概念轉(zhuǎn)變教學(xué)【1】4.8.ppt

1、1,概念轉(zhuǎn)變的生物教學(xué)（一）,學(xué)科教學(xué)（生物） 周志勇,前科學(xué)概念概述,2,例一：你同意哪個人？,A 我如果一只腳站在磅秤上，重量會減少。 B 你的腳向下用力了，所以你會更重。 C 我想如果你同時(shí)站在兩個磅秤上，你的重量會減少。 D 我覺得你一只腳站在磅秤上并不會讓你的重量有什么變化。,3,案例二：,對植物呼吸作用的認(rèn)識，小學(xué)低年級學(xué)生傾向于認(rèn)為植物不呼吸，或者植物像人和其他動物那樣呼吸。高年級及整個中學(xué)階段，光合作用的認(rèn)識廣泛出現(xiàn)，有的學(xué)生認(rèn)為植物白天進(jìn)行光合作用，不進(jìn)行呼吸作用；晚上進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用。,4,例三：兒童關(guān)于地球的心理模型,Vosniadou，1998,5,學(xué)生在學(xué)

2、習(xí)生物學(xué)之前，已經(jīng)具備了對于相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識或者概念。 有些學(xué)生認(rèn)為，“人只能進(jìn)行有氧呼吸”；“癌是一種傳染病，可以從一個細(xì)胞傳染給其他細(xì)胞，或傳染給其他人?！半u是鳥”、“糞便是排泄物”、“蘑菇是生產(chǎn)者”，“細(xì)菌能使人類、牲畜等發(fā)生疾病，細(xì)菌對人類有害”等。,6,科學(xué)概念,指自然科學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)、思維科學(xué)和哲學(xué)中，全面、準(zhǔn)確反映事物共同本質(zhì)特征的思維形式。 學(xué)生科學(xué)概念的獲得，需要擁有概念的四個部分。概念的術(shù)語、概念的內(nèi)涵、概念的外延、概念的例證。,7,科學(xué)概念的語詞,語詞是一些表示事物或者表達(dá)概念的聲音與筆畫。概念的存在須依附于語詞，語詞的學(xué)習(xí)屬于表征學(xué)習(xí)的范疇。 同一概念可以用不同的

3、語詞來表達(dá)，如”細(xì)胞“和“cell”、“過敏反應(yīng)”和“超敏反應(yīng)”。 同一語詞也可以表達(dá)不同的概念，如“白頭翁”可以表示一種鳥，也可以表達(dá)一個老頭。,8,科學(xué)概念的內(nèi)涵,是概念所反映的事物的特有屬性，是概念質(zhì)的規(guī)定，表明概念所反映的對象“是什么”，是概念的定義。 屬加種差的定義。例如，就“基因”的定義“基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段”，被定義項(xiàng)是“基因”，定義項(xiàng)是“有遺傳效應(yīng)的DNA片段”，即被定義項(xiàng)（基因）=屬（DNA片段）+種差（有遺傳效應(yīng)的）,9,科學(xué)概念的外延,是具有概念所反映的特有屬性的事物，是概念的量的規(guī)定，表明概念所反映的對象有哪些。如，鯨魚、章魚、娃娃魚、甲魚等不屬于“魚”的范疇。

4、,10,科學(xué)概念的例證,通過對概念“質(zhì)”和“量”的學(xué)習(xí)，還難以形成科學(xué)概念，還需要概念的例證的支持。 正例：肯定例證，有利于學(xué)生分析、概括 如：“病毒”的正例有“艾滋病”、“煙草花葉病毒”、“噬菌體”等。 反例：不在某一概念的外延中。如“競爭”指的是“利用共同資源的兩種生物之間，由于爭奪食物和空間等而發(fā)生的斗爭”，“鵲巢鳩占”是其正例，“兩狗爭骨”是其反例。,11,特例,忽略特例，往往會導(dǎo)致概念的內(nèi)涵混淆、外延擴(kuò)大或縮小，應(yīng)舉例充分和典型的特例。 如：“微生物”是一大類形體微小、結(jié)構(gòu)簡單，一般要借助于顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的微小生物的總稱。特例有：蘑菇、銀耳、黑木耳、金針菇等。再如，真核

