以“生活问题解决”为中心,促进初中科学概念教学

发表时间:2020/12/30   来源:《教育学文摘》2020年9月第26期   作者:沈灵燕
[导读] 科学概念是构成初中科学课程的基本单位,它是科学规律和理论的基础,更是思维过程的核心内容之一
        沈灵燕
        浙江省海宁市许村中学  浙江 海宁 314409
                
        摘要:科学概念是构成初中科学课程的基本单位,它是科学规律和理论的基础,更是思维过程的核心内容之一。为此,本文以生活问题为中心问题,以解决实际为中心任务,围绕有意义的学习,进行概念教学。通过“生活问题解决”的科学概念教学,开发出促进学生深度学习的优质概念课堂,提高教学的实效性。同时,促进学生对概念的理解、运用和迁移,让学生运用知识解决实际问题,促进核心素养的发展。
        关键词:生活问题,科学概念,有意义学习
        初中科学综合了物理、化学、生物及地理等多门学科,包含了150余条概念。科学概念是反映科学现象和过程的本质属性的思维结果,是科学事实的抽象表征,学生掌握扎实的科学知识和形成良好的科学核心素养,离不开科学概念的积极建构。在《初中科学课程标准》中提出“逐步加深对自然科学中的概念与原理的理解,理解物质运动及其相互作用过程中的基本概念和原理,能将概念知识运用在新情境中,与已知知识建立联系,分析有关现象。”初中科学教材根据课程标准,选取核心概念,促进学生对科学素养的发展。基于以上思考,文章以“问题解决”为教学模式,强调以生活问题为中心,鼓励学生解决实际问题,以获取知识和技能,发展能力,培养情感体验,创造性的解决问题。通过“生活问题解决”的科学概念教学使学生学会思考,学会运用知识来解决实际问题,成为一个更好的问题解决者或决策者,促进学生的核心素养的发展!
   一.为什么要以“生活问题解决”为中心,促进概念教学
        普罗塔戈说:“头脑不是一个要被装满的容器,而是一只需要点燃的火把。”它告诉我们,头脑的作用不是来贮存信息,而是用来加工信息。科学教学应当是一个提出问题、分析问题、解决问题的过程。本节将以理论和现实依据,进行阐述以“生活问题解决”为中心,促进概念教学的原因。
(一)理论依据:
1.建构主义学习理论。建构主义认为,科学知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一
定的情境下,借助其他人(包括教师和学习同伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式获得。科学的学习不是由教师把知识简单地传递给学生,而是学生自己主动建构知识的过程。
        2.“最近发展区”理论。维果茨基认为,好的教学应该走在发展的前面,即教学必须指向“最近发展区”。如果仅仅将成人世界的预成呈现给儿童,那么他只能记忆成人有关这一想法所说的一切。本文以解决“生活问题解决”为中心任务,充分考虑学生的已有知识,进行科学概念教学。
         3.有意义学习理论。奥苏贝尔认为,学生的学习如果由价值的话,应该尽可能有意义。有意义学习就是通过新信息与学生认知结构中已有的有关概念相互作用才得以发生,由于这种相互作用的结果,导致了新旧知识的意义的同化。本文以“生活问题解决”为中心,让学习者从已有的认知出发,与新学习的概念相互作用,完成有意义的学习。
(二)现实意义:
        在新课程改革的提倡下,一线教师越来越重视问题教学,但在平时的听课以及自己的教学中,还是存在以下问题:
         1.问题缺乏逻辑性,问不成链。在平时的课堂中,教师对问题的提出比较随性,常常出现前后问题次序颠倒或突兀跳跃的现象,对于培养学生思维的条理性和逻辑性十分不利。
         2.问题缺乏实际性,问不促思。在教学中,教师设计的问题经常会出现 “假大空”,脱离生活实际,学生很难产生认同感,缺乏去探究和解决的兴趣。
         3.问题缺乏建构性,问无渐进。在设计问题时没有遵循知识发生的逻辑规律进行教学,没有充分了解学生的已有知识,给学生建构一个“脚手架”,不利于学生思维的发展。
        因此,以生活问题为中心问题,围绕中心问题展开,设计关联性的子问题,促进概念的理解;以解决实际为中心任务,聚焦真实的问题,促进概念的应用;以迁移问题为手段,促进学生建构知识,促进概念的迁移。
