浙江省宁波市初中科学教育教学评比获奖论文 科学教学中学生认知结构的建构策略.doc

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1、科学教学中学生认知结构的建构策略摘要：科学认知结构的特征是：知识组块数量足够；产生方式稳定灵活；网络结构层次分明；一定数量的解决策略。建构良好科学认知结构的教学策略包括：熟悉原有认知结构；创设良好问题情境；突出科学思想方法；加强讨论与交流；强化合理整体教学。关键词：科学，认知结构，特征，教学策略，问题解决。认知心理学认为,在课堂教学过程中学生就是凭借自己已有的认知结构来完成对世界的知觉、理解和思考，且在对世界的知觉、理解和思考的认知活动过程中，不断丰富或重建自己的认知结构。而教师在教学过程中一方面通过实验或在日常生活

2、中发生的、与教学内容有关的典型事例等来有效地激活学生已有的认知结构，或通过提供认知冲突即提供与学生已有的认知结构想左的新的科学知识促使学生将其顺应，从而重建自己的认知结构。因此，我们科学教学的根本任务就是要造就学生良好的科学认知结构，以满足后继的学习需要，最终提高学生的问题解决能力。那么，在科学教学中如何帮助学生建构良好的科学认知结构呢？这是值得我们广大的科学教师和教育研究人员去探讨的问题。在此，本文先指出科学认知结构的四个特征，然后提出建构科学认知结构的四点教学策略。一、科学认知结构的特征科学认知结构是科学知识结构

3、在学习者头脑里的反映，它是学生在学习的过程中能回想出来的事实、概念、命题或规律、理论等构成的知识系统。这些知识笔者认为可分三种类型：一是基本知识和观念（言语信息或表象信息），它是学生通过学习一些科学概念、规律和原理之后形成的；二是过程和方法，它是学生在实验过程或运用基本知识来解决问题的过程中形成的；三是科学问题解决的策略。就一个具体的新知识的学习而言，根据奥苏贝尔的观点可知，良好的科学认知结构有三个特征：一是可利用性，即在学习者原有的科学认知结构中有适当的起同化作用的知识可以利用；二是可辨别性，即新知识与学习者原有的

4、科学认知结构中的相关知识是可辨别的；三是稳定性，即同化新知识的原有知识是清晰和稳定的。从科学问题解决的角度来思考9，良好的科学认知结构的特征包括以下四个方面：1.足够数量的知识组块现代认知心理学关于“专家系统”的研究表明，在某个领域内善于解决问题的专家必须具备上万个知识组块，没有这些专门的知识，专家就不能解决该领域内的技术问题。在许多专门领域，如工程学、计算机程序、社会科学、阅读理解、物理学、数学和医疗诊断等，将“专家”和“新手”作比较，都证明了解决问题能力取决于个人所获得的有关知识的多少及其组织结构。绝大多数奥林匹

5、克选手，除了具备一定的天赋之外，他们必需系统接受过各种专题知识的训练。在各类专家的辅导下，他们的认知结构中积累了丰富的专门知识。与“新手”相比，专家解决自己领域内的问题时较为出色；在不熟悉的领域，“专家”通常并不比“新手”好，因为他在那一领域内的知识和观念不够多。2.稳定灵活的产生方式足够多的知识和观念仅仅是问题解决的必要条件。也就是说，头脑中的知识越多，并不意味着你解决问题的能力越强。甚至问题解决者已具备了解决某一问题所需的全部知识，但却解决不了这个问题。例如，有的问题解决者在解决一个问题时，百思不得其解。但一经旁

6、人指点，即刻恍然大悟。这说明他的认知结构中已具备了解决这个问题所必需的概念、性质、规律和定理等知识。一些新教师经常“诉苦”，自己备课十分认真，课也讲得头头是道，学生对知识的提问反应也不错，可一到作业和考试就不行。也就是说，恍然大悟的问题解决者与不能独立作业（尤其是非模仿的作业）的学生，他们失败的原因不是缺乏所需的具体知识和观念，而是缺乏与具体知识相对应的稳定的产生方式。学习者在学习的过程中，其头脑里逐步贮存了一系列以“如果……，那么……”的形式表示的规则，这种规则称为产生式（Production）；产生式是一种“条件

7、→活动”规则，简记为C→A。只要条件信息一出现，活动就会自动产生。这里所说的活动不仅是外显的行为反应，还包括内隐的心理活动或心理运算。例如，如果学生一识别出“某人的血型是A型”，他就能作出反应：“这个人的血液中的红细胞上有A凝集原，血清中有抗B凝集素”9，那么，我们就说该学生已习得了这个产生式。假如被试是在被主试问到“什么是凝集反应”的情形下复述出凝集反应的概念，我们不能肯定被试已习得这个产生式，因为他可能仅仅是从长时记忆中检索出“凝集反应”的言语信息，并没有学会将其应用于实际情境。学生是否习得产生式，关键是看他在问

8、题情境中识别出条件信息后能否作出活动。尚未习得“凝集反应”产生式的学生当然不能解决与“凝集反应”相关的问题,尽管他脑中贮存有“凝集反应”的言语信息。“条件→活动”式的产生式对解决一些简单的由已知到结论的问题是有效的，但对一些复杂的问题则不然。因为，有许多产生式的条件信息是完全一样的，换句话说，由问题情境中的同一条件信息可以引发许多活动。这样，如