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为什么我们要围绕科学概念来组织科学教育

 

实际上,围绕概念来组织科学教学,并不是这次修改科学教育标准中新提出来的方法。在小学自然课的标准中,列出的主要知识点就是科学概念的一种表达。原来新教改制定的标准中,也体现了应该围绕科学概念来进行科学教学的理念。东南大学叶善专教授曾经详细对比过这三个标准内容中涉及的概念,在物理、生物和地球科学三个大的领域,这三个标准之间并没有太大的差别,只是这次课标修改稿中希望把科学概念提得更明确和准确一点,并增加了分级。在领域方面,增加了技术和设计的领域。

按概念来教学,也不是科学课所特有的。在我们熟悉的数学教学中一直是这样进行的。数学的教学中一定会让学生逐步建构一些概念,如整数(正数、负数、零)、分数(真分数、假分数、带分数)、正方形、长方形、三角形、平行四边形等等。学生在掌握这些概念以后,才能了解和掌握不同的运算规则和定律。

为什么我们要围绕科学概念来组织科学教育呢?.

因为这样做符合我们人认知发展的特点,是我们有效认识世界的途径。 在缤纷繁杂的大千世界里,我们无法记住所有的事物和事件,我们需要将它们类比、分类、归纳,推理,找寻其规律和联系,组织成为系统的知识。

过去,人们以为儿童并不具有形成概念和学习概念的能力。近几十年来,关于儿童概念发展的研究方面,至少有近万篇论文已经发表。这些研究结果告诉我们:婴儿在不会说话时,已经开始对面部和语音进行分类,1-2岁可以接受某些概念,2岁半左右可以运用归纳的方法,学前儿童已经能够具有抽象推理的能力,并形成他们自己的概念。当然,这些概念的形成和概念涉及的领域有关,有些领域概念的形成先于其他一些领域,而且和儿童成长的环境有关,表现出儿童之间存在着个体的差异。儿童形成的概念很可能是不全面和不正确的,我们需要及早地帮助他们建构正确的概念,以利于他们进一步的学习。总之,在小学科学教育中,围绕概念来组织科学教育不仅是可能的,而且是必要的。

 

近几十年来的研究,,证明以下一些观点是不正确的:

1.     概念的作用只是为了组织经验。

2.     在儿童发展中存在认知能力发生突然变化的质变时期。

3.     七岁的儿童才具有接受抽象概念和推理的能力。

4.     儿童概念的形成都必须从具体的感知信息开始。

我们原来小学科学课取消一、二年级的科学课,在国家标准的案例中出现像“鸡瘟”这样的案例,可能和不了解有关儿童学习理论的最新进展有关。

 

在小学科学中围绕科学概念来组织教育,对提高儿童的学习效率,促进儿童发展是十分重要的。因为这种教学方法不仅可以让学生有效地组织和记忆知识,而且有助于他们鉴别、类比、和推理。有些经验他们可能并没有遇到,但是可以运用已经建立的概念去理解,去扩展,学会运用核心知识和模型来“触类旁通”。可以说,概念是儿童建构更复杂能力的基石。

 

现在提出的探究式科学教育和原来自然课的教育都是围绕概念来进行,那么两种教育方法有什么不同呢?在自然课教学中,比较常用的是演绎式的(Deductive)教学方法。教学中一般由教师讲解概念,也可以给出一些实际的例子,或是让学生动手实验。希望学生掌握概念以后,能够举一反三地运用概念解决问题。而现在提倡探究式的方法来进行科学教育,是一种归纳式的(Inductive)教学方法。让学生从自己身边的事实出发,逐步建构出概念来,亲历概念形成的过程,以在掌握概念的同时,学会探究的方法,培养他们探究的能力。期盼他们不仅能将结论举一反三,而且能将探究概念的能力,如提出问题、设计实验、进行观察和实验、收集数据、进行解释等等,扩大到探究其他的问题上。

这里特别要强调的是,这种探究应该在教师引导、组织和支持下进行,在一个学习的集体中,通过交流和讨论来实现,不是只靠儿童自发的闭门造车。这也是“鸡瘟”这个教案对探究式教育理解错误的地方。对这一点我们还需要进一步讨论。

