从良构到劣构-情境导向的模型

1、案例：气球小车知道反冲现象就可以结束课了吗？牛顿第三运动定律：两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反。气球小车：动力系统的改进气球小车：动力系统的改进气球小车：喷嘴的改进电磁铁：探究影响电磁铁磁力大小的因素李伟忠深圳龙岗区清林小学到此止步吗？教材与教师的通常设计电磁铁：过于完备的设计帮学生缠绕好线圈，学生仅仅只是测试下直奔结论，好吗？电磁铁：一场甘霖？阳阳江市阳东县实验学校江市阳东县实验学校 王秋王秋凤凤（英语老师）（英语老师）今天，我有幸听了一节张祖志老师的专业课。他这节课对我来说真是一场甘霖，让我受益匪浅，感慨良多。写上“64”， 向学生暗示:看哪位同学

2、能解开这个数字的谜底？方法是：认真听课，积极动脑筋思考。透露：这是六年级的教学内容，六年级学生制作的电磁铁最多能吸上64个回形针，也有能弄上80个的，但是挂上去的（巧妙地说出实验要求）。定目标：你们是四年级的，能吸上50个就很不错了（高目标与低目标并存，充分激发了不同性格的学生的探究热情）。效果：有的吸上去10个就填写记录单，停止了探究；有的试着试着，情不自禁地站到了桌面上，有两组竟然能吸上76个！学生的科学探究潜力真强！这节课，教师的思路很严谨，学生的一切探究行动都跟着教师的思维走。是良构课好，还是劣构课好呢？电磁铁师：如果要使电磁铁吸的大头针数量多些， 你有哪些办法？生1：改变电池节数；生

3、2：改变导线绕在铁钉上的圈数；生3：挤得紧一些；生4：可能被缠的铁钉和用来绕的导线都大些好。根据学生的猜测，我们该怎样进行教学设计？来自教材和教师的模糊概念资料:常规电磁铁的线圈匝数取决于电磁铁的铁心大小，电源电压（还有电源的类型直流或交流），漆包线的电阻。在设计好的电磁铁上，增加线圈匝数可能会增加一些电磁力，但很快会被减小的电流和饱和的铁心所限制。电磁铁的电磁线圈匝数和线圈中通过的电流越多越大，则所生成的磁通量也越多,磁性越强，但到达一定的匝数和电流，磁通量呈饱和状态,即如再增加线圈匝数或电流,磁性强度不会再增加。当前小学科学教材两个突出的问题 良构问题为主。实验步骤和方法完备的实验多，学生

4、按部就班去做即可得出结论，深入探究的设计较缺乏； 缺乏日常生活问题或难题。每课都有多个观察和实验，但彼此间较孤立，欠缺能统整各观察实验的真实情境，对学生的吸引力比较有限。良构问题：1.问题是为直接揭示科学概念而人为设计的；2.界定了限制条件，提供了解决问题的方法和步骤。案例：斜面香荏堂东莞市莞城中心小学学生顺利完成，获得镇第一名。到华南师大附小上课，学生不安要求做，得不出结论！方法各小组测量不同斜面上所用的力，然后汇总寻找规律垂直提升物体的力(N)沿斜面提升物体的力(N)组别第一次第二次 第三次 平均的力10.50.250.260.270.2620.50.250.250.250.2530.50

5、.30.30.30.34 0.50.350.350.30.3350.50.250.260.250.2560.50.30.3750.4250.37斜面：把一箱书搬到讲台上把规定动作转变为挑战！虹吸现象：怎样给鱼缸换水？（四年级）苏韵冬佛山市禅城区鸿业小学挑战：鱼缸换水不可能搬着鱼缸倒，一般用水管来换水，你能做到吗？鱼缸虹吸现象：怎样给鱼缸换水？（四年级）管中的空气排出问题在第一次的实验中我们给学生的材料是一根细而硬的管子和一个小的铁碗。学生想到的方法有下列几个：把整个管子放进装满水的碗里，等管子都注满水了，把一头拿出来那水就流出来了。把管子在水中慢慢地挤压，把空气全部挤出，那水就可以自动注满管子

