科学概念转变教学的理论和策略教材课件.ppt

1、专题一专题一 概念转变的依据：前概念概念转变的依据：前概念目录123前概念与迷思概念概念转变的教学模式概念转变的含义，转变的条件、方式和途径一、一、前概念与迷思概念前概念与迷思概念（一）前概念（preconception）学生在学习前就存在着对科学事件的个人认识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学者及其提出有关前概念用语一览表 学者及其提出有关前概念用语一览表 学者及其提出有关前概念用语一览表

2、（二）迷思概念（misconception）“迷思概念迷思概念”是指学生在接受正规的教育之前，对于自然界的一些现象已有自己的想法，这是其自行所发展出来的概念，是不同于科学家的科学概念的。个人性顽固性情境性普遍性不完备性历史相似性1.迷思概念的特征1.1 1.1 迷思概念的特征迷思概念的特征(不完备性不完备性)台湾学者钟圣校钟圣校（1993）以访谈法对五、六年级未上过及已上过电动机单元的学生进行调查，并比较六年级学前、学后对此单元的认识，发现皆有迷思概念，唯内容和程度不同。在各类迷思概念的访谈资料中，可发现大量的受访者，其回答不够完整，且这种不完整，不是表达力的问题，而是对问题的思考不周全，以致

3、说出的概念也失之片面或零碎。1.1 1.1 迷思概念的特征迷思概念的特征(不完备性）不完备性）对于迷思概念的不完备性，很多学者也表示了类似的看法。有学者指出迷思概念有别于同领域专家的看法，如Fisher（1986），郭重吉郭重吉（1989），邱弘毅邱弘毅（1998）。他们指出迷思概念常常是不周全、片面、或是零碎的。学生具有的迷思概念往往不是体系完整的知识架构；对于同一个概念，学生常常出现不周全、甚至相互矛盾的想法。Driver等人曾指出迷思概念有个人性（personal），个人遭遇相同的事件，接受相同内容的教学，个体会产生不同的解释，以自己的方式来内化经验，建构出自己的定义。钟圣校钟圣校指出，

4、许多迷思概念是相当特别的，属个人特有，是学生将信息内化，用自己的经验来建构事物的意义。1.2 迷思概念的特征（个人性）裘维钰裘维钰（1995）综合了Driver等人的看法，认为迷思概念具有个人性，学生以自己的方法来内化他们的经验，建构属于自己的意义，而这些个人的想法会影响获得信息的方法。邱弘毅邱弘毅（1998）认为有些迷思概念是个别的、是个人所独特拥有的。1.2 迷思概念的特征（个人性）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。让学者不得不承认其根深蒂固的存在事实。1.3 迷思概念的特征（顽固性）Fisher(1

5、985)认为许多迷思概念拒绝改变，至少在传统教学方法下是不行的，正是这一特性，导致许多学者研究有效的方法来改变学生的迷思概念。Driver等人(1985)也指出，迷思概念很难被改变，儿童常以自我的意识来诠释学习到的观念，并且加以强化自我的信念，甚至在教学之后，仍不会修正或改变其原本的想法。1.3 迷思概念的特征（顽固性）Novak（1988）关于迷思概念的八项原则中提出，概念很早即被获得（concepts are acquired early in life），迷思概念很早即被获得，并且是拒绝修正的（misconceptions are acquired early and are resis

6、tant to modification）。Wandersee等人（1994）认为以传统的教学策略，迷思概念非常顽强且不易消失。林楷植林楷植（2002）通过研究发现迷思概念用传统的教学策略是不易改变的。1.3 迷思概念的特征（顽固性）Tytler(1998)的研究指出，在大气压力的科学概念中，认为学生利用具有多重的概念来了解现象，而多重概念是以情境的特征形成。裘维钰裘维钰（1995）指出迷思概念具有变易性，常前后不一致，有时同样的问题，因其所处的情境不同，学生往往会有不同的解释。邱照麟邱照麟（2000）研究指出，迷思概念具有不稳定性，因学科知识的不足或思考问题不够周详，同一问题在不同的情境中，

7、会出现相互矛盾的想法。1.4 迷思概念的特征（情境性）迷思概念在教学历程中的变化，可从统计教学前、中、后三段，迷思概念出现率消长的情形得知。可发现某些迷思概念确实普遍性较高。例如学生普遍都有“假设的内容必须是正确的”这种程序性知识迷思概念。综观全球各地可发现许多一样的迷思概念。1.5 迷思概念的特征（普遍性）Fisher(1975)的研究也指出，单一或少数的迷思概念具有普遍性。Wandersee等人（1994）认为，学习者带进正式科学课程的迷思概念跨越年龄、能力、性别和文化藩篱。1.5 迷思概念的特征（普遍性）郭重吉郭重吉（1989）综合各学者关于迷思概念的看法，认为，迷思概念具有同时存在不同

