促进概念转变的化学教学设计

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1、促进概念转变的化学教学设计指个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的新经验的影响而发生的重大改变，即从已有知识经验到科学概念的变化。概念转变定定义义目录目录概念转变的理论基础概念转变的理论基础1 1 促进概念转变的化学教学设计思路促进概念转变的化学教学设计思路2 2促进观念转变的化学教学案例促进观念转变的化学教学案例3 3思考思考4 4CONTENTS西方关于概念转变的研究已渐形成规模。不过概念转变理论及实践仍处于比较年轻的领域。但大部分研究关注的是理科领域的概念转变,而文科的学科概念的研究还比较稀少。1998年10月6号在西班牙马德里举办的概念转变的研讨会，概念转变领域的局限性概念转变领域

2、的局限性,同时探讨如何把概念同时探讨如何把概念转变在理科领域的成果应用到其他领域转变在理科领域的成果应用到其他领域1931年起源概念转变理论的思想渊源可追溯至1931年苏联心理学家维果茨基在 思维与语言中关于儿童日常概念与科学概念的有关论述。维果茨基将概念分为日常概念与科学概念。1987年,莱特曼、米勒和利德彼特(Lightman,Milier&Leadbeater)做了关于普通公民的天文学和宇宙学的错误概念的调查研究。在调查中,1120名被调查者被要求回答几个多项选择题,结果表明:45%：太阳不是恒星24%：知道宇宙是膨胀的,他们对发现宇宙正在膨 胀表示忧虑92%：担心膨胀会给地球带来危险。

3、这些统计数据表明这些统计数据表明,用传统传授方法学习科学概念是无效用传统传授方法学习科学概念是无效的的 AusubelAusubel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 AusubelDavid Ausubel）第一节 概念转变的理论基础12前概念与迷思概念概念转变的含义，转变的条件、方式和途径概念转变的依据概念转变的依据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 0

4、101“前科学概念”、“前概念”、“儿童的科学”、“教学前概念”表示的涵义较为接近，主要是指个体在正式的学校科学学习之前通过一定的途径而掌握的概念。02020303“模糊概念”、“相异构想”、“迷思概念”，这些概念包含的范围要广一些，个体除了在科学学习之前可能能形成一些前概念，在科学学习中由于个体本身思维方式不同或教师教学因素的影响也会对一些科学概念形成自己独特的理解。这些认识和理解可能与科学概念是一致的、正确的，也可能与科学概念不一致、是不正确的。“错误概念”特指个体拥有的与科学概念不一致的那些认识和想法。上述概念大致可以如下归类：前概念前概念（preconceptionpreconcept

5、ion）大量的科学实践表明,学生在学习科学课程之前,头脑里并非是一片空白。学生通过日常生活的各种渠道和自身的实践,对客观世界中的各种事物已经形成了自己的看法,并在无形中养成他们独特的思维方式。这种在接受正规的科学教育这种在接受正规的科学教育之前所形成的概念一般称之为之前所形成的概念一般称之为前概念前概念（preconceptionpreconception）。学生的个人认学生的个人认识是其知识框识是其知识框架的一部分，架的一部分，是学习新知识是学习新知识、解决新问题、解决新问题的基础的基础学生在学习前学生在学习前就存在着对科就存在着对科学事件的个人学事件的个人认识认识学生的前概念学生的前概念虽

6、然可能是错虽然可能是错误的，但对于误的，但对于解决日常问题解决日常问题十分有效，这十分有效，这也是为什么学也是为什么学生不愿意放弃生不愿意放弃前概念的原因前概念的原因之一之一学生科学概念学生科学概念的形成与科学的形成与科学家的研究过程家的研究过程是一致的，因是一致的，因此必须重视学此必须重视学生的认识过程生的认识过程关于前概念前概念的来源霍华德（霍华德（Howard,1987Howard,1987）从图）从图式角度分析了出现错式角度分析了出现错误概念的原因。认为误概念的原因。认为学生的各种图式均在学生的各种图式均在概念形成过程中，并概念形成过程中，并且看不出有改变已有且看不出有改变已有图式的必