 

下面我们试着列举一些例子,看围绕概念和不围绕概念来组织教学有什么不同。

例一:养蚕

养蚕是普遍在幼儿园和小学中采用的案例,很有中国特色。有的教学中,让学生详细地观察和记录蚕脱了几次皮?每次相隔多少时间?每次脱皮时,蚕有多长?蚕在结茧时是怎么进行的?甚至观察蚕结茧时用了什么样的架子?这些架子是什么材料?是什么形状?等等。当然培养学生仔细观察的能力是好的,可是这些具体的过程和知识学生可能记不住,也难运用到理解生物的共同特点上。如果我们从了解生物的基本特征:生命周期和生存条件着眼,让学生重点在观察如何从卵开始,蚕经过一个生命周期,从新产卵,延续后代。有条件和时间还可以观察蚕维持生存所需的条件。这样,学生可以通过这个实例,体验到生物都有一个生命的周期,需要一定的生存条件,需要繁殖后代。这些科学概念的形成有利于学生理解其他的生物。

 

例二:沉与浮

学生很喜欢水,也喜欢把不同的材料放在水里,观察他们是沉还是浮。这类案例在幼儿园和小学的科学课和教材中经常可见。

物体在水里沉与浮,涉及密度的概念。密度的概念是很重要的,又是很难建立的。看过“居里夫人的科学课”这本书的朋友,可以发现,居里夫人花了很大的精力在帮助学生建立密度的概念。

在现有的教科书指导下,很多课堂里让学生用橡皮泥来做沉与浮的试验。先让学生把一团橡皮泥丢到水里,看橡皮泥沉入水底了,教师让学生把橡皮泥打成扁平形状,橡皮泥就可以浮在水上了。这实际上在加强学生一个错误的前概念—物体的形状决定沉浮。

如果教师了解学生这种错误的前概念。为了帮助学生纠正不正确的概念,拿一根火材和一根粗的铁钉让学生实验,看看那根会沉?结果粗的铁钉沉了,似乎因为火材比铁钉细,所以粗的铁钉沉入水里了。如果教师针对学生的这种错误概念,再请学生用一根细的缝衣服的针和火材一起丢入水中,学生会发现,即使是缝衣针比火材细,缝衣针还是沉入了水里了。老师不妨再拿一个很大的塑料衣架和细小的缝衣针一起丢入水里,学生一定对形状反差这么大的两个物体在水中沉浮的情景留下深刻的印象。所以,围绕科学概念正确的组织教学,有利于学生形成正确的科学概念。

这个例子也说明,认为只要是有探究的过程,只要学生动手,就是探究式科学教育,是对探究式教育不正确的理解。也说明只靠学生自发的自我探究,自我发现,并不是有效的学习方法。这就是“鸡瘟”教案中值得讨论的地方。

 

有的教师反应,掌握科学概念有一定的困难。我们认为利用概念图可能是一种好的方法,可以帮助教师和学生掌握科学概念,建立科学模型,还可以用于学生的评测。

 

(此文也发布在“小学科学教育”网站上)

 

    发布于2008年07月11日 11:35 | 评论数(31) 阅读数(49814)

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评论

落黎德润 发表于2017-01-26 09:47:46

好文章,感谢。
小型球磨机价格 221.204.241.*** 发表于2014-11-07 01:37:04

一次次的拜访,楼主感受的肯定是幸福甜甜滴........
李缯来 119.185.89.*** 发表于2014-03-21 22:21:00

感谢韦院士!
东方云 223.88.16.*** 发表于2013-12-17 09:22:38

精辟,深刻!说到底我们社会的一切演进过程就是一切领域的不断创新过程。无论是知识创新,还是知识运用的创新只有比别人更好,比别人更快才能让一个民族兴盛于民族之林,世界历史已经证明了这一点。但一切创新之源是人们的科学精神,正是这种精神能够让我们探究到各种表象后面的本质,从而可以能动的利用事物的本质为我们服务。韦老师的一番话正是为了培养一个人的科学精神。非常好,从娃娃抓起,从小培养孩子的科学兴趣,进而上升到科学素质和科学精神。我相信,中国一定会在未来产生世界级的伟大科学家。试想,如果当年借船称象的曹冲有足够的科学精神,我深信他一定比阿基米德发现的东西要多。愿中国能有越来越多的像韦老师这样有良知,有远见的教育家,祝韦老师身体健康。
laiwenodng 120.196.169.*** 发表于2012-05-28 15:16:53

韦钰先生您好!我是小学一线的科学老师,我强烈支持您一年级起开科学课的主张,您是个有良知的科学家,祝健康。
太阳上的鱼86 发表于2011-08-19 11:00:22

韦院士:

您好!

