促进学生对科学知识深层理解的策略

1、促进学生对科学知识深层理解的策略我们经常碰到一些学生，他们记住了很多知识，而且能流利地复述，但当要求这些学生在新的情境中迁移应用所 学知识时却往往感到困难。如学生在校学习了很多电学知识， 当要求他在家中安装一盏电灯，或检修一个简单的电路时往 往还是感到束手无策。造成这种现象的主要原因是很多教师 的教学方法还是以讲授灌输为主，而学生的学习方法则还是 以背诵记忆为主。在这样的教学方法和学习方法下，学生由 于没有对知识形成深层的理解，所得到的是惰性知识，无法 迁移应用。新课程标准要求我们将关注点从知识记忆转向知识的迁移应用，为此促进学生对科学知识形成深层理解显得尤为重要。理解就是将要学习的“新”知识

2、与原有知识建立联系，也即输入的知识被整合进原有图式和认知结构中。所谓深层理解，是指学生对所学的新内容形成了新的认知结构，学生 可以在需要时自由灵活地提取出来构建新知。为了灵活地迁 移运用所学知识，解决各种问题，学习者必须对知识形成深 层的理解，只具有一些字面的理解，只记住一些零碎的概念 名称，是远远不够的。促进学生对知识形成深层理解，有很多种策略，本文拟就其中些策略做一探讨。、亲历探究的过程学生不能迁移知识，关键是所得到的知识是教师“硬塞进去的”，这些知识是惰性的，当要应用知识时，学生无法 找到适当线索从长时记忆中去提取这些知识。让学生亲历整 个探究的过程也即整个知识的形成过程，在这个过程中学

3、生 能形成很多有利于知识提取的线索，也就有利于学生对知识 形成深层理解。如在讲大气压强的内容时，首先要让学生认识到大气压的存在。我们往往以覆杯实验（图1）等来说明大气压的存 在。简单的器材和出乎意料的实验结果确实能吸引学生们的 注意力，激发学生们的学习兴趣。但通过这样的实验真的能 让学生理解大气压存在吗？其实，通过这些试验，学生往往 对大气压的存在还是感到模糊的。硬纸片真是大气把它压住 的吗？是水吸住的吗？杯子高些，多装些水，纸片会掉下来 吗？学生能接受这是由于大气压强的原因，却往往还是无法 理解大气压强的存在。接受与理解两者之间是存在巨大差异 的。怎样才能让学生对大气压强的存在有一个深层的理

4、解呢？我们可促使学生进行逆向思考：既然说是大气让纸片不 掉下，反过来去掉大气压纸片就要掉下了，也就是说，去掉大气，纸片掉下来了，就证明纸片确实是大气压住的，大气 压确实是存在的。怎么才能去掉大气呢 ？我们考虑到了用 钟罩抽真空。但如图 1 所示杯子无法放入钟罩中抽真空，在 技术上出现了问题。于是又想出了用锥形瓶放在三脚架上如图 2）来抽真空。抽掉空气以后，纸片掉下来了。在整个探究的过程，学生始终参与其中，碰到了很多学生原有知识所不能解决的问题，造成了很多认知上的冲突。通过师生共同努力，想出一个个办法，最终达到了目的-抽 掉空气， 纸片掉下来了， 证明确实是大气压强把纸片压住的。这样学生就达到了

5、认知结构的新平衡，即新的认知结构也就 形成了。在科学课程中，有很多内容适合于用探究学习，教 师应创造机会，让学生亲历整个探究的过程，弄清楚知识的 来龙去脉，不仅仅是接受知识，这样学生就会对知识有一个 深层的理解。二、运用随机通达教学的方法斯皮罗（R. J. SpirO等人提出运用随机通达教学的方法，可以促进学生对知识形成深层理解。随机通达理论认为对同内容的学习要在不同的时间多次进行，每次的情境都经过 改组，而且目的不同，分别是着眼于问题的不同侧面。例如在讲解“物体间力的作用是相互的”这一概念时，我们往往用两个滑冰运动员相互推手；用右手击打你的左手 等例子来说明。通过两个运动员都往后退，及两只手

6、都感到 疼痛这些现象或感受，学生确实能在一定程度上认识到力的 作用是相互的。但我们能保证学生已对这一知识有了深刻理 解吗？在新的情境中，学生还能运用这一知识吗？在上面两个例子中，有两个人，两只手，也就是说有两个非常明显的物体。为了让学生能深层理解“物体间力的作 用是相互的”这一概念，根据随机通达理论可以知道，我们 的学习并非是简单的重复，而是通过改造情境，让学生在新的情境中，再次学习应用这一知识。我们可让学生分析“吊 境与上面两例最大的不同就是学生只能明显看到一个物 体一一吊扇，另一物体一一空气，学生不能明显地觉察到。扇转动时和静止时，对吊杆的拉力何时大？”图 3 ）这一情在吊扇转动时，把空气

