初中核心概念的教学

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1、L/O/G/O核心概念的教学核心概念的教学胡胡 明明(苏科版教材编写组苏科版教材编写组)初中生物初中生物扬州扬州一、初中生物课程必须重视核心一、初中生物课程必须重视核心概念的教学概念的教学 发达国家的教育改革高度关注核心概发达国家的教育改革高度关注核心概念的教学念的教学 （张颖之、刘恩山:核心概念在理科教学中的地位和作用从记忆事实向理解概念的转变.教育学报，)：赫德(Hurd)：组成科学课程中的概念和原理应该能够展现当代学科的概貌,是学科结构的主干部分,它们被称为核心概念(key concepts or representative ideas)；戴伊戴伊(Day)：核心概念是某个知识领域的中

2、心,虽然不是所有人都接受了这些知识,但它们却获得了广泛的应用,而且这些知识还能经得起时间的检验；费德恩费德恩(Feden)：核心概念是一种教师希望学生理解并能在忘记其非本质信息或周边信息之后,仍然能应用的概念性知识,并且他们认为核心概念必须清楚地呈现给学生；埃里克森埃里克森(Erickson)：核心概念是指居于学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。这些核心概念具有广阔的解释空间,源于学科中的各种概念、理论、原理和解释体系,为领域的发展提供了深入的视角,还为学科之间提供了联系。埃里克森：基于概念的课程基于概念的课程与教学与教学超越事实的教学 中小学教材也设中小学

3、教材也设置了专门的拦目置了专门的拦目突出核心概念突出核心概念例例1.高中高中:BSCS蓝本第蓝本第8版版 第第4章章自养：从非生命自养：从非生命环境中获取能量环境中获取能量这些生物怎样从它们的环境中获得能量?没有植物动物能生存吗?在章的末尾处有“本章要点本章要点”拦目小结小结（略）核心概念（核心概念（Key Concepts）用下面的概念画出概念图，尽可能多地包含本章其它的概念。C3 氧化作用C4 光能自养生物卡尔文循环 光呼吸化学能 光合作用化能自养生物 还原作用叶绿体 加氧酶光能 基质光反应 类囊体概念复习（概念复习（Reviewing Ideas）1.在光合作用中光能怎样转换成ATP和N

4、ADPH?2.卡尔文循环能在黑暗中进行吗?请解释。3.光合作用对人类的重要意义包括哪些方面?例例2.初中初中:HOLT-生命科学生命科学 第六章第六章 基因与基因基因与基因技术技术 以“被告申诉无罪，等待DNA检测”的新闻报道创设情境 第一节第一节 基因的特性基因的特性左上角：核心概念核心概念（直译是要学的词汇）DNA 胸腺嘧啶核苷酸 鸟嘌呤腺嘌呤 胞嘧啶教学目标教学目标（直译是你将做什么）描述DNA分子的基本结构。解释DNA分子是如何复制的。解释孟德尔遗传定理的几个例外。我国理科新课程的深化将我国理科新课程的深化将高度关注核心概念的教学高度关注核心概念的教学 高中生物课程标准已明确提出核心概

5、念的教学目标，义务教育生物课程标准也明确提出概念是重要的知识目标，很可能还要进一步提出核心概念的教学要求。初中初中 数学、物理、化学、生物、英语、地理、科学等各门学科小学小学 数学、科学等学科核心概念教学核心概念教学研究与论文涉研究与论文涉及各个学科及各个学科二、什么是核心概念二、什么是核心概念 事实性事实性知识知识 概念性概念性知识知识 程序性程序性知识知识 A CB科学知识科学知识1.事实性知识事实性知识观察观察事实事实 实验实验事实事实 感觉感觉知觉知觉 直觉直觉表象表象 以观察记录为基础，在一定的科以观察记录为基础，在一定的科学概念框架中对观察现象的解释学概念框架中对观察现象的解释 描