我是郑州科技馆的一名工作人员,拜读您的文章后,很受启发。我馆自参加“科技馆活动进校园”工作以来,一直致力于与学校合作开展科学教育活动。今年暑假期间,我们认真学习“居里夫人的科学课”一书后,围绕科学概念设计教育活动并针对夏令营的学生组织开展,得到家长和学生的认可。

除此之外,我馆还开展了“科技馆科学课”、“科学小实验竞赛”等活动,开发了“科技馆教育活动指导手册”资源包,虽取得了一定的成果,但是还存在一定的问题。馆领导一直想邀请您来给我馆工作人员、 “科技馆活动进校园”试点学校的科学教师及郑州市科学教育研究会的会员们就“科学教育”问题进行指导,不知您9月—10月期间能否莅临郑州科技馆?

郑州科技馆活动部鲁文文

cao 222.88.196.*** 发表于2011-07-03 16:44:27

教育部副部长韦钰说:河南高校那么差,怎么能进入“211”!

这话也好意思说?????

陶瓷刀 113.118.108.*** 发表于2010-09-08 11:17:35

文章说得有道理,可是现实。
厦门科学老师(强) 125.77.252.*** 发表于2010-03-23 09:28:54

尊敬的韦老师:您好!围绕核心概念组织教学已经得到许多科学教师的重视,如果能有一套苏教版三~六年级每个单元、每一个课的核心概念与具体概念的一览表,一线的科学老师在备课与组织教学过程中就能有的放矢,不弃不离。(我在网上苦苦搜索了很长时间,只有其他版本的科学概念荟萃),谢谢您!!
guhy 61.191.250.*** 发表于2010-01-20 17:48:01

你好 尊敬的院士
吴苏杭 218.21.64.*** 发表于2009-11-14 15:37:17

韦老师(这样称呼您感觉很亲切):您好!

看了您的文章感动更加钦佩您、敬重您!一个忧国忧民忧人才的有良知的中国知识分子的杰出代表。您的一席话:”所以我们教给孩子的是什么,让他未来在世界竞争当中能够立足,我们教育工作者如果连这个都不去思考的话我们对不起我们的孩子,对不起这一代“。让我看到了中国教育的希望和曙光!尽管现在还有强大的既得利益集团挟持觉悟不高的来民众,打着教育公平的理想,来反对教育改革和试验。但相信往往真理在少数人一边,就像钱老对中国教育的质问和担忧居然会遭到批驳一样。坚定地支持您对照总过教育的思考和改革的决心和行动!!!

附:

评北大副校长言论:中国目前不需要钱学森似的创新人才

我为中国最高学府的校长如此观点感到诧异、惊讶和遗憾。

看来中国高等学府实现校长急需采用竞争、竞选和民主选举的方式势在必行!!否则很难让最优秀、最忧国忧民、最有民族使命感、最能高瞻远瞩的杰出人才走上高校的领导岗位。

作为国家顶级大学的校长本应站在民族国家根本利益的高度,去发现国家发展的深层次制约因素,去忧国忧民的呼吁和呼唤国家的改革、革新和发展。

当代中国果真不需要钱老师的杰出人才??!答案是否定的!因为,中国难道永远靠低廉的劳动力、低廉的资源价格、低技术含量、低附加值,靠高昂的环境付出和高能耗来维持经济发展和运行?难道还要永久性地让外国的高技术和高垄断来榨取中国人的巨额利润,让普通国民辛苦一辈子的收入永远达不到发达国家普通国民一年的收入?

