迷思概念的看法，認為，迷思概念具有同時存在不同個體的普遍性。 邱照麟（1998）也指出，某些迷思概念卻是相當普遍化的，不管年齡、文化、或是性別等的不同，都具有相同的迷思概念。 1.5 迷思概念的特征（普遍性） Fisher(1975)提出，有些迷思概念具有其歷史背景，即可能來自同一領域中在早期被接受的觀點。 Wandersee等人（1994）指出，今日學生的迷思概念和前代科學家對自然現(xiàn)象的解釋非常相似。雖然沒有足夠證據(jù)顯示學生在學習科學概念上重蹈覆轍，但研究者建議科學史可被用來鼓勵和幫助學生發(fā)現(xiàn)自己概念上的弱點。1.6 迷思概念的特征（歷史相似性） 郭重吉（1

12、989）認為，迷思概念可能是在同一領域中，早期所能被接受的想法。 裘維鈺（1995）認為，概念發(fā)展類似于科學史的演進：有些迷思概念具有歷史淵源，即在早期的時候，該學科領域的專家也持有和今日學生相同的迷思概念。 1.6 迷思概念的特征（歷史相似性）教師因素教科書因素 文化語言 社會互動日常的觀察與經(jīng)驗原有知識的不足個人因素社會文化因素教師與教科書因素2.迷思概念產生的原因（1）日常的觀察與經(jīng)驗 迷思概念可能起因于學生企圖去理解每天日常生活中的經(jīng)驗，透過此理解的過程，學生會發(fā)展自發(fā)的概念，其中也會包括某些迷思概念。例： Erickson和Triberghien(1989)“熱的概念” 2.1 迷思

13、概念產生的原因(個人因素)（2）原有知識的不足 Ausubel(1968)有意義學習理論認為，“要使學生達到有意義的學習，必須先由學生所知教起”，了解學生所知，必先了解學生在學習概念或知識前，可能已存在一些有別于科學家的想法或概念。學生原有的想法可能成為學習的阻礙，因為學生在學習時，是以其先入為主的觀點來解釋所見所聞，因此他們所得的結論和解釋很可能會和教師或課本所要教的不同。由此可見，學生原有知識的不足很可能引發(fā)其迷思概念的產生。 2.1 迷思概念產生的原因(個人因素)（1）文化語言 學生除了與物理環(huán)境的接觸外，學生也可能會從他們生活的社會環(huán)境中獲得一些迷思概念。因為他們所使用的語言、文化的信

14、念與他人的互動，也是迷思概念主要的來源。我們的日常用語保留了許多概念，數(shù)百年來這些概念在科學里就被認為是過時的。 例：“太陽升起來了” 2.2 迷思概念產生的原因(社會文化因素)（2）社會互動 在日常生活中，與朋友、父母和其他人的交往談話中，學生舍取了零星的科學知識和另有概念。其他信息來源如媒體，也提供了科學知識，雖然這種科學知識，由科學家觀點來看并不一定正確。這類的概念來源也許比教室上課的影響力大，因為上自然課時間只有幾小時，而其他時間，學生則面對各種的來源刺激。由此，學生在與社會互動過程中產生迷思概念，因為他們會傾向于簡化科學概念，而使得他們更易了解這個社會。 2.2 迷思概念產生的原因(

15、社會文化因素)（1）教師因素 有許多研究指出，教師是迷思概念的來源。教師有可能在教學過程中有錯誤的詮釋，缺乏對科學知識的本質的了解，或是企圖簡化概念，而來提供對于概念描述，教師對兒童迷思概念缺乏察覺心及興趣、教師認為講述時只要涵蓋概念，學生就能理解學會。教師過分強調講述法，如此都可能使學生產生迷思概念。 2.3 迷思概念產生的原因(教師與教科書因素)（2）教科書因素 教科書是學生迷思概念的來源之一，Summers(1983) 發(fā)現(xiàn)在不同的教科書中對于熱有不同定義的方式，似乎都會困擾學生，使學生獲得不同的熱的概念，例如常把熱與內能混在一起，或把熱當作物質的熱質理論。（ heat改為heating

16、 ） Stavridou和Solomonidou(1998)的研究指出，大部分的教科書對化學反應的呈現(xiàn)總是有兩個反應物，因此很多學生會認為化學反應需有兩個反應物才可以進行。（呈現(xiàn)多樣化學反應）2.3 迷思概念產生的原因(教師與教科書因素)二、前概念轉變的含義，轉變的條件、方式和途徑 概念轉變一般被定義為現(xiàn)有概念的轉變（如，信念，觀念或思維的方式）?，F(xiàn)有知識或信念的轉變或重構是概念轉變與其他學習方式的區(qū)別。在概念轉變情形下，現(xiàn)有概念得到了根本的轉變甚至被取代，成為學生用來解決問題、解釋現(xiàn)象和在他們世界中活動的概念框架。 概念轉變可以理解為，學習過程中新、舊經(jīng)驗相互作用的過程，是新經(jīng)驗對已有經(jīng)驗的

