小学“建构-探究”式科学教学的探索.ppt

小学“建构-探究”式科学教学的探索,首都师范大学教育科学学院丁邦平教授、博士bpding19602005.08.13.,内容提要,儿童怎样学习科学效果最好？案例1分析：“种子里面有什么？”案例2分析：“一堂失败的好课。建构主义学习理论的基本观点建构主义教学原则建构主义教师常用的教学策略优秀教师建构式教学的特征推荐阅读文献,讨论的问题,第一个案例：李老师为什么要求学生“将自己的想法用笔画在纸上”？学生表达（或用图画）出自己的想法在科学教学中为什么重要？有什么用处？学生提出种种想法后，李老师要求学生解剖花生种子，并再次把观察的结果画出来，与猜想的结果进行比较。这样在“做中学”的探究方法比教师一开始就讲解“种子里面有什么”有什么好处？,讨论的问题（续）,这节课在哪些方面体现出学生主动学习、积极思考？从教师“教”的角度看，这节课李老师是怎样促进学生探究学习的？这节课学生是怎样学习和探究的？学生有哪些收获（从科学知识、探究的能力、和情感等方面探讨）这样进行探究式教学是不是很难？你们自己敢不敢尝试？,讨论的问题（续）,第二个案例这堂课教师也采用了实验的方法，学生也进行了探究，但为什么失败了？请大家找出原因。在174页第5-7行，教师是怎样对待两位男生的质疑的？她这样处理恰当吗？说说您会怎样处理这种情况。,讨论的问题（续）,这堂课里，教师带领学生用水和酒精多次进行实验，但得出的结论（液体都有热胀冷缩的性质）是否是学生通过探究发现的？教师是否关注和发现学生自己的观念？是否设法转变了学生的原有观念？你认为这节课的目标是什么？怎样才能实现其目标？,讨论的问题（续）,俗话说：“眼见为实。”为什么学生看到玻璃管里的水和酒精上升了，不能得出正确的结论？你认为有哪些障碍存在？怎样才叫做“理解”？科学教学怎样才能促进学生对科学概念和原理的理解？教授说：“对一件事，孩子的理解可能与我们完全不同。”（第177页）这句话对科学教学有什么启发？科学教学中如何对待和利用学生的日常经验？,儿童怎样学习科学效果最好？,科学教育研究和我们的观察都表明：小学生在教师的指导下进行既动手又动脑的探究活动，学习的效果最好。建构主义学习理论指出：小学生要在教室创设的情境中既动手又动脑的学习，学习的课题是他们感兴趣的，学习是积极主动的，在学习过程学生运用了观察、推理、猜测、辩论、收集证据、交流,等各种过程与方法，加深对学习课题的理解，促使学生的观念和思维发生变化。这样的教学活动就是“建构-探究”式科学教学。下面我们来一起学习一个科学教学的案例，通过比较来理解什么是“建构-探究”式科学教学。,案例1分析:“种子里面有什么？”,这篇案例可以看成是“建构-探究式”科学教学的一个典型案例。首先，教学活动是从问题开始的：“种子里面有什么？”教师把这个问题转化为：“种子是否有生命？”，又进一步具体化为“以花生种子为例，它为什么会生根发芽？它的里面到底有什么，你们知道吗？”,接下来，李老师让学生把自己的想法画下来，并用文字帮助说明（解释）李老师说：“我是想让学生通过猜想，将头脑中对种子内部构造的认识展示出来，这样既有利于教师了解学生的认知状况，又可以通过直观感受知不足而促使他们产生探究的欲望。”根据建构主义的学习理论，教师了解学生对学习的课题的已有认识（经验、儿童的想法、前概念、错误观念等等），是极为重要的，因为这是建构式科学教学的起点。,上述让学生画想法加上文字说明的做法叫做“引出学生自己的想法”。为什么要这样做？