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科学教育的概念范文1
【中图分类号】G612
【文献标识码】A
【文章编号】1005-6017（2013）02-0044-04
概念发展在儿童的认知发展中具有非常重大的意义，它为儿童的学习尤其是科学领域的学习奠定了基础。国内外研究者从不同的角度对儿童的概念发展进行了研究，其中，概念转变理论占据了非常重要的地位。该理论认为儿童可通过对原有概念的转变和重建来获得科学概念，因而科学教育要基于幼儿已有的经验与认识基础，这为当代幼儿科学教育及其发展提供了科学依据。本文从概念转变理论的不同视角出发，分析其对当代幼儿科学教育的启示，以期为我国幼儿科学教育的发展和改革提供科学的理论基础。
一、概念转变的内涵
所谓概念转变，即对原有错误概念进行修正和改变。它在个体原有的错误概念和科学概念之间架起一座桥梁，通过教学的催化作用促使学习者的内部概念框架和知识系统重组和建构，以保持学习者知识和概念的动态平衡发展。概念转变蕴含以下观点：
（一）幼儿的头脑不是“白板”，他们有自己的“科学理论”
研究表明，即使是很小的婴儿也已具有对周围世界的理解能力，拥有自己的“理论系统”，他们用这套理论系统来解释和保持对周围事物和现象的看法，幼儿的这种“理论系统”被称为朴素理论（或天真理论）。我们将幼儿在科学学习之前，根据早期日常生活经验或是在幼儿园日常教学情境中形成的对事物或现象的正确或不正确的看法和观念，称之为“前科学概念”，简称为“前概念”。这些朴素的知识系统和概念来自幼儿早期的生活经验，很多是日常概念和科学概念的糅合，它们在幼儿早期的生活中扮演着重要的角色，即使幼儿在进行科学学习后，也依然会继续坚持先前的认识和观点。
然而，由于受到经验的局限，幼儿的朴素认识是零散的，没有形成一个内聚性的思想体系，且又缺乏严谨、科学的表述，因而通常这些“前概念”都是一些“错误概念”。例如，幼儿在生活中常常发现，只要用力推或者拉某个物体，物体便会运动，不对物体施加任何力的话，物体便会保持静止。实际上，没有人为地外力作用，只要满足一定条件物体也会保持运动状态。当然，幼儿的朴素认知不一定全是错误的，有的同样包含着浅显的道理，因而台湾学者使用“迷思”来代替“错误”一词，以肯定幼儿朴素认知和前概念的价值。
（二）幼儿的科学概念不是与生俱来的，而是以经验和前概念为基础自主建构的
随着经验的积累，幼儿会发现，许多客观事实和自然现象与他们自身所拥有的概念系统并不相符，甚至是互相矛盾的。根据Chinn和Brewer的研究，儿童在面对新的与原有概念不同的现象时，可能会出现以下几种反应：第一，忽视、拒绝或排斥新现象；第二，对原有观念做出修正和调整以使其能够解释新现象，或者重新解释新的现象以使其符合原有概念框架，即对原有概念和理论的坚持；第三，修改自己原有概念框架中的核心观点，形成新的概念和理论框架，即进行概念转变。由此可见，幼儿原有的认识和概念在科学概念的建构中起着重要的作用，正是在原先迷思概念的基础上，才进一步实现了向科学概念的转变，促进了概念的发展。因此，幼儿的经验以及由此产生的认知冲突是概念转变的基础。
二、概念转变的不同理论视角
（一）概念转变的认识论视角
Posener等人（1982）从认识论的视角，提出了经典概念转变模型（Conceptual Change Model，简称CCM）。该理论认为，教师弄清楚学生的概念框架比设计一个不符合学生已有概念框架的教学方法更为重要，因为这样有助于引发学生对已有概念的不满意，而学生对先前概念的不满意将会引起巨大的概念转变。经典概念转变模型强调学生自身的认识（Posner et al.1982），其与激进建构主义认识论一致认为，个体的概念及其发展非常重要。如果学习者对已有概念产生了不满意，而可替代旧概念的新概念是可理解的、合理的以及富有成效的，这时新概念将会应运而生。
基于此，Posener指出了概念转变的四个条件：（1）不满意，即发现已有观念是令人不满意的；（2）理解，即新观念是易懂的、连贯的、可理解的；（3）似乎有理，即新观念是能够或很有可能选择的；（4）富有成效，即新观念优于旧观念。Posener等人认为，一个合理的概念首先必须是可理解的，一个富有成效的概念必须是可理解的与合理的。根据Hewson的概念状态理论，学习者所拥有的概念可以分为可理解的、合理的和有效的三个状态，三者的地位依次递增，学习者的概念状态越高，则其发生概念转变的可能性越大。根据Posener的观点，如果满足了概念转变学习的上述四个条件，学习者的迷思概念就会被科学概念所替代或改变，概念转变的结果可能是永久性的，也可能是暂时的，还可能是不易察觉的。
（二）概念转变的本体论视角
有研究运用特定的本体论术语来解释学习者科学概念的发展和变化，以此来强调学习者对现实物体看法的变化。Carey（1985）指出，儿童的某些概念与成人的概念并不相符合，他认为，童年期会有大量的知识重组，Vosniadou将其称之为激进的知识重组，并认为核心“框架理论”的修订同时涉及到认识论和本体论的转变。Chinn和Brewer（1993）将本体论信念描述为“物质世界的基本范畴和本质属性”。
Chi（1992）从本体论的角度分析概念的结构，将概念分为物质、过程、心智状态三个类别。其中，物质是指含有特定属性的东西，如坚硬的石头、液体以及有生命的物体等；过程是指事件的发生，可能是几率问题，也可能是因果关系；心智状态指的是情意部分，如动机或情绪。从本质上来看，物质、过程、心智状态是相互独立的，分属于三个不同类别的本体论。当需要学习的知识与已有知识之间存在共同的属性，即属于同一本体论范畴中，没有跨越本体论类别，这时发生概念改变的可能性就比较大，如“动物”和“植物”能合并成一个新的上位概念“生物”，但是“动物”就不能变成“植物”，Chi等人（1994）将这种发生在同一本体论类别中的概念转换，称为“枝节转移”（branch jumping）；当需要学习的知识与已有知识之间没有共同的属性，即属于不同本体论类别之间的转换，比如从“物质”类别转移到“过程”类别，这时发生概念改变就比较困难，Chi等人（1994）将其称之为“主干转移”（tree swapping）。从中可以发现，“枝节转移”较之“主干转移”更加容易实现，而三个不同本体论类别之间概念的转换属于根本的概念改变。Chi指出，学习者在理解和习得科学概念上存在困难，并不是因为这些概念有多么抽象和复杂，而是因为学习者的原有概念与需要学习的概念之间具有不可共量性（incommensurability）。