8、个体的普遍性。邱照麟邱照麟（1998）也指出，某些迷思概念却是相当普遍化的，不管年龄、文化、或是性别等的不同，都具有相同的迷思概念。1.5 迷思概念的特征（普遍性）Fisher(1975)提出，有些迷思概念具有其历史背景，即可能来自同一领域中在早期被接受的观点。Wandersee等人（1994）指出，今日学生的迷思概念和前代科学家对自然现象的解释非常相似。虽然没有足够证据显示学生在学习科学概念上重蹈覆辙，但研究者建议科学史可被用来鼓励和帮助学生发现自己概念上的弱点。1.6 迷思概念的特征（历史相似性）郭重吉郭重吉（1989）认为，迷思概念可能是在同一领域中，早期所能被接受的想法。裘维钰裘维钰（

9、1995）认为，概念发展类似于科学史的演进：有些迷思概念具有历史渊源，即在早期的时候，该学科领域的专家也持有和今日学生相同的迷思概念。1.6 迷思概念的特征（历史相似性）教师因素教科书因素 文化语言 社会互动日常的观察与经验原有知识的不足个人因素社会文化因素教师与教科书因素2 2.迷迷思思概概念念产产生生的的原原因因（1 1）日常的观察与经验）日常的观察与经验 迷思概念可能起因于学生企图去理解每天日常生活中的经验，透过此理解的过程，学生会发展自发的概念，其中也会包括某些迷思概念。例：例：Erickson和Triberghien(1989)“热的概念”2.1 迷思概念产生的原因(个人因素)（2

10、2）原有知识的不足）原有知识的不足 Ausubel(1968)有意义学习理论认为，“要使学生达到有意义的学习，必须先由学生所知教起”，了解学生所知，必先了解学生在学习概念或知识前，可能已存在一些有别于科学家的想法或概念。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。由此可见，学生原有知识的不足很可能引发其迷思概念的产生。2.1 迷思概念产生的原因(个人因素)（1 1）文化语言）文化语言 学生除了与物理环境的接触外，学生也可能会从他们生活的社会环境中获得一些迷思概念。因为他们所使用的语言、文化的信

11、念与他人的互动，也是迷思概念主要的来源。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：例：“太阳升起来了”2.2 迷思概念产生的原因(社会文化因素)（2 2）社会互动）社会互动 在日常生活中，与朋友、父母和其他人的交往谈话中，学生舍取了零星的科学知识和另有概念。其他信息来源如媒体，也提供了科学知识，虽然这种科学知识，由科学家观点来看并不一定正确。这类的概念来源也许比教室上课的影响力大，因为上自然课时间只有几小时，而其他时间，学生则面对各种的来源刺激。由此，学生在与社会互动过程中产生迷思概念，因为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。2.2 迷思概念

12、产生的原因(社会文化因素)（1 1）教师因素）教师因素 有许多研究指出，教师是迷思概念的来源。教师有可能在教学过程中有错误的诠释，缺乏对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。教师过分强调讲述法，如此都可能使学生产生迷思概念。2.3 迷思概念产生的原因(教师与教科书因素)（2 2）教科书因素）教科书因素 教科书是学生迷思概念的来源之一，Summers(1983)发现在不同的教科书中对于热有不同定义的方式，似乎都会困扰学生，使学生获得不同的热的概念，例如常把热与内能混在一起，或把热当作物质的热

13、质理论。（heat改为heating）Stavridou和Solomonidou(1998)的研究指出，大部分的教科书对化学反应的呈现总是有两个反应物，因此很多学生会认为化学反应需有两个反应物才可以进行。（呈现多样化学反应）2.3 迷思概念产生的原因(教师与教科书因素)二、二、前前概念转变的含义，概念转变的含义，转变的条件、方式和途径转变的条件、方式和途径 概念转变一般被定义为现有概念的转变（如，信念，观念或思维的方式）。现有知识或信念的转变或重构是概念转变与其他学习方式的区别。在概念转变情形下，现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概念框架。概