6、述描述 果皮有三层果皮有三层动脉血红色，静脉血紫色动脉血红色，静脉血紫色用词语用词语来表现来表现 有内涵有内涵和外延和外延 内涵外延的内涵外延的宽窄度相反宽窄度相反反映客观对象的本质属性反映客观对象的本质属性的思维形式：如光合作用的思维形式：如光合作用 概念概念2.概念性知识概念性知识外延外延内涵内涵概念对象本概念对象本质属性总和质属性总和 适合概念的适合概念的对象范围对象范围 重要的生物学概念重要的生物学概念重要的生物学原理重要的生物学原理重要的生物学理论重要的生物学理论重要的生物学模型重要的生物学模型 学科的核心概念：构成学科的学科的核心概念：构成学科的最基本的、最主要的、最重要的概念最基

7、本的、最主要的、最重要的概念核心概念核心概念3.程序性知识程序性知识实验操实验操作程序作程序 科学探究科学探究基本程序基本程序 显微镜的显微镜的操作规程操作规程 促进学生的学习理解促进学生的学习理解1 记住概念名称或定义记住概念名称或定义深度的、高深度的、高层次的学习层次的学习知道或认识事实知道或认识事实肤浅的、低肤浅的、低层次的学习层次的学习 概念理解性学习概念理解性学习 美国高中数学与科学先修学习项目委美国高中数学与科学先修学习项目委员会的专家杰瑞员会的专家杰瑞P戈勒博等人在戈勒博等人在学习与学习与理解理解（教育科学出版社，）中用较大篇（教育科学出版社，）中用较大篇幅阐述了幅阐述了人类学习

8、的七个原则人类学习的七个原则原则原则1“原理性概念知识原理性概念知识”原则：原则：当新知识和现有知识围绕着学科的主当新知识和现有知识围绕着学科的主要概念和原则被组织的时候，会促进理解要概念和原则被组织的时候，会促进理解性学习。性学习。认识洋葱表皮细胞认识洋葱表皮细胞 认识口腔上皮细胞认识口腔上皮细胞 理解细胞是生物体结理解细胞是生物体结构与功能的基本单位构与功能的基本单位 例例 如如事实学习概念学习抽象思维抽象思维两种学习认知过程比较两种学习认知过程比较概念学习概念学习 事实学习事实学习 分析综合、归纳分析综合、归纳演绎、抽象概括、演绎、抽象概括、判断推理判断推理需要比较深刻的需要比较深刻的理

9、解理解 回忆、描述、列回忆、描述、列出、举例、释义、出、举例、释义、区分区分 不需要太多的理不需要太多的理解解 如美国学者认为指出植物体主要组成如美国学者认为指出植物体主要组成部分的名称属于事实学习；而了解每一部部分的名称属于事实学习；而了解每一部分由于其结构不同而起到了不同的作用，分由于其结构不同而起到了不同的作用，发挥不同的功能则是概念学习的核心部分。发挥不同的功能则是概念学习的核心部分。（转引自张颖之（转引自张颖之,刘恩山：教育学报）刘恩山：教育学报）1.追求对事实的记忆，忽视对概念的理解。追求对事实的记忆，忽视对概念的理解。在考试时也经常考学生对事实的记忆情况。在考试时也经常考学生对事

10、实的记忆情况。2.注意记忆概念术语定义，忽视对概念的注意记忆概念术语定义，忽视对概念的深层理解；深层理解；3.虽然注意了概念教学，但教学注意力没虽然注意了概念教学，但教学注意力没有集中在核心概念上，而是放在次要概念上；有集中在核心概念上，而是放在次要概念上；4.关注孤立概念的学习，淡化了以核心概关注孤立概念的学习，淡化了以核心概念为中心的概念体系的建构。念为中心的概念体系的建构。传统初中生物教学中常见偏差传统初中生物教学中常见偏差全面提高学生的科学素养全面提高学生的科学素养 21义务教育课程标准所确立的三维义务教育课程标准所确立的三维目标第一个维度就是知识目标，目标第一个维度就是知识目标，而概