7、要性；而有图式的必要性；而有些学生则求助于机械些学生则求助于机械学习。学习。杜伊特（杜伊特（Duit.R.,1994Duit.R.,1994）认为前概念的来源有这几认为前概念的来源有这几方面：语言、同其他人的方面：语言、同其他人的交互作用、大众媒介和感交互作用、大众媒介和感觉经验。而教师的以讹传觉经验。而教师的以讹传讹、大众媒介的误导和学讹、大众媒介的误导和学生错误的理解等因素则成生错误的理解等因素则成为学生错误概念的主要来为学生错误概念的主要来源。源。国内有学者认为，学国内有学者认为，学生头脑中的生头脑中的“前概念前概念”主要来源于两个方主要来源于两个方面面:一是自己的生活经验一是自己的生活

8、经验和直观感受；和直观感受；二是自己单凭直觉的二是自己单凭直觉的推理，以及对名词、推理，以及对名词、规律和定理等进行推规律和定理等进行推广。广。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。稳定性多样性与相似性异质性历史相似性1.迷思概念的特征主观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.迷思概念产生的原因第一节 概念转变的理论基础12前概念与迷思概念概念转变的含义、条件、方式和途径概念转变的依

9、据概念转变的依据（一）前概念转变的含义个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的新经验的影响而发生的重大改变课本 对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。分析概念转变模型基于认知基础的建构主义基于认知基础的建构主义知识是内化的，学生只有通过大脑内的内省,才能获得知识。因此,概念的转变主要是因为大脑内的认知发生冲突,导致概念的转变。认知-概念模型基于社会文化主义基于社会文化

10、主义社会文化主义者认为知识的获得不是单一、静止的,而是学习个体在与外界的交往中才获得了知识,因此概念转变是通过内在和外在不断互动才达到概念的转变。社会-概念模型认知-概念模型 1982 年,康奈尔大学的Posner等人提出了著名的概念转变模型(conceptual change model,简称CCM)，大大推动了概念转变的研究与教学。理论基础：Ausubel 的认知同化学习理论03Piaget 的认知建构主义理论02Kuhn 的科学史与科学哲学对知识的“范式更替”的观点01（二）概念转变的条件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（int

11、elligibility）新概念的合理性（plausibility）新概念的有效性（fruitfulness）国内的文献,对社会概念模型的介绍相对较少,但作为一个研究视角,一直以来,国外研究社会-概念模型的专家们和认知-概念模型专家们据理力争,各自为政。社会-概念模型认为概念转变是一个复杂的心理活动的过程,受到多方面因素的作用,除了大脑的认知外,社会历史环境下的课堂文化都对概念重构产生重要的作用。社会-概念模型现阶段国外概念转变模式的研究的热点国外国外内地内地台湾台湾认知模式和社会模式的桥接研究成果较少,相关的介绍还停留在传统的概念模式研究即关注认知冲突引发学生概念转变,对现阶段国外研究的热点

12、介绍甚少。起步早，研究的成果和文献较多 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。形而上的信念与概念形而上的信念与概念(metaphysical beliefs and concepts)：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

13、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。（三）概念转变的影响因素丰富：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型作了区分。其一是区分弱势(weak)与根本(radical)重建。（四）概念转变的方式连续途径连续途径 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

14、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。（五）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，认知冲突（cognitive conflict）策略起关键作用。（五）概念转变的途径认知冲突学生的预测同其经验结果相反时学生的观点与教师不一致时学生之间的不同观念的碰撞中目录目录概念转变的理论基础概念转变的理论基础1 1 促进概念转变的化学教学设计思路促进概念转变

15、的化学教学设计思路2 2促进观念转变的化学教学案例促进观念转变的化学教学案例3 3思考思考4 4CONTENTS第二节 促进概念转变的化学教学设计思路促进概念转变的化学教学设计思路12促进概念转变的教学模式促进概念转变的教学模式促进概念转变的化学教学策略促进概念转变的化学教学策略 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。（一）NN三步教学模式纳斯鲍姆(Nussbaum)和诺维克(Noviek)(1982)定向定向1 1引出引出2 2建构概念建构概念3 3应用应用