因为建构主义学习理论认为，学生在学习时，不是空着脑袋来学习的，而是有自己的经验、理解和认识方式。这些经验、理解和认识方式是学习和理解新知识的基础，建构是在此基础上进行的。接下来我们看到的情形是：,“5分钟后，学生展示在记录纸上的想法真是千奇百怪：有的在种子里面画了一株小植物；有的在种子里面画了一条小虫子；有的画了一道道的圈，认为种子内部是一层层的；有的上面是画，下面是说明文字；还有的只在白纸上画了一个种子的轮廓便什么也没有了李老师说：“这便是学生对种子内部构造的原始认识状态。”,教师指导学生运用科学方法进行探究,李老师说：“将种子打开，然后仔细观察，这个过程叫解剖。”同时，李老师还要求学生将观察的结果画在纸上，并希望他们画完后要和猜想的结果进行比较。学生进入了“建构-探究”的状态：“由于好奇心的驱使，从解剖到用放大镜观察，学生们是那么认真、仔细，不时地有人惊喜地拉过旁边的同学讲述着自己的发现，我明白，在学生头脑中新的认识与旧的经验,的碰撞已经开始了。”从上述文字中可以看出：学生的探究是自主的，是他们自己的，不是老师强加的；在探究中，学生运用了多种科学研究的过程与方法，如猜想、观察、比较、收集（种子的内部）信息、推理（想）、与同学交流、解释、记录等等；在探究过程中，学生的认识发生了变化，获得了正确的知识；学生还经历了情感（如惊喜的发现）的体验；学生在学习中既动手又动脑了。,“建构-探究”的又一个重要环节：讨论与交流,一个学生发言说：“花生种子里有小芽，这我也想到了，不过没发现根，并且位置也搞错了。”他指着两幅图中小芽的位置告诉大家：“我发现花生种子是两个瓣的，两个瓣中间还有空隙，我认为空隙里有空气，可以提供给种子发芽用。”另一个学生发言说：“我以前认为种子内部是一层一层的，事实证明我的猜想是错误的，种子里除了有一个小芽，在放大镜下还能看到一条条的细文。”,第三名学生发言说：“小芽的颜色和花生瓣的颜色是一样的，都是乳白色的。种子里还有许多水分。”从学生的讨论与交流中，我们可以看出：老师并没有像以教师为中心的课堂上那样讲解，即没有“教”学生，但学生却在有效地学习；学生是在探究过程中自己学习的、发现的、建构的；发言的虽是少数学生，但他们的发言促进了全班学生的理解，交流是进一步的建构（在学生头脑中）；在交流中，学生展示了他们思维的变化；,学生的主动性、创造性、自信心和成功感都得到了发扬；教师在此过程中也在发生着变化：教师有惊喜。教师的学生观在发生微妙的变化：“我觉得还真不能小看孩子，只要给他们机会，他们或许有惊人的发现。”教师在学生小组合作学习时有机会观察学生，从而能够调整自己的教学策略。,案例2分析：“一堂失败的好课”,这是一堂什么样的课？是传统的授受式教学，还是探究式教学？什么叫做“理解”？理解到什么程度才算真正理解？这堂课是否有学生自主的探究和理解？这堂课是否注重了过程与方法？这堂课上，教师是否重视了学生自己的观念？教师是否促进了学生的观念转变？为什么罗老师说该教的都教了，学生还是不会？,罗老师所理解的“新课堂”,罗老师在座谈时认为：“老师讲，学生听，那是老课堂；学生说，老师听，这才是新课堂。”这种说法对吗？“实验，做了；讨论和总结，也进行了。该做的都做了，按理学生应掌握了，可”罗吉老师直叹气。什么叫做掌握？什么叫做理解？,让我们一起来分析以下这节课,按照建构主义学习理论，学生要有一个自己感兴趣的问题，要运用科学探究的过程与方法研究这个问题，并在探究过程中发生认知或认识上的变化，即由自己原有的观念转变到科学的观念。