14、念转变可以理解为，学习过程中新、旧经验相互作用的过程，是新经验对已有经验的改造与重构过程。（一）前概念转变的含义（一）前概念转变的含义 Ausubel在教育心理学：一种认知观(1968年)中写道：“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。弄清了这一点后，进行相应的教学。”大卫奥苏伯尔（David Ausubel）1.1.概念转变的条件概念转变的条件 （二）概念转变的条件与影响因素波斯纳等提出了概念转变的四个条件对现有概念的不满（dissatisfied）新概念的可理解性（intelligibility）新概念的合理性（plausib

15、ility）新概念的有效性（fruitfulness）2 2.概念转变的影响因素概念转变的影响因素 反例反例(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。（二）概念转变的条件与影响因素2 2.概念转变的影响因素概念转变的影响因素形而上的信念与概念形而上的信念与概念(metaphysical beliefs and co

16、ncepts)：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；其他的知识其他的知识(other 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。（二）概念转变的条件与影响因素1.1.概念转变的方式概念转变的方式丰富：在现存的概念结构中概念的增加或删除。人们在生活中获得的大量知识充实着他们原有的知识，包括对现存概念结构的区分、合并及增加层级组织。这一途径涉及原有概念结构的量的扩展(enlargement)。重建：创造新结构，这种新结构的建构或为解释旧的信息，或为说明新信息。心理学家对不同的重建类

17、型作了区分。其一是区分弱势(weak)与根本(radical)重建。（三）概念转变的方式与途径2.2.概念转变的途径概念转变的途径连续途径连续途径 试图避开在不连续途径中的基本重建的需要，其概念转变开始于同科学概念一致的学生原有概念结构或对已有概念的重新解释。在第一种情况中，概念的变更和目标概念的协调是逐步发展起来的。在第二种情况中，“重新解释”策略稍有不同，与之类似的是虽然它也是从学生的原有概念开始，但对它已用新的方式作出了解释。（三）概念转变的方式与途径2.2.概念转变的途径概念转变的途径不连续途径不连续途径 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同的。在不连续途径中，认知冲

18、突（cognitive conflict）策略起关键作用。（三）概念转变的方式与途径三、三、前前概念转变的教学模式概念转变的教学模式 v概念转变的教学模式有很多种，各有其适合的科目和使用的情况或情境，因而教师必须针对不同的学科，甚至不同的学生或不同的情境来采用不同的教学模式，不要把某一种教学模式当作是万能的。定向：定向：教师运用实际的活动、实际问题、教师的示范、影片等方式，引起学生的学习兴趣。引出学生的想法：引出学生的想法：透过实际的活动或小组讨论后提出的报告让教师与学生注意到一些学生原先就存有的想法。学生想法的重组：学生想法的重组：经过引发原有概念后，使学生觉察到自己原先概念不同于科学上的观

19、点，因此此阶段教师必须协助学生经由澄清、建构、验证、评鉴来架构新概念，使其符合科学家的观点。（一）DO五步教学模式应用新的想法：应用新的想法：教师可以利用熟悉及新奇的情境，使学生不断重新验证其想法，增强学生新建构的想法。回顾想法的改变：回顾想法的改变：学生透过个人的写作、专题研究计划等方式，比较现有概念与原有想法二者间的差距，并熟悉学习历程，审查想法改变的程度。（一）DO五步教学模式（二）NN三步教学模式（三）OF四阶段教学模式介入、激发讨论解决问题观点交换，证据支持情境诱导，提出问题，描述观点确定观点并分类准备阶段准备阶段聚集阶段聚集阶段挑战阶段挑战阶段应用阶段应用阶段（四）5E教学模式投入

20、（投入（Engagement,E1）：）：教导模式完全模仿学习的任务(learning task)。以活动或问题引起学生参与学习，帮助学生连结所知的和能做的事。探讨（探讨（Exploration,E2）：）：提供学生鉴定及发展目前的概念、过程和技巧的共同经验基础。学生从合作活动来探讨概念，并在老师的引导下澄清主要的概念和技能。解释（解释（Explanation,E3）：）：提供学生能以言语传达他们对概念的了解或示范他们对投注及探索经验的技巧与行为。学生解释他们所学习的概念和学习的过程，教师澄清学生的了解和判断新概念与知识。（四）5E教学模式精致化（精致化（Elaboration,E4）：）：要

21、对学生概念了解上予以挑战及延伸，并且提供学生验证预期的技巧及行为的机会。激发学生应用所学的概念，建构自己概念的了解，扩展知识和技能。评价（评价（Evaluation,E5）：）：鼓励学生评价他们的了解程度及能力，提供教师评价学生达到教育目标的进展状况的机会。学生自评他们的知识、概念和能力，教师评价学生的进展。（五）学习环教学模式教师设计问题、任务或活动让学生参与。引导学生讨论，比较预期结果与探索的实际发现，发现预期概念。提供新活动强化概念学习，增加对理论与模型进一步的了解专题二专题二 概念转变的教学策略（一）概念转变的教学策略（一）探测认知结构探测认知结构目录123学生认知结构概念图在科学教学

