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1、老师们 上午好！,杭州市上城区教育学院 姜向阳,从朴素理论到科学大概念,促进学生科学概念发展的科学教学,朴素理论,儿童对日常生活中事物、现象的非正式、非科学的理解和解释。,朴素理论,朴素：原始、天真、直觉、未经栽培、未经修饰 朴素理论意思相近的词还有：天真理论、直觉理论 (前概念、迷思概念、相异构想等 ） 朴素理论既强调儿童有自己的理论，也强调儿童理论的朴素性,儿童正是通过自主地建构自己的内部理论朴素理论，来解释周围的事物，认识自己的生活环境，丰富自己的认识的。,大（核心）概念,核心概念是有组织的、有不同覆盖程度的、用抽象语言表达的、超越主题和事实的一些观念和思想。 也叫大概念、大观点、核心观
2、念、核心思想等。,科学大概念包含三方面内容,通过科学教育，学生应该能够理解一些涉及物体、现象和材料以及它们在自然界中相互关系的大概念。（例如，所有的物质都是由细小的粒子组成的；物体能够对一定距离以外的其他物体施加影响） 这样一些概念不仅能对观察到的现象提供解释和回答日常生活中产生的问题，而且能够对原来没有观察到的现象作出预测。,科学教育也应该促进学生理解有关科学探究、推理和科学方法的大概念。（例如，科学探究需要基于可能的解释来进行预测，并依据实证对不同看法的价值作出判断） 促进学生理解有关阐明科学、技术、社会和环境之间关系的大概念。（例如，科学的应用可以对社会、经济和环境产生正面或负面的影响）
3、,人的知识结构呈金字塔形,最底层的全是事实，在事实上面是统摄性较低的概念。 第二层是学科视角下的核心概念和方法。 第三层是跨学科的主题（统一概念）。 最上面一层是统摄所有其它知识的哲学观点。,据研究表明，人们对核心概念的理解可以较长久地保存在记忆中，有助于人形成较好的知识框架，学习更多知识。,根据粗略的统计，所有科学知识的90%都是近一百年里发现的，而且目前的科学知识还在迅速地增加。所以，事实性的科学知识是穷其一生也学不完的！ 而核心概念是超越一般事实的观念和思想，具有很强的迁移性。学生可以利用少量的核心概念，在科学学习中实现举一反三、触类旁通。,只有让孩子们超越所给的信息进行思维，获得重要的
4、和可迁移的观念（核心概念），才能适应知识膨胀和复杂的环境。,关于学习的一些共识（1999）,用核心概念（大概念）组织教学内容更有利于学生的深层理解； 学生必须真正参与学习的过程； 教学的起点应该是学生的前概念； 知识的建构是在学习共同体中完成的； 运用元认知的方法有助于学生的概念转变。,科学教育的目标不是去获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程。 这样做有助于学生理解与他们生活相关的事件和现象。,因此，,科学教学不能仅仅停留在事实知识层面（处于金字塔的下面认知的低水平阶段）。 科学教学要超越事实上升到概念，起码是统摄性较低的概念，再上升到核心概念。这样一步步向上
5、走，一个个层次的发展，才能够提高孩子们的思维能力和思维水平。 只有具备了一定量的学科核心概念和方法，才有可能上升到跨学科的主题，最终形成一些哲学观点。,提炼教学内容所反映的核心概念 把核心概念分解为统摄性较低的概念和典型事实， 组成教学内容框架 类属学习和总括学习相结合设计教学,前概念（朴素理论） 小概念（或中概念） 大概念（核心概念）,村边水稻田中的生物与它们的食物联系 蒲公英、狗尾草、水稻、麻雀、蜻蜓 青蛙、田鼠、菜花蛇、螳螂、猫头鹰 ,生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要与其他生物竞争。,草原中的食物链与食物网 草、兔、牛、羊、蛇、鹰、人,根据一个生物画一个食物网 草鱼,如果某一区域
6、长期生活着一种生物，周边必定生活着与它有直接或间接食物联系的多种生物。 生物不断地与周围的环境交换物质、能量和信息，适应环境以维持生存。,时间的测量单元,指向的大概念（一）,科学发现的知识可以用于开发技术和产品，为人类服务。,指向的大概念（二）,事物的运动变化是有规律的。,摆的研究过程的概念发展,以机械摆钟引入,观察我们的摆,观察我们的摆,对“摆”的第一阶段认识,同一个摆每分钟摆动的次数是相同的摆的等时性。（摆幅对摆每分钟摆动次数的影响不大）,摆的研究,对“摆”的第二阶段认识,影响摆每分钟摆动次数（频率）的主要因素是摆绳的长短。（摆锤重量对摆每分钟摆动次数的影响不大）,这两个摆每分钟摆动次数一
7、样吗,对“摆”的第三阶段认识,影响摆每分钟摆动次数（频率）主要因素不仅与摆绳长短有关，还与摆锤长短有关。,这两个摆每分钟摆动次数一样吗,对“摆”的认识又向前发展了,摆锤重心位置影响摆每分钟摆动的次数。 （慢慢接近“摆长”的认识了） 当然，教科书不要求学生达到这样的认识（指向这样的认识） 教科书要求学生通过动手操作制作出一个每分钟摆动30次的“钟摆”（操作性的认识）,“摆的研究”活动过程,是学生不断发现问题，不断探究，不断获得新认识的过程。 是学生对摆运动规律的研究逐步深入，逐步获得新发现的过程（表象本质）。 这是按照学生的探究需求前行的，也是朝着学生科学概念发展（完善）方向推进的。,指向的大概
