核心理念确立原则与教学策略初探&以初中科学“体育与权力”为例_科学论文

核心概念的确立原则及教学策略初探——以初中科学“运动和力”实证研究为例，本文主要内容关键词为：为例论文,核心论文,原则论文,概念论文,初中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      我国现行初中及小学科学课程标准的制定主要借鉴了美国1996年发布的《国家科学教育标准》，该标准的核心思想就是科学探究。而2011年美国新版《K-12科学教育框架》里，提出科学教育应包括：科学和工程的实践、跨领域概念、学科核心概念三个维度，要求以围绕跨学科概念或学科核心概念而组织的实践来促进学生理解科学本质，提升科学素养[1]。从中不难发现核心概念在科学教育中的重要性。

      然而，关于一线教师如何在初中科学教学中确定学科核心概念，如何围绕核心概念进行教学设计，如何根据核心概念确定实践内容的问题，相关实证研究都没有平行跟进，导致课堂中教师只注重给学生展示众多事实，学生也只注重记忆具体事实，进而形成学生对核心概念缺少深层理解，掌握的知识缺乏相应迁移的现象，导致课堂效率低下。笔者以浙教版科学“运动和力”的内容为载体，说明核心概念确定原则，围绕核心概念进行设计的教学策略。

      一、核心概念的含义

      本文所指的“核心概念”的含义与日常生活中的概念不同。《心理学大辞典（上卷）》指出，概念是人脑反映客观事物本质特性的思维形式。也有学者指出，概念就是代表一类享有共同特性的人、物体、事件或观念的符号。而核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括了重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。每个核心概念都能指导新的研究并且人们对它们的理解逐渐深化和复杂；每个核心概念都能使不同学科（如物理、化学、生物、地质学等）之间建立有创造性的联系成为可能。

      英国科学教育专家温·哈伦提出，科学教育的目标不是去获得一堆由具体事实和学科理论杂乱无章堆砌起来的知识，而应该是实现一个向核心概念逐步趋向的进展过程。教师要帮助学生建构整合各个信息片断，形成具有逻辑内聚力的学科知识体系，而这个知识结构体系的节点就是核心概念。因此，以核心概念为中心的教学有利于学生掌握学科基本知识结构，促进学生思维的纵深发展，有助于知识的迁移。

      二、核心概念的确定原则

      初中科学知识是一个以核心概念为支撑的，具有一定逻辑关系的结构体系。北京教育学院依据美国教育专家肖瓦特的理论，绘制出知识结构体系图，如图1所示，说明核心概念在该体系中的统摄作用。

      

      由图1内容可见，笔者以教学单元为建构核心概念的基本单位，系统分析相关知识的层次结构及相互联系，确定核心概念。要区别核心概念和一般学科概念，必须抓住核心概念的三个特征：

      （1）统摄性：通过几个核心概念能够概括众多学科知识[2]；

      （2）迁移性：应用于不同情景，解决相关领域的新问题[3]；

      （3）延续性：在各个年级都可以进行不同程度的教学，理解的深度和复杂程度随着年级的增长而逐级进阶[4]。

      依据以上理论，笔者确定了初中阶段运动和力的知识结构体系，如图2所示。其中运动和力的关系为核心概念，如牛顿第一定律等。

      

      三、核心概念的教学设计策略

      1.课前应基于学习进阶，掌握学情，明确目标

      

      由于核心概念具有延续性，因此学生在学习某一核心概念时，并不能一蹴而就而是连贯的、逐渐深入地理解过程，表现为由小学延续到高中的一个“概念序列”，此“概念序列”就是指学习进阶。[5]这一概念序列的确定依据为：①充分考虑学生对概念的实际理解过程而不是单纯从科学知识逻辑出发；②聚焦于概念理解深度的发展，提升其复杂性、应用性和严密性，而不是科学事实或信息的增加。笔者以教科版小学《科学》教材、浙教版初中《科学》教材、人教版高中《物理》教材为研究对象，结合各年级的课程标准确定牛顿第一定律，这一核心概念逐步发展的进程，如图3所示。

      从阶梯1到阶梯2学生还需经历以下几个不同水平，如图4所示：

      