22、中的作用概念图及其制作一、学生认知结构一、学生认知结构（一）认知结构v认知结构，就是学生头脑里的知识结构。广义地说，它是某一学习者的观念的全部内容和组织；狭义地说，它是学习者在某一特殊知识领域内的观念的内容和组织。（二）探测认知结构v有关认知结构的探测，乃是指综合多方搜集的资料以便对于学生的认知结构有更深入的了解，并以合适的方式来呈现出学生的认知结构，通常可以用文字叙述、用图形表征、或两者兼用。1.认知结构的评价及分析和描述的策略认知结构的评价及分析和描述的策略1.认知结构的评价及分析和描述的策略认知结构的评价及分析和描述的策略1.认知结构的评价及分析和描述的策略认知结构的评价及分析和描述的策

23、略2.不同认知心理学范式之概念学习观点不同认知心理学范式之概念学习观点3.不同认知心理学范式之概念研究方法不同认知心理学范式之概念研究方法4.各项概念评测工具特性比较表各项概念评测工具特性比较表4.各项概念评测工具特性比较表各项概念评测工具特性比较表4.各项概念评测工具特性比较表各项概念评测工具特性比较表小结v概念转变教学中的认知结构探测的主要目的在于对学习者实施分析，为教学做好准备。通过对学习者认知结构的探测，了解学习者教学前所具有的知识结构，学生前概念中存在何种迷思概念，这些迷思概念产生的可能原因是什么，着重了解学生概念的脉络性，探讨学生解释某种现象的理由，从而找到实现从迷思概念到科学概念

24、转化的途径。因此，我们着重论述了概念图、访谈、二段式选择测验及观察在认知结构探测中的应用。二、概念图及其制作二、概念图及其制作 诺瓦克和高文诺瓦克和高文指出：“概念图是一种能形象表达命题网络中一系列概念含义及其关系的结构化图形，它由节点（概念）和连接节点的线段（关系标签）组成，能清楚地表达某一命题中各概念节点间的内在逻辑关系。”（一）概念图的概述概念图的构成四要素实例连接词节点(结点)连线层级结构交叉连接概念命题概念图的概念图的基本特征基本特征1、概念图的制作v概念图制作的基本步骤选取知识领域列出相关概念选定关键概念内化排序结构拟定概念图的纵横向关联建立概念间连接绘制概念图反思、修改和完善概念

25、图2、概念图的制作方式v传统的手工制作方式2、概念图的制作方式v现代的软件制作方式（概念图制作软件一览表）v2、概念图的制作方式vCmaptools概念图的制作选取知识领域列出相关概念反思、修改和完善概念图方式手工制图工具笔卡片纸计算机软件制图工具InspriationKidspriationCmaptoolsMindMapperVisio易思认知助手选定关键概念内化排序结构拟定概念图纵横向关联的建立概念间连接绘制概念图2、概念图的制作方式vInspiration 2、概念图的制作方式vKidspiration 2、概念图的制作方式vMindMapper 2、概念图的制作方式vVisio 步

26、骤方式概念图制作手工制图计算机软件制图笔卡片CamptoolsMindMapperVisioKidspiration易思认知助手纸方式Inspiration选取知识领域列出相关概念选定关键概念内化排序结构拟定概念图的纵横向关联建立概念间连接绘制概念图反思、修改和完善概念图2、概念图的制作方式v易思认知助手三、概念图在科学教学中的应用三、概念图在科学教学中的应用（一）概念图制作的教学1 1、填空型、填空型 教师从完整的概念图中删除某些节点或链接，要求学生填充完整。一般适用于教学过程中对学生进行概念转变的引导和启发。（一）概念图制作的教学2、结构型、结构型 教师提供概念构图所需要的节点、链接、概念

27、图的结构类型或概念图模板，要求学生根据教师的提示制作概念图。例：请用此概念图模板制作“力与物体运动”关系的概念图（模板仅供参考）。参考结点：力、加速度、质量、物体的运动、惯性、加速、匀速、减速参考链接：改变、等于、决定于、大于零、小于零、等于零、包括概念图模板填入参考结点标明链接词（一）概念图制作的教学3 3、限定条件型、限定条件型 教师提供概念构图所需要的节点和链接，要求学生根据教师的提示制作概念图。该任务通过对概念的限定，可以进行标准化评价，适用于教学完成后对学生的统一测试。例：根据以下条件绘制“力与物体运动”为主题的概念图。参考结点：力、加速度、质量、物体的运动、惯性、加速、匀速、减速参