这个过程在这节课里有吗？让我们先来看导入环节：“我们很熟悉的东西，其实我们并不一定很了解。”罗吉老师说，“比如，水，天天喝，天天用，可它的一些性质我们仍没注意到。不信，请看下面的实验。”,用实验演示水热胀冷缩的性质,在演示时，罗老师让学生猜想，她说：“将装置放到热水中，会出现什么现象？”“烧瓶变热！”“烧瓶里的东西也将变热！”老师听后笑道：“真的不了解水（的性质）！我们来动手试一试。”这里，学生依据他们的日常经验，回答是正确的，只不过不是老师所期待的，因此，老师没有重视，也没有进一步了解学生的想法。这是老师第一次忽视学生的观念。,当事实与学生的经验发生矛盾时,罗老师的演示使学生意识到眼前的“事实”与自己的经验（观念）发生了矛盾。老师给学生5分钟小组讨论，寻找一个解释。学生找到了一种解释：“水没有增加，是烧瓶里的热空气把水挤起来了。”“塞子把烧瓶里的空气堵住了，空子变热，把水推上玻璃管里去了。”,对上面的解释，所有的学生都齐声说：“同意。”这说明，学生都有了一种似乎有理的解释（这是学生自己建构的一种解释），也似乎能够自圆其说。但老师是怎样对待它的呢？罗老师显然没有设法让学生从自己的解释出发，去引导他们证明其错误，而是直截了当地告诉了学生正确的答案（“吸收了热量，水的体积变大。”所以，当该深入探究的时候，老师没有给学生机会探究。这是老师第二次忽视学生的观念。,第二次实验：把装有热水的烧瓶放到冷水中,如同第一次实验一样，第二次实验仍然是教师操纵的。下面是师生的对话：“看到了什么？”老师问。“玻璃管里的红水下降了。”（这是事实）“为什么下降？给你们1分钟想一想？”,从这个对话中可以看出：老师仍像在前面一样，没有给学生提供利用科学方法探究的机会，而只给学生1分钟“想一想”，以为一想就想出正确答案来了。可是学生想到的答案是：“水下降，是因为玻璃管里的水退到烧瓶里；水之所以退回去，是因为烧瓶变大了。”是不是烧瓶变大了，只要引导学生仔细观察一下学生就会自己否定了。可是，老师第三次忽视了学生的解释（想法），以成人的思维予以否定，并再次自己直接告诉了学生正确的答案。,第三次实验，学生仍然没有理解液体热胀冷缩的原理,这时，尽管老师告诉了学生这一原理，并用酒精做了第三次实验，又加以总结，但学生还是没有真正弄明白，因为，他们的日常经验（观念）告诉他们，水是不会热胀冷缩的。可见，会背结论没有用，遇到新情境解释新问题时（迁移时），还会出错。,第四次实验：用煤油而不是水,第四次用煤油做实验前，老师问学生：“这是煤油。它有热胀冷缩的性质吗？”“没有！”学生们毫不含糊地说。“怎么？它不是液体吗？”“是液体，但不是红色的液体，所以没有热胀冷缩的性质。”,在上述师生对话中，学生再次提出了自己的理论（想法或观念），即煤油虽是液体，但不是红色的液体，所以没有热胀冷缩的性质。对此，老师有些失望了，茫然了。但显然不明白学生还是错。（在座谈中，她意识到“可能还有更深的原因。”）老师第四次忽视了学生的想法。经过再次实验，学生知道自己错了（液体的颜色不影响热胀冷缩），但仍不明白液体的这一性质。,值得思考的结果：彻底的错,最后的场景：老师苦心地教，学生也在认真地学，他们该懂了吧？不然。是非判断题：“酱油、菜油都有热胀冷缩的性质，对还是错？”老师问。全班异口同声地回答：“错！”老师楞住了。可是学生仍有自己的理论（解释、观念等）。他们说：,“酱油有色素。”（谁看到过酱油在热锅里膨胀了呢？）“菜油烧不着，所以不会热胀冷缩。”