（三）概念转变的社会、情感视角
从概念转变的角度来看，学习者的兴趣和动机等情感因素在科学教学中非常必要，他们在促进科学概念的转变上发挥着重要的作用。Posener的经典概念转变模型通过指出学习者对先前概念的不满意来映射这个问题，而且模型中指出概念的可理解性、合理性和有效性等三个特征在某种层面上也包含了情感问题。
Pintrich（1993）等人认为，学习者的自我效能感和控制信念，课堂社会背景，以及个体的目标、意图、期待和需要等在概念学习中与认知策略一样重要。同样，Solomon（1987）和Dykstm等人（1992）认为，群体因素（groupfactors）有利于概念的学习。Pintrich等人通过查阅大量文献，进一步强调了兴趣、个人信念和情境信念对学习者参与学习活动的重要性，并认为那些忽视个体和集体学习中社会因素与情感因素的教师可能会限制学生的概念转变。Zembylas（2005）指出必须使认知与情感因素协调一致，因为情感因素不仅是认知结果的调节变量，而且它与认知的地位一样，同样可以促进概念转变。Tyson等人（1997）则强调，概念转变在科学教学中具有很大的价值，而且未来的研究会更加重视情感因素在概念转变及其理论中的重要作用。
（四）概念转变的目的论视角
概念转变理论通常以建构主义的认识论作为基础，认为学习者必须自己建构知识，并且积极地、有目的地去学习。在这种情况下，“概念转变不仅仅依赖于辨别矛盾等认知因素，还依赖于元认知、动机性和情感性过程，他们会受到学习者有意识的控制，因而有可能决定概念的转变”。Pintrieh（2003）等人提出“有目的的概念转变”，具体表现为：学习以概念转变为导向，同时在学习过程中包含学习者内部动机、意志控制、元认知意识与监控以及自我调节等非智力因素的参与。
（五）概念转变的多维视角
Posener在提出经典概念转变模型后认为，只要学习者满足概念转变的四个条件（不满意、理解、似乎有理与富有成效），他们就会放弃原有旧概念而接受新概念，从而实现概念转变。事实上，实践远没有理论研究那样顺利。Matthew Sehneps和Philip Sadler（1986）曾就有关四季产生的原因以及月亮的变化阶段等问题，采访哈佛大学的毕业生、教授还有在校中学生，结果发现，这几类人都对此概念持有错误的观念，而且从他们上学起，这些迷思概念就一直根深蒂固于他们的大脑中。在经过重新学习这些概念后，只有一部分人获得了更准确的理解，还有许多人仍然保留部分错误的信念，有些甚至坚持他们原始的迷思概念。这表明，概念一旦习得，不管是正确的还是错误的，都很难改变或清除。这也促使研究者重新认识到了概念转变的困难，说明概念的转变不仅需要满足上述四个条件，还受到其他更多因素的参与和影响。
于是，在科学教育领域中涌现了许多概念转变的多维视角。Venville和Treagust（1998）综合了概念转变的不同理论视角――Posener等人（1982）的概念转变模型、Vosniadou（1994）的框架理论和心理模型、Chi等人（1994）的本体论观点以及Pintrieh等人（1993）的动机理论――对某所中学的学生在不同情境下学习基因概念的过程进行了研究。结果发现，虽然每种理论视角都可以从不同角度部分地解释课堂中的概念转变，但没有一个理论能够完满地解释课堂中发生的概念转变。
三、概念转变理论对幼儿科学教育的意义
（一）重视幼儿的前概念，引导幼儿实现概念转变
根据概念转变理论，在科学教学中要重视幼儿已有的朴素理论和前概念，把握幼儿认知发展的特点和规律，从幼儿现有的经验水平出发，通过不断地引导和顺应，实现幼儿科学概念的转变和科学知识的建构。由于幼儿的许多朴素认识和前概念是与科学概念相冲突的，根据Posener提出的四种概念转变条件，教师不能一味地纠正他们的错误概念，而应为幼儿创造面对冲突、探索新概念的机会，让他们自己去发现已有经验与现实事实间的矛盾所在。教师不应当急于否定幼儿的错误观点和理论，可以通过为幼儿提供材料的方式鼓励他们探索、观察和记录结果，再引导幼儿与先前的认识作对比。这样，当幼儿看到一个个不符合其理论的事实时，内心的冲突便产生了，于是他们开始审视和反思原有的认识，并寻求新的解释和理论，直到他们找到能够替代原有概念更为合理有效的理论解释，这时便会发生概念转变。
对于幼儿如何获知朴素理论和前概念，教师不仅要善于在与幼儿相处中进行观察和反思，还可以通过访谈、调查等方法，了解幼儿的发展水平，并以此为教育基点和新知识的生长点，引导幼儿顺利进行概念转变，实现知识的建构。
（二）运用幼儿的前概念，引发幼儿进行主动探究
根据概念转变理论，科学教学不应是简单地教授知识和事实，学习者不再被动地接受知识。教学是师幼共同建构概念和知识的过程，而不是传统意义上的“传道授业解惑”。在开发幼儿科学课程时，教师不能仅将重点放在幼儿应当学习与掌握的科学知识和概念上，而应通过提供合适材料和资源，引发、支持和促进幼儿主动探究，使幼儿经历从探究到发现最终达到概念建构和知识重组的一系列学习活动。
在幼儿科学教学过程中，教师首先要根据幼儿的需要制定教学目标、确定教学内容，通过设置问题情境，激发幼儿的学习兴趣和动机，并引发幼儿对事物的原有观点。在活动中，教师还应当积极鼓励幼儿在通过观察、操作来验证自己的观点，从而引起幼儿的认知冲突。