17、改造與重構過程。（一）前概念轉變的含義（一）前概念轉變的含義 Ausubel在教育心理學：一種認知觀(1968年)中寫道：“如果我不得不把教育心理學的所有內容簡約成一條原理的話，我會說：影響學習的最重要的因素是學生已知的內容。弄清了這一點后，進行相應的教學?！?大衛(wèi)奧蘇伯爾（David Ausubel）1.概念轉變的條件 （二）概念轉變的條件與影響因素波斯納等提出了概念轉變的四個條件對現(xiàn)有概念的不滿（dissatisfied）新概念的可理解性（intelligibility）新概念的合理性（plausibility）新概念的有效性（fruitfulness） 2.概念轉變的影響因素 反例(an

18、omalies)：不滿足的主要來源就是在概念生態(tài)中，必須有反例存在。 類比或隱喻(analogies and metaphors)：類比與隱喻可以提供新的觀念，使得新的概念變得可理解。 認識論信念(epistemological commitments)：大多數(shù)的知識領域都具有判斷何者為成功解釋的標準。（二）概念轉變的條件與影響因素2.概念轉變的影響因素形而上的信念與概念(metaphysical beliefs and concepts)：在科學觀念里，關于宇宙具有秩序、對稱，或是不混亂的信念，通常在科學工作時決定了新概念應該被接受或是丟棄；其他的知識(other knowledge)：新的

19、概念必須要比在其他領域的知識，或是競爭的概念，具有更多發(fā)展的前途。 （二）概念轉變的條件與影響因素1.概念轉變的方式豐富：在現(xiàn)存的概念結構中概念的增加或刪除。人們在生活中獲得的大量知識充實著他們原有的知識，包括對現(xiàn)存概念結構的區(qū)分、合并及增加層級組織。這一途徑涉及原有概念結構的量的擴展(enlargement)。重建：創(chuàng)造新結構，這種新結構的建構或為解釋舊的信息，或為說明新信息。心理學家對不同的重建類型作了區(qū)分。其一是區(qū)分弱勢(weak)與根本(radical)重建。 （三）概念轉變的方式與途徑2.概念轉變的途徑連續(xù)途徑 試圖避開在不連續(xù)途徑中的基本重建的需要，其概念轉變開始于同科學概念一致的

20、學生原有概念結構或對已有概念的重新解釋。在第一種情況中，概念的變更和目標概念的協(xié)調是逐步發(fā)展起來的。在第二種情況中，“重新解釋”策略稍有不同，與之類似的是雖然它也是從學生的原有概念開始，但對它已用新的方式作出了解釋。 （三）概念轉變的方式與途徑2.概念轉變的途徑不連續(xù)途徑 不連續(xù)途徑的顯著特點是學生已有概念與科學概念是完全不同的。在不連續(xù)途徑中，認知沖突（cognitive conflict）策略起關鍵作用。（三）概念轉變的方式與途徑認知沖突學生的預測同其經(jīng)驗結果相反時學生的觀點與教師不一致時學生之間的不同觀念的碰撞中三、前概念轉變的教學模式 概念轉變的教學模式有很多種，各有其適合的科目和使用

21、的情況或情境，因而教師必須針對不同的學科，甚至不同的學生或不同的情境來采用不同的教學模式，不要把某一種教學模式當作是萬能的。定向：教師運用實際的活動、實際問題、教師的示范、影片等方式，引起學生的學習興趣。引出學生的想法：透過實際的活動或小組討論后提出的報告讓教師與學生注意到一些學生原先就存有的想法。學生想法的重組：經(jīng)過引發(fā)原有概念后，使學生覺察到自己原先概念不同于科學上的觀點，因此此階段教師必須協(xié)助學生經(jīng)由澄清、建構、驗證、評鑒來架構新概念，使其符合科學家的觀點。（一）DO五步教學模式應用新的想法：教師可以利用熟悉及新奇的情境，使學生不斷重新驗證其想法，增強學生新建構的想法。回顧想法的改變：學

22、生透過個人的寫作、專題研究計劃等方式，比較現(xiàn)有概念與原有想法二者間的差距，并熟悉學習歷程，審查想法改變的程度。（一）DO五步教學模式（二）NN三步教學模式2.引進與前科學概念相沖突的新概念。1.揭示和弄清學生已有的前科學概念。3.鼓勵學生對新觀念進行評論，并形成對有關問題的新的觀念圖式。（三）OF四階段教學模式介入、激發(fā)討論解決問題觀點交換，證據(jù)支持情境誘導，提出問題，描述觀點確定觀點并分類準備階段聚集階段挑戰(zhàn)階段應用階段（四）5E教學模式投入（Engagement,E1）：教導模式完全模仿學習的任務(learning task)。以活動或問題引起學生參與學習，幫助學生連結所知的和能做的事。探

23、討（Exploration,E2）：提供學生鑒定及發(fā)展目前的概念、過程和技巧的共同經(jīng)驗基礎。學生從合作活動來探討概念，并在老師的引導下澄清主要的概念和技能。解釋（Explanation,E3）：提供學生能以言語傳達他們對概念的了解或示范他們對投注及探索經(jīng)驗的技巧與行為。學生解釋他們所學習的概念和學習的過程，教師澄清學生的了解和判斷新概念與知識。（四）5E教學模式精致化（Elaboration,E4）：要對學生概念了解上予以挑戰(zhàn)及延伸，并且提供學生驗證預期的技巧及行為的機會。激發(fā)學生應用所學的概念，建構自己概念的了解，擴展知識和技能。評價（Evaluation,E5）：鼓勵學生評價他們的了解程度