11、念构成了知识的主体。只有而概念构成了知识的主体。只有较好地进行概念的教学，学生的较好地进行概念的教学，学生的科学素养才能得到全面发展。科学素养才能得到全面发展。核心概念的掌握和应用水平的高低决定核心概念的掌握和应用水平的高低决定了一个人科学素养的高低了一个人科学素养的高低 二、课程具体目标二、课程具体目标 知识知识 获得有关生物体的结构层次、生命活动、生物与环境、生物进化以及生物技术等生物学基本事实、概念概念、原理和规律的基础知识。获得有关人体结构、功能以及卫生保健的知识，促进生理和心理的健康发展。知道生物科学技术在生活、生产和社会发展中的应用及其可能产生的影响。义务教育生物课程标准摘录义务教

12、育生物课程标准摘录2科学思维能力的发展也是科学科学思维能力的发展也是科学素养的重要内容，尤其是抽象素养的重要内容，尤其是抽象逻辑思维能力，概念学习是发逻辑思维能力，概念学习是发展学生抽象逻辑思维能力的必展学生抽象逻辑思维能力的必要途径之一。要途径之一。1围绕核心概念组织概念活动围绕核心概念组织概念活动通过概念活动来加深学生对核心通过概念活动来加深学生对核心概念的理解，而不是仅仅记住事实概念的理解，而不是仅仅记住事实性知识或一般概念的名称性知识或一般概念的名称 四、怎样进行核心概念的教学四、怎样进行核心概念的教学 例如例如:七上第七上第4章知识的类型章知识的类型 核心概念核心概念一般概念一般概念

13、事实性知识事实性知识食物链食物链食物网食物网物质循环与能量流动物质循环与能量流动人和动物的食物最终来源人和动物的食物最终来源于绿色植物于绿色植物吃与被吃关系吃与被吃关系植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物杂食性动物杂食性动物人类食物与生态系人类食物与生态系统关系统关系破坏食物链的危害破坏食物链的危害食物链与生态平衡食物链与生态平衡的关系的关系昆虫吃植物昆虫吃植物青蛙吃昆虫青蛙吃昆虫蛇吃青蛙蛇吃青蛙鹰吃蛇鹰吃蛇生物防治生物防治利用灰喜鹊利用灰喜鹊防治松毛虫防治松毛虫有害物质通过食物链积累有害物质通过食物链积累（生物富集）（生物富集）DDT的富集的富集 所以我们必须围绕这些核心所以我们必须围绕

14、这些核心概念来组织概念活动，不能停留概念来组织概念活动，不能停留于事实的掌握或停滞于一般概念于事实的掌握或停滞于一般概念的分析上的分析上 概念的认知属于高级认知，概念的认知属于高级认知，离不开思维，需要抽象过程，需离不开思维，需要抽象过程，需要深度的学习理解。其认知过程要深度的学习理解。其认知过程主要包括归纳与演绎、分析与综主要包括归纳与演绎、分析与综合、抽象与概括、判断与推理等。合、抽象与概括、判断与推理等。归纳式教学归纳式教学演绎式教学演绎式教学教师呈现可以推导出普遍性教师呈现可以推导出普遍性原理的具体材料原理的具体材料给每位学生独立的时间观察给每位学生独立的时间观察有关普遍性原理的资料有

15、关普遍性原理的资料给学生显示含有普遍性原理给学生显示含有普遍性原理的正例、反例的正例、反例使学生先关注关键属性，然使学生先关注关键属性，然后注意非关键属性后注意非关键属性5.学生归纳出要学习的普遍学生归纳出要学习的普遍原理原理6.运用普遍性原理来区别正运用普遍性原理来区别正例、反例例、反例教师介绍将要学习掌握的普教师介绍将要学习掌握的普遍性原理遍性原理教师回顾与任务相关的事实教师回顾与任务相关的事实、规则和动作程序，它们是、规则和动作程序，它们是形成普遍性原理所需要的形成普遍性原理所需要的学生提出一个问题，设计一学生提出一个问题，设计一个假说，或作出涵盖普遍性个假说，或作出涵盖普遍性原理的预测