28、考链接：改变、包括、等于、决定于、大于零、小于零、等于零（一）概念图制作的教学4 4、开放型、开放型 教师根据学科知识选定范围，不给学生任何提示或只给出核心概念，使学生围绕这个主题，联想有关的知识、概念，创造性地制作概念图。一般适用于教学完成后的对学生概念转变情况的评价。例：请以“力与物体运动”为主题绘制概念图，用以表明力与物体运动之间所存在的所有物理关系（二）概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用概念图作为一种评价工具 1.探测学生的前概念有吸 引称 作称 作会会向向磁 铁两 极金 属南 极北 极吸 引吸 引北 极北 极2.评价学生概念的转变与发展有吸 引称 作称 作会会向向排 斥排

29、 斥可 以 是是可 以 是可 以 是包 括例 如例 如是磁 铁两 极金 属南 极北 极吸 引吸 引北 极南 极铁永 久 磁 铁天 然 磁 铁暂 时 磁 铁电 磁 铁人 造 的天 然 的（二）概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用联结联结联结联结联结联结联结联结联结联结联结联结交叉联结交叉联结联结联结重要概念一般化概念一般化概念一般化概念概念概念概念概念较不一般化概念较不一般化概念特殊化概念特殊化概念特殊化概念例子事件例子事件例子物件例子物件3.评价结果（二）概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用概念图作为一种科学教与学的工具 1.作为问题解决工具（二）概念图的科学教学应用（二）

30、概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用2.辅助交流、合作进行合作式概念构图，可提供一个理想的情境，让学生公开地与其他同学沟通概念或命题的意义，并建构自己的知识。用概念图进行交流，可直观、清楚地了解对方的主要观点。通过共建概念图来进行协商，培养了批判性思维技能，使各自的认识得到完善与扩展。在合作解决问题时，概念图可帮助小组理清知识线索、理解和表征问题、寻找解答方法，最后提出解决方案。3.在认知和情意学习上的应用 研究认为：“概念构图组”的学生在成就测验上的成绩显著高于“传统讲授教学组”的学生；此外，概念构图组的学生对“科学”的焦虑程度显著低于控制组，诺瓦克认为这是有意义学习与机械式学习的

31、差别所在。（二）概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用4.作为学习策略（二）概念图的科学教学应用4.作为学习策略（二）概念图的科学教学应用5.作为教学计划工具组织课程内容准备特定课堂学生材料6.作为复习的工具 引导学生主动建构概念图是一种高效率、有效地复习知识的途径，学生通过建立概念图间的联系促进对知识的深入理解，概念图使零散的知识结构化、条理化、系统化，有利于学生长期有效地记忆知识。（二）概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用7.作为知识管理工具（二）概念图的科学教学应用（二）概念图的科学教学应用专题三专题三 概念转变的教学策略（二）概念转变的教学策

32、略（二）了解已有概念了解已有概念目录观察二段式测试访谈法一、一、访谈法访谈法 访谈法又称为面谈法访谈法又称为面谈法，是教育调查的基本方法之一。是指研究者通过与研究对象面对面的交谈，直接收集有关资料的调查研究手段。利用此种概念测量法的主要特色在于，能比一般的纸笔测验更深入了解学生的概念内容，并能了解不同阶段学生的概念。（一）事例访谈事例访谈（概念访谈）事例访谈（概念访谈），指一对一个别访谈方式，以学生熟悉的科学概念例子或概念反例，利用图画、卡片或文字说明为刺激物，要求学生对于所呈现的刺激物说出自己的看法和想法，看刺激物是否含有所指的概念。事例访谈的好处事例访谈的好处：适用于广泛的年龄层；优于纸上

33、的回答；优于仅仅要求学生下定义。但事例访谈方式的限制则来自于“事例的选择”、“事例的排序”、及“访谈的实施”。（一）事例访谈事例访谈可以设计某一概念的卡片，卡片的设计步骤为：卡片的设计步骤为：确认对科学家而言此单字所含的意义；分析科学家对此单字的定义所持的观点；确认该单字的关键属性（critical attributes）；由合适的教材中找出该单字的非关键属性；找出一些明显的用语上的混淆之来源；找出误用该单字在科学上的含意来源。事件访谈又称现象访谈，是利用学生周遭发生的真实事例作为刺激物，如光的反射、折射、发射或水的蒸发、冰的融化，以了解学生对于中心概念的想法，然后追踪学生最初反映所持的理由。