6、，然后再拿出一头让水流出来。用管子的一端连接实验室的水龙头，然后慢慢注水进水管，满了以后用手指压着一端再放进碗里，水就能从碗里流出了。用嘴把水吸出来后，迅速把管口垂下。其实上述的方法在理论上都可以成功，但当真正做实验的时候就发现问题了。管子太硬根本就挤压不动，所以方法是全部失败了。铁碗太小，要把整段水管放进去已经比较困难，要等水慢慢进入水管更是花了九牛二虎之力都不行，把所有学生都急坏了，方法基本上也没有几个小组可以成功。管子太细连接水龙头也比较困难，要慢慢注满水也花了很长时间，但方法还是有几个小组成功的，但难度较大。方法虽然容易成功，但出于卫生的考虑，我不建议学生使用。毕竟不是每一种液体都能接

7、触口腔。于是我在后来的课堂中优化了材料，把水管换成了较软而且管口较大的，把铁碗也换成较大的玻璃水槽。优化了材料以后方法和方法都比较容易成功，但方法始终是难度很大。学生尝试到了成功的喜悦后对后面的总结方法、提取要点都显得相当积极。由于有了更好的方法，方法基本都被学生摈弃了。虹吸现象：怎样给鱼缸换水？（四年级）管的两头高低的问题在科学与工程实践中学习少量科学概念美国k-12科学教育框架可能的后果 学生虽通过明确的方法步骤获取了一定的科学知识，但： 难以迁移到现实生活中； 面对真实情境的自信心不足； 元认知能力欠缺； 探究精神缺乏； 信奉权威，容易从众。 对教师的影响： 对探究过程控制太多，学生自主

8、探究的空间和时间受到挤压。 D.H.乔纳森认为，学校情境中的良构问题求解和日常生活中的劣构问题求解是两回事，其间的关联性和迁移性相当有限。情境导向的模型真实情境劣构问题支架支撑充裕时间情境导向的模型时间理论基础之一：情境认知 所有的思维、学习和认知都处在特定的情境中，不存在非情景化的学习（不完全认同）； 知识和能力的发展依赖于真实情境中不断进行的应用知识的活动； 知识是在真实情境和实践共同体中建构的。理论基础之二：来自迁移的研究 横向看：如果学生只是孤立地去做一些观察实验来获取知识，受情境的约束，迁移将是困难的。当我们将其与广泛的外部世界联系，在不同背景下使用知识时，学到的知识和技能将是情境自

9、由的，迁移将会更普遍。 纵向看：对某个主题学习得越透彻，沉浸到其中学习的时间越多，就越容易产生“少就是多”的学习效应，越容易迁移到新的情境中。真实情境 真实情境：来源于现实生活中的问题或难题情境；虚拟、模拟的情境；故事情境；视听情境； 特征：有吸引力；真实；能把概念的获得和应用整合到一个整体连贯的活动中。 科学教材状况：以脱离真实情境（decontextualized）的良构问题为主。为了学习某个知识，孤立地去做某个或几个实验获取结论，然后去思考与知识结论相关的现象，前后的内容较少整合到一个整体连贯的情境中。劣构问题劣构问题：真实情境包含结构不良的问题。这样的问题给学生提供了确定具体问题或学习

10、目标的自主权，这是有意义学习的关键。其特征是：1.问题来源于日常生活或是对真实场景的模拟；2.缺乏明确的界定，问题的构成存在不可知的部分；3.难以确定哪些规则和原理是解决问题必须的；4.难以确定解决问题的方法和步骤，需要尝试不同解决方案去寻找最佳的解决办法。科学教材的状况：主要内容是界定明晰的良构问题，观察实验活动的设计似乎直接指向知识结论，形式上虽然是探究的，但目的却还是为了获得确定的知识结论。真实情境的学习面临的挑战 挑战 如何帮助学生处理真实实践的复杂性； 如何帮助学生理解实践要素中的基本原理； 教师不具备这种学习的经验； 时间和资源方面受到限制。 应对挑战的策略： 将实践整合到日常课程

