《 基于“科学核心概念”的小学科学教学的研究和实践 》课题研究方案

《 基于“科学核心概念”的小学科学教学的研究和实践 》课题研究方案

负责人：吴剑平

一、课题立项的背景、意义

随着新课改的深入，在科学教学中，教师逐渐认识到“由关注科学知识向关注科学概念，是我国小学科学教育必须迈进的关键一步”。然而，透视科学教学课堂，不难发现，在当前科学课的教学中，也出现了一些误区：

（1）忽视学生的原有认知基础，忽略学生原有的生活积累所形成的经验，把学生当作一张白纸，导致探究活动缺少起点。

（2）活动与活动之间无结构。过程设计其实是一个支架结构，包括支撑的几个点和共同支撑起的几个点。脱离了中心和重心，就称不上是支架结构，盲目地整合网络教案，因为没有核心概念而显得具体活动的独立、零散。

（3）具体活动的设计经不起推敲。活动的设计总是要表达一个具体概念，而具体概念又是支撑起本堂课的核心概念和其他相关概念，但是我们发现的很多课堂教学中，花大量时间投入的活动缺并非是支架活动，而是独立的，不支持任何概念。

（4）教师对科学本质和科学探究认识上的偏差，影响了他们在开展探究性教学时将采取何种课堂探究行为，影响了科学概念建构的效果。

基于这种背景下，在保持以探究为核心的教学过程基础上，提出了关注科学核心概念形成的教学理念，让科学概念重新回到它应有的位置。正如中央教育科学研究所郁波老师所提出的“用科学探究活动帮助儿童建构科学概念”。

围绕科学核心概念来组织科学课的教学，符合人认知发展的特点，是我们有效认识世界的途径。在缤纷繁杂的大千世界里，我们无法记住所有的事物和事件，我们需要将它们类比、分类、归纳、推理，找寻其规律和联系，组织成为系统的知识。

在小学科学课堂中围绕科学核心概念来组织教学，对提高学生的学习效率，促进学生发展是十分重要的。因为这种教学方法不仅可以让学生有效地组织和记忆知识，而且有助于他们鉴别、类比和推理。有些经验他们可能并没有遇到，但是可以运用已经建立的概念去理解，去扩展，学会运用核心知识和模型来“触类旁通”。可以说，概念是学生建构更复杂能力的基石。

二、课题研究的预定目标

1.总体目标：通过课题研究，引导科学教学从单一的教学活动提升到围绕核心概念组织教学，使教师能从更高角度去看待自己的教学设计，明确概念层次，并用这种原理性的概念引领科学探究的发展。

2.具体目标：

（1）从教材层面上，研究现行小学科学教材（教科版）中每单元（或每一课）的核心概念，及支撑这个核心概念的具体概念，挖掘课与课之间的内在联系，把事实性的概念联系起来，完善学生的认知结构，易于学生接受理解。

（2）从学生层面上，研究围绕科学核心概念组织教学的有效策略，制定能有效帮助学生构建科学概念的探究活动的实施程序、方法，促进学生进行有效的科学探究活动。了解学生的前概念，寻找前概念转变为科学概念的方式、途径、规律等，使学生正确、有效地构建科学概念，提高科学课堂教学有效性，促使学习效益的明显提高，提升学生的科学素养。

（3）从教师层面上，通过课题研究中具体案例的剖析，提高教师解决对科学本质和科学探究认识的偏差的实际能力，走出探究教学、构建科学概念的一些误区，提高教师的教学艺术，促进教师专业的发展。

三、课题研究的理论依据

1.皮亚杰建构主义学习论

建构主义认为：“学习是学习者的一种主动的建构活动，是学习者在原有知识经验的基础上主动建构内部心理表征、及新知识意义的过程。”也就是说学生必须要在已有的认识基础上，在一定的情景中学会对知识的再加工和再创造的方法，建构自己的知识。而一个科学概念的建立，必须建立在学生自己原有的生活经验的基础上（也称为前概念），新概念必然是对生活中原有的概念进行重新组合、提升。

2.奥苏贝尔认知同化学习理论

奥苏贝尔认为：学生的学习如果有价值的话，应该尽可能地有意义。他提出了意义学习的心理机制是同化。他的同化理论的核心是：（1）学生是否习得新信息，主要取决于他们认知结构中已有的有关概念；（2）意义学习是通过新信息与学生认知结构中已有的有关概念的相互作用才得以发生的。 （3）由于这种相互作用的结果，导致了新旧知识的意义的同化。奥苏贝尔并且指出：学生在概念学习中的主要问题，是要找出他所面对的一类物体的关键属性，当然，儿童所发现的关键属性，与作为概念的定义的关键属性之间，可能会有相当大的差异。奥苏贝尔把儿童通过归纳发现一类物体的关键属性的过程，称为概念形成。

3.脑和认知科学

认知科学的进展告诉我们：专家们所以能较好的学习和解决问题是因为在他们的脑中建立了一些概念和模型。概念也是建构儿童认知的基石，幼儿园和小学的学生已经有能力建立一些认知结构，在科学教育中教师搭建一些“脚手架”，帮助学生建立一些概念和认知模型会提高学生科学探究的效率。但是，建立这些概念和认知结构需要从儿童原有的概念出发，通过探究式教学来进行。

