转变学生对“岩石风化”概念的认知.doc

转变学生对“岩石风化”概念的认知 石润芳 学习者对知识的建构是以原有知识和经验为基础的，学习过程是新旧知识经验间的同化和顺应的过程。学习过程不仅包括新知识经验的获得，也包括原有知识经验的改造。在科学学习过程中，个体原有的某种知识经验由于受到与之不相一致的新知识的影响，会对现有的理解或解释作出调整和改造，发生由个体的生活概念改变为科学概念的概念转变。为了在教学中实现学生的概念转变，教师需要采取有效的教学策略，即在对教学活动有清晰认识的基础上，高效地完成对教学活动进行调节和控制的一系列执行过程。这种以促进学生建构科学概念为主要目的的教学策略就是基于建构主义的概念转变教学策略。本研究运用概念转变策略，对探索岩石变化的原因一课进行探讨。 一、探索岩石变化的原因教学目标的确立 探索岩石变化的原因一课原名为岩石会改变模样吗，是教科版科学五年级上册地球及其表面变化单元的第3课，教学内容隶属于课标中“地球与宇宙”领域中的“地球运动与所引起的变化”。该课作为外力引起地形变化研究的开始，承“岩浆活动和板块运动引起的地表变化”，启“侵蚀、搬运、沉积对地表的作用”。通过前测发现，100%的学生都知道岩石会改变模样，并且79%的学生知道“风化”这个词。65qo的学生能够说到风、沙或水对岩石的破坏作用，14%的学生能够描述出一些岩石风化的现象。如此看来，真正需要研究的是引起岩石变化的原因。因此，本研究最终把课题定为探索岩石变化的原因。 岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下在原地发生物理、化学变化的过程即是岩石风化。在小学科学教学中，让学生理解化学变化比较困难，因而本课主要引导学生探究引起岩石发生物理变化的因素。对此，学生已有一定生活经验。学生已经学习过地球内部力量对地表的影响，岩石风化是外部力量对地表的影响，本课还要在学生形成“岩石风化”概念之后，引导学生比较地球内部力量与外部力量对地表产生的影响。 二、转变“岩石风化”概念的教学策略 1982年，纳斯鲍姆和诺维克根据建构主义思想，提出了促进学生概念转变的三步教学策略，即揭示学生的前概念；引进与前概念相冲突的新概念；鼓励学生对新概念进行评论，并形成对有关问题的新的观念图式。本研究创造性地运用了这一教学策略。 （一）揭示学生的前概念 前概念是学生通过日常生活的各种渠道和自身的实践，对客观世界已经形成的一些自己的看法、自己的独特思维方式。揭示学生的前概念是实现概念转变的前提。学生走进科学课堂前，他们的头脑中已充满了对岩石风化的各种认识，形成了许多前概念。教学前测是掌握学生前概念的信度较高的教学策略，为了揭示学生的前概念，课前，教师通过问卷方式进行了前测。对于什么是风化，学生的表现差异很大。（详见下图） 由调查可知，除了21%的学生对风化一无所知外，其余学生对于风化的表述不同，表现出他们对风化概念有模糊的、不确定的理解。 （二）引进与前概念相冲突的新概念 利用引发认知冲突的方法来促进概念转变，对于纠正学生的错误观念是一种极为有效的教学策略。本课通过聚焦一块风化的岩石（荒漠中的蘑菇石），引导学生从岩石所处的环境，分析引起岩石变化的原因。学生尝试围绕着岩石所处的自然环境，提出各种假设性解释，这些解释会与学生前概念发生认知冲突。接着，针对学生的认知冲突，使用多个模型引进岩石风化的概念。 1选用熟悉的材料建立岩石风化模型，推测岩石风化的原因 熟悉的材料把新概念与周围的现实生活联系起来，有助于丰富学生的感性经验，使学生很容易说出岩石改变模样的原因，即岩石风化的原因。 用吹风机吹出的风模拟自然界的风，用玉米团模拟自然界的岩石，学生收集到玉米团发生变化的证据：原来尖尖的棱角变成了圆圆的；有了地方出现了凹陷，还掉下碎渣，可以推测风会改变岩石的模样。 用点燃的酒精灯模拟太阳辐射带来的高温，用冰块模拟低温，学生观察到在反复加热冷却的过程中，粉笔由绿色变成了灰色，光滑的表面出现了裂痕，可以推测太阳带来的温差会改变岩石的模样。 