        二.怎么围绕“生活问题解决”,进行概念教学
        (一) 围绕“生活问题解决”概念教学的适用范围
        围绕“生活问题解决”的科学概念教学主要适用于抽象概念和定义概念的教学。由于定义概念和抽象概念在生活中存在较多,容易在生活中找到实际的例子,所以更容易搭建一个指向学生真实生活的中心问题,学生带着中心问题的任务,开展一系列的深入学习的过程。典型概念如,杠杆、参照物、电压、功、生态系统等。
         (二)围绕“生活问题解决”概念教学的原则
1.问题选择具有序列性。
         在概念的建构中,教师要以问题内在联系和知识前后衔接为链条有机构成“问题连续体”,由浅入深、由易到难、由大到小地推出或展现,确保问题教学得以规范实施。
        例如:在学习“蒸腾作用”概念时,以“大树地下好乘凉”为中心问题,以书本上的天竺葵塑料袋里的水珠为起点,引发一系列关联的问题。问题1.塑料袋里的水珠是从哪里来的?问题2.蒸腾作用对植物体的意义?问题3.影响蒸腾作用的因素?问题4.水是从叶片的什么部位散发出去的?问题5.是什么原因导致上下表面散发的水分不同?问题6.叶的哪些结构与功能是相适应的。
2.问题选择具实证性。
问题情境是指个人察觉到的一种“有目的但不知如何达到”的心
理困境。正是学生的已有知识和经验与已知知识和经验与新知识或新问题的这一矛盾冲突,激起学生对新知识的需求、产生兴趣和探索欲望。
    例如:在定义“浮力”概念时,
        师:同学们,都会认为只要是在溶液里的物体都会受到一个向上的浮力,那么真的是这样吗?我们先来看一个实验。
        师:乒乓球在水中,并没有上浮,说明它没有受到浮力。
    师:用手撑在可乐瓶的下端,乒乓球又上浮了,说明乒乓球受到了浮力。


        师:原来,浮力的产生是因为上下表面的压力差,你现在在尝试解释一下,今天的实验现象吧!
        师:迁移应用,支持大桥的桥墩,会不会受到浮力呢?为什么?
        3.问题选择具有思维性。
        在科学概念教学中,需要理清知识脉络,按照科学知识发生的逻辑规律顺序设计,使教学能够符合学生的思维。学生在问题解决中,思维的各方面能有所发展和提高。
         在介绍“串并联“概念时,教师利用教室里的照明电路进行一个活动:教室里的日光灯原来都亮着。当教师按下一个开关时,结果出现了三盏日光灯同时熄灭,而其余灯仍然都亮着的现象。对此,有的同学认为三盏灯是串联的,也有同学认为这三盏灯是并联的,大部分学生认为三盏灯可能并联,也可能串联。事实上,从生活到角度来看,电工是不可能采用串联方式的,而只会采用并联的方式。因为将三盏灯串联,那么其中任何一盏灯的灯丝断了,另外两盏灯都会受到影响不再发光;而将三盏灯并联时,任何一盏灯的灯丝断掉,都不会影响另外两盏灯的工作。况且,灯的额定电压和照明电路的电压都是220V。
         三.围绕“生活问题解决”,进行概念教学的具体措施
        在平时教学中,教师以“生活问题”为中心问题,围绕科学教学目标,根据学生的认知点、兴趣点和盲点研究学生的最近发展区,精心设计不同层次的科学概念教学问题,使每位学生在问题解决中建构,进行有意义学习,感受到发展的充实。
(一)围绕中心问题,促进概念理解。
        对于中心问题的选择首先是要复杂,应当具有挑战性,激发学生的兴趣;其次中心问题要包含大量的知识与技能,这样可以对中心问题进行拆分,获得细化的知识与技能;最后中心问题应该是综合的,可拓展的,就是这个中心问题能够具有继续探讨和延伸的价值,有可以挖掘的方面。而概念的理解,不仅仅是陈述事实,同时还应该说明“为什么”和“怎么样”。
        在学习“蒸发”概念时,引用热带沙漠中的天然冰箱为中心问题。在热带的一些赤贫地区,没有电力,没有冷藏设备,于是当地的一位老师发明了简单又便宜的“罐中罐”,这样简单的设备,可以使原本只能保持三天的茄子存储二十七天。从这个中心问题,引发出一系列相关的,具有逻辑性的问题。问题1.为什么“罐中罐”要用陶罐制成?问题2.为什么罐与罐之间要放湿的沙?问题3.用水代替双层陶罐中的细沙层效果会好吗?问题4.怎么探究影响其降温效果的因素吗?问题5.你们能改进使降温效果更快吗?     