为何对国际权威组织对世界主要国家的学生抽产结果:中国学生计算能力世界第一,创造能力世界排名倒数第二的结果无动于衷?为何不反思为何区区小国以色列能在军事和科技方面走在世界前列,并能傲视包围自己的地大物博的阿拉伯世界和伊斯兰世界的?资源极为贫乏的日本为何能够成为世界第二大经济体的?不就是靠其一流的教育和世界第一的发明大国地位吗?作为一个中国人常常会为中国产品打抱不平,类似的产品却由于中国产品由于缺乏创新技术发明,只能抵御欧美发达国家10倍10几倍的价格出售,如数码相机中国几乎都被日本产品垄断,许多医疗、环保、军事和航空等高技术产品都被发达国家垄断。而且按人均发明专利来看,中国远远落后于日本、以色列和欧美国家。

从历史教训来看,中国甲午战争中国的仍处在世界的前列,而被区区小国日本凌辱根本原因还是国家科技和创新能力落后,绝大多数行业都远远落后于世界发达国家。因此一个国家的各行业的技术实力科技实力决定一个国家的强弱,而科技发展水平又与国界拥有的教育水平和杰出创新型人才的高低和数量紧密相关!!!

尽快改革教育体制来爱营造一个创新型人才辈出的教育领域十分迫切。

阿强 115.52.76.*** 发表于2009-08-16 11:18:25

河南高校为啥只有一个211,太不公平了,你说河南高校差,这是因为河南高校缺乏教育部支持。试问那些名校在没资金情况下还那么牛吗?况且他们在世界高校一点位子也没有。河南一个1亿多人口大省却只有一个211,我们对得起列祖列宗吗?
笑薇 96.245.10.*** 发表于2009-08-03 20:41:04

看到你的那篇有关如何教科学概念的文章。 其中的一个试验是关于浮力概念的。那个由于橡皮泥改变形状而产生不同的浮力结果的试验令人迷惑。将橡皮泥改为扁形或长形都不可以浮起来,你自己也讲到物体形状的改变是不可以改变浮力结果的,可是试验的过程的描述又与其相悖。除非把橡皮泥捏成中间空状,改变其排水量,但这又不是物体形状的概念,也不是文章所描述的。有哪一位做过将扁形的橡皮泥放到水中浮起来的试验?他/她可以申请诺贝尔奖了,打破了阿基米德定律。请恕我直言,并希望得到你的解释。
陈丽娥 121.8.98.*** 发表于2009-06-10 10:12:58

韦老师:无意中闯入您的博客,得知你参与国家小学科学课程标准的修订工作,我不想多说,只想说几句,对于我孩子即将入读的小学,真是忧心啊,任务繁重的那个样子,我想问一句,你们课改的,越改越偏离孩子的本性,搞得孩子不是孩子,像个小老头,是不是要逼孩子走上不归路。幸亏儿子幸运可以读孙瑞雪的幼儿园,不幸的是这样符合儿童成长规律,人性化的小学少之又少,像杜郎口这样的中学也许就一间。改吧,不负责任的改吧,把下一代都改成只会读书的机器吧。
luke99 124.227.54.*** 发表于2009-04-24 22:32:34

具体生活实例中,是需要概念来区分事物的,对小儿的教育,就得从概念教起,千百年来都如斯,贯穿了主体的发展过程了。这并不是主要的分歧啊。把这普遍性事实搞大,没有多大意义。此外,院士的病句还有呢,如最后两行:有的教师反应,……

如批评错了,请指正。我的网站:学术研究 http://www.luke99.com

リンク 222.229.216.*** 发表于2009-04-02 18:54:12

あれ、おかしいな

書き込めない

よろしくおねがいします」!!!

ツーショットで

ツーショットしませんか!