4.概念转变学习观

近年西方概念转变学习观认为，学习就是学生原有概念的改变、发展和重建（平衡—不平衡—新的平衡）的过程，就是学习者的前概念向科学概念的转化过程。为了促进学生实现概念转变，就要进行概念转变教学。这种转变有两种不同的途径：一是充实途径。“充实”（enrichment）所涉及的是现存的概念结构中概念的增加或删除。二是重建途径。“重建”（restructuring）这里意味着创造新结构，这种新结构的建构或者为了解释旧的信息，或者为了说明新信息。心理学家又把重建分为弱势与强势的重建和全局性重建。

四、研究课题概念的界定

核心概念，也可以叫做大概念。美国著名教育学家赫德认为,组成科学课程中的概念和原理应该能够展现当代学科图景 ,是学科结构的主干部分,它们被称为核心概念 。戴伊指出 ,核心概念是某个知识领域的中心,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。

费德恩等人认为 ,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。美国课程专家埃里克森认为 ,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。　　

北京教育学院科学教育团队提出，核心概念是构成学科骨架的，具有迁移应用价值的概念。核心概念不同于一般的科学概念，它可以统摄一般的概念，可以揭示学科知识的本质和学科知识之间的联系，具有统整学科知识的功能。核心概念的两个特点为：（１）普适性，它具有广泛的解释力，能统摄众多的学科知识；（２）迁移性，它可以应用于新的情境，解决相关领域的新问题。

总而言之,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。

本课题的“核心概念”不是指小学科学课标里的24个核心概念，也不是上面所讲的“大概念”，而是以一堂课（一个单元）为视角，把本课（本单元）所要建立的知识作为目标概念，其中知识目标中最为核心的内容作为核心概念，除核心概念之外的其他知识目标看作是相关概念，核心概念和相关概念都需要通过具体概念来支撑，才能实现目标概念（核心概念）的达成。

五、课题研究的方法

1.本课题以行动研究法和经验总结法为主。

行动研究法即在教与学的过程中，边实践，边探索，边检验，边总结，边完善，把研究与实践紧密地结合起来，最终形成一套系统的有效教学策略体系。

经验总结法：由局部经验发掘其普遍意义，探求出科学教学中概念建构的策略、方式，揭示带有普遍性的规律。

2.本课题以文献分析法和调查法为辅

文献研究法：搜集有关资料，借鉴已有的研究成果和经验教训，找到研究新的生长点，为本课题研究提供新的方法和理论依据，并制定研究目标与实施方案，在课题研究过程中修正研究的方向等目的。

调查法主要调查本课题研究之初课堂教学的现状、师生理解情况以及对研究过程中、研究之后的状况进行详细跟踪调查，为研究的顺利进行提供事实性依据。

六、本课题研究的主要步骤和时间安排

本课题研究计划用时二年（2016年2月起至2018年2月），分三个阶段进行。

1.准备阶段：（2016年2月—2016年4月）

（1）收集、学习有关资料，分析现状，进行可行性论证，制订课题研究方案；

（2）课题组成员学习有关的教学理论，讨论、完成研究实践方案的设计和撰写，初步建立课题的研究框架。

（3）确定课题研究的主要内容和研究策略，明确课题研究的人员及分工。

2.实施阶段：（2016年5月—2017年11月）

（1）根据方案开展研究活动，按照课题成员分工与实施计划进行研究，各施其职，互助合作；

（2）立足课堂，进行各种原始数据的测量和积累工作，根据实际情况调整、修改课题实施策略；

（3）定期举行课题研究交流活动，撰写阶段性研究报告。并根据实际情况不断完善研究方案；

（4）聘请专家指导课题的研究。

3.总结阶段：（2017年12月—2018年2月）

（1）进行研究结论的最后论证；

（2）全面系统地整理研究材料，撰写总结性研究报告，课题成果汇编；

（3）邀请有关专家对课题的结题进行成果鉴定。

七、预期成果

1.材料成果：课题实验结题报告，相关的论文、教学设计，优秀课例、多媒体课件等

2.实践成果：

（1）本课题研究立足于本县的教学实际，研究围绕科学核心概念组织教学的有效策略，制定能有效帮助学生构建科学概念的探究活动的实施程序、方法，进行本土化理论性和实践性结合的尝试,以便为更多的教师开展科学教学提供依据和指导。

（2）研究现行小学科学教材（教科版）中每单元（或每一课）的核心概念，及支撑这个核心概念的具体概念，挖掘课与课之间的内在联系，为我县科学教师的教学提供帮助。

（3）寻找前概念转变为科学概念的方式、途径、规律等，使学生正确、有效地构建科学概念，提高科学课堂教学有效性，促使学习效益的明显提高，提升学生的科学素养。

八、课题组成员及分工

（一）课题组成员

课题指导：  邱永富

课题负责人：吴剑平

课题联系人：罗丽行

课题组成员：俞积斌   吴运坤   黄进军   傅钦生   张炎祥

江 烨   杨丽云   吴  洁   陈永源   马正旺

（二）分工

吴剑平：负责撰写课题实施方案、计划、研究报告、阶段小结及召集课题组成员，分配课题研究任务等；

其他成员：负责课题实施中相关资料的积累，各种原始数据的记录和测量工作；写好课例分析、阶段小结及研究论文等。