5、生物的細(xì)胞一般都有細(xì)胞核，但高等哺乳動物的成熟紅細(xì)胞沒有。,12,學(xué)者及其提出有關(guān)前概念用語一覽表,13,14,基本上包含以下幾方面含義： (1)學(xué)生在學(xué)習(xí)前就存在著對科學(xué)事件的個人認(rèn)識； (2)學(xué)生的個人認(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)； (3)學(xué)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(xué)生不愿意放棄前概念的原因之一； (4)學(xué)生科學(xué)概念的形成與科學(xué)家的研究過程是一致的，因此必須重視學(xué)生的認(rèn)識過程。,15,“錯誤概念”：大眾易于理解，但具有否定的內(nèi)涵。 “相異概念”：沒有直接表示學(xué)生擁有的概念是錯誤的。 諸如“兒童科學(xué)、概念框架”等詞沒有顯

6、現(xiàn)出其貶義的意味，沒有暗示學(xué)習(xí)者擁有的概念是錯誤的或者與科學(xué)概念的不同。,16,前科學(xué)概念,學(xué)生在走進(jìn)科學(xué)課堂之前，在日常生活中已經(jīng)形成了許多正確的或者錯誤的、不完整的、比較深入的或淺顯的概念。 前科學(xué)概念指的是個體所擁有的概念的內(nèi)涵、外延、及其例證與科學(xué)概念不盡一致的生物學(xué)概念。,17,前科學(xué)概念,內(nèi)涵不一致,外延變動,例證失當(dāng),屬性異質(zhì),屬性缺失,屬性置換,外延擴(kuò)大,外延縮小,外延移位,特例忽略,例證失當(dāng),圖 1 前科學(xué)概念的形成（李高峰）,18,前科學(xué)概念的特征： 自發(fā)性和引發(fā)性 頑固性 情境性 合理性 普遍性,19,自發(fā)性指學(xué)生的前科學(xué)概念是學(xué)習(xí)者憑借自己的經(jīng)驗(yàn)，在其頭腦中自發(fā)地建構(gòu)。

7、 引發(fā)性指學(xué)生的前科學(xué)概念有許多是他人傳授的，而且有可能繼續(xù)傳承下去。,20,頑固性,有些迷思概念很容易經(jīng)過教學(xué)或簡單的解說，就得到改變，但有些迷思概念，雖經(jīng)過教學(xué)時(shí)教師提出大量的證據(jù)或費(fèi)許多口舌講解，仍然一再出現(xiàn)。這也使得許多學(xué)者研究有效的方法來改變學(xué)生的迷思概念。,21,1983年，學(xué)者wandersee打破年齡界限以全美的5、8、11、14年級中的1400名學(xué)生為被試研究光合作用。問“植物的最主要食物來源于哪里？”調(diào)查數(shù)據(jù)顯示超過60%的中學(xué)生和大約一半的大學(xué)生回答“土壤”。,如果學(xué)生堅(jiān)信“生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的”，概念在學(xué)生頭腦中根深蒂固，那么在學(xué)習(xí)“病毒”的概念時(shí)，會有同學(xué)一錯再錯地認(rèn)