      由此发现学生进入课堂学习前，通过小学科学的学习和生活中经验的积累，已拥有了较多的前概念。其中有与科学概念基本一致或有助于其理解核心概念的称为有利概念，也有与科学概念的理解相悖的称为迷思概念。所以，基于学习进阶的核心概念教学，要准确呈现核心内容的前概念，丰富有利概念，转化迷思概念，提高教学的针对性，达到核心概念的有效建构。为了准确呈现前概念，教师除要研读小学科学教材，还可以通过依据学习进阶设计的课堂前测，准确呈现学生已有的前概念。笔者以牛顿第一定律教学前测为例，以图3和图4学习进阶为依据，设计考查学生对运动和力关系这个核心概念理解水平的评测题，如例1所示。该题针对学习进阶中不同水平的描述设置选项，每一个选项都对应学习进阶中的某一水平等级，学生给出的选择可作为教师判断其理解水平的重要依据。将全班学生在该题上的得分进行统计，得出的平均值就是学生在该学习进阶上的理解水平。

      例1 忽略一切阻力，原静止在水平面上的大石头被另一块小石头水平撞击，大石头的运动情况是

      A.大石头始终静止不动 （水平1）

      B.大石头运动一会儿，但马上停止 （水平2）

      C.撞击时开始运动，然后慢慢停下来 （水平3）

      D.撞击时开始运动，然后做匀速直线运动 （水平4）

      E.撞击时开始运动，然后做加速运动 （水平3）

      通过对六、七、八、九四个年级进行调查，发现学生总体对运动和力的理解水平随年级增长而提高，六年级处于1～2之间，而八年级平均理解水平处于3～4之间，如下页图5所示。

      评析 以此不难发现，进入初中学习牛顿第一定律时，学生已积累了静止的物体若不受外力作用将永远保持静止等有利概念，同时，通过生活经验知道了运动的物体若不受外力将会逐渐静止这种迷思概念，且这种迷思概念若没有很好的转化，将对牛顿第一定律这一核心概念的建构产生很大障碍。若学情分析和教学起点都准确，则教学的针对性就强。

      

      2.课内应紧扣实践，促进核心概念的有效建构

      现在的探究教学有两个问题须注意：①探究过程模式化，将科学探究过程分解成几个固定的过程，使科学思维方法机械化；②探究教学已被大家标签为科学家发现科学知识的探索过程，强调知识的逻辑证明而忽略了社会与文化在科学中的权重。因此，作为实践的科学更能全面体现科学属性。

      实践不仅指类似于科学家从事的科学理论和科学建模等科学探究活动，还指类似于工程师进行的设计和建造等工程设计活动。科学课堂不仅要让学生经历科学实验，还要体验科学、工程与社会之间关系等涉及认知、社会、行为等，多维度的科学的社会性活动。要从科学实践转向审视课堂教学，需要在概念初成、深化、评价三个阶段充分利用实践情境或实践活动，以核心概念运动和力关系中惯性教学为例进行阐述。

      （1）核心概念初成阶段应紧扣“实践”，提升概念获得的准确性

      在生活实践情境中去辨析概念，通过具体事例促进学生对概念的理解，开展实践活动，以提升学生科学素养。笔者以惯性概念初成阶段的教学片断为例分析。

      

      评析 以熟悉的实践情境为基础，激发学生学习兴趣，通过学生的讨论逐渐明确以下观点：①在急刹车时，车速突然慢了，但人的速度还是很快，安全带能防止人往前倾，而在更剧烈的碰撞时，安全气囊能保护向前倾的人免受剧烈撞击。②当教师追问车速变慢人的速度为何不会变慢时，学生回答出车速变慢是由于刹车时汽车受到的摩擦力变大，而人保持了原有运动状态。经过对该实践情境的分析，惯性的概念就水到渠成了。

      情境选择 选择的实践情境应与学生生活有关，应简单明了。真实的实践情境所蕴含的知识能加深学生对概念的理解，学习情境越真实，学习主体建构的知识就越可靠，就越容易在真实的情境中运用，使学生达到真正的理解和掌握，从而达到教学的预设目标。