16、4 4反省反省5 5（二）DO五步教学模式Driver和Dldham(1986)（三）SS五步教学模式Rene T.Stornett和Tish Stodaart(1994)030102学生根据实验结果与依据错误概念所产生的预测之间的冲突展开讨论，使学生初步接受科学概念;04以小组为单位，设计实验验证他们的预测分小组讨论，然后全班交流他们的预测与解释，从而暴露出其前科学概念;给学生提供有挑战性的情境，鼓励他们根据己有的经验做出个人的预测05教师及时提供类似情景，使学生能将科学概念延伸到其他情景中。克拉伊契克(Krajcik)将概念转变教学设想为一种动态的、循环的过程，并将其设计成一个教学模型：（

17、四）Krajcik教学模式（五）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聚集阶段挑战阶段应用阶段（六）5E教学模式投入（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。2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。3解释（解释（Explanation,E3）：）：提供学生能以言语传达他们对概念的了

18、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。精致化（精致化（Elaboration,E4）：）：要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。5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。（七）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

19、供新活动强化概念学习，增加对理论与模型进一步的了解第二节 促进概念转变的化学教学设计思路促进概念转变的化学教学设计思路12促进概念转变的教学模式促进概念转变的教学模式促进概念转变的化学教学策略促进概念转变的化学教学策略A A认知冲突教学策略B B类比策略C C概念图策略 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。认知冲突教学策略认知冲突教学策略学习者对当前概念产生不满是促进学生概念转变的重要、有效的条件(1)唤起学生的思维注意，活跃课堂气氛(2)激发学生的情绪注意，使学生从情感上参与课堂教学对概念的本质以及学习者所持有的前概念有所了解

20、，然后设计合适的教学活动与内容制造冲突，以促进有意义的学习波斯纳认为教师对教师的要求01提炼前概念02引起前概念03制造冲突04建立新的认知结构05巩固新的认知结构有学者总结了认知冲突策略在学生概念转变中应用的有学者总结了认知冲突策略在学生概念转变中应用的基本步骤基本步骤：类比策略在比较的基础上，根据两个对象在某些方面的相似性，推论他们在其他方面也相似，把其中某一对象的有关知识或结论迁移到另一对象的思维方式法。含义含义不当类比会造成对新概念的错误理解双刃剑双刃剑利用概念图促进概念转变的教学模式是一种建立在我国基础教育改革背景下,以概念转变过程为模型,以概念图为工具,以学生的前概念为教学起点,以

21、实现学生概念转变为目标,构建开发的一种全新概念教学模式美国康奈尔大学的诺瓦克（Novak）提出的反映学生对相关概念之间的关系的理论的可视化思维结构图，是用来组织和表征知识的工具，反映了学生头脑中已经形成的认知结构，体现了化学对某一领域知识的理解。概念图概念图增进学生学习效果的有效工具作为小组讨论与合作建构的有效工具学生掌握概念图策略的过程学生掌握概念图策略的过程学生自己制作有关的概念图，并相互交流、比较和评价，及时对自己的概念图进行修改和补充，从而加深对有关概念及其内在的联系的理解。教师结合实例讲清楚概念图的构成及其制作步骤，给学生作出示范。学生模仿教师的步骤，师生共同编制概念图，教师及时指导

22、，使学生初步掌握概念图的制作技术。目录目录概念转变的理论基础概念转变的理论基础1 1 促进概念转变的化学教学设计思路促进概念转变的化学教学设计思路2 2促进观念转变的化学教学案例促进观念转变的化学教学案例3 3思考思考4 4CONTENTS化学反应方程式的含义剂应用溶质、溶剂、溶解度、溶质质量分数相对原子质量、质量分数原子、分子、离子、物质的微观组成影响物质的量系统应用于单步或多步化学反应计算问题的结局影响物质的量系统应用于化学式确定、混合物组成问题的解决影响物质的量系统应用于溶液计算问题的解决影响物质的量的概念的理解物质的量（鲁科版）物质的量（鲁科版）案例案例“物质的量”是联系微观物质和宏观