16、性想法原理的预测性想法收集和考察资料、事件、材收集和考察资料、事件、材料或物品，以验证预言料或物品，以验证预言对验证的结果进行分析，得对验证的结果进行分析，得出结论，即是否支持所观察出结论，即是否支持所观察的资料的资料根据考察情况，重新定义和根据考察情况，重新定义和修改最初介绍的普遍性原理修改最初介绍的普遍性原理（自加里（自加里D鲍里奇著，易东平译：鲍里奇著，易东平译：有效教学方法有效教学方法，江苏教育，江苏教育出版社，出版社，2002，12，略有修改，略有修改）苏科版教材中归纳学习的例苏科版教材中归纳学习的例子子探究鸟类适应飞行生活的主探究鸟类适应飞行生活的主要特征。要特征。苏科版教材中演绎

17、学习的例子苏科版教材中演绎学习的例子人类的性人类的性别决定。教材先告诉学生人体别决定。教材先告诉学生人体23对染色体中有对染色体中有1对性染色体，女性是对性染色体，女性是XX，男性是，男性是XY。然后提出。然后提出问题人类的性别是是怎样决定的呢？接着要学生问题人类的性别是是怎样决定的呢？接着要学生分析图分析图21-6，通过分析得出结论。实际上是用分，通过分析得出结论。实际上是用分析图的方法验证教材的结论。析图的方法验证教材的结论。再如昆虫一节的讨论专栏中再如昆虫一节的讨论专栏中“如果给你一个如果给你一个不知名的小动物，你能快速准确地判断它是不是不知名的小动物，你能快速准确地判断它是不是昆虫吗？

18、说出你的判断依据。昆虫吗？说出你的判断依据。”也是典型的演绎也是典型的演绎学习。学习。1围绕核心概念组织概念活动围绕核心概念组织概念活动及时地以恰当方式给核心概念下及时地以恰当方式给核心概念下定义，并在概念运用中强化对定义定义，并在概念运用中强化对定义的理解（包括内涵与外延两个方面的理解（包括内涵与外延两个方面）。）。四、怎样进行核心概念的教学四、怎样进行核心概念的教学 1围绕核心概念组织概念活动围绕核心概念组织概念活动以核心概念为中心，采用恰当的以核心概念为中心，采用恰当的方式建构概念体系。使用苏科版教方式建构概念体系。使用苏科版教材要特别注意信息库的使用策略，材要特别注意信息库的使用策略，

19、应该利用信息库促进学生对概念体应该利用信息库促进学生对概念体系的建构。系的建构。四、怎样进行核心概念的教学四、怎样进行核心概念的教学 层级层级1层级层级2层级层级3层级层级4诺瓦克的概念图模型诺瓦克的概念图模型2恰当选择概念获得的形式来设计恰当选择概念获得的形式来设计教学教学 四、怎样进行核心概念的教学四、怎样进行核心概念的教学 以感觉、知觉和表象为基础，通以感觉、知觉和表象为基础，通过分析综合、抽象概括等思维活过分析综合、抽象概括等思维活动，从个别到一般动，从个别到一般,从具体到抽象，从具体到抽象，逐步把握一类事物的本质的过程。逐步把握一类事物的本质的过程。以定义形式直接向学习者揭示新以定义

20、形式直接向学习者揭示新概念的共同关键特征，学习者利概念的共同关键特征，学习者利用原有认知结构中的适当观念，用原有认知结构中的适当观念，理解新概念，并纳入原有的认知理解新概念，并纳入原有的认知结构，从而获得新概念的意义。结构，从而获得新概念的意义。概念形成概念形成概念同化概念同化 美国著名教育心理学家奥苏贝尔美国著名教育心理学家奥苏贝尔提出学生获得概念主要有两种形式：提出学生获得概念主要有两种形式：学生大部分概念的获得方式学生大部分概念的获得方式3高度重视前科学概念与错误概念高度重视前科学概念与错误概念对概念掌握的影响，促成学生的对概念掌握的影响，促成学生的概念转变概念转变 四、怎样进行核心概念