用绑在小棒上的粉笔模拟自然界中矗立不动的岩石，用瓶装水模拟自然界的水，摇晃瓶子模拟自然界在水中流动，岩石原来有棱角的变得圆润，体积也变小了，可以推测流水会改变岩石的模样。 2选用情景化的教学图片，拓展学生对岩石风化原因的认识 在用模拟实验收集的证据证实植物会改变岩石模样后，有些学生用搜集到的文字资料、图片作为依据，进一步阐述植物会改变岩石的模样。 在反馈环节，教师出示了“冰原上的岩石”图片，让学生从科学实验现象的讨论中转到真实环境中，感受水在结成冰、冰融化为水的过程中，体积变化给岩石模样带来的变化，从而深化对“岩石风化”原因的认识。 （三）鼓励学生对新概念进行评论，并形成对有关问题的新的观念图式 提问是满足一个人好奇心的方式，是一种学习方式。可以说，一个人停止了问问题，他就停止了学习。本课注重用问题的形式引导教学，通过问题引导学生对新概念进行评论，形成对新概念的理解。本课学生提出2个问题，教师提出71个问题。 1帮助学生深入分析影响岩石风化的各个因素 在讨论动植物对岩石的破碎作用时，学生说：“多数动物都能分泌酸性物质，酸性物质对岩石具有破坏性。”教师问：“你做过这个实验吗？”学生答：“没有。”于是教师用问题协助学生回顾：“四年级学鉴别岩石的时候，当用感觉器官及小刀等工具鉴别不出来时，我们是怎么做的？”引导学生联想到用酸滴在大理岩上产生气泡的实验。像这样的问题在冰、风、沙对岩石的作用时都有提出。在这样的问题引导下，学生将新旧知识进行联系，能够思考影响岩石风化的多方面因素，加强了对“岩石风化”概念的理解。 2帮助学生提升认识，最终形成岩石风化的概念 如果仅仅是孤立地研究岩石的变化，不仅对学生没有吸引力，而且这种零碎的知识对学生的认知发展谈不上有什么重要的意义。通过一系列的提问，例如“在风化的作用下，高山会逐渐被削平，而沉积又可以再形成一座座山峰。回顾以前学习的内容，想一想，岩石在风化的同时，地表还有哪些变化？”“地球的内部力量和外部力量对地表的形成有哪些不同的作用？”教师巧妙地将本课教学与之前学生刚刚学习的地球表面的地形地球内部运动引起的地形变化两个内容联系起来，把对岩石的学习放到地球表面的变化这个大主题之下，把对岩石变化的理解迁移到对整个岩石圈和地球表面变化的认识中去，将地球内部和外部的力量联系起来，以全新的视角看待地球上千姿百态的地形地貌，帮助学生建构知识间的联系，逐渐学会全面、系统地看问题、想问题，深化对概念的理解，使学生的认知达到一个崭新的高度。 整节课紧紧围绕岩石风化这个概念组织教学活动。学生对概念的理解经历了从“单一因素”到“综合作用”，再到这是一种“缓慢、长期的作用”的认识过程；从“对一块岩石变化因素”的研究发展到“在地球内外部力量综合作用下地表发生变化”的认识和理解。思维逐步推进，概念理解逐步深化，最终形成了岩石风化的科学概念。 三、基于建构主义的概念转变教学策略的教学结果 在教学活动后，本研究进行了后测。后测题目共有5题。后测试题l相当于前测中的原题，即“岩石风化是什么”。学生从79%的模糊认识到91%能准确把握岩石风化这一概念的主要内容。 后测试题3、4、5重在考查学生对岩石风化知识的运用。第3题“石书1千年、5千年之后会风化成为什么样子？”学生的书写方式分为文字描述、图文并茂和图示，其中68%完全正确，13%答对其中两个方面，16%答对一个方面。第4题请学生从山峰的外在形象判断地表风化的时间，94%的学生回答正确。第5题“海边的岩石受到()因素的影响变成这个模样。”100%的学生回答正确。 本课教学目标中的另外一个重点就是建立知识间的联系。课堂上教师引导学生联系了三、四、五年级的相关知识以及六年级刚刚学习的“地球的内部力量对地表的影响”。后测试题2要求学生分别用表格和文字叙述两种方式描述岩石风化的结果，76%的学生从对地表破坏的程度、时间的长短、力量的大小三个方面进行了描述；15%的学生从其中的两方面认识到二者的不