老师第五次忽视了学生的观点，她也许认为，学生的理论（学生自己幼稚的想法）是不值得研究的。然而，你不研究它，学生就是不懂。所以，当老师问：,“刚才做过实验，酒精、煤油会不会热胀冷缩？”“会。”“现在，酱油、菜油会不会遇热就膨胀，遇冷就收缩？”老师又问道。“不会！”学生们坚定地回答。“这只是你们的猜测”，老师苦笑着说，“实际上，是会的。”“啊！”学生情不自禁地叫出了声。,由此可见，尽管老师把结论告诉了学生好多遍，尽管实验也做了，也讨论了，似乎也探究了，但学生根本就没有理解。为什么理解科学这样难呢？,科学概念是怎样形成的？,建构主义认为：科学知识（以概念为代表）不是教会的，而是学生在老师提供的探究的情境里，在自己已有观念、经验和认知框架的基础上，通过运用多种过程和方法进行探究，由自己理解、自己形成、或自己建构的。所以老师在教学时要十分重视学生已有的经验、观念和认知方式，设法帮助学生自己去理解。,理论探讨：建构主义学习理论的基本观点,1、建构主义的知识观建构主义反对把知识看作是绝对真理，认为知识（包括科学知识）只是一种假设，科学知识包含真理性，但不是绝对正确的最终答案，它会随着人类的进步而不断地更新；即使是经典知识它的正确性（或真理性）也是有一定条件或范围的。知识在学生理解和接受之前，对他们来说是毫无权威可言的。知识不是被动吸收的，而是由学生主动建构的。,2、建构主义的科学学习观在建构主义看来,科学知识虽然是科学家研究的成果，但对于学生来说它永远只是主体建构活动的结果,因此,它是不能传递给被动的接受者的。科学知识必须由每一个认知者主动建构。从建构主义的观点来看,教师的讲授表面上好像是在传递知识,但实际上只是在促进学生自己建构知识而已。,3、建构主义的科学教师观千百年来,人们始终认为,教师的主要作用就是传授知识。教师的任务就是“教给”学生知识。相反,建构主义则否认教师能够“教给”(在给予的意义上)学生任何知识,它强调学习者自己主动地建构科学知识。教师是学习的促进者,而不是知识的“给予者”。所以,格拉塞斯菲尔德说:“教师可以为学生确定一个总的方向,并且可以安排一些阻止学生进行不适当建够的限制因素。”在这个意义上,教师的一切教学活动都是促进学生的学习。,教师的促进作用表现在许多方面。以引起学生的学习动机为例,格拉塞斯非尔德说:“如果你要激发学生进一步探究那些(在他们开始看来)没有特别兴趣的问题,你就必须创造情境使学生有机会体验解决问题过程中内在的快乐。如果学生对问题没有兴趣,只告诉她答案是正确的无助于其概念的发展。”,4、建构主义教师的学生观由于教师的角色不再是知识的“给予者”而是学习的促进者,建构主义教师的学生观也就与教师传统的学生观不同。传统上,教师有意无意地把学生看作是“白板”,或者是任凭教师雕塑的材料(所谓“玉不琢,不成器”)，而坚持建构主义观点的科学教师则认为,学生不是带着“空”脑袋走进课堂的,他们在日常生活中、以往的学习中已经获得了丰富的经验和知识。这些经验和知识包括大量的错念、先见、选择性框架等等,它们是学生学习新的科学知识的唯一基础。,建构主义者强调，学生并不是空着脑袋走进教室的，在日常生活中，在以往的学习中，特别是在当今信息时代学生通过电视、网络等多媒体途径，获得更多的经验和信息，都有自己的看法。而且，有些问题即使他们还没有接触过，没有现成的经验，但当问题一旦呈现在他们面前时，他们往往也可以基于相关的经验，依靠他们的认知能力，形成对问题的某种解释，者并不都是胡乱猜测，而是从他们的经验背景出发作出的合乎逻辑的假设。