在实践中，教师如果要改变幼儿原有的错误观念，实现概念转变，必须设计清晰、合理的新概念，能够有效地解释新理论框架，并能让幼儿在实际操作与主动探究中了解与感知概念的转变过程。
（三）鉴别幼儿的迷思概念，采取科学有效的教学策略
研究表明，概念转变理论为设计幼儿科学教学策略提供了科学依据，而且概念转变教学通常比传统教学方法更加有效。1989年，德赖弗（Driver）根据概念转变理论提出了导向、引发、重组、应用及回顾五阶段概念转变教学模式。该模式以学生原有的概念和观点为基础，引导学生在实验中验证原有理论在解释和预测自然现象和客观事实上的有效性，通过引起认知冲突激发学生重新审视和修正原有理论框架，并鼓励学生建构符合事实的新概念和知识，从而实现概念转变。为了瓦解学生原有的迷思概念，Julia Gooding和Bill Metz（2011）认为，教师必须先鉴别这些迷思概念，并给学生提供一个面对这些迷思概念的机会，然后基于科学模型帮助学生重新建构和内化他们的知识。
在幼儿科学教育中，教师在克服幼儿迷思概念时可采取以下策略：第一，预测容易使幼儿产生迷思概念的材料，并对幼儿提出警示；第二，鼓励幼儿通过与同伴讨论实验现象和结果来检测、反思和调整其原有概念框架；第三，思考如何用演示法和实验法来解释幼儿常见迷思概念；第四，经常引导幼儿复习和反思常见的迷思概念；第五，评价和复评幼儿概念的正确性。除此之外，在科学教育中还可以使用概念冲突、类比、后设认知策略等方法，引导幼儿的概念转变。
（四）评估幼儿的概念转变，为建立评价机制提供依据
在科学活动中，无论是以矛盾事件、探索活动，还是其他实验的形式，教师应当为幼儿提供这种概念转变的机会，以帮助幼儿重建和内化知识。其中，元认知也发挥着重要的作用，当幼儿面对概念冲突，并对自己的观点进行反思时，他们可能意识到了矛盾所在，并在寻求证据之后达到新的、更好的科学理解。
科学教育的概念范文2
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关键词 化学学科观念 概念教学 离子反应 教学设计 教学策略
1 问题的提出
法国著名的政治学家和社会学家马太·杜甘说过，概念向来被认为是知识的基础。康德则认为，所有的知识都来自与概念之间不可分解的微妙的自觉的连接。化学概念是化学学科知识体系的基础。高中化学概念教学组织得好，对于学生建构化学学科观念，甚至对于其一生的概括、提炼和总结能力的提高，对学生的终生发展都有重要影响。因此，化学概念学习与教学的理论研究很受重视。那么，总结一线教师关于化学概念教学的实践研究成果，不仅对教学实践具有重要的指导意义，也是建立科学的化学学习与教学理论的依据和基础。
江苏省中小学教学研究室利用“教学新时空”这一新组织平台，2012年4月起推出了高中化学“名师课堂”专题研讨活动，首次活动邀请到南京师范大学附属中学化学教研组长保志明老师为全省教师执教“离子反应”一节课，展开的现场研讨主题是“基于学科观念的化学概念教学”。活动届时在线人数上万，老师们积极参与在线提问和发表观点。归纳起来，感兴趣的问题有以下方面：老师们质疑这样设计教学能使学生掌握离子方程式的书写吗？对学生来讲，离子反应这节课的认知难点究竟应放在哪儿？如何关注学生思维和学科本质进行教学设计？学生对相关概念有哪些思维障碍？是否所有的概念教学都可以采用实验探究的方式进行呢？在实际教学中如何了解学生对概念的认识？有哪些因素会影响学生对概念的认识？怎样的教学处理方式有利于学生建构化学核心概念，进而运用概念来分析、解决实际问题，将具体概念知识的学习转化为学生认知水平及能力的发展？在学生概念认识的获取途径方面，是以听讲思考为主，还是以学生的探究活动为主，或是以学生的交流讨论活动为主？在概念性知识的呈现顺序方面，是以学生的认知顺序为主，还是以学科知识的逻辑顺序为主，或是将学生的认知顺序与知识的逻辑顺序相结合；在概念知识的教学处理方面，遵循的是“定性一定量”“宏观微观”还是“表面一实质”的处理方式？对于以上问题，下面以这节课为案例，就化学概念教学的惯有误区和常用方法，研讨化学概念教学如何基于化学学科观念关注于学生已有生活观念来设计教学目标、确立重难点和展开实验探究教学过程。 2 化学概念教学的惯有误区与常用方法
2.1 化学概念教学的惯有误区
部分中学化学教师因在学科思维、学科结构和学科理解等方面缺乏整体把握能力，使得概念教学行为很难到位；课堂很难达到预期的教学效果。总结起来，有以下几种不良状况：（1）一字不差，死板教条型；（2）把握不住，模棱两可型；（3）缩手缩脚，不敢越雷池半步型；（4）贪新求全，无所适从型；（5）自以为是，主观随意型；（6）过度操作，弱化思维型。对于这些不合适的教学处理方式，可以打个比方，如果把概念比作一把锁的话，教师的教学方式可以是一把钥匙，契合的钥匙就能把这个锁给打开，如果钥匙错了，又断在锁里，即便有了契合的钥匙也打不开这把锁了。因此，对于概念教学的不良状况必须得到重视和矫正。
2.2 概念教学的常用方法
概念教学的理论研究主要有概念形成、同化理论，与图式理论等，后期又有建构主义理论。鉴于中学化学教师通常对事实、实践描述得多，但概括得少；叙述得多，但提炼得少；分析得多，但综合得少。也就是说没有将观察到的事实通过思维活动给以概念化的处理习惯。这样的一种日常生活状态也影响了老师对于概念教学的正确设计。对于学生来讲，建构概念的过程不仅是知识生产过程，它还是知识再生产的基础。其建构途径通常有4个：一是抽象事实建构概念；二是借用移植建构；三是比较研究建构；四是发展建构。相应的教学方法有以下几种：（1）运用直观教学方法，帮助学生形成概念；（2）善于解剖概念，把握概念内涵外延，对概念下定义要准确严格；（3）弄清概念异同，防止模糊概念；