24、及能力，提供教師評價學生達到教育目標的進展狀況的機會。學生自評他們的知識、概念和能力，教師評價學生的進展。（五）學習環(huán)教學模式探索名詞引介概念應用教師設計問題、任務或活動讓學生參與。引導學生討論，比較預期結果與探索的實際發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)預期概念。提供新活動強化概念學習，增加對理論與模型進一步的了解專題二 概念轉變的教學策略（一）探測認知結構目錄123學生認知結構概念圖在科學教學中的作用概念圖及其制作一、學生認知結構（一）認知結構認知結構，就是學生頭腦里的知識結構。廣義地說，它是某一學習者的觀念的全部內容和組織；狹義地說，它是學習者在某一特殊知識領域內的觀念的內容和組織。（二）探測認知結構有關認知結構

25、的探測，乃是指綜合多方搜集的資料以便對于學生的認知結構有更深入的了解，并以合適的方式來呈現(xiàn)出學生的認知結構，通常可以用文字敘述、用圖形表征、或兩者兼用。評價方法分析和描述的方法(1)陳述性知識的評價單字聯(lián)想 作概念圖作樹狀概念圖作Venn圖紙筆測驗概念和原理的陳述A、敘寫概念的定義和兩概念間的關系B、利用單字造句C、申論方式由所得圖形計算距離或相似矩陣，利用多維作圖、或階層收集、或Waern的作圖方式作圖。利用集合關系的圖形來表示利用常模參照或標準參照的方式評分如同訪談結果的分析與描述1.認知結構的評價及分析和描述的策略評價方法分析和描述的方法(2)程序性知識的評價放聲想的原案誘發(fā)的回憶 法則

26、的評價如同訪談結果的分析與描述根據(jù)學生使用的法則加以分類1.認知結構的評價及分析和描述的策略評價方法分析和描述的方法(3) 訪談事例或概念訪談事件或現(xiàn)象訪談示范觀察解釋摘錄訪談對話的原文，予以評論或統(tǒng)計分析整理成概念圖或樹狀圖，然后予以合適轉換概念或命題關系圖、或語意網(wǎng)絡利用“芒刺果實”模型整理學生所提出的命題，并分類1.認知結構的評價及分析和描述的策略認知心理學派Gagn范式Ausubel范式Piaget范式有關概念學習的觀點認為所有的經(jīng)驗知識都需經(jīng)由收集、觀察事實、有系統(tǒng)的分析、分類事實、再歸納并驗證推論而獲得。強調有意義的學習，一定要和學生的舊經(jīng)驗、概念結構配合認為人類的學習過程是一種主

27、動的重復組合，是經(jīng)由矛盾的體驗，而尋求內在和諧的過程。2.不同認知心理學范式之概念學習觀點認知心理學派Gagn范式Ausubel范式Piaget范式有關概念研究方法1.單字聯(lián)想2.事例訪談3.放聲思考的原案分析4.刺激回憶1.概念圖連線標示作業(yè)2.樹狀概念圖連線標示作業(yè)3.概念相關作業(yè)4.句子產生作業(yè)5.短文測試6.臨床訪談7.V圖1.臨床訪談2.認知層次化的概念結構圖3.不同認知心理學范式之概念研究方法評測工具測驗方式學生是否需額外訓練回答技巧能否了解概念間的關聯(lián)性大量施測可能性其他特性診斷式的傳統(tǒng)測驗題（選擇題）紙筆測驗否否高便于量化資料，通用于大量施測診斷式的傳統(tǒng)測驗題（問答題）紙筆測驗

28、否是低可讓學生自由發(fā)表想法概念圖法紙筆測驗是是低容易展現(xiàn)概念間關系。4.各項概念評測工具特性比較表評測工具測驗方式學生是否需額外訓練回答技巧能否了解概念間的關聯(lián)性大量施測可能性其他特性訪談法訪談否是低可深入了解學生概念情況。關系圖法紙筆測驗是是低可發(fā)展概念間關系Vee圖紙筆測驗是是低可探索學生概念的理解情況4.各項概念評測工具特性比較表評測工具測驗方式學生是否需額外訓練回答技巧能否了解概念間的關聯(lián)性大量施測可能性其他特性二階段式測驗（第一階段選擇，第二階段問答）紙筆測驗否是低可了解學生概念脈絡。二階段式測驗（二階段皆為選擇）紙筆測驗否是高可了解學生概念脈絡，且便于量化資料。DOE訪談紙筆測驗否

29、是低可看出學生概念轉變、保留的情況。4.各項概念評測工具特性比較表小結概念轉變教學中的認知結構探測的主要目的在于對學習者實施分析，為教學做好準備。通過對學習者認知結構的探測，了解學習者教學前所具有的知識結構，學生前概念中存在何種迷思概念，這些迷思概念產生的可能原因是什么，著重了解學生概念的脈絡性，探討學生解釋某種現(xiàn)象的理由，從而找到實現(xiàn)從迷思概念到科學概念轉化的途徑。因此，我們著重論述了概念圖、訪談、二段式選擇測驗及觀察在認知結構探測中的應用。二、概念圖及其制作 諾瓦克和高文指出：“概念圖是一種能形象表達命題網(wǎng)絡中一系列概念含義及其關系的結構化圖形，它由節(jié)點（概念）和連接節(jié)點的線段（關系標簽）