8、念（三）,科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的。,儿童形成科学概念的过程规律,儿童科学概念的形成，不是一下子就能实现的，而是要经过一个不断充实、改造与完善的过程的。 是从不理解，到根据事物的表面特征进行描述，再到抓住事物的部分本质特征，最后到掌握事物的全部本质特征。 也就是儿童从日常概念仅了解事物的表面具体特征向科学概念能揭露事物的本质特征转化。,大概念应该大到什么程度?,我们把能够用于解释和预测较大范围自然界现象的概念定义为大概念。然而，概念可以具有不同的大小，中等程度大小的概念可以连接到较大的概念，而较大的概念可以连接到更大一些的概念，即包含范围更大的概念。,在科
9、学教育中学习的大概念应该反映科学中的大概念，并需要以适于学习者不同认知发展阶段的方式来表达。,物体和物质,科学中的14 个大概念,科学概念 关于科学的概念,科学概念,宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。 物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用。 改变一个物体的运动状态需要有净力作用于其上。 当事物发生变化或被改变时，会发生能量的转化，但是在宇宙中能量的总量总是不变的。,地球的构造和它的大气圈以及在其中发生的过程，影响着地球表面的状况和气候。 宇宙中有数量极大的星系，太阳系只是其中一个星系银河系中很小的一部分。,生物体是由细胞组成的。 生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其他生物或
10、与其他生物竞争。 生物体的遗传信息会一代代地传递下去。 生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。,关于科学的概念,科学认为每一种现象都具有一个或多个原因。 科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的。 科学发现的知识可以用于开发技术和产品，为人类服务。 科学的应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。,修订标准中的20个核心概念,物质,物质具有不同的特性、结构和功能，物质的特性取决于它的结构和成分 可以按不同特性对物质进行分类和分离 物质可以以不同形态存在，但是物质不会消失,能量,能量有不同的形式，不同形式能量之间可以转换并保持总量的不变 能量可以通过物质以不同的形式传递
11、 能量是维持我们生存和发展所必需的，我们需要尽可能地避免浪费能量能源，并把能量保持在人类可用的形式上,力的作用和运动,物体总以不同形式在运动 运动表现为一个物体相对于另一个物体位置的变化 力作用于物体会改变物体的运动状态，产生力的作用需要能量,生命的主要特征,细胞是生物体的基本组成单位 生物不断地与周围的环境交换物质、能量和信息，适应环境以维持生存 生物有生命周期，有生有死，通过遗传繁殖延续后代,生物的分类和生物多样性,动物需要依靠其他生物供给养分 植物能自养，还能提供人和动物生存需要的氧气和养分 微生物一般不能用肉眼观察到 生物进化过程形成了生物多样性,人类,人类是进化的产物 人与其他动物主
12、要区别在于人有一个具有高级功能的脑，有语言、思想、复杂情感和意志,地球与太阳系,太阳系只是宇宙中很小很小的部分，太阳系中的星球按一定的规律运动，地球是太阳系中的一颗行星 地球自转并围绕太阳运动，因此形成了昼夜和季节,自然环境保护,地球以及围绕地球形成的独特圈层构造，包括大气圈、生物圈、水圈和岩石圈，提供了人类和其他生物赖以生存的自然环境 人类活动必须注意保护自然环境,概念的变化通常包括两种情况： 一种可称为“丰富”，即新知识的纳入补充了现有知识，通过积累的方式使这些知识发生变化； 另一种可以称为“修订”，指新获得的信息与现有的信念或有关理解之间存在着冲突，因而要对对立的理解做出调整。,概念发展
13、模式,爬梯子 拼图 马拉松训练 ,核心概念构成了学科的支架，抓住了核心概念构建的体系,等于抓住了学科的本质。 教师通过提炼教学内容所反映的核心概念， 把核心概念分解为统摄性较低的概念和典型事实， 组成教学内容框架，采用上、下位学习（总括、类属）的方式设计教学，尽量为学生提供更多下位学习机会，就可以帮助学生建立和运用核心概念，从而有助于培养学生的学习能力，促进他们对生活相关事件和现象的理解。,教师有意识地将学生的理解建构到大概念，可以确保学生获得的世界的图像（认识）不是一些相互无关的断言（结论）的集合体，而是一些相互有联系的组件。 不建立这样的联系和认识到概念的连贯性，科学就被分割成碎片。正如像一个房子不是由一堆砖头堆起来的，科学也不是由一些相互孤立的事实堆砌的。,让学生了解来自于他们课堂探究活动的概念是如何与他们日常生中的事件相联系的。帮助学生认识到新的经验和原有经验的联系，新的概念和原有概念的联系。 对这些联系的认识会使学习科学成为一种使人激动的经历。,用科学探究活动（科学研讨）促进学生科学概念（大概念 Big Ideas）发展 我们要让孩子们用系统的调查来解释和检验自己的观念，从而缩短孩子自己的观念和科学的观念之间的距离。,谢谢,Thank you very much!,