（4）分阶段教学概念，逐步深化概念；（5）调动学生已有知识，同化理解新概念；（6）弄清概念问的关系，逐步编织概念网络，概念系统化；（7）练习巩固，强化理解。在以上方法中，要注意不同的概念应该选择不同的教学方法。
3 基于学科观念的化学概念教学
3.1 学科观念
“学科观念”是对学科研究对象及研究过程的本原和本体的见解或意识，具有超越课堂时空的持久价值和迁移价值。它能让学生洞悉自然学科的本质属性和内在规律，从自然科学的视角去观察、分析和处理事件，对学科有客观、正面和积极的认识，让学生在学习化学知识、技能之后能应用到日常生活中与科学有关的问题上，真正成为他们科学素养的一部分，这才是自然学科具有强大生命力的意义所在及价值所在。
3.2 基于学科观念的化学概念教学
基于学科观念的化学概念教学，是一种超越事实、以领会蕴含在具体事实和原理当中的科学思想和科学方法为目的的教学。事实性知识的作用更多地是观念建构的工具和载体，最终目的是要在这些事实性知识基础上通过不断概括提炼而形成深层的、可迁移的观念或观念性知识。由于观念的整合作用，学生的自然学科观念一旦形成，能很好地把原来孤立和零散的知识联系起来，形成一个有意义的整体。这就会使学生高屋建瓴地统摄与整合化学学科基础知识，提高学生的认识水平与思维能力，增进学生对科学知识的学习与理解，提高学生发现问题和解决问题的能力，从而实现真正意义上的增效减负。
当然，化学基本观念的形成既不可能是空中楼阁，也不可能通过大量记忆化学知识自发形成，它需要学生在积极主动的探究活动中，深刻理解有关的化学知识和核心概念，并通过在新情景中的应用，不断提高头脑中知识的系统性和概括性水平，逐步形成对化学的总括性的认识。依据课程标准要求，采用学科观念教材分析模型及教材分析思路，从教材的具体内容中抽象出基本观念并抽象为核心观念；学生分析主要从2方面，一方面分析学生原有观念的水平和原有观念与将要建构的新观念的关系，从而确定新观念建构的起点和相应的教学方式。另一方面分析学生在与基本观念相关的概念原理、过程方法和事实性知识方面达到了什么水平，从而确定教学中选择什么样的素材来支持基本观念的建构，采取什么样的活动方式进行观念建构。对学生特征分析可以采用测验法，也可以采用预估法。测验法是指通过编制一定的试题来测查学生的水平；预估法是指教师根据学生在课堂上的表现和课后作业中的情况估计学生的水平。
通过对课程标准、教学内容及学生特征的分析，确定在学科观念建构方面的具体教学目标。学科观念是在学生对核心概念和典型事实深刻理解的基础上，通过不断地抽象概括而形成的。因此，学科观念的形成过程就是一个学习者主动参与、积极思维的过程，没有学习者的深层次的思维活动，是不可能形成学科观念的。问题是思维的源泉，更是思维的动力，保证学生深层次认知参与的核心是问题。因此，促进学生基本观念构建的教学必须将对具体事实和核心概念的理解转化为高水平问题，以问题为主线来创设真实、生动的学习情景和多种形式的探究活动，引领学生主动地去思考，形成知识的理解、具体观念的建构及核心观念的建构问的有效转化。
以“离子反应”为例，学生在初中阶段学习过复分解反应的概念，“离子反应”概念可以帮助学生从一个新视角和方法即从微观离子角度来认识水溶液中物质之间的反应。保志明老师在“离子反应”这节课中，通过基于实验事实的过程分析帮助学生建立和理解概念。以常见的酸碱盐之间发生的化学反应事实为支撑，将水溶液中存在哪些微粒、哪些微粒能发生作用、微粒相互作用引起什么变化以及变化的结果等问题的分析作为培养学生认识思路的主要线索，围绕离子反应的含义、发生条件等关键内容展示教学活动。学生通过分析酸碱盐在水溶液中所起反应的特点和规律，并以此来建构概念，初步学习如何分析和认识酸碱盐在水溶液中的反应实质；其次，基于学生的思维习惯——从宏观感性的角度看问题，对此，保老师利用实验，制造认知冲突，拓展学生微观角度的认识，注重引导学生建立宏观——微观——符号三重表征的有机联系，通过理解概念建构相应的知识结构。对于离子方程式的书写，为了避免学生死记硬背，教学提示分析溶液中物质反应的思路和方法，即首先分析物质在水溶液中的主要微粒存在形式，然后考虑这些微粒之间是否发生反应，最后写出相对应的离子方程式。这样的教学处理更能揭示离子方程式的内在本质和规律。有关离子反应概念学习过程中，学生通常会遇到以下主要问题：从微观角度分析溶液中物质反应的认识思路这个重点对学生的认识来讲就是一个难点。难点还体现在对离子方程式的认识，包括书写方面存在的困难。离子方程式的含义是“用实际参加反应的物质的主要存在形式来表示化学反应的式子”，书写的困难之一：物质在水溶液中主要以什么微粒形式存在认识不清。通常需要适当补充相关知识——比如物质的溶解性、物质在溶液中是否完全电离、哪些常见物质不易电离等知识，由此让学生明确一些具体物质在水溶液中存在的微粒形式。另外，在书写时作为重要的化学用语，离子方程式的书写由于在宏观——微观——’符号三重表征方面的认知跨度，即便学生认识了参加反应的离子种类，还是容易忽略参加反应的离子间的数量关系。学生的认识和思维存在障碍，因此，在初学书写时往往问题较多。另外，学生对“离子方程式可以表示一类反应”认识不清，难以结合实例说明。比如，氢离子和氢氧根离子生成水的离子方程式究竟表示哪一类反应呢？教材只是由几个例子说明中和反应的离子方程式相同，但并未指出这个离子方程式究竟表示哪一类反应？（可溶性强酸和强碱溶液反应生成水和可溶性盐的反应），这种情况下，对概念的深入分析应用可以采取提供变式反应来解决。对于更多的书写应用，需要在后续学习中逐渐渗透和强化，在书写的同时加深对微观离子角度分析反应实质的认识能力。
4 结语
科学教育的概念范文3
关键词：高中数学；概念教学；具体方法
中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）09-135-01
一、数学概念教学的重要性