30、組成，能清楚地表達某一命題中各概念節(jié)點間的內在邏輯關系。”（一）概念圖的概述概念圖的構成四要素實例連接詞節(jié)點(結點)連線層級結構交叉連接概念命題概念圖的基本特征1、概念圖的制作概念圖制作的基本步驟2、概念圖的制作方式傳統(tǒng)的手工制作方式2、概念圖的制作方式現(xiàn)代的軟件制作方式（概念圖制作軟件一覽表）軟件名稱研發(fā)單位最新版本官方網(wǎng)站CmaptoolsInstitute for Human and Machine Cognition (IHMC)7.1http:/cmap.ihmc.usInspiration靈感Inspiration軟件公司8.0/Kidspiration靈感Inspiration軟

31、件公司2.1/MindMapperSimTech Systems Inc4.5http:/Visio微軟microsoft公司2003/易思認知助手北京師范大學知識科學與工程研究所1.3/2、概念圖的制作方式Cmaptools概念圖的制作選取知識領域列出相關概念反思、修改和完善概念圖方式手工制圖工具筆卡片紙計算機軟件制圖工具InspriationKidspriationCmaptoolsMindMapperVisio易思認知助手選定關鍵概念內化排序結構擬定概念圖縱橫向關聯(lián)的建立概念間連接繪制概念圖2、概念圖的制作方式Inspiration 2、概念圖的制作方式Kidspiration 2、概念

32、圖的制作方式MindMapper 2、概念圖的制作方式Visio 步 驟方式概念圖制作手工制圖計算機軟件制圖筆卡片CamptoolsMindMapperVisioKidspiration易思認知助手紙方式Inspiration選取知識領域列出相關概念選定關鍵概念內化排序結構擬定概念圖的縱橫向關聯(lián)建立概念間連接繪制概念圖反思、修改和完善概念圖2、概念圖的制作方式易思認知助手三、概念圖在科學教學中的應用（一）概念圖制作的教學1、填空型 教師從完整的概念圖中刪除某些節(jié)點或鏈接，要求學生填充完整。一般適用于教學過程中對學生進行概念轉變的引導和啟發(fā)。（一）概念圖制作的教學2、結構型 教師提供概念構圖所需

33、要的節(jié)點、鏈接、概念圖的結構類型或概念圖模板，要求學生根據(jù)教師的提示制作概念圖。例：請用此概念圖模板制作“力與物體運動”關系的概念圖（模板僅供參考）。參考結點：力、加速度、質量、物體的運動、慣性、加速、勻速、減速參考鏈接：改變、等于、決定于、大于零、小于零、等于零、包括概念圖模板填入?yún)⒖冀Y點標明鏈接詞（一）概念圖制作的教學3、限定條件型 教師提供概念構圖所需要的節(jié)點和鏈接，要求學生根據(jù)教師的提示制作概念圖。該任務通過對概念的限定，可以進行標準化評價，適用于教學完成后對學生的統(tǒng)一測試。 例：根據(jù)以下條件繪制“力與物體運動”為主題的概念圖。參考結點：力、加速度、質量、物體的運動、慣性、加速、勻速、

34、減速參考鏈接：改變、包括、等于、決定于、大于零、小于零、等于零（一）概念圖制作的教學4、開放型 教師根據(jù)學科知識選定范圍，不給學生任何提示或只給出核心概念，使學生圍繞這個主題，聯(lián)想有關的知識、概念，創(chuàng)造性地制作概念圖。一般適用于教學完成后的對學生概念轉變情況的評價。例：請以“力與物體運動”為主題繪制概念圖，用以表明力與物體運動之間所存在的所有物理關系（二）概念圖的科學教學應用概念圖作為一種評價工具1.探測學生的前概念2.評價學生概念的轉變與發(fā)展（二）概念圖的科學教學應用3.評價結果計分僅計算有效且重要者（分數(shù)）（個數(shù)）關系1 14=14（分）層級5 4=20（分）交叉聯(lián)結10 2=20（分）例

35、子1 4=4（分）總計58（分）（二）概念圖的科學教學應用概念圖作為一種科學教與學的工具1.作為問題解決工具（二）概念圖的科學教學應用（二）概念圖的科學教學應用2.輔助交流、合作進行合作式概念構圖，可提供一個理想的情境，讓學生公開地與其他同學溝通概念或命題的意義，并建構自己的知識。用概念圖進行交流，可直觀、清楚地了解對方的主要觀點。通過共建概念圖來進行協(xié)商，培養(yǎng)了批判性思維技能，使各自的認識得到完善與擴展。在合作解決問題時，概念圖可幫助小組理清知識線索、理解和表征問題、尋找解答方法，最后提出解決方案。 3.在認知和情意學習上的應用 研究認為：“概念構圖組”的學生在成就測驗上的成績顯著高于“傳統(tǒng)

36、講授教學組”的學生；此外，概念構圖組的學生對“科學”的焦慮程度顯著低于控制組，諾瓦克認為這是有意義學習與機械式學習的差別所在。 （二）概念圖的科學教學應用（二）概念圖的科學教學應用4.作為學習策略學習策略種類教學實例計劃為完成基本學習任務的組織策略提供先行組織者組織為完成基本學習任務組織的策略對所學概念進行分類和排序勾列大綱為完成復雜任務的組織策略創(chuàng)建一個能表現(xiàn)事實與概念之間關系的圖示撰寫為完成復雜任務的精細化策略解釋、總結或描述新信息與現(xiàn)有知識的聯(lián)系（二）概念圖的科學教學應用4.作為學習策略學習策略種類教學實例學以致用：概念圖在科學教學中有多方面的應用。對其中一種或幾種應用方式進行實踐，并與