      （2）核心概念深化阶段应紧扣实践提高概念获得的有效性

      概念的深化是指将获得的概念整合到原有认知结构中并运用概念解决问题的过程。这一阶段课堂活动目的偏向于学生验证已知，可通过以具体工程实践为背景的探究活动，引导学生对建构知识进行迁移应用，下面以惯性概念深化阶段教学片断为例分析。

      

      方案1 将不同质量的小车从同一高度滑下，看小车停下来的距离，如图7所示。

      方案2 将不同质量小车由同一弹簧压缩相同程度，看小车最终停下距离，如图8所示。

      方案3 将不同质量小车由同一弹簧压缩相同程度，看小车在斜面上最终停下距离，如图9所示。

      

      评析 该任务的设计有一定难度，对学生具有挑战性，但实践背景能有效调动学生课堂的参与度。通过提出猜想：惯性大小可能受质量大小影响，在此基础上设计展示不同实验方案，让学生评价各种方案的优劣。这一过程中，不仅能促进学生对惯性受质量大小影响等相关知识的理解，还能提高学生对相关知识的迁移应用能力，发展学生的实验探究能力。

      情境选择 选择的实践情境应有一定的难度，对学生有挑战性。若学生在讨论中出现分歧，并因好奇而希望探索问题的答案时，学习更为有效，学习的生长点就容易生成，在情感上也容易引起学生的共鸣。另外实践情境应符合时代性，获得的科学活动的经验符合当前科学的发展，有助于发展对科学本身的理解、探究的能力。

      （3）核心概念评价阶段应紧扣“实践”增强概念获得的应用性

      基于实践的评价应弱化对内容记忆情况的考查，应借助具体的实践情境，在个人、社会背景中评价学生的知识、能力与态度，强调对分析、综合等思维能力的考查，以惯性概念评价为例：

      例2 动车组列车进站时，由于惯性需提早刹车，这时轨道变热、能量损失，请同学们从节约能源的观点出发，设计一个减少因刹车而导致能量损耗的具体方案。

      生 可关闭油门，利用惯性滑行至站台。

      生 使进站的铁轨有一个缓坡，让列车进站时走“上坡路”不用刹车，同时将列车的动能转化为势能储存。

      生 列车继续行驶，利用电磁感应将机械能转化为电能。

      评析 该实践活动要求学生利用现有知识解决惯性产生的危害，问题具有一定的开放性，学生能在互相讨论中得到启发，提高其设计能力。

      情境选择 实践情境的选择要以教学目标为依据，内容要具有科学性、针对性，以相应的科学知识点为依托。通过真实的实践情境，要求学生能用所学的知识和技能解决真实世界中的问题。情境的真实性决定了学习方式的有效性以及所学知识在新的情境中得以运用的可能性。

      总之，紧扣实践的核心概念教学，不仅有助于核心概念的建构，也有助于学生领悟科技能够改变生活，将科学知识应用于实践。

      3.课后应借助概念图，形成内在逻辑的核心概念建构

      学生通过绘制核心概念图，能优化认知策略，提高思维品质。以牛顿第一定律概念图（图10）为例，学生通过绘制概念图就可清晰地了解该核心概念适用条件、适用范围等，能帮助学生更好地理解该核心概念。

      此外，学生通过绘制知识体系概念图，能较好建立知识之间的联系，理清概念之间的脉络关系，并将核心概念融入知识体系中，形成有内在逻辑的知识联系，如图11所示。

      

      

      教师通过学生绘制的概念图，也可持续了解学生对知识的理解程度，为下一步教学的开展做好准备。

      综上所述，在科学教学中，若教师能准确确定核心概念，并基于学习进阶、紧扣实践、借助概念图三个步骤进行核心概念的建构，就能实现有效教学。然而，核心概念还值得进行更深入、更全面的实践研究，例如：①基于学习进阶进行教学设计时，如何兼顾学科知识的构建规律（学科逻辑）及学生心理发展的规律（心理逻辑）。②作为一线教师如何开发实践工程活动，让学生在动手操作活动中提高工程科学素养。可见，核心概念的教学仍有很多问题值得进行深入实证探讨。

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