8、為：“病毒也是由細(xì)胞構(gòu)成的”，病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，所以不是生物。,22,合理性,前科學(xué)概念不是科學(xué)科學(xué)概念，但也不是徹頭徹尾的錯誤的概念，有其合理的地方。 例如：“蝙蝠是鳥”，學(xué)生對蝙蝠的理解仍有許多是對的，如知道蝙蝠式一種動物，而且是一種標(biāo)膠高級的動物，能飛等。 學(xué)生不能從空白概念直接跨越到科學(xué)概念，有許多概念得經(jīng)過一個“前科學(xué)概念”時(shí)期。,23,迷思概念產(chǎn)生的原因： 1、個人因素 日常的觀察與經(jīng)驗(yàn) 原有知識的不足 2、社會文化因素 文化語言 社會互動 3、教師與教科書因素 教師因素 教科書因素,24,日常的觀察與經(jīng)驗(yàn),比如關(guān)于“死亡的概念”，小孩子都知道心“心不跳了就是死了”。2004年，我

9、國專家審定并通過了腦死亡判定標(biāo)準(zhǔn)（成人），也就是說，判定人是否死亡，是看腦是否死亡。 “蘑菇是植物”、“豬馬牛是動物，人不是動物”等認(rèn)識都來源于生活。,25,原有知識的不足 學(xué)生原有的想法可能成為學(xué)習(xí)的阻礙。因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，是以其先入為主的觀點(diǎn)來解釋所見所聞，因此他們所得的結(jié)論和解釋很可能會和教師或課本所要教的不同。,26,文化語言 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(xué)里就被認(rèn)為是過時(shí)的。 例如，“太陽升起來了”說明了太陽在天空中的行經(jīng)，而非“現(xiàn)代”觀點(diǎn)的地球相對太陽運(yùn)轉(zhuǎn)。,27,社會互動 在日常生活中，在與朋友、父母和其他人的交往談話中，從各種途徑的媒體得到的知識。 研究表

10、明，這類來源得到的概念比教師上課的影響力還大，因?yàn)樯险n時(shí)間只有幾小時(shí)，而其他時(shí)間，學(xué)生則面對各種來源的刺激。而且，他們會傾向于簡化科學(xué)概念，而使得他們更易了解這個社會。,28,3. 教師與教科書因素,教師因素 教師有可能在教學(xué)過程中有錯誤的詮釋，缺乏科學(xué)知識的本質(zhì)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(rèn)為講述時(shí)只要涵蓋概念，學(xué)生就能理解學(xué)會。,29,Ausubel在其最有影響的著作教育心理學(xué):一種認(rèn)知觀(1968年再版)的扉頁上寫道：“如果我不得不把教育心理學(xué)的所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會說：影響學(xué)習(xí)的最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容。弄清了這

11、一點(diǎn)后，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)?！?30,概念轉(zhuǎn)變,個體原有的某種知識經(jīng)驗(yàn)由于受到與此不一致的新經(jīng)驗(yàn)的影響而發(fā)生的重大改變。 在概念轉(zhuǎn)變情形下，已有概念得到了根本的轉(zhuǎn)變甚至被取代，成為學(xué)生用來解決問題、解釋現(xiàn)象和在他們世界中活動的感念框架。,31,概念轉(zhuǎn)變的理論基礎(chǔ),學(xué)習(xí)者通過新舊經(jīng)驗(yàn)的相互作用來發(fā)展自己的知識經(jīng)驗(yàn)。該相互作用過程存在兩種相反的運(yùn)動：同化（豐富）和順應(yīng)（重建）。 概念轉(zhuǎn)變是從順應(yīng)的側(cè)面來研究知識建構(gòu)的過程，這被認(rèn)為是概念轉(zhuǎn)變策略的理論背景。,建構(gòu)主義,32,概念轉(zhuǎn)變的條件,美國康奈爾大學(xué)波斯納（G.J.Posner）等4位學(xué)者提出的概念轉(zhuǎn)變模型（conceptual change mo