34、（二）事件访谈（二）事件访谈 预测访谈要求学生对事件的结果进行预计，并解释或证明这一预测。此种访谈的优点是它集中于学生对他们个人概念意义的应用。（三）预测访谈（三）预测访谈（三）预测访谈v此访谈任务的目的是使学生能作出预测并对预测作出解释。学生根据“天气冷”这一理由作出解释，认为在这一变化中可能产生挖地洞的或长毛的熊。其解释反映了她不理解遗传变化相对于外部事件是独立发生的，变化不是由“天气冷”这一原因导致的。这一概念在学生中非常普遍。v访谈最重要的价值不在于学生完成的任务，而在于学生的解释、证明或使他的解释合理化的过程。教师依研究或教学需要呈现一些相关的物品、图片，由学生进行排序或分类，研究者

35、依学生的反应，请学生说出自己为什么这样做的原因，因此研究者的目的不只要了解学生在做什么，更要了解学生为什么要这样做。目的在于获得学生口头或非口头的资料来源，及访谈时学生排列卡片或分类所持的看法。（四）序列访谈（四）序列访谈（四）序列访谈 在序列访谈的开始，教师必须向学生、介绍任务教学，并提醒学生，当他们建构理解时，需大声说出来。接下来访谈的问题可根据学生建构的理解产生。就像所有访谈一样，访谈者的问题不仅是为了理解学生做什么，而且还需获得学生思索、推理和理解的基础。问题解决访谈问题解决访谈是为了解学生在解决问题过程中，如何获得概念的过程，被访谈者透过放声思考，让研究者了解学生为什么要这样做、所用

36、的符号或动作所含的概念指的是什么。（五）问题解决访谈（五）问题解决访谈（五）问题解决访谈“单因子杂种（monohybrid cross）”从访谈者那儿接受基础的教学后，学生拿到一张印着一个简单的单因子杂种问题的卡片，解决这一问题需要从所给的可能有独特的基因组合（基因型）中计算后代的比例。学生：我记得有一张图表，说当你有像这样杂交的后代Ss我记不住这里是什么。我猜是Ss与ssh进行繁殖。不记得了。但不管怎样，我记得隐性性状在那个角落里（在右边角落的底部写上“ss”），在所有的遗传中，得到了1/16。研究者：对。学生：就在那时我们匹配了两个异质接合体。二、二段式测验二、二段式测验 二段式测验根据第

37、二阶段是问答题亦或选择题而区分为两种类型：一般二段式测验（第一阶段选择，第二阶段问答）和二段式选择测验（二阶段皆为选择）。（一）一般二段式测验（选择-问答）（一）一般二段式测验（选择-问答）例：太阳光照射到下列物体时，请在会发生反射现象的打“”镜子 衣服 桌子 水泥地面 磁砖 水面 墙壁 理由：此种二阶段式的测验可测出学生主要概念是否正确，并了解学生选择答案的原因，此种设计可避免学生因猜题答对。但学生也可能因理由一栏为问答题方式产生作答困难。（二）二段式选择测验（二阶段皆为选择）二段式诊断工具（two-tier diagnostic instrument）又称为“二段式问卷”、“二段式选择题问

38、卷”等，二段式选择题的每一道题目都分为两个部分，学生在作答的第一个部分（单一选择题）之后，还要就第二部分（也是单一选择题）回答其依据的理由，第一个部分的每一个题项正确作答时，还要看他第二个部分的作答是否对应正确。因此，二段式选择题比一段式选择题的方式应该更能诊断出学生的概念，并且能够进行对大量学生的施测。（二）二段式选择测验（二阶段皆为选择）例1：将A、B两个电阻不同（RARB）的灯泡与电池串联，形成通路，如图所示，若IA是流经A灯泡的电流，IB是流经B灯泡的电流，请问IA与IB的大小关系为（）A.IA IB B.IA=IB C.IA IB（二）二段式选择测验（二阶段皆为选择）例2：你选择上述

39、答案的理由是（）A.电流被A灯泡消耗掉，所以流到B灯泡时会变小B.电流被B灯泡消耗掉，所以流到A灯泡时会变小C.因为B的电阻小，所以B灯泡的电流比较大D.因为A的电阻大，所以A灯泡的电流比较大E.电流是电荷的移动，而电荷是守恒的，因此电流不变 F.电流是电能的移动，而能量是守恒的，因此电流不变 三、三、观察观察 观察可有效地探测学生的前概念，教师可通过对学生行为的观察，发现学生的迷思概念。观察法可按照事先是否确定具体观察项目和记录要求，分成结构式观察和非结构式观察。观察者根据事先设计好的提纲并严格按照规定的内容和计划所进行的可控性观察。它的特点是结构严谨，计划周密，观察过程标准化。但采用这种方

