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基于思维建模的概念学习过程探析——以小学科学课为例 第21卷 2011年第5期 现代教育技术 ModemEducationalTechnology V_0l_21 NO.52O11 基于思维建模的概念学习过程探析 一一 以小学科学课为例 刘家亮赵建华吴向东. (1.广东医学院教育技术与信息中心,广东东莞523808;2.华南师范大学教育信息技术学院,广东广州510631; 3.华南师范大学附属小学,广东广州510631) 【摘要】针对小学科学概念教学中出现的问题,在对学生前概念调查的基础上,该研究基于思维建模的思想,选取典型的 迷失概念作为研究内容,设计相应的建模软件,并进行实证研究,最终探究一种适合小学生的思维建模学习方式. 【关键词】概念学习;思维建模;建模学习;概念转变 【中图分类号】G420【文献标识码】A【论文编号】1009--8097(2011)05一o053—04 一 研究背景 概念学习是小学科学教学的前提,其重要性不言而喻. 科学概念的学习能够使学生更加深刻地认识事物和现象,促 进科学知识的系统化和结构化,有助于发展学生的逻辑推理 能力,实现提升学生科学素养的科学教育目标. 基于此,我们需要清楚的是需要教给小学生什么样的科 学概念,张俊提到了两种观点,一种观点是,科学教育理应 把”科学”的概念教给幼儿,否则科学教育还谈何”科学性”? 但遗憾的是,很多科学概念幼儿并不能理解.由此产生了第 二种观点,既然幼儿无法理解抽象的科学概念,那何不尊重 幼儿的年龄特点,让他们在自己的水平上理解周围世界lI? 从这个角度讲,涉及到了科学概念层次的问题,虽然小学生 已经开始有一定的推理能力,但由于其知识基础,认知能力 和理解能力方面的不足,很多时候,他们无法理解科学概念 中的原理.那小学生应该在什么层次学习科学概念?我们不 应该要求他们去掌握其中复杂的数量关系,工作原理,只要 求他们掌握其中的自变量与因变量间的变换关系就足够了. 小学生学习的科学概念应该是一种简化的科学概念,是定性 非定量的或者半定性半定量的.显然这种自变量与因变量间 的变换关系也是科学概念,正如”地球是围绕太阳转的”,他 们知道这个关系就可以了,不需要他们去了解导致地球围绕 太阳转的万有引力,以及万有引力的公式等原理性知识. 从当前的情况来看,促进科学概念教学的实践效果并不 理想,即使是在科学教育发展较早的美国,大量的研究结果 表明学生对科学概念的掌握并不理想[.在我国,由于教学中 往往强调对科学概念的机械记忆,学生对科学概念不能真正 认识和理解,因此,”科学概念教学不能让学生实现科学概念 的建构”且”科学概念教学的效果并不理想”[31. 乔纳森在《技术支持的思维建模》一书中提出思维建模 的观点.思维建模(Modeling)是指借助于思维建模工具将 学习者内在的思维过程建立模型,进行可视化表征的一种方 法.乔纳森认为”学习者是从思考中学习,而不是从技术中 学习”,因此技术应作为一种能够帮助学习者阐释和重组个人 知识的思维工具,利用技术帮助学习者进行更为有效的思考. 乔纳森提出以建模的形式来使用思维工具,它要求学习者利 用思维工具,将对主题要素及其关系的认知过程以模型的形 式呈现出来【4】. 随着信息技术的迅猛发展以及信息技术与课程整合问题 的凸显,如何借助建模工具,促进学习者概念转变,便成为 教育技术学中一个重要的研究领域.为了改善科学概念教学 的效果,本研究在已有研究成果的基础上,从思维建模的角 度出发,进行实证研究,旨在形成一种能够有效促进学生概 念转变的教学方式. 二建模学习 思维建模从操作层面上来讲是建模学习,为了将思维建 模的理念应用于教学研究,就需要根据学生对象的特征选择 合适的建模学习方式.建模学习分为探究性建模与表达性建 模两种【.在探究性学习活动中,学习者探究他人(教师或专 家)有关某一主题的想法,这些想法往往与学习者的想法有 很大的差异,是以模型表示出来的.在这样的活动中,学习 者需要与这些模型产生交互作用,让自己的想法和他人的想 法产生碰撞.学习者与这些模型的交互过程是:在”如果, 那么”的框架下,作出预测,考虑可能的方案,作出决策并 观察可能的结果.在表达性学习活动中,学习者利用工具将 自己思想的某些方面外化出来,从而表述自己的看法.例如, 学习者可以利用几何画板这一计算机工具软件来表达自己对 53 某一显示问题的表征.在这样的活动中,学习者是在对自己 的假设建构模型.探究性模式与表达性模式对建模工具的使 用是大不相同的.在探究性模式中,教学者要给学习者提供 一 些事先已经利用建模工具建构出来的适当的模型,并同时 提供问题和活动.在表达性模式中,教学者给学习者提供空 的工具,同时还提供可促使学生进行建模的材料和任. 由于本研究中选择小学