概念转变教学【1】4.8.ppt

1、1,概念转变的生物教学（一）,学科教学（生物） 周志勇,前科学概念概述,2,例一：你同意哪个人？,A 我如果一只脚站在磅秤上，重量会减少。 B 你的脚向下用力了，所以你会更重。 C 我想如果你同时站在两个磅秤上，你的重量会减少。 D 我觉得你一只脚站在磅秤上并不会让你的重量有什么变化。,3,案例二：,对植物呼吸作用的认识，小学低年级学生倾向于认为植物不呼吸，或者植物像人和其他动物那样呼吸。高年级及整个中学阶段，光合作用的认识广泛出现，有的学生认为植物白天进行光合作用，不进行呼吸作用；晚上进行呼吸作用，不进行光合作用。,4,例三：儿童关于地球的心理模型,Vosniadou，1998,5,学生在学

2、习生物学之前，已经具备了对于相关内容的认识或者概念。 有些学生认为，“人只能进行有氧呼吸”；“癌是一种传染病，可以从一个细胞传染给其他细胞，或传染给其他人。“鸡是鸟”、“粪便是排泄物”、“蘑菇是生产者”，“细菌能使人类、牲畜等发生疾病，细菌对人类有害”等。,6,科学概念,指自然科学、社会科学、人文科学、思维科学和哲学中，全面、准确反映事物共同本质特征的思维形式。 学生科学概念的获得，需要拥有概念的四个部分。概念的术语、概念的内涵、概念的外延、概念的例证。,7,科学概念的语词,语词是一些表示事物或者表达概念的声音与笔画。概念的存在须依附于语词，语词的学习属于表征学习的范畴。 同一概念可以用不同的

3、语词来表达，如”细胞“和“cell”、“过敏反应”和“超敏反应”。 同一语词也可以表达不同的概念，如“白头翁”可以表示一种鸟，也可以表达一个老头。,8,科学概念的内涵,是概念所反映的事物的特有属性，是概念质的规定，表明概念所反映的对象“是什么”，是概念的定义。 属加种差的定义。例如，就“基因”的定义“基因是有遗传效应的DNA片段”，被定义项是“基因”，定义项是“有遗传效应的DNA片段”，即被定义项（基因）=属（DNA片段）+种差（有遗传效应的）,9,科学概念的外延,是具有概念所反映的特有属性的事物，是概念的量的规定，表明概念所反映的对象有哪些。如，鲸鱼、章鱼、娃娃鱼、甲鱼等不属于“鱼”的范畴。

4、,10,科学概念的例证,通过对概念“质”和“量”的学习，还难以形成科学概念，还需要概念的例证的支持。 正例：肯定例证，有利于学生分析、概括 如：“病毒”的正例有“艾滋病”、“烟草花叶病毒”、“噬菌体”等。 反例：不在某一概念的外延中。如“竞争”指的是“利用共同资源的两种生物之间，由于争夺食物和空间等而发生的斗争”，“鹊巢鸠占”是其正例，“两狗争骨”是其反例。,11,特例,忽略特例，往往会导致概念的内涵混淆、外延扩大或缩小，应举例充分和典型的特例。 如：“微生物”是一大类形体微小、结构简单，一般要借助于显微镜或电子显微镜才能观察到的微小生物的总称。特例有：蘑菇、银耳、黑木耳、金针菇等。再如，真核

5、生物的细胞一般都有细胞核，但高等哺乳动物的成熟红细胞没有。,12,学者及其提出有关前概念用语一览表,13,14,基本上包含以下几方面含义： (1)学生在学习前就存在着对科学事件的个人认识； (2)学生的个人认识是其知识框架的一部分，是学习新知识、解决新问题的基础； (3)学生的前概念虽然可能是错误的，但对于解决日常问题十分有效，这也是为什么学生不愿意放弃前概念的原因之一； (4)学生科学概念的形成与科学家的研究过程是一致的，因此必须重视学生的认识过程。,15,“错误概念”：大众易于理解，但具有否定的内涵。 “相异概念”：没有直接表示学生拥有的概念是错误的。 诸如“儿童科学、概念框架”等词没有显