40、法观察缺乏弹性，容易影响观察结果的深度与广度。（一）结构式观察（一）结构式观察 1.1.结构式观察的一般步骤结构式观察的一般步骤 选择所要观察的行为的某一方面；确定所要观察的范围，最好列出表格；训练观察人员；量化观察；发展可行的记录程序，目的是 使观察进入科学化的范围。进入研究情境资料搜集与记录资料分析界定问题报告撰写（一）结构式观察（一）结构式观察（一）结构式观察2.2.观察法的实施观察法的实施（1 1）观察设计）观察设计 观察设计主要包括确定观察的对象和内容、选择观察方式和工具。确定观察的对象、时间和地点、观察的具体内容（了解什么情况、收集哪些信息），即回答观察什么。确定观察的方式并制定观

41、察的提纲和记录的表格，即回答怎样观察。（一）结构式观察（一）结构式观察（一）结构式观察（2）观察资料的记录）观察资料的记录 观察的结果常以一定的方式记录下来。记录要力求真实，并标明时间、地点、事件发生的条件等。记录的方式主要有对行为或者事件的描述和按记录表记录两种。A.描述记录 日记描述法：对同一个或同一组儿童以日记的形式描述被观察者长期反复观察到的行为表现，以了解学生的概念。一般可分为综合日记法和主题日记法。（一）结构式观察A.描述记录 轶事记录法在中小学课堂里，教师很容易将观察遗忘，或只观察犯错误的学生。因此，很多教师倾向于将他们的观察记成轶事录。它描述了学生在行为发生时或发生后的短时间内

42、所作所为。这些记录可以保存在教师的笔记上、文件夹中、索引卡片上、粘贴纸或者计算机上。（一）结构式观察A.描述记录 连续记录法是对学生行为作更详细、更完善的记录，要求在较长时间内作持续不断的记录。如苏霍姆林斯基，在30余年工作中善于观察，不断进行研究和积累，写了40多本教育专著，600多篇论文和1000多篇供学生阅读的文艺作品。他追踪研究了1000多名学生，著作中大量生动活泼的事例均来自观察，被誉为“活的教育学”，“学校生活的百科全书”。（一）结构式观察B.行为核对表 主要是用来核对重要行为的呈现与否，观察者将规定观察的项目预先列出表格，当出现此行为时，就在该项上划“”。此法只判断行为出现与否，

43、不提供行为性质的材料。具体做法：必须事先制定表格，列出所需观察的项目，然后才能进行观察。另外，必须在表格上列出一些具体要求，表格应有一定的顺序性，按确定的观察项目，依难易程度排列。（一）结构式观察 C.列表 为了追踪学生的观察活动，教师经常做列表，用来评价学生的知识、技能和态度。在评价中使用时，这些列表能数出或计算出某件事情发生的频率。你可以通过观察学生并列表记录他们所用的方法来评价他们的技能。在课堂上，当学生学习时，带着你的列表在教室里到处走走。选择观察少数学生、种类的项目。（3 3）观察资料的整理与分析）观察资料的整理与分析观察后，观察者应及时整理和补正记录，如发现有遗漏或记录有误时，应尽

44、可能凭记忆或参考其他观察者的记录进行补充、修正。观察资料的整理时还可附上观察者临时想到的解释和受到启发的问题，以便供以后分析时参考。但观察到的实际情况的原始记录和观察的推论应当明确分开。（一）结构式观察（一）结构式观察（二）非结构式观察 对观察的内容与计划没有严格的规定，而且依据观察现场的实际情况所进行的观察。它的特点是观察时弹性大，随意性大，可根据实际情况随时调整观察的计划和内容。因而，这种观察方法的适应性强，且简单易行。但对于用这种方法收集资料的整理难度大，不容易进行定量分析。（二）非结构式观察1.1.非结构式观察的实施非结构式观察的实施 在课堂教学中，教师经常对学生进行非结构性的观察。学

