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1、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ModemEducationalTechnologyV_0l_21NO.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
2、,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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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的学生作为研究对象,根据小学生思维水平,推断能力和其需要学习的概念层次等特征,探究性建模对于小学生
8、来讲是比较适合的.三研究设计为了最终形成一套能够有效促进概念学习的