21、的教学四、怎样进行核心概念的教学 概念转变是指：概念转变是指：学生原有概念改变、发学生原有概念改变、发展和重建的过程，即学习者由前科学概念向展和重建的过程，即学习者由前科学概念向科学概念，由误解概念向正确概念转变的过科学概念，由误解概念向正确概念转变的过程。程。指个体原有的某种知识经验由于受到与指个体原有的某种知识经验由于受到与它不一致的新经验的影响而发生的重大改变。它不一致的新经验的影响而发生的重大改变。例如有些学生误认为例如有些学生误认为“动脉血动脉血”就是在就是在动脉里流动的血，经过学习发生概念转变，动脉里流动的血，经过学习发生概念转变，懂得动脉血是经过肺部气体交换以后含氧量懂得动脉血是

22、经过肺部气体交换以后含氧量比较高的血液。比较高的血液。鄱斯纳鄱斯纳（Posner，1982）学生的错误学生的错误概念概念常常是难以改变的常常是难以改变的,教育的目的是要改变错误教育的目的是要改变错误概念，要概念，要回回答两个问题：原有的答两个问题：原有的概念概念及其结构及其结构（又叫（又叫“概念概念生态生态”）中什么特征妨）中什么特征妨碍学生对新碍学生对新概念概念的选择；一个核心的选择；一个核心概念概念在什么样的条件下被另一个在什么样的条件下被另一个概念概念所取代。所取代。学习是一项理性活动，是理解和接受学习是一项理性活动，是理解和接受概念概念的过程，是一种探究。学生必须的过程，是一种探究。学

23、生必须依据证据对学习的对象进行判断。教依据证据对学习的对象进行判断。教师应是师应是“科学思维的模范科学思维的模范”；强调实；强调实验室的作用验室的作用 泰森指出了概念转变的途径是：泰森指出了概念转变的途径是：概念的丰富（扩展）：概念的丰富（扩展）：新知识的纳入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补充了现有知识，通过积累的方式使这些知识发生变化。发生变化。如生物学中鸟类的概念，小学以前没有包如生物学中鸟类的概念，小学以前没有包括家禽，初中鸟类概念便要增加家禽；括家禽，初中鸟类概念便要增加家禽；一般说概念的丰富（扩展）较容易实现。一般说概念的丰富（扩展）较容易实现。概念的重建（修订

24、）：概念的重建（修订）：新获得的信息新获得的信息与现有的信念、假定或有关理解之间存在着冲与现有的信念、假定或有关理解之间存在着冲突，因而要对对立的理解作出调整。突，因而要对对立的理解作出调整。原有概念原有概念丰富扩展丰富扩展新概念新概念类比类比新概念新概念重新解释重新解释新概念新概念原有概念原有概念认知冲突认知冲突(预测预测-经验经验)认知冲突认知冲突(师生观点师生观点)认知冲突认知冲突(学生不同观念学生不同观念)新概念新概念新概念新概念新概念新概念概念教学模式举例概念教学模式举例 NN三步教学模式三步教学模式揭示学生揭示学生误解概念误解概念引入相冲引入相冲突的科学突的科学概念概念鼓励学生鼓励

25、学生评价新观评价新观念念 学生概念转变学生概念转变5段教学模式段教学模式确定探讨确定探讨方向方向 引出学生引出学生想法想法 学生想法学生想法重组重组 应用新的应用新的想法想法 回顾想法回顾想法的改变的改变 有兴趣的老师可以参考蔡铁权、姜旭英有兴趣的老师可以参考蔡铁权、姜旭英新编新编科学教学论科学教学论，刘恩山，刘恩山生物学教学论生物学教学论。4高度重视探究、实验、表象在概高度重视探究、实验、表象在概念学习中的作用念学习中的作用 四、怎样进行核心概念的教学四、怎样进行核心概念的教学 初中学生思维发展的特征初中学生思维发展的特征从形象思维向抽象逻辑思维转变，抽象的从形象思维向抽象逻辑思维转变，抽象