6、现出其贬义的意味，没有暗示学习者拥有的概念是错误的或者与科学概念的不同。,16,前科学概念,学生在走进科学课堂之前，在日常生活中已经形成了许多正确的或者错误的、不完整的、比较深入的或浅显的概念。 前科学概念指的是个体所拥有的概念的内涵、外延、及其例证与科学概念不尽一致的生物学概念。,17,前科学概念,内涵不一致,外延变动,例证失当,属性异质,属性缺失,属性置换,外延扩大,外延缩小,外延移位,特例忽略,例证失当,图 1 前科学概念的形成（李高峰）,18,前科学概念的特征： 自发性和引发性 顽固性 情境性 合理性 普遍性,19,自发性指学生的前科学概念是学习者凭借自己的经验，在其头脑中自发地建构。

7、 引发性指学生的前科学概念有许多是他人传授的，而且有可能继续传承下去。,20,顽固性,有些迷思概念很容易经过教学或简单的解说，就得到改变，但有些迷思概念，虽经过教学时教师提出大量的证据或费许多口舌讲解，仍然一再出现。这也使得许多学者研究有效的方法来改变学生的迷思概念。,21,1983年，学者wandersee打破年龄界限以全美的5、8、11、14年级中的1400名学生为被试研究光合作用。问“植物的最主要食物来源于哪里？”调查数据显示超过60%的中学生和大约一半的大学生回答“土壤”。,如果学生坚信“生物都是由细胞构成的”，概念在学生头脑中根深蒂固，那么在学习“病毒”的概念时，会有同学一错再错地认

8、为：“病毒也是由细胞构成的”，病毒没有细胞结构，所以不是生物。,22,合理性,前科学概念不是科学科学概念，但也不是彻头彻尾的错误的概念，有其合理的地方。 例如：“蝙蝠是鸟”，学生对蝙蝠的理解仍有许多是对的，如知道蝙蝠式一种动物，而且是一种标胶高级的动物，能飞等。 学生不能从空白概念直接跨越到科学概念，有许多概念得经过一个“前科学概念”时期。,23,迷思概念产生的原因： 1、个人因素 日常的观察与经验 原有知识的不足 2、社会文化因素 文化语言 社会互动 3、教师与教科书因素 教师因素 教科书因素,24,日常的观察与经验,比如关于“死亡的概念”，小孩子都知道心“心不跳了就是死了”。2004年，我

9、国专家审定并通过了脑死亡判定标准（成人），也就是说，判定人是否死亡，是看脑是否死亡。 “蘑菇是植物”、“猪马牛是动物，人不是动物”等认识都来源于生活。,25,原有知识的不足 学生原有的想法可能成为学习的阻碍。因为学生在学习时，是以其先入为主的观点来解释所见所闻，因此他们所得的结论和解释很可能会和教师或课本所要教的不同。,26,文化语言 我们的日常用语保留了许多概念，数百年来这些概念在科学里就被认为是过时的。 例如，“太阳升起来了”说明了太阳在天空中的行经，而非“现代”观点的地球相对太阳运转。,27,社会互动 在日常生活中，在与朋友、父母和其他人的交往谈话中，从各种途径的媒体得到的知识。 研究表

10、明，这类来源得到的概念比教师上课的影响力还大，因为上课时间只有几小时，而其他时间，学生则面对各种来源的刺激。而且，他们会倾向于简化科学概念，而使得他们更易了解这个社会。,28,3. 教师与教科书因素,教师因素 教师有可能在教学过程中有错误的诠释，缺乏科学知识的本质的了解，或是企图简化概念，而来提供对于概念描述，教师对儿童迷思概念缺乏察觉心及兴趣、教师认为讲述时只要涵盖概念，学生就能理解学会。,29,Ausubel在其最有影响的著作教育心理学:一种认知观(1968年再版)的扉页上写道：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这