所以，教学不能无视学生的这些经验，另起炉灶，从外部装进新,知识，而是要把儿童现有的知识经验作为新知识的生长点，引导儿童从原有的知识经验中“生长”出新的知识。教学不是知识的传递，而是知识的处理和转换。教师不简单是知识的呈现者，他应该重视学生自己对各种现象的理解，倾听他们现在的看法，洞察他们这些想法的由来，以此为根据，引导学生改变、调整或丰富自己的理解。,建构主义教学原则,1、提出与学生相关的问题这不是说学生可以随心所欲地想学什么就学什么,而是说教师备课和教学必须使学生觉得有兴趣。例如,可以采用一个使学生感到惊奇的演示、一次有趣的活动、或一个好问题。建构主义者对于提出与学生相关的好问题的标准是:(1)要求学生作出一个可检验的预测;(2)利用不很昂贵的设备或器材;(3)有一定的复杂性,可以使学生提出多种解决问题的途径;(4)适合于小组活动。总之,问题必须是学生所关注的,引起他们兴趣的。,2、围绕基本概念组织学习活动建构主义强调完整地学习科学的基本概念。在这一点上,建构主义者与后现代主义课程理论家多尔一样,主张课程的内容必须是“少而精”的。“少”强调的是最基本的科学概念、理论、模式等等,类似于布鲁纳的学科结构的概念,而与布鲁纳观点不同的是,建构主义主张在情境中进行教学,而不是学习抽象的、理论化的、脱离情境的知识;“精”则是要求学得深、学得透,使学生掌握思想、过程和方法,理解科学的本质,因而终身受益。,3、引出并重视学生的观点这是体现建构主义教学思想的最重要的策略。教学虽然可以促进知识的建构,但知识的建构不是直接教的结果。在教学过程中,学生能否理解知识、获得知识关键在于通过教师的引导和启发学生能否主动地建构。而在这种建构过程中,学生已有的思想和观点揭示了许多其当前的观念和思维过程。教师若不真正了解学生正在想什么,并设法促使他们改变自己的想法，教学就没有针对性,其结果就是教师和学生都白费了力气。,因此,学生的“错误观念”或其推理方式对于建构正确的科学知识是非常重要的,他们正是在这些已有的“错误观念”或推理方式的基础上经过教与学的互动,而发生观念的转变,从而形成或建构出正确的理解,获得科学知识。因此,为了了解学生正在想什么,教师必须倾听学生说什么,这不仅仅是为了确定对与错,更重要的是为了懂得学生正在思考什么,是凭什么样的经验进行思考的,其假设是什么,并有针对性地教。,4、改编课程,针对学生的观点进行教学因此,教师主动地了解学生的观点并据此而备课就非常重要。这样,教师的教就有了一个“起点”。备课的灵活性满足学生的需求是极为重要的。,5、在教的情境中评价学生的学习评价的真正目的在于使教师确定学生是否掌握了所教的概念。这应该是一个连续的过程。因此,在上课时教师就要监测学生是否理解。如果教师感到学生并没有理解,就要确定学生缺乏理解的原因,并调整教学针对他们的问题进行教学。,小结总之,建构式的教学更加强调的是探究问题,而不仅仅是了解问题的答案;是批判性思维,而不仅仅是记忆;是在情境中理解,而不仅仅是掌握一个知识点;是促进学生合作学习、互动和分享思想和信息,而不是无益的竞争。,建构主义教师常用的教学策略,鼓励并接受学生的自主性、首创精神和领导风格；允许学生的思想推动上课（这就意味着依据学生的反应调整教学内容和策略）；要求学生详细说明自己的反应；提出问题后给予学生思考的时间（waittime）;鼓励学生彼此互动核与教师互动；提出思考型、开放性问题；鼓励学生反思经验，预测未来的结果；,教师在提出重要的概念之前，要让学生表达自己对这些概念的理解，可以采用画图