7、往下推动，从而产生风，同时空气则 把吊扇往上托，从而使得吊杆所受的力小于吊扇的重力，因 此转动时吊杆受到的拉力小。通过在该新情境中的学习，使 得学生认识到空气也会产生力的作用，从而在学生的认知结 构中加入了空气也能产生力的作用这一观念，完善了学生的 认知结构，加深了对“物体间力的作用是相互的”这一概念 的理解。当我们要求学生回答“在一密封的箱子内的底部停有蜜蜂，天平保持平衡，当蜜蜂飞起，在箱子的空中时，天平 是否能继续保持平衡？” (图 4)这一问题时， 由于有了对 “物 体间力的作用是相互的”这一概念较为完善的认知结构，学 生往往能更好地作答。三、利用同构问题 我们常碰到这样的情况，教师觉得

8、自己讲得很清楚了，但学生还是没听懂，不理解。为什么会造成这样的情况呢？ 这主要是教师和学生在语言理解上存在着一定的差异。学生 以自己原有的知识结构来理解教师所提供的信息，但由于原 有知识的不足及理解方式的不同，造成解码不成功，无法生 成有意义的理解。我们可用同构问题来解决这一问题，促进 学生对知识形成深层理解。所谓“同构”问题( problem isomorphs )是指有些问题尽管在语言表述上存在着重大差异，但在本质结构上却是 致的。 “和尚上山问题”就是典型的例子。一和尚沿一狭 窄的山路向山顶攀登拜佛。山路只有 12 个人宽，沿山盘旋 而上， 直达山顶寺庙。 山路时陡时缓， 和尚走得时快时

9、慢。他从太阳出山时动身到达山顶寺庙时太阳刚好下山。几天后， 和尚沿原道下山。他也是太阳刚出山就动身，一路上时行时 歇，时快时慢。当然，下山的平均速度比上山要快。问：沿途是否存在这样一个地点，无论是上山还是下山，和尚经过这一地点的时间是相同的。这一问题乍一看很难下手， 然而，假如把这个问题的表述稍微改变一下，即：不是同一个和尚 在不同的日子里上山和下山，而是两个和尚在同一天里一个 上山，一个下山，那么，当他们同时出发时必定会在路上相 遇一一这样问题就迎刃而解了。我们也可利用同构问题来促进学生对科学知识的理解。如相同质量、质量分数的盐酸和氢氧化钠混合后充分反应， 在反应后的溶液中加入石蕊试液将显什

10、么颜色？这一问题 的同构问题就是：相同质量、质量分数的盐酸和氢氧化钠混 合后充分反应，反应后盐酸和氢氧化钠哪个有剩余？同样的 问题，只不过表达方式不一样，但学习者对信息的不同表达 方式却有着不同的反应。类似于这样的同构问题在科学中是 很多的，教师应善于利用同构问题， 发现其背后“至简至易” 的某种“原型”或本质结构，这样学生就容易理解教师所提 供的信息，从而更有效地提取原有的知识内容，使得新信息 变得有意义，实现对知识形成深层理解。四、情境化的教学情境性认知理论认为知识是鲜活的实践，学习是参与实践的共同体。典型的教科书中所呈现的知识，往往只是作为事实储存而未被情境化。针对这一情况而提出的情境理

11、论认 为要让知识在真实情境中呈现，即在包含知识的真实场景或 应用中呈现，以便将新知识更好地同化入原有的认知结构中;同时促进学习者在实践共同体中实现社会性的交互作用和 合作。真实世界所呈现的情境大都转瞬即逝，难以为教学所 利用。由于条件所限，教师在课堂中很难完全再现真实情境， 学生对真实情境中有助于解决冋题的细节和场景也难以进 行准确的记忆和细致的思考。因此有必要创设适合科学学科 特点的学习情境，以帮助学生能更深层地理解科学知识。我们可利用游戏等来实现情境化教学。如通过游戏让学生来理解月相的形成。以黑板处作为太阳，让班中处于中间 位置的同学作为地球上的观察者，另一同学则拿一个半边染 黑的排球作为月球绕地运转，要求地球上的观察者画出所看 到的月相形状。虽然运用多媒体技术完全可以显示月相变化 的情况，但将游戏和多媒体演示结合起来将会起到更有效的 作用。观看多媒体演示，虽然直观了，但还是以观察思考为 主。而在游戏中学生随着时间的变化观察系统的月相变化;可随时暂停游戏，以便让更多的同学观察清楚； 可亲手操作、 处理一些变量，如随时调整观看的角度及排球黑白面的位置。当学生沉浸于情境化的科学学习中时，他们有机会