12、del，簡稱CCM）認(rèn)為，概念轉(zhuǎn)變得以實(shí)現(xiàn)須具備以下四個條件： （1）對已有概念的不滿（dissatisfaction） （2）新概念的可理解性（intelligibility） （3）新概念的合理性（plausibility） （4）新概念的有效性（fruitfulness）,33,亨森把概念的可理解性（Intelligibility）、合理性（Plausible）及有效性（fruitful）稱為概念的狀態(tài)（conceptual status）。 學(xué)習(xí)者所處的概念狀態(tài)愈高，其發(fā)生概念轉(zhuǎn)變的可能性也愈高。,34,概念轉(zhuǎn)變的影響因素 波斯納等人借用圖爾明的“概念生態(tài)”（conceptual ec

13、ology）的一詞，指出，概念生態(tài)是學(xué)生所擁有概念形成的一個環(huán)境。 反例(anomalies)：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(rèn)識論信念(epistemological commitments)：大多數(shù)的知識領(lǐng)域都具有判斷何者為成功解釋的標(biāo)準(zhǔn)；,35,形而上的信念與概念(metaphysical beliefs and concepts)：在科學(xué)觀念里，關(guān)于宇宙具有秩序、對稱，或是不混亂的信念，通常在科學(xué)工作時(shí)決定了新概念應(yīng)該被接受或是丟棄； 其他的知識(o

14、ther knowledge)：新的概念必須要比在其他領(lǐng)域的知識，或是競爭的概念，具有更多發(fā)展的前途。,36,概念轉(zhuǎn)變的途徑 連續(xù)途徑 連續(xù)途徑試圖避開基本的重建需要，其概念轉(zhuǎn)變開始于同科學(xué)概念一致的學(xué)生已有概念結(jié)構(gòu)或是對已有概念的重新解釋。該途徑不需要重建科學(xué)概念結(jié)構(gòu)，它只是在原有概念的基礎(chǔ)上的擴(kuò)展或者重新解釋。 例如：“蝙蝠是鳥”，學(xué)生對蝙蝠的理解仍有許多是對的，如知道蝙蝠式一種動物，而且是一種比較高級的動物，能飛等。教師鼓勵學(xué)生按自己的思考方式去思考，把蝙蝠與鳥的其它特征進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)蝙蝠的生殖方式不符合鳥類的特征。,37,不連續(xù)途徑 不連續(xù)途徑的顯著特點(diǎn)是學(xué)生已有概念與科學(xué)概念是完全不

15、同的。在不連續(xù)途徑中，認(rèn)知沖突（connitive conflict）策略起關(guān)鍵作用。認(rèn)知沖突就是在學(xué)生的認(rèn)知心理上造成差異與不平衡，一旦引發(fā)認(rèn)知沖突，就會引起學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)上的不平衡，就能激起學(xué)生的求知欲和探索欲，促使學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化順應(yīng)。,38,概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)過程,39,概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)過程可分三個階段： 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。,40,三、概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略,（一）探測認(rèn)知結(jié)構(gòu)：了解前概念 1、探測認(rèn)知結(jié)構(gòu)的工具與方法,41,2、探測認(rèn)知結(jié)構(gòu)的概念圖,“雙受精過程”概念圖,42,3、訪談 明茨基（Mintzes J.J.），萬達(dá)西（Wandersee J.H.）和諾瓦克把訪談方式分為：,43,4、二段式診斷測驗(yàn) 二段式診斷測驗(yàn)每一題都包含兩個部分，第一部分針對題目可能的結(jié)果（單一選擇題）作答后，緊接著對第二部分針對理由作答（單一選擇題），一般在第二部分理由中會安排“其他”的選項(xiàng)供受試者自由填答 。,44,前科學(xué)概念的揭示,歸謬法,問卷法（試卷）,概念圖策略,作業(yè)策略,45,（二）引發(fā)認(rèn)知沖突：解構(gòu)迷思概念 1、合作學(xué)習(xí) （1）正式合作學(xué)習(xí)的實(shí)施方法 （2）非正式合作學(xué)習(xí) （3）辯論,2、探究性實(shí)驗(yàn) 探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施： 提出問題