37、同學交流與分享。繪制知識地圖、頭腦風暴概念圖。為完成復雜任務的精細化策略建立類比、隱喻和其他結構，描述新信息或更復雜的信息與現(xiàn)有知識的聯(lián)系反思探究理解監(jiān)控策略使用自我提問和其他能幫助學生發(fā)現(xiàn)主要觀點和精心組織重要信息的方法來檢查理解上的失敗（二）概念圖的科學教學應用5.作為教學計劃工具組織課程內容準備特定課堂學生材料6.作為復習的工具 引導學生主動建構概念圖是一種高效率、有效地復習知識的途徑，學生通過建立概念圖間的聯(lián)系促進對知識的深入理解，概念圖使零散的知識結構化、條理化、系統(tǒng)化，有利于學生長期有效地記憶知識。（二）概念圖的科學教學應用7.作為知識管理工具（二）概念圖的科學教學應用專題三 概念

38、轉變的教學策略（二）了解已有概念目錄觀察二段式測試訪談法一、訪談法 訪談法又稱為面談法，是教育調查的基本方法之一。是指研究者通過與研究對象面對面的交談，直接收集有關資料的調查研究手段。利用此種概念測量法的主要特色在于，能比一般的紙筆測驗更深入了解學生的概念內容，并能了解不同階段學生的概念。 （一）事例訪談事例訪談（概念訪談），指一對一個別訪談方式，以學生熟悉的科學概念例子或概念反例，利用圖畫、卡片或文字說明為刺激物，要求學生對于所呈現(xiàn)的刺激物說出自己的看法和想法，看刺激物是否含有所指的概念。事例訪談的好處：適用于廣泛的年齡層；優(yōu)于紙上的回答；優(yōu)于僅僅要求學生下定義。但事例訪談方式的限制則來自于

39、“事例的選擇”、“事例的排序”、及“訪談的實施”。（一）事例訪談事例訪談可以設計某一概念的卡片，卡片的設計步驟為：確認對科學家而言此單字所含的意義；分析科學家對此單字的定義所持的觀點；確認該單字的關鍵屬性（critical attributes）；由合適的教材中找出該單字的非關鍵屬性；找出一些明顯的用語上的混淆之來源；找出誤用該單字在科學上的含意來源。 事件訪談又稱現(xiàn)象訪談，是利用學生周遭發(fā)生的真實事例作為刺激物，如光的反射、折射、發(fā)射或水的蒸發(fā)、冰的融化，以了解學生對于中心概念的想法，然后追蹤學生最初反映所持的理由。（二）事件訪談 預測訪談要求學生對事件的結果進行預計，并解釋或證明這一預測。

40、此種訪談的優(yōu)點是它集中于學生對他們個人概念意義的應用。（三）預測訪談（三）預測訪談此訪談任務的目的是使學生能作出預測并對預測作出解釋。學生根據(jù)“天氣冷”這一理由作出解釋，認為在這一變化中可能產生挖地洞的或長毛的熊。其解釋反映了她不理解遺傳變化相對于外部事件是獨立發(fā)生的，變化不是由“天氣冷”這一原因導致的。這一概念在學生中非常普遍。訪談最重要的價值不在于學生完成的任務，而在于學生的解釋、證明或使他的解釋合理化的過程。 教師依研究或教學需要呈現(xiàn)一些相關的物品、圖片，由學生進行排序或分類，研究者依學生的反應，請學生說出自己為什么這樣做的原因，因此研究者的目的不只要了解學生在做什么，更要了解學生為什么

41、要這樣做。目的在于獲得學生口頭或非口頭的資料來源，及訪談時學生排列卡片或分類所持的看法。（四）序列訪談（四）序列訪談 在序列訪談的開始，教師必須向學生、介紹任務教學，并提醒學生，當他們建構理解時，需大聲說出來。接下來訪談的問題可根據(jù)學生建構的理解產生。就像所有訪談一樣，訪談者的問題不僅是為了理解學生做什么，而且還需獲得學生思索、推理和理解的基礎。 問題解決訪談是為了解學生在解決問題過程中，如何獲得概念的過程，被訪談者透過放聲思考，讓研究者了解學生為什么要這樣做、所用的符號或動作所含的概念指的是什么。（五）問題解決訪談（五）問題解決訪談“單因子雜種（monohybrid cross）”從訪談者那

42、兒接受基礎的教學后，學生拿到一張印著一個簡單的單因子雜種問題的卡片，解決這一問題需要從所給的可能有獨特的基因組合（基因型）中計算后代的比例。學生：我記得有一張圖表，說當你有像這樣雜交的后代Ss我記不住這里是什么。我猜是Ss與ssh進行繁殖。不記得了。但不管怎樣，我記得隱性性狀在那個角落里（在右邊角落的底部寫上“ss”），在所有的遺傳中，得到了1/16。研究者：對。學生：就在那時我們匹配了兩個異質接合體。二、二段式測驗 二段式測驗根據(jù)第二階段是問答題亦或選擇題而區(qū)分為兩種類型：一般二段式測驗（第一階段選擇，第二階段問答）和二段式選擇測驗（二階段皆為選擇）。（一）一般二段式測驗（選擇-問答）（一）