11、中，用对学习者有意义的目标来推动； 减少真实实践的复杂性，保留关键要素，为学生设计支架； 使真实实践的内隐要素外显化，让学生能观察、讨论和掌握这些要素； 根据发展的进程对学习活动进行排序，将学生的先验知识、能力、经历与真实实践连接起来。 引用：丹尼尔C埃德尔森,布赖恩J瑞泽.让学习者进入真实实践设计的挑战和策略A.R基斯索耶主编,徐晓东等译.剑桥学习科学手册M. 北京:教育科学出版社,2011:335-336支架设计 支架与酸葡萄效应 学习支架还包括针对基础知识的学习而设计的良构问题，其示范作用可以为解决劣构问题奠基，这样可以把良构与劣构问题统一在一个情境中互为促进。 这就要求在整个课程的设计

12、中，从概念的获取到应用要有逻辑递进的关系，前面内容的学习可以作为后续内容学习的基础，形成逐渐深入、“渐入佳境”的情境，以利于概念的理解和迁移。记录单的改造水水颜色颜色闻气味闻气味有无脏东西有无脏东西有无消毒有无消毒蒸馏水蒸馏水白色无清水有有池塘水池塘水淡棕色洗衣粉有沙子好像没有好像没有珠江水珠江水淡黄色臭有泥巴没有没有小结小结 水水颜色颜色看透明看透明有什么东西有什么东西闻气味闻气味沉淀物沉淀物看泡沫看泡沫A A无色很干净无东西无气味没有沉淀物无泡沫无泡沫B B土红色很脏很多沙子很香很多沉淀物有泡沫有泡沫C C淡黄色有点脏一点点的沙子很臭较少沉淀物有一点有一点点泡沫点泡沫小结小结通过比较，我们

13、认为通过比较，我们认为 A A 杯水最纯净。纯净的水的特征是杯水最纯净。纯净的水的特征是 无无色、无沉淀物、无气味、很干净、无泡沫色、无沉淀物、无气味、很干净、无泡沫。情境资源 情境资源的丰富性和多样性有助于迁移； 信息化的情境资源：照片、视频、虚拟实验、传感器等可以作为课程呈现工具、认知工具、交流工具、协作工具、泛在资源的汇集工具等时间时间是隐性的但很重要的变量。如果说情境设计构建的是三维空间的物理情境的话，那么时间就是情境导向课程的第四维，使空间得以灵动，使学习能够发生、发展、冲突、演化。美国K-12科学教育框架聚焦于有限的科学和工程领域内和跨领域的核心概念，避免提供大量浅显的主题，从而为

14、教师和学生在更深入地探索每一个概念时提供更多的时间。细节数量上的减少也是为了给学生们多点时间去参与到科学调查和讨论当中，从而实现对核心概念更深入的理解。体现在教学设计上，各项活动所需的时间要有预估，以便根据总体的时间安排，遵循“少就是多”的原则，对内容进行取舍，使教学设计能精简化。体现在教学实施上，教师要能采取适当的策略使用课程内容，并有足够的耐心，给学生尽可能多的自主探究的时间。拱形的力量：来自教材的错误拱形桥是石头等硬性材料一块块构成的，用柔软的一张纸模拟合适吗？赵州桥抵抗弯曲：遵循教材的设计纸梁的宽度（以最窄的为标准）1倍宽2倍宽4倍宽抗弯曲能力的大小预测实测我们的发现“测试纸的宽度与抗弯曲能力大小”实验记录表纸的厚度（以最薄的为标准）一倍厚二倍厚四倍厚抗弯曲能力的大小预测实测我们的发现“测试纸的厚度与抗弯曲能力”实验