数学的知识体系是由命题、推理、概念这几个因素构成的，其中概念是对数学理论加以构建的基石，它的产生并不是源于人们的主观臆断，而是在研究空间形式和数量关系的过程中产生的。数学概念充分展示了一类对象在数量关系以及空间形式方面的本性。对数学概念的正确理解是学好数学的基础，能否促使基本知识、基本技能以及基本方法在数学教学中落到实处，其关键点之一便在于能否使学生准确且深入地了解数学概念，并对之加以灵活运用。教师对数学概念的清晰讲解，以及学生对数学概念的正确理解将是促进数学学习质量提高的重要条件。
二、数学概念教学的现状
1、重视教学结论，忽略教学过程
有部分教师在教材内容以及课时安排的影响和限制下，为了节省时间与工夫，对教材以及具体学情未能给予充足的研究与了解，一味地注重完成教学任务，进而将数学概念这一教学内容视作一个普普通通、缺乏实际意义的名词。对于某些教师而言，所谓的概念教学就是对概念换一种语言方式加以解释，然后要求学生记忆那句话，这样一来就将教学中引导学生理解且在思维中形成一个具体概念这一教学环节忽略了。学生在课堂教学中未能得到充足的时间以及思维空间，无法对所学概念进行感性认知，从而致使数学概念在学生脑海中只是生硬的一句话，不具有实际意义。
2、重视解题，忽略概念
在应试教育的影响下，许多教师认为在考试之中不会直接对概念进行考查，考查的主要内容是学生对概念在解题中的应用。长期以来，教师在课程安排以及教学进度的影响下总是会条件反射般地训练学生的解题能力，而对待概念总是一带而过。然而，学生在这样的教学形式下对于概念的理解通常都是一知半解，更不用说对概念的灵活运用了。长此以往就会形成一种解题与数学概念严重脱节的现象，且学生的解题质量也会受到一定程度的影响。
3、重视讲授，忽略探索
因为数学概念的讲解既枯燥又乏味，再加上教学进度的压力，致使许多教师在传统的概念教学中采用的都是教师讲、学生听的教学模式，教师未给学生足够的空间让其自由发挥，而是一味地对各种知识进行灌输。这种灌入式的教学方法占用了学生自主思考、自主探索的机会，严重影响了学生正确学习观念的形成。
三、数学概念教学的具体方法
1、提出质疑变“机械接受”为“主动探究”
“学起于思，思源于疑”。学生有了疑问才会去进一步思考问题.才会有所发展.有所创造.苏霍姆林斯基曾说：“人的心灵深处，总有一种把自己当作发现者、研究者、探索者固有需要，…”而传统教学中，学生少主动参与，多被动接受；少自我意识，多依附性。学生被束缚在教师、教材、课堂的圈子中.不敢越雷池半步，其创造性个性受到压抑和扼制。因此，在教学中我们提出：学生是教学的主人，教是为学生的学服务的。应鼓励学生自主质疑.去发现问题。大胆发问。创设质疑情境。让学生由机械接受向主动探索发展.有利于发展学生的创造个性。
2、创设情境以激发学习兴趣
正所谓“兴趣是最好的老师”。在数学课堂教学中进行情境创设可以有效调节学生的心理状态，使其学习兴趣被有效激发出来，同时还能为学生提供更为广阔的思维空间。与此同时，为数学概念而创设的情境应遵循简洁性、必然性以及趣味性的原则。例如在讲“数列”这一概念的时候，则可引用综艺节目《幸运52》的节目内容，主持人给出了如下一列数字：71、51、31、X，然后让学生指出X表示何数，且这组数列又有怎样的规律。
3、引导学生在探索过程中理解概念
在新课程改革的推动下，作为数学教师要充分发挥自身的知识与经验的积累从而引导学生进行探索，为其思路提供指引并给予其丰富的想象空间。例如在讲授“椭圆”这一概念的时候教师可引导学生进行实践操作。让学生取两个固定的点以及一定长度的线段，然后再用笔尖将绳子拉紧，让笔在纸上缓缓移动继而画出一个椭圆。通过实践与探索不仅让学生理解概念中的抽象定义，还有利于培养学生的学习热情。
4、进行科学练习以巩固数学概念
科学教育的概念范文4
学生在接受正式的科学概念教育之前，在日常生活中所感知的现象，通过长期的生活经验积累而形成的对事物、现象的非本质的认识，称为前科学概念，简称前概念。前概念也可以说是日常概念、迷思概念，其中有部分与当今普遍认可的科学理论一致，有部分不一致。学生普遍具有前概念认知，在小学教学中，不能忽视学生的前概念存在。为避免前概念对学生科学知识形成的影响，也为避免学生进入误区，应该基于教育教学规律，遵循以人为本、因材施教的教学原则，采取有效的教学方案和操作策略，提升小学科学教学质量与效果。
一、教学前期预测，全面凸显出前概念
前概念对于学生的影响是未能预知的，需要做好教学前期预测，制定具有针对性的应对策略。在科学知识教学前期，教师需要认真与学生对话，包括知识、思想上的对话，采取多元化的方法，让学生将自己的前概念凸显出来。小学科学教学实践中，教师需要认识到前概念对学生学习的影响，制定好预测结果和应对计划。
如“空气的性质”单元教学时，若教师直接进入正题，还是讲述空气无色无味，但是有重量、有体积，那么会让学生感到不能理解、一脸茫然。日常生活中，学生认为空气是无色、无味的，也没有质量和体积的，在这小节课程教学前，教师需要首先实施前期预测，让学生说出自己对空气的认知，再结合实验探究，告诉学生哪些前概念与科学存在差异。如此，前概念预测和对应的实验探究教学设计，深化了学生对空气性质的理解。
设计实验探究活动为：一是引导学生回顾反思，吹气球、给轮胎打气观察到什么现象;二是在玻璃杯地步贴上一张彩色纸，将其倒扣在装满清水的透明玻璃容器中，完全浸没再拿出来，发现彩色纸没有湿;三是在塑料瓶中吹气球，气球口封住塑料瓶口，发现气球吹不大;四是用细线、小棍制成小天平，让左右2个气球保持平衡，之后用针刺破其中一个气球，发现小天平倾斜;五是解开吹好的气体，正对着脸，脸感觉到了推动力;六是将气垫压在左手上，用右手挤压气垫，发现左手受到了压力，拿开右手后，气垫恢复到原来的样子。
在教学前，做好教学前期预测，全面凸显出前概念。了解到学生对空气有前概念认知，且与现阶段的科学知识相违背。为顺利展开教学活动，提升教学质量，选用了小学科学实验探究的学习方法，引导学生反思前概念，从而建立科学的知识体系，实现小学科学教学目标。