43、一般二段式測驗（選擇-問答）例：太陽光照射到下列物體時，請在會發(fā)生反射現(xiàn)象的打“” 鏡子 衣服 桌子 水泥地面 磁磚 水面 墻壁 理由： 此種二階段式的測驗可測出學生主要概念是否正確，并了解學生選擇答案的原因，此種設計可避免學生因猜題答對。但學生也可能因理由一欄為問答題方式產生作答困難。（二）二段式選擇測驗（二階段皆為選擇）二段式診斷工具（two-tier diagnostic instrument）又稱為“二段式問卷”、“二段式選擇題問卷”等，二段式選擇題的每一道題目都分為兩個部分，學生在作答的第一個部分（單一選擇題）之后，還要就第二部分（也是單一選擇題）回答其依據(jù)的理由，第一個部分的每一個

44、題項正確作答時，還要看他第二個部分的作答是否對應正確。因此，二段式選擇題比一段式選擇題的方式應該更能診斷出學生的概念，并且能夠進行對大量學生的施測。（二）二段式選擇測驗（二階段皆為選擇） 例1：將A、B兩個電阻不同（RARB）的燈泡與電池串聯(lián)，形成通路，如圖所示，若IA是流經(jīng)A燈泡的電流，IB是流經(jīng)B燈泡的電流，請問IA與IB的大小關系為（ ） A. IA IB B. IA = IB C. IA IB（二）二段式選擇測驗（二階段皆為選擇）例2：你選擇上述答案的理由是（ ）A. 電流被A燈泡消耗掉，所以流到B燈泡時會變小B. 電流被B燈泡消耗掉，所以流到A燈泡時會變小C. 因為B的電阻小，所以B

45、燈泡的電流比較大D. 因為A的電阻大，所以A燈泡的電流比較大E. 電流是電荷的移動，而電荷是守恒的，因此電流不變 F. 電流是電能的移動，而能量是守恒的，因此電流不變 三、觀察 觀察可有效地探測學生的前概念，教師可通過對學生行為的觀察，發(fā)現(xiàn)學生的迷思概念。 觀察法可按照事先是否確定具體觀察項目和記錄要求，分成結構式觀察和非結構式觀察。 觀察者根據(jù)事先設計好的提綱并嚴格按照規(guī)定的內容和計劃所進行的可控性觀察。它的特點是結構嚴謹，計劃周密，觀察過程標準化。但采用這種方法觀察缺乏彈性，容易影響觀察結果的深度與廣度。（一）結構式觀察 1.結構式觀察的一般步驟 選擇所要觀察的行為的某一方面； 確定所要觀

46、察的范圍，最好列出表格； 訓練觀察人員； 量化觀察； 發(fā)展可行的記錄程序，目的是 使觀察進入科學化的范圍。進入研究情境資料搜集與記錄資料分析界定問題報告撰寫（一）結構式觀察（一）結構式觀察2.觀察法的實施（1）觀察設計 觀察設計主要包括確定觀察的對象和內容、選擇觀察方式和工具。確定觀察的對象、時間和地點、觀察的具體內容（了解什么情況、收集哪些信息），即回答觀察什么。確定觀察的方式并制定觀察的提綱和記錄的表格，即回答怎樣觀察。（一）結構式觀察（一）結構式觀察（2）觀察資料的記錄 觀察的結果常以一定的方式記錄下來。記錄要力求真實，并標明時間、地點、事件發(fā)生的條件等。記錄的方式主要有對行為或者事件的

47、描述和按記錄表記錄兩種。 A.描述記錄 日記描述法 ：對同一個或同一組兒童以日記的形式描述被觀察者長期反復觀察到的行為表現(xiàn)，以了解學生的概念。一般可分為綜合日記法和主題日記法。（一）結構式觀察A.描述記錄 軼事記錄法在中小學課堂里，教師很容易將觀察遺忘，或只觀察犯錯誤的學生。因此，很多教師傾向于將他們的觀察記成軼事錄。它描述了學生在行為發(fā)生時或發(fā)生后的短時間內所作所為。這些記錄可以保存在教師的筆記上、文件夾中、索引卡片上、粘貼紙或者計算機上。（一）結構式觀察A.描述記錄 連續(xù)記錄法是對學生行為作更詳細、更完善的記錄，要求在較長時間內作持續(xù)不斷的記錄。如蘇霍姆林斯基，在30余年工作中善于觀察，不

48、斷進行研究和積累，寫了40多本教育專著，600多篇論文和1000多篇供學生閱讀的文藝作品。他追蹤研究了1000多名學生，著作中大量生動活潑的事例均來自觀察，被譽為“活的教育學”，“學校生活的百科全書”。（一）結構式觀察B.行為核對表 主要是用來核對重要行為的呈現(xiàn)與否，觀察者將規(guī)定觀察的項目預先列出表格，當出現(xiàn)此行為時，就在該項上劃“”。此法只判斷行為出現(xiàn)與否，不提供行為性質的材料。具體做法：必須事先制定表格，列出所需觀察的項目，然后才能進行觀察。另外，必須在表格上列出一些具體要求，表格應有一定的順序性，按確定的觀察項目，依難易程度排列。觀察主題完成人數(shù)完成時間以Cu、H、O、S為基本元素，組合