23、物质的桥梁，化学在研究微观物质和宏观物质时经常涉及的一些基本前概念可能会对“物质的量”问题的解决造成影响。物质的量的内涵和外延内涵内涵“物质的量物质的量”是表示是表示组成物质的基本微粒组成物质的基本微粒数目多少的物理量，数目多少的物理量，摩尔是物质的量的单摩尔是物质的量的单位。位。外延外延三个物理量：三个物理量：摩尔质量摩尔质量气体摩尔体积气体摩尔体积物质的量浓度物质的量浓度物质的量前概念 在物质的微观组成、微粒种类及简单计量的问题回答情况来看，53%的同学能够答出“构成物质的微粒有原子、分子和离子”，47%的同学回答不完整，只答出了分子和原子。72%的同学可以答出构成水、钠、二氧化碳的具体组

24、成微粒，但是也有 25%的同学回答不正确，如认为水是由氢离子和氢氧根离子组成，认为二氧化碳是由碳原子和氧原子组成的。高一学生“物质的量”前概念的来源分析学生的日常生活经验A学生的认知水平相似概念的干扰学生的学习环境因素BCD总体思路 在概念教学过程中的认知冲突策略应用，基本上是根据这样的程序进行的：从学生原有的认知结构出发创设良好的问题情境建立正确的、清晰地概念巩固认知，使新知识组合到学习者原有的知识结构中。问题情境是指学生觉察到的一种有目的但又不知如何达到这一目的的心问题情境是指学生觉察到的一种有目的但又不知如何达到这一目的的心理困境。在了解学生前概念的基础上，要充分利用和发掘教材以及学生活

25、动理困境。在了解学生前概念的基础上，要充分利用和发掘教材以及学生活动中的矛盾因素，把学生置于矛盾氛围，使学生产生解决矛盾的迫切需要，从中的矛盾因素，把学生置于矛盾氛围，使学生产生解决矛盾的迫切需要，从而激起认知冲突。而激起认知冲突。概念转变教学策略的使用（1）量的类比（2）单位的类比（3）单位基准的比较概念转变教学策略的使用心理学研究表明，学生对理论知识的学习过程是通过积极的思维活动，对各种各样的具体实例进行抽象概括，总结出同类物质共同关键特征的过程。物质的量概念贯穿于整个高中化学教学过程中，特别是处于化学计算的核心地位。概念图作为促进概念间关系理解的工具，能够有效地促进概念的内涵和外延之间的

26、联系，能够帮助学生建构一种理解化学概念和现象的整体性的框架。概念图策略可以实现知识点之间的融会贯通和相互转换，有利于认识事物的本质和规律，构建知识网络结构，提高学生的知识迁移能力。概念转变教学策略的使用目录目录概念转变的理论基础概念转变的理论基础1 1 促进概念转变的化学教学设计思路促进概念转变的化学教学设计思路2 2促进观念转变的化学教学案例促进观念转变的化学教学案例3 3思考思考4 4CONTENTS1234如何探查学生的前概念，有什么有效地方式来探测学生的前概念内容和来源，并且具体操作起来可以更加适合目前我国的教育实际，更加符合学生的思维水平，还需要进一步的理论研究和实践验证。不同的概念

27、教学应当适用不同的概念转变策略，如何选择，如何应用，能否在教学程序上作出规范的建议和分类，这都需要进一步的理论和实践研究支撑。国外的概念转变理论研究起步较早，对于概念转变策略的应用研究也比较多。这些研究成果为我们开展概念转变策略教学研究提供了思路和方法，所以需要有更多的文献资料被介绍到国内。但是同时也应该注意，研究应结合我国的实际情况，借鉴其研究成果，而不是不顾我国教学现状，不考虑我国中学生的实际情况，去生搬硬套别人的结论。对于概念转变的理论研究已经是相对比较完善的体系了，但是理论总是要应用于实践来接受实践的检验，所以在未来的研究中应该有更多的实践研究，除了验证各种理论上策略的有效性，还可以使这方面的教学实践自成体系，这需要更多基层的教育工作者参与进来。思考