11、一点后，进行相应的教学。”,30,概念转变,个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的新经验的影响而发生的重大改变。 在概念转变情形下，已有概念得到了根本的转变甚至被取代，成为学生用来解决问题、解释现象和在他们世界中活动的感念框架。,31,概念转变的理论基础,学习者通过新旧经验的相互作用来发展自己的知识经验。该相互作用过程存在两种相反的运动：同化（丰富）和顺应（重建）。 概念转变是从顺应的侧面来研究知识建构的过程，这被认为是概念转变策略的理论背景。,建构主义,32,概念转变的条件,美国康奈尔大学波斯纳（G.J.Posner）等4位学者提出的概念转变模型（conceptual change mo

12、del，简称CCM）认为，概念转变得以实现须具备以下四个条件： （1）对已有概念的不满（dissatisfaction） （2）新概念的可理解性（intelligibility） （3）新概念的合理性（plausibility） （4）新概念的有效性（fruitfulness）,33,亨森把概念的可理解性（Intelligibility）、合理性（Plausible）及有效性（fruitful）称为概念的状态（conceptual status）。 学习者所处的概念状态愈高，其发生概念转变的可能性也愈高。,34,概念转变的影响因素 波斯纳等人借用图尔明的“概念生态”（conceptual ec

13、ology）的一词，指出，概念生态是学生所拥有概念形成的一个环境。 反例(anomalies)：不满足的主要来源就是在概念生态中，必须有反例存在； 类比或隐喻(analogies and metaphors)：类比与隐喻可以提供新的观念，使得新的概念变得可理解； 认识论信念(epistemological commitments)：大多数的知识领域都具有判断何者为成功解释的标准；,35,形而上的信念与概念(metaphysical beliefs and concepts)：在科学观念里，关于宇宙具有秩序、对称，或是不混乱的信念，通常在科学工作时决定了新概念应该被接受或是丢弃； 其他的知识(o

14、ther knowledge)：新的概念必须要比在其他领域的知识，或是竞争的概念，具有更多发展的前途。,36,概念转变的途径 连续途径 连续途径试图避开基本的重建需要，其概念转变开始于同科学概念一致的学生已有概念结构或是对已有概念的重新解释。该途径不需要重建科学概念结构，它只是在原有概念的基础上的扩展或者重新解释。 例如：“蝙蝠是鸟”，学生对蝙蝠的理解仍有许多是对的，如知道蝙蝠式一种动物，而且是一种比较高级的动物，能飞等。教师鼓励学生按自己的思考方式去思考，把蝙蝠与鸟的其它特征进行比较，发现蝙蝠的生殖方式不符合鸟类的特征。,37,不连续途径 不连续途径的显著特点是学生已有概念与科学概念是完全不

15、同的。在不连续途径中，认知冲突（connitive conflict）策略起关键作用。认知冲突就是在学生的认知心理上造成差异与不平衡，一旦引发认知冲突，就会引起学生认知结构上的不平衡，就能激起学生的求知欲和探索欲，促使学生进行认知结构的同化顺应。,38,概念转变的科学教学过程,39,概念转变的教学过程可分三个阶段： 探测认知结构，了解已有概念； 引发认知冲突，解构迷思概念； 解决认知冲突，建构科学概念。,40,三、概念转变的教学策略,（一）探测认知结构：了解前概念 1、探测认知结构的工具与方法,41,2、探测认知结构的概念图,“双受精过程”概念图,42,3、访谈 明茨基（Mintzes J.J.），万达西（Wandersee J.H.）和诺瓦克把访谈方式分为：,43,4、二段式诊断测验 二段式诊断测验每一题都包含两个部分，第一部分针对题目可能的结果（单一选择题）作答后，紧接着对第二部分针对理由作答（单一选择题），一般在第二部分理由中会安排“其他”的选项供受试者自由填答 。,44,前科学概念的揭示,归谬法,问卷法（试卷）,概念图策略,作业策略,45,（二）引发认知冲突：解构迷思概念 1、合作学习 （1）正式合作学习的实施方法 （2）非正式合作学习 （3）辩论,2、探究性实验 探究性实验的实施： 提出问题