49、化合物中的：氧化物、酸、堿、鹽。1、寫出相關氧化物的化學式水二氧化硫三氧化硫氧化銅以上氧化物中的兩種以上氧化物中的三種以上氧化物中的四種觀察主題完成人數(shù)完成時間2、寫出相關酸的化學式硫酸亞硫酸氫硫酸以上酸中的兩種以上酸中的三種3、寫出相關堿的化學式氫氧化銅觀察主題完成人數(shù)完成時間4、寫出相關鹽的化學式硫化銅硫酸銅堿式碳酸銅以上鹽中的兩種以上鹽中的三種（一）結構式觀察 C.列表 為了追蹤學生的觀察活動，教師經(jīng)常做列表，用來評價學生的知識、技能和態(tài)度。在評價中使用時，這些列表能數(shù)出或計算出某件事情發(fā)生的頻率。 你可以通過觀察學生并列表記錄他們所用的方法來評價他們的技能。在課堂上，當學生學習時，帶著

50、你的列表在教室里到處走走。選擇觀察少數(shù)學生、種類的項目。（3）觀察資料的整理與分析觀察后，觀察者應及時整理和補正記錄，如發(fā)現(xiàn)有遺漏或記錄有誤時，應盡可能憑記憶或參考其他觀察者的記錄進行補充、修正。觀察資料的整理時還可附上觀察者臨時想到的解釋和受到啟發(fā)的問題，以便供以后分析時參考。但觀察到的實際情況的原始記錄和觀察的推論應當明確分開。（一）結構式觀察（二）非結構式觀察 對觀察的內容與計劃沒有嚴格的規(guī)定，而且依據(jù)觀察現(xiàn)場的實際情況所進行的觀察。它的特點是觀察時彈性大，隨意性大，可根據(jù)實際情況隨時調整觀察的計劃和內容。因而，這種觀察方法的適應性強，且簡單易行。但對于用這種方法收集資料的整理難度大，不

51、容易進行定量分析。（二）非結構式觀察1.非結構式觀察的實施 在課堂教學中，教師經(jīng)常對學生進行非結構性的觀察。學生進行科學學習時，會有一些外部表現(xiàn)。例如他們通過畫草圖、列式來幫助思考時，便在紙上留下思維過程的痕跡。教師可通過對學生的觀察，把他思維活動的外部表現(xiàn)行為捕捉下來，借以推測學生其前概念或者迷思概念。（二）非結構式觀察（二）非結構式觀察 學生思維的過程，并不是都能外露的，這就需要進行追蹤探詢，以更深入地了解學生的概念。（1）提問查詢 根據(jù)學生思維的結果，有時是無法推測學生的想法的。當這些結果一出現(xiàn)時，及時地提出問題詢問學生，使他不加回憶地回答，往往能敘述出當時真實的思維過程，從而探測出學生

52、的認知結構。（二）非結構式觀察（2）提示啟發(fā) 學生在解決某一問題時發(fā)生錯誤或者解決不了某一問題，從學生思維情況來分析，有多種可能性。提示啟發(fā)可有效地查清學生真正的想法。 教師可先估計某一種可能性，然后用適當?shù)姆椒▽W生加以啟發(fā)，如果學生受到啟發(fā)后，正確地解決了問題，則原先判斷是正確的，否則另作啟發(fā)。（二）非結構式觀察（3）設置障礙 學生如果比較牢固地掌握知識，并有較強的能力，他可以在復雜的情況下，正確地運用知識。為了對學生掌握知識程度和能力的強弱進行調查，可故意設置一些障礙，制造某些假象干擾他們的思維，由他們能否越過這些障礙來作出大致判斷。小結 綜上，探測學生認知結構的策略很多。然而各種策略不

53、是相互獨立的，而是相互融合的，互為補充的。如二段式測驗就綜合運用了概念圖、訪談策略；觀察也適當?shù)匦枰L談，再對訪談資料的整理與分析時，也可運用概念圖。由此，在科學教學中，在對學生認知結構探測時，要根據(jù)學生的特點和教學的需要，選擇相應的探測策略。專題四 概念轉變的教學策略（三）解構迷思概念目錄123認知沖突探究性實驗合作學習一、認知沖突 認知沖突指當個體意識到個人認知結構與環(huán)境或是個人認知結構內部不同成分之間的不一致所形成的狀態(tài)。（一）認知沖突的類型 1.科沃恩呈現(xiàn)三種認知沖突類型。類型一類型二“認知結構”和“環(huán)境”的認知沖突類型三元認知沖突，新習得的科學概念和個體過去經(jīng)驗（所熟悉的或舊有概念）

54、不相容（一）認知沖突的類型 2.杜伊特從社會建構的角度，認為認知沖突主要有三種：產生于學生的預測同其經(jīng)驗結果相反時；產生于學生的觀點與教師不一致時；產生于學生之間的不同觀念的碰撞中。（一）認知沖突的類型孫燕青、張建偉將認知沖突作如下分類：直接經(jīng)驗中的認知沖突行為預期與實際結果之間的沖突。間接經(jīng)驗中的認知沖突個體在社會文化互動（如閱讀、聽報告、討論等）中遇到與自己原有觀念不同的觀點，從而感到的沖突。（一）認知沖突的類型孫燕青、張建偉將認知沖突作如下分類：現(xiàn)實概念的沖突學習者頭腦中現(xiàn)實存在著的概念與新經(jīng)驗的沖突。潛在概念的沖突以學習者的整個經(jīng)驗結構為背景會推出的，以非言語表征的方式微弱、含糊的概念