        在概念教学中,教师要有一个中心问题,以问题内在联系和知识前后衔接为链条,有机构成“问题连续体”,由浅入深、由易到难地推出或展现,确保问题教学得以规范实施,取得应有的实效,促进整个概念的理解。
(二)聚焦“真实世界”,促进概念应用
    情境认知理论认为,只有当学习被镶嵌在运用该知识的社会和自然情境中时,才能发生有意义的学习。而概念的应用,是指教师在解决问题的后面阶段,需要看展有梯度的练习,同时,变式的案例也是学生掌握知识的必要条件。而整个过程,可以适当的不断减少支架,开展相关学习获得。
         例如:在学习“静电”概念时,有关静电的知识是非常简单,主要内容有:物体带上电荷之后,会吸引轻小物体;电荷之间会相互作用,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。但静电知识的应用确实非常广泛,静电喷漆、静电喷洒化肥、静电空气净化机等。
         科学与生活是当今科学学教育说秉持的基本思想,走进生活是我国科学课程的重要理念,也是世界科学教育的一个趋向。
(三)搭建“学习意义”,促进概念迁移
    建构主义学习观认为,科学学习不是由教师把知识简单地传递给学生,而是由学生自己主动建构知识的过程。迁移概念是将在一节课中学习的新知识进行结构化,近迁移甚至远迁移到自己的平时生活中去,使学生能够顺利的解决实际生活中的新问题,最终获得深度学习。
        在定义“压强”概念时,循序渐进,利用建构主义的理论,给学生搭好脚手架。先让学生回忆力的作用效果以及探究影响压力作用效果的因素,在每个大问题下设子问题,将压强的两个影响因素编码整合,通过类比法建立压强的概念。
        1.压力的作用效果与哪些因素有关呢?
         1.1压力与重力有什么区别?何时相等?
         1.2两个物体接触时,哪部分为受力面积?
         1.3如何设计实验,探究影响压力作用效果的因素?
        2.你能用下定义法,给压强下定义吗?
         2.1当压力与受力面积不同时,怎样比较压力的作用效果?
         2.2回顾学过的密度,怎样用类比的方法来定义压强?
        3.迁移应用:芭蕾舞蹈演员脚尖与大象脚哪个对地面作用效果更明显?
         3.1压力的作用效果就是什么?
         3.2压力的作用效果需要知道哪些物理量?
         3.3利用公式计算压强。
    学生的学习如果有价值的话,应该尽可能的有意义,有意义学习过程的实质,就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已经有的观念建立联系。
        在科学教育中,围绕着与已相关的世界中的问题和项目进行探索、讨论和意义建构的指导方法,教师给学生提供各种机会,让学生通过自我调查研究、自我问题解决、自我批判性思考、自我对真实世界的反思来建构自己的知识体系。从生活问题出发,围绕“生活问题”,聚焦“真实世界”,搭建“学习意义”,促进初中科学概念的理解、应用与迁移。



参考文献:
[1]王耀村.初中科学教学关键问题指导[M].北京:高等教育出版社,2015:50-62
[2]费志明.俞谷兰.真情境 真问题 真探究—谈初中科学课堂中科学精神的培养[J].教育月刊,2019:10.
[3]陈锋.初中科学概念教学范式的创新研究[M].上海:教育出版社,2017:23-25
[4]郑青岳.郑青岳科学教育讲演录[M].浙江:教育出版社,2015:90-98
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