二、预设认知冲突，科学转变误差概念
前概念中有部分与科学概念相悖离，这也正是引导学生产生认知冲突与矛盾的较好的素材。认知冲突能激发学生的探究兴趣和主动性，让学生产生对新知识的好奇心，全身心投入到学习中。由此，小学科学教学中，教师可以抓住学生的认知冲突，通过预设认知冲突，把握时机，制定和实施应对方案，有效科学转变误差概念，实现高效教学。
如“声音的产生”教学时，可以利用学生的前概念，预设认知冲突，激发学生思维与学习主动性。在教学时，一些学生回答，声音通过挤压产生的，因为挤压泡沫塑料可以产生声音，还有些学生表示，挤压纸张不能形成声音，认为声音是通过摩擦产生的，因为纸、泡沫塑料都可以通过摩擦发声。另一部分人则2个观点都不赞同，说直尺不能通过挤压和摩擦发声，弹动。敲击直尺可以发声。在学生自主发言、讨论交流之后，大家对“声音是怎么样产生的”没有统一的答案。学生自主讨论和交流，发现都不能说服大家，而且自己也被其他人的观点说服了，表示声音产生应该有其他原因。
预设认知冲突后，教师采取趣味实验分析方法，引导学生学习各种发声现象、发声方式及“声音产生的原因”“振动”等相关知识，转变学生误差概念，形成科学的知识体系。对比橡皮筋拨动有声音、用力拉没声音;塑料尺拍打、拨动有声音，用力弯曲没声音;小鼓拍打、敲击有声音，用力压、按没声音，学生观察现象和分析总结，发现发声的时候，物体都在振动，而振动停止，声音也停止，不发声时，这些物体是静止的。新概念图式与前概念之间对抗，学生再次深入地讨论交流、推理分析、反思总结，才能基于观察和实践探究，分析、抽象出鲜明的共性特点，归纳出科学结论，运用正确的科学概念来替代有偏差的前概念，形成“声音靠振动发声”的意识。
三、组织合作探究，建构科学概念网络
新课改提出了以人为本、因材施教的教学策略，陶行知先生提出“教学做合一”的教学理念，认为学生需要在做中学，在学中教才能不断地提升知识和能力。基于此，小学科学教学中，基于前概念的教学设计，为了让学生认清科学前概念的正误，辨别、总结出科学概念，可以引入合作探究策略，组织学生展开小组合作学习，在生活中探究与应用实践，不断建构科学的概念网络，促进学生综合能力提升。
如六年级“铁钉生锈了”的学习，大部分学生观察平时铁生锈一般在空气中，就得出空气能让铁生锈的结论，部分学生发现潮湿的地方铁容易生锈，就反驳“空气让铁生锈”的言论，认为“铁生锈的原因是水”。这些都属于学生片面的认识，为了让学生了解自己认识的片面性，也为了引导学生建构科学的概念网络，组织学生展开合作探究，引导学生在实践中建构科学概念网络。
科学组织学生合作探究过程，让学生自主了解和发现“铁锈生锈的真正原因”。这一合作探究实验需要在新课上课前，由教师组织引导学生在课前完成，可以是家里、学校实验室等。设置单一对照实验，准备几个对比①密封透明玻璃箱中放一颗干燥的铁钉;②玻璃箱敞开，铁钉部分露出水面，一部分放在水里;③玻璃箱敞开，里面干燥无水;④铁钉完全浸没在水中，水表面放一些菜油。一段时间后，学生结合实验现象发现，铁生锈与空气、水有关，只有这2个条件都满足时，铁钉才会生锈。
进一步引导学生分析，铁生锈后颜色、形状、弹性、导电性能、质地、敲击声等会不会发生变化，会发生哪些变化。铁是生活中常见工具的原材料，是人类生活必不可少的一类材料，防止和减少铁生锈问题的解决非常重要。“该如何防止铁生锈呢?”提出问题后，学生进一步合作交流，从铁钉生锈的原因分析出发，了解到可以从避免铁与水、空气接触进行解决。合作交流生活中常见的防锈方法，并总结提出擦去水分、覆盖搪瓷、喷漆、制成不锈钢、镀上不易生锈的金属等方案。教师总结后，提出“防锈方法有这么多，为什么不同的铁器会运用不同的方法，防锈还需要考虑什么?”将这一问题作为学生课后探究的问题，引导学生进一步在生活中学习和应用。
组织合作探究，是基于科学前概念教学设计中最为扎实的一步，也是引导学生建构科学概念网络的关键策略。小学科学教学，需要关注学生知识与能力的同步生成，在分析、认清学生的前概念后，组织学生自主合作探究，辨析出前概念的对错，建构完善、科学的知识网络。
人们对事物的认知易出现先入为主的问题。学生在学习科学概念前，已有了一些前概念认知，在前概念影响下，学生会产生思维定势，较易对教学质量和效果产生影响。小学科学教学时，需要基于小学生的认知发展规律与特点，通过教学前期预测、预设认知冲突、组织合作探究等步骤，让学生认识到自身前概念的存在，并与科学概念对比分析，建立综合的思维分析系统，通过感知、分析、应对、反思与总结，不断帮助学生树立科学概念，全面提升教学质量和效果。
科学教育的概念范文5
中图分类号：G633.98文献标识码：A
Practice and Reflection of Concept Map Construction
in Middle Schools' "Science" Teaching
SHEN Hongquan
(Junior Middle School, Tonglu Coutry, Hangzhou, Zhejiang 311500)
AbstractGuide students construct concept map, can effectively improve the students' cognition to knowledge system. This article mainly expounds the Concept map process and main steps in junior high school "Science" teaching, guides the student to grasp strategies of makeing concept map, and know the important significance of concept maps in teaching.