45、生进行科学学习时，会有一些外部表现。例如他们通过画草图、列式来帮助思考时，便在纸上留下思维过程的痕迹。教师可通过对学生的观察，把他思维活动的外部表现行为捕捉下来，借以推测学生其前概念或者迷思概念。（二）非结构式观察（二）非结构式观察 学生思维的过程，并不是都能外露的，这就需要进行追踪探询，以更深入地了解学生的概念。（1 1）提问查询）提问查询 根据学生思维的结果，有时是无法推测学生的想法的。当这些结果一出现时，及时地提出问题询问学生，使他不加回忆地回答，往往能叙述出当时真实的思维过程，从而探测出学生的认知结构。（二）非结构式观察（2 2）提示启发）提示启发 学生在解决某一问题时发生错误或者解决

46、不了某一问题，从学生思维情况来分析，有多种可能性。提示启发可有效地查清学生真正的想法。教师可先估计某一种可能性，然后用适当的方法对学生加以启发，如果学生受到启发后，正确地解决了问题，则原先判断是正确的，否则另作启发。（二）非结构式观察（3 3）设置障碍）设置障碍 学生如果比较牢固地掌握知识，并有较强的能力，他可以在复杂的情况下，正确地运用知识。为了对学生掌握知识程度和能力的强弱进行调查，可故意设置一些障碍，制造某些假象干扰他们的思维，由他们能否越过这些障碍来作出大致判断。小结 综上，探测学生认知结构的策略很多。然而各种策略不是相互独立的，而是相互融合的，互为补充的。如二段式测验就综合运用了概念

47、图、访谈策略；观察也适当地需要访谈，再对访谈资料的整理与分析时，也可运用概念图。由此，在科学教学中，在对学生认知结构探测时，要根据学生的特点和教学的需要，选择相应的探测策略。专题四专题四 概念转变的教学策略（三）概念转变的教学策略（三）解构迷思概念解构迷思概念目录123认知冲突探究性实验合作学习一、认知冲突一、认知冲突 认知冲突认知冲突指当个体意识到个人认知结构与环境或是个人认知结构内部不同成分之间的不一致所形成的状态。（一）认知冲突的类型 1.科沃恩科沃恩呈现三种认知冲突类型。（一）认知冲突的类型 2.杜伊特杜伊特从社会建构社会建构的角度，认为认知冲突主要有三种：产生于学生的预测同其经验结果

48、相反时；产生于学生的观点与教师不一致时；产生于学生之间的不同观念的碰撞中。（一）认知冲突的类型孙燕青、张建伟将认知冲突作如下分类：（一）认知冲突的类型孙燕青、张建伟将认知冲突作如下分类：（一）认知冲突的类型孙燕青、张建伟将认知冲突作如下分类：（二）引发认知冲突的条件及影响因素皮亚杰皮亚杰（1974）认为，只有当个体有能力解决认知冲突的时候，他才可能意识到这种冲突。巴拉科夫巴拉科夫提出，意识到认知冲突须满足两个条件两个条件：能建构起某命题及其相应的否定命题，即能理解或推论出逻辑上对立的两个观念；基于某论断形成对行为结果的期望或预测，意味着相信该论断并把它转化为活动的计划，在活动中看它是否能达到预

49、期目的，一旦预期与结果不同，就会引发认知冲突。（二）引发认知冲突的条件及影响因素v舒科金舒科金认为认知冲突既受学生的认知因素的影响，也受学生动机因素的影响。场独立型的人比场依存型的人更能产生认知冲突相对有意义的学习方法更能引起认知冲突（二）引发认知冲突的条件及影响因素承受失败能力强的比其承受失败能力弱的人在面对失败的时候态度表现为更积极。拥有掌握目标的学生仅关注发展在任务中的竞争能力和增加对主题的理解；拥有绩效目标的学生则关注其表现是如何反应他们的能力。学生自信心越高，越容易发生概念转变。（二）引发认知冲突的条件及影响因素 利蒙利蒙认为，开始转变过程，冲突对个人来说需要有意义。意义的缺乏使认知

50、冲突策略在教室应用中产生困难。为引出有意义的认知冲突，学生需要对主题有兴趣，动机被激发，激活他们原有的知识，有一定的认识论信念和足够的推理能力。（三）引发认知冲突的教学策略 虽然认知冲突不一定会促使学生发生概念转变，但认知冲突可被看成是概念转变过程的起点。为了促使学生实现概念转变，教师需要创设一定的情境，以引发学生的认知冲突。在科学教学中引发认知冲突的教学策略引发认知冲突的教学策略主要有：直接呈现反例；演示法：实物演示，图片演示，实验演示；合作学习，通过讨论与对话，引发认知冲突；探究性实验等。二、二、合作学习合作学习（一）合作学习的含义、要素与特征1.1.合作学习的含义合作学习的含义 合作学习