55、（觀念）與新經(jīng)驗之間的沖突。（一）認知沖突的類型孫燕青、張建偉將認知沖突作如下分類：針鋒相對的認知沖突沖突的兩個概念之間是針鋒相對、此立彼破。可兼容的認知沖突沖突的兩個概念可以同時成立，只有視角的不同，而沒有根本性對立。（二）引發(fā)認知沖突的條件及影響因素皮亞杰（1974）認為，只有當個體有能力解決認知沖突的時候，他才可能意識到這種沖突。巴拉科夫提出，意識到認知沖突須滿足兩個條件： 能建構起某命題及其相應的否定命題，即能理解或推論出邏輯上對立的兩個觀念； 基于某論斷形成對行為結果的期望或預測，意味著相信該論斷并把它轉化為活動的計劃，在活動中看它是否能達到預期目的，一旦預期與結果不同，就會引發(fā)認知

56、沖突。（二）引發(fā)認知沖突的條件及影響因素舒科金認為認知沖突既受學生的認知因素的影響，也受學生動機因素的影響。 認知因素邏輯推理能力場依存型和場獨立型學習方法場獨立型的人比場依存型的人更能產生認知沖突相對有意義的學習方法更能引起認知沖突（二）引發(fā)認知沖突的條件及影響因素動機因素承受失敗的能力目標取向自信心承受失敗能力強的比其承受失敗能力弱的人在面對失敗的時候態(tài)度表現(xiàn)為更積極。擁有掌握目標的學生僅關注發(fā)展在任務中的競爭能力和增加對主題的理解；擁有績效目標的學生則關注其表現(xiàn)是如何反應他們的能力。學生自信心越高，越容易發(fā)生概念轉變。（二）引發(fā)認知沖突的條件及影響因素 利蒙認為，開始轉變過程，沖突對個人

57、來說需要有意義。意義的缺乏使認知沖突策略在教室應用中產生困難。為引出有意義的認知沖突，學生需要對主題有興趣，動機被激發(fā)，激活他們原有的知識，有一定的認識論信念和足夠的推理能力。（三）引發(fā)認知沖突的教學策略 雖然認知沖突不一定會促使學生發(fā)生概念轉變，但認知沖突可被看成是概念轉變過程的起點。為了促使學生實現(xiàn)概念轉變，教師需要創(chuàng)設一定的情境，以引發(fā)學生的認知沖突。 在科學教學中引發(fā)認知沖突的教學策略主要有：直接呈現(xiàn)反例；演示法：實物演示，圖片演示，實驗演示；合作學習，通過討論與對話，引發(fā)認知沖突；探究性實驗等。二、合作學習（一）合作學習的含義、要素與特征1. 合作學習的含義 合作學習是以異質性分組的

58、方式，安排合適的合作學習情境，使學生在小組中進行學習。教師以合作技巧或社會技術教導學生，并引導學生能相互依賴、相互幫助和分享資源，每個小組成員要負起學習的責任。2. 合作學習的要素積極互賴面對面的促進性互動個體和小組責任人際和小組技能小組過程約翰遜兄弟的五因素理論（一）合作學習的含義、要素與特征3.合作學習的特征（1）平等（2）互動（3）建構理解（一）合作學習的含義、要素與特征（二）正式合作學習的實施方式（5）小組表揚（1） 課堂授課（2）分組（3） 測驗（4）個人提高分1.學生小組成績分工法（二）正式合作學習的實施方式（1）切塊拼接法（原始型） 阿朗遜設計的切塊拼接法是較有代表性的合作學習方

59、法之一。具體做法：2.切塊拼接法分組、分割學習任務不同小組共建“專家組”小組內學習測驗（二）正式合作學習的實施方式（2）切塊拼接法在切塊拼接法中，同STAD一樣，也要求學生在異質小組中進行活動。根據(jù)“專家作業(yè)單”分工閱讀“專家組”討論約30分鐘“專家”返回小組，將所學內容教給其他成員測驗，測驗分數(shù)轉化成小組得分3.小組調查法（1）界定研究主題并組織研究小組（2）計劃研究工作（3）實施研究（4）準備最后的報告（5）呈現(xiàn)最后的報告（6）評價（二）正式合作學習的實施方式（二）正式合作學習的實施方式（1）安排分組學習（2）進行安置測驗（3）編制課程教材（4）安排教學小組4. 小組輔助個別學習法（5）實

60、施小組研究方法（6）進行小組評分和表揚（7）安排兩周進行一次真正測驗（8）綜合整理（二）正式合作學習的實施方式（1）游戲 游戲通常由一些涉及教學內容的問題構成，旨在測驗學生對教師在課堂上所呈現(xiàn)的知識的掌握情況。（2）競賽 競賽是游戲賴以展開的結構。競賽通常安排在教師講完教學內容、小組作業(yè)單進行了一定時間的練習之后，在每周的周末進行。5.小組游戲競賽法（二）正式合作學習的實施方式 實施過程是學生在小組中共同完成一件工作，同組成員彼此分享觀念及相互解答問題，學生有問題應先求助小組成員，小組無法解決再請教老師，教師于課堂中隨時參與各小組的討論，且視各組表現(xiàn)給予獎勵。6.共學式1.非正式合作性 非正式