26、的逻辑思维有了发展，逐步占据主导地位，逻辑思维有了发展，逐步占据主导地位，但很大程度上还属于经验型的，在认识事但很大程度上还属于经验型的，在认识事物和考虑问题，还经常需要具体的感性经物和考虑问题，还经常需要具体的感性经验来支持，具体形象成分还起作用，甚至验来支持，具体形象成分还起作用，甚至是重要作用，还有较大的片面性。在初中是重要作用，还有较大的片面性。在初中生物学习中表现尤为明显，思维常需要表生物学习中表现尤为明显，思维常需要表象作为基础。象作为基础。加强探究、实验、观察和直观教学，加强探究、实验、观察和直观教学，给学生的思维提供素材给学生的思维提供素材 例如对于呼吸概念的理解，需要一系例如

27、对于呼吸概念的理解，需要一系列的观察与实验来支撑：观察人体呼吸系列的观察与实验来支撑：观察人体呼吸系统、观察呼吸运动、分析吸入气体与呼出统、观察呼吸运动、分析吸入气体与呼出气体的成分含量等。气体的成分含量等。问题是我们要克服为实验而实验，为问题是我们要克服为实验而实验，为探究而探究的弊病，注重将实验与核心概探究而探究的弊病，注重将实验与核心概念的学习衔接起来。念的学习衔接起来。比如分析吸入气体与呼出气体的成分比如分析吸入气体与呼出气体的成分含量的实验，一定要在实验结果的基础上含量的实验，一定要在实验结果的基础上分析气体发生变化的原因，从而深刻理解分析气体发生变化的原因，从而深刻理解呼吸作用。如

28、果停留于记忆结论，就对概呼吸作用。如果停留于记忆结论，就对概念的获得非常不利。念的获得非常不利。要注意围绕核心概念选择、设计、要注意围绕核心概念选择、设计、实施探究、实验与直观活动实施探究、实验与直观活动 特别是自主处理教材时要特别注意特别是自主处理教材时要特别注意例例1.美国美国HOLT Life Science 的实例的实例霍尔特科学技术霍尔特科学技术生命科学生命科学第一章有关科学方法的活动第一章有关科学方法的活动“你想什么？你想什么？”在你的在你的“科学笔记本科学笔记本”里根里根据你已经知道的回答下列问据你已经知道的回答下列问题：题：1.生命科学家使用什么工具生命科学家使用什么工具?2.

29、科学家用什么方法研究生科学家用什么方法研究生命科学命科学?“把它画出来把它画出来”将正方形的纸折叠剪成将正方形的纸折叠剪成5个几个几何图形，再用这些几何图象何图形，再用这些几何图象拼出书上鱼的图形。拼出书上鱼的图形。分析分析 3.拼得是否准确拼得是否准确 4.如何检验自己解决问如何检验自己解决问题的想法题的想法左上角是核心概念和活动左上角是核心概念和活动“核心概念核心概念”科学方法科学方法 变量变量假设假设 理论理论对照实验对照实验 技术技术“教学目标教学目标”描述科学方法描述科学方法评价实验设计评价实验设计解释图表中的信息解释图表中的信息解释科学知识为什么会变化解释科学知识为什么会变化左下是

30、科学探究的程序左下是科学探究的程序右边标题是右边标题是“像科学家一样思像科学家一样思考考”二级标题二级标题“科学方法科学方法”三级标题三级标题“科学是创造的过程科学是创造的过程”二级标题二级标题“提出问题提出问题”三级标题：三级标题：“真实世界问题真实世界问题”“进行精确的观察进行精确的观察”从从HOLTHOLT生命科学的这个实例，生命科学的这个实例，可以看出可以看出:学习的预备性活动与正学习的预备性活动与正式学习过程中的活动都是围绕着核式学习过程中的活动都是围绕着核心概念设计和实施的，是为增强对心概念设计和实施的，是为增强对核心概念的理解服务的。核心概念的理解服务的。例例2.苏科版教材的实例苏科版教材的实例L/O/G/OThank you!联系方式：联系方式：