姬良 60.7.204.*** 发表于2009-03-10 13:35:33

写的很好啊!
妙妙妈妈 219.146.253.*** 发表于2008-11-30 11:56:27

韦院士,您好!我是一名4岁孩子的妈妈。在孩子各种各样的问题面前,恨不得自己能变成通才。当妈妈真是能被激发出潜能呢:)

孩子上幼儿园中班了。今年九月份的科学观察课的主题就是正是您文中提到的浮沉实验。老师贴在走廊上以便让家长了解的每周课程设计中,橡皮泥确实是浮沉实验主要的实验用材料。因为没有看到实际的操作过程,并不了解老师是如何引导孩子观察的。从后来孩子们贴在墙上的观察记录表看,材料挺多,得有六七种吧,表中表明了什么浮在水面,什么沉下去的结果。从这些表格中看不出孩子最终在老师的引导下能形成什么概念。四五岁的孩子对玩水的兴趣恐怕要比做实验更有兴趣。真希望幼儿园的老师们、幼儿园益智课程的编订者能来读一读您的文章。

松湖科学 59.39.181.*** 发表于2008-10-05 21:36:32

看了韦院士的文章,感受很深,终于从简单的案例中知其原因。科学概念的教学是科学课中的重点和难点,围绕概念进行组织教学,没错!才会更切合学生的实际和思维特点!
221.227.4.*** 发表于2008-09-22 10:01:11

那浮力仅与这两个变量有关[即排水量(物体的形状)、密度]吗?。小朋友对密度只能硬记和密度有关,“知道重量重的物体会沉”的说法不对,不能理解单位体积重量(即密度)的概念。
218.91.206.*** 发表于2008-09-19 09:43:27

物体的形状改变后,只有它的排水量发生变化,才有可能改变他的沉浮状态,
218.91.206.*** 发表于2008-09-19 09:38:41

在小学阶段用”改变橡皮泥的形状“与用”清水和盐水中的马铃薯“这两个案例研究物体的沉与浮难度太大,学生还没有建立基本的密度概念,不可能研究这样复杂的现象。现在的科学教材难度太大,编者考虑过学生的思维能力吗?
韦钰 211.138.201.*** 发表于2008-08-18 08:32:19

把橡皮泥变成一个船的形状,改变的只是形状吗?浮力定律还成立吗?
过客 116.227.2.*** 发表于2008-08-16 20:27:47

好象这个案例教材中不是像这里所描述的呀。教材中涉及到不同密度,相同密度不同形状物体之间的沉浮。
221.227.110.*** 发表于2008-07-31 16:58:32

文中“沉浮”案例的前概念错了???

物体的形状的改变是能决定沉浮。

这也是一个很好的课题---知道物体的形状会影响沉浮(形状对物体漂浮有什么影响)

221.227.110.*** 发表于2008-07-31 16:41:42

其实关于沉与浮的活动还是蛮复杂的,它既与物质的密度有关,还与形状有关(单位面积所受的力),让小学生来研究还是有点困难。如原文所诉的案例,用改变橡皮泥的形状、同样的物质(密度相同)和同样的重量,一种情况会沉,而另一种情况会浮。同样重铝块和铝皮的沉浮也不一样。
221.227.110.*** 发表于2008-07-31 14:41:31

关于沉与浮的活动案例太有意思了。我用“为什么有的东西会浮有的会沉?”来引导6岁的孩子们思考,他们根据经验都说重的东西会沉,轻的东西会浮,接着我提供一些可对比的材料(如针、木块)让他们估计重量后再实验,结果较轻的针沉了,而较重的木块确浮了,自己否定了原先自己错误概念。然后再通过设想一样大小(体积相同)的东西比较重量,引导出“密度”(单位体积的质量)的概念,再来回答开始的设问。虽然密度对于他们还不能准确地理解(因为度量和算术除法还没学)。
117.85.65.*** 发表于2008-07-29 20:28:14

"近几十年来的研究,,证明以下一些观点是不正确的:1. 概念的作用只是为了组织经验。4. 儿童概念的形成都必须从具体的感知信息开始"

不太好理解。

南京远志 222.190.108.*** 发表于2008-07-26 17:00:04

好文章
爱儿一生 发表于2008-07-23 10:39:44

如果教师针对学生的这种错误概念,再请学生用一根细的缝衣服的针和火材一起丢入水中,学生会发现,即使是缝衣针比火材细,缝衣针还是沉入了水里了。老师不妨再拿一个很大的塑料衣架和细小的缝衣针一起丢入水里,学生一定对形状反差这么大的两个物体在水中沉浮的情景留下深刻的印象。

深入,透彻!

peter 116.16.66.*** 发表于2008-07-15 17:17:53

好文章

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