Key wordsconcept map; production process; guide strategy; practice and reflection
1 概念图及其特征
概念图是由美国心理学家Novak于1984年在《学习如何学习》著作中正式提出来的，在此著作中Novak系统地介绍了概念图。概念图是由概念、概念间的连线及连接语、概念的例子组成的一个知识结构网络，能反映学生头脑中已经形成的认知结构，体现学生对某一领域知识的理解。初中《科学》概念图包括节点、连线、层级和命题四个要素。节点就是置于圆圈或方框中的概念；连线表示概念之间的意义联系，连接可以没有方向，也可以单向或双向；命题是概念之间通过某个连接词而形成的意义联系。层级有两个含义：一是指同一层面中的层级结构，可以是“辐射型”，即关键概念位于中心，其他概念按从属关系或范畴大小从关键概念向四周辐射。也可以是“金字塔型”，即关键概念位于最上层，其他概念按从属关系或范畴大小由上向下排列；二是不同层面的层级结构，即不同知识领域的概念图可就某一概念实现超链接。图1是“分子和原子”的“辐射型”概念图。
2 初中《科学》学科概念图的制作流程
概念图的制作是一个动态的过程，没有严格的程序规范。由于初中学生的身心特点及学习活动的内容与目的不同，概念图构建的步骤也可以有所不同。但总的来说，应有以下关键步骤，如图2：
（1）选定领域，列出概念。首先引导学生回忆并罗列本章所学的所有电学概念，如电路、电流、电阻、电压、电路的连接方式等等。同时教师可以运用下定义、举例、演示等多种方法讲清楚概念之间的内在联系，循序渐进地使学生认清楚概念的性质和作用，将表示概念的词和连接词及其作用加以区分。
（2）确定层次，布局排序。组织学生通过小组分工合作，进行信息加工处理，找出关键概念（概括性最强，最一般的概念）。关键概念的筛选可以从章、节标题着手，一般标题大多是对关键概念的概括。然后以关键概念为中心，探讨概念的顺序和可能的连接。列出哪些是同级别的，哪些是上位的，哪些是下位的，形成概念间的层次结构，初步确立概念图的结构，见表1。
（3）寻找关联，短线连接。将概念关联起来形成系统连贯的知识结构是意义学习的关键一步。教师引导学生把相关的概念用短线连接，并在线上标明适当的连接词以显示两者之间“是什么”或者“怎么样”的命题关系。这样同一领域及不同领域中的知识通过某一相关概念连接起来，然后再经过修改或修饰后，便初步形成了一个以概念为中心的知识结构网络图3。
（4）局部修改，结构精致。概念图的修改重整与精炼也是不可忽略的。学生分小组展示各自的概念图，通过对比、讨论、取长补短，然后重新修整扩充（包括添加实例）。
（5）讲解评价，反思完善。绘制好一张概念图并不是概念图教学的终结，还需要讲解和评价。通过教师的讲解，师生共同反思，对已建好的概念图进行重新思考、重新修改，实现新旧知识的意义建构，最后师生达成共识，形成知识全面、结构完善、形式优美的概念图，如图4。
根据《科学》知识的特点，对概念图的制作方法可做一些改进：①放在方框中的概念既可用文字表达也可以用符号表示，或同时使用符号和文字表示；②连接语既可用文字表达又可用公式表达，或同时使用两种表达方法；③例子可以是概念的具体例子，还可以是概念的应用特点或概念的应用规律，例子的表达方式也可以用科学原理、科学公式表示。
3 概念图制作的引导策略
（1）教师针对学生学习水平和绘图能力的个体差异要拟定分层次训练计划。训练的设置可按照下列顺序递进：教师制作概念图，学生完成“连线”和“命题”；教师呈现留有部分空格的概念图，学生填空；教师理出主要概念，学生完成概念图；学生独立制作。在训练过程中空格的数量可根据学生的个体差异区别对待，针对中等水平的学生，教师可以呈现留有部分空格的概念图，学生的水平越高，空格就越多，需要连接的概念就越多。图5就是在初中《科学》“生态系统”复习课时中等能力水平学生需要完成的概念图。
（2）教师还可以尝试改错训练法，即呈现包含部分错误的概念图，让学生在改错中学习知识，而学生要发现和改正概念图中的错误，就必须认真分析整个概念图，思考错误在哪里，从而主动纠正。
（3）在学生绘制概念图的过程中，一方面，教师要容许学生形成自己的见解，阐明自己设计的概念图，另一方面，教师要进行科学地引导，保证学生在有意义的思考路线上进行有意义的探索，避免盲目猜测和无效活动。
4 教学实践中的反思
概念图作为一种教与学的策略，能促进学生整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，从而在整体上把知识融会贯通。学生在画概念图时经历了一次对原有知识进行内省、分析、重新评价和组织的过程，易混淆的知识和概念也能理清关系了。同时，概念图也能作为形成性评价的有效工具。从学生的概念图中，教师可以发现学生头脑中存在的错误概念和知识的欠缺，有助于教师及时诊断和定性评分，并进行有针对性的指导，弥补学生的不足。
但是在肯定概念图作用的同时，笔者也发现了在概念图构建教学实践中的不足之处。
（1）教学内容上的局限性。概念图是反映知识内容的一种形式，侧重研究概念与概念之间的区别与联系，对于一些物质变化、重要的生理生化过程以及科学探究过程，概念图就显的爱莫能助了。
（2）教学时间上的局限性。学生要制作完整、优美的概念图需要长期训练，同时，在课堂中概念图教学也需花费较长时间来帮助学生再现知识，特别是初期可能会耗时较多，往往比较繁杂的知识内容很难在一堂课完上成。所以，如何在有限的教学时间内开展好概念图教学值得进一步去思考。
（3）学生能力培养上的局限性。概念图只是一种陈述知识的工具，反映了学生知识结构中的静态部分，培养的是学生对概念的分析、比较和理解能力，缺乏对学生抽象思维能力、想象能力和科学探究能力等方面的培养。所以，在学生能力的培养上不能为强化概念图教学而忽视其它重要能力的培养。
参考文献
[1]希建华,赵国庆.“概念图“解读：背景、理论、实践及发展.开放教育研究,2006.2.
[2]岳秀英.概念图在中学地理学科教学中的应用.东北师范大学学报,2005(5).
[3]刘恩山,徐洪林.运用概念图进行生物教学对学生认知方式的影响.学科教育,2003(7).
[4]江胜根.化学概念图在课堂教学中的应用.化学教育,2003(4).
科学教育的概念范文6
关键词：科学课堂； 前概念； 利用； 价值
中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）03-072-001
学生的前概念来源于学生自己的生活和直观感受，通常以他们的生活常识为主，是自然而然形成的朴素经验。说它是一种朴素的经验，却是学生思维的结果，是学生科学理性认识的基础。在教学过程中学生的前概念是促进科学知识建构的主要因素。科学学习不是简单地将新信息装入一个新的容器中，而是在学生有一定理解的基础上建立起新的理解，即从原本零散的一些认知走向较为系统的认知，从浅层次认知达到认知的深层次。
一、解读学生前概念，创新教学方式
在科学课堂教学中，教师要利用学生的前概念，设计教学活动和学生的系列探究实践活动，从学生身边的、感兴趣的和存疑的问题入手，让整堂课的教学活动围绕着学生的实际水平，循序渐进地从具体到抽象、从简单到复杂地开展，让学生在自己已有知识与经验的基础上主动建构起清晰的、完全的、正确的科学认知。
为了达成教学目标，我们要充分解读学生的前科学概念，觉察学生认知的思维困境，要以活动为载体，以学生的亲身实践、亲身体验为主线，在了解学生前概念的基础上展开教学，让学生在亲身经历的过程中去体会、去领悟。如《食物在体内的旅行》一课学习前，我上课前先给每位学生下发一张人体轮廓图，让他们画出“食物到哪里去了”，“食物在每个地方会发生什么变化”。通过信息反馈，我把握了学生初始概念，心中有了数，接下来的实际教学就得心应手了。我便以观察、模型、模拟实验等方法对此展开研究，让学生重新思考消化器官的形状与作用，从而梳理了学生对“消化器官及食物消化”的认识，生成了学生构建科学概念需要经历的过程。
二、利用学生前概念，引领自主探究
1.利用前概念激发认知冲突，引导问题探究
认知冲突是指认识上的不平衡，是一个人已建立的认知结构与当前面临的学习情境之间暂时的矛盾与冲突，是实际发生的现象与自己认为应该发生的事进行比较时，所产生的不满意的心理。皮亚杰的认知发展理论认为，学生在遇到新概念时，总是先用已有认知结构去同化，如果获得成功，就得到暂时的平衡；如果同化不成功，则会调节已有认知结构或重新建立新的认知结构，以顺应新概念，以达到新的平衡。所以在引导学生进行新概念重组的探究活动中，教师应让学生在新旧经验之间、科学概念与错误概念之间建立起联系，使科学概念同他们的前概念相互作用，从而产生认知冲突，积极主动地在探究活动中转变已有的错误概念。我们在帮助学生建构科学概念的教学过程中，要利用这种认知冲突帮助学生进入探究的情境。
2.利用前概念贴近学生心智，引导主动探究
为了让学生能主动将自己的心智投入到探究活动中来，我们就要根据已知的学生前概念寻找学生的最近发展区，设置好学生所熟悉的情景以及相关环节，让每个活动都从学生的原有认识出发，因此学生乐于参与，并能使探究活动更具亲和力，在亲切的科学探究活动中将原有认知与事实的碰撞中构建起新的认识。在教学《分离食盐与水的方法》时，我先将学生的前概念暴露出来，问学生：如果一杯浓盐水里的水一天天地蒸发减少，最后水全部被蒸发完，原先溶解在水里的食盐会怎样呢？几乎90%以上的学生都认为食盐会和水一起蒸发。基于学生的这种认识，我让学生进行用酒精灯加热蒸发皿中的食盐水的探究活动。此时，学生的前概念与科学概念在探究中发生了激烈的碰撞，学生的前概念在科学的事实作用下，重新建立了新的认知结构，形成“食盐溶解于水的变化过程是一个可逆的过程”的科学概念。
三、修正学生前概念，构建科学新概念
学生前概念与科学理性概念的两者间存有偏差和一定的距离。对许多概念已有自己的认识，这些认识对科学概念的形成可能具有积极作用，但由于原有认识的模糊，或不正确，不完全，可能会产生负面影响。
我们对学生进行科学教育，目的是使学生在接受正式教育之初就能够发展起对自然以及对自己周围的世界的理解，建立起自己的观点和想法，缩短孩子自己的观念和科学的观念之间的距离，让学生形成正确的科学概念。科学概念，是对某事物的本质属性的认识，是该事物区别于其他事物的特有的、基本的性质。学生学习科学的过程，是从前概念不断地向科学概念转变的过程。
在科学教学中，我们一定要将学生容易混淆的问题置于突出的地位，如“白色”即“无色”，“透明”即“无色”等，当学生发现已有概念不能对某些新的发现给予合理的解释时，就会产生怀疑和否定，比如通常学生认为铁块在水里是下沉的，但看大铁船却能浮在水面上时，就会产生疑问。把要研究的问题放大，让学生产生学习的需要，让学生和学生进行辩论，让思维与思维发生碰撞，在热烈的思维互动中，实验过程中修正前概念，不断突破原有的认知结构。在验证中修正，在修正中重构，达到科学概念的自我建构的终极。
大量的教学实践证明，学生头脑中形成的前概念有效促进科学概念的建构与掌握。前概念对科学知识的教与学来说是弥足珍贵的资源。我们应该把这种“资源”作为让学生理解新知识的“生长点”，引导学生通过前概念获得科学认知新的生长。
综上，在利用学生前概念生成小学科学课堂教学的实践与思考，笔者形成了一定的见解：学生的前概念的价值不仅有效于科学课堂教学的生成，更有效于促进科学教学方式的改变，有效于丰富学生的科学学习方式。在科学课堂上教师用心解读学生的前概念，精心缝合教学与前概念的契合点，使科学教学更亲近学生，更能激发学生探究问题的情趣，提高学生对科学问题的思维能力，探究能力，实验和验证能力。
参考文献：
[1]张红霞.科学究竟是什么，北京教育科学出版社，2004
[2]刘忠学.小学生的前概念与科学教学，人民教育出版社课程教材研究所，2007
