60创设认知冲突 转变科学概念——以《导体和绝缘体》一课教学为例公开课教案教学设计课件资料.docx

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1、创设认知冲突转变科学概念一以导体和绝缘体一课教学为例【摘要】唯物辩证法认为矛盾是事物发展的源泉和动力，表现在科学课堂中最核心的矛盾就是学生的认知冲突。在教学演绎中，教师往往可利用认知冲突展现出课堂的“双线结构”：一条明线是营造教学契机，推进教学流程；另一条暗线是激发思维动力，建构科学概念。本文以导体和绝缘体一课为实践载体，通过“前测探究研讨迁移”等教学环节，连续几次创设认知冲突，层层递进，步步深入，让孩子们主动架构新知，实现前概念向科学概念的逐步转变。【关键词】认知冲突概念建构朴素理论教学契机随着小学科学教学改革的不断深入，我们对指向核心概念的探究教学已经有了进一步的实践和理解。然而，如何在科

2、学课堂中有效“围绕核心概念，建构科学概念”成了每一个科学教学工作者需要认真思考的问题。苏联教育学家维果斯基指出：“概念的直接教授是不可能的，而且也是没有效果的。一位试图如此做的老师，除了空洞的言辞和儿童鹦鹉似的背诵外，一无所成。虽然模仿了相应概念的知识，但实际上是一片空白J既然科学概念的直接教授是行不通的，那么在教学中合理创设认知冲突促进学生科学概念的形成将是一种好的教学方法。认知冲突的产生和解决过程，正是学习者接受新的、正确的科学观念，实现概念建构与转变的过程。本文以教科版小学四年级第一单元导体与绝缘体为例，就如何利用儿童现有理论认知、课堂教学材料、生活实例，通过创设多次递进式认知冲突来转变

3、并形成科学概念谈谈笔者的做法。激活认知冲突激发二次冲突激导三次冲突形成科学概念一、前测：唤醒朴素理论，激活认知冲突儿童往往对周围事物具备一定的认知理解，这便是儿童的理论。它完全是自发的，站在自我立场上的，几乎没有人教他这个现象是为什么、那个问题是对是错，因而仅仅是一种朴素理论，与严格规范上的科学理论存在很大的不同，因此也被称之为天真理论、前理论、直觉理论等。同时，朴素理论是儿童在认知学习中经过长期积累潜移默化形成的，平时不具有显性，隐藏在儿童自我认知中。因此教师需要通过各种方法唤醒儿童的朴素理论，创设富有实效的认知冲突让学生在既有认知结构与新现象之间产生相悖矛盾，一旦引发某种认知冲突，很容易驱

4、动学生潜在的好奇心与求知欲望，从而更易于转变错误的科学概念，建立新的科学概念。导体与绝缘体是教科版四年级下册第一单元电中的第五课。学生通过本单元前几课与电相关内容的实验、预测、检验、解释等活动，对简单电路组成、小灯炮点亮原因、如何排除简单电路故障等有了一定的掌握，形成了关于电的初步概念，同时获得一些基本实验操作技能。本课通过引领学生经历用“电路检测器”科学检测身边的物体是否导电的一系列的研究活动，使学生形成导体与绝缘体的概念,对身边物质的认识得到发展，同时对电的理解进一步加深，明确安全用电的重要性，也使学生解决问题的能力得到进一步提高。在本课教学前，四年级学生已经基本具备了关于“物体导电与不导

5、电”、“导体与绝缘体”的朴素理论，并且能根据已有的朴素理论作出正确或错误的判断，但学生朴素理论真实掌握情况如何教师不得而知。因此，导体与绝缘体一课伊始，教师巧妙地设计了“能不能导电”这一教学活动。师：同学们，上节课我们一起学习了简单电路，老师这里也有一个简单电路（师用实物投影出示实物电路图），怎样能点亮小灯泡？如果把这个铜钥匙接入断开的电路中，会怎样？（一学生操作，发现小灯泡亮了。）师：如果把塑料尺接入电路又会怎样？（另一学生操作，发现小灯泡不亮。）师：看来在简单电路中，铜钥匙和塑料尺有不同的本领，是什么？（能导电，让电流经过铜钥匙到另一边去）除了铜钥匙和塑料尺，课前老师还为大家准备了一些生活

6、中常见的物品（回形针、牙签、铅笔芯、铁钉、瓷砖、铝片、玻璃、自来水、泥土、植物枝条），我们来认识并且预测一下，他们能不能点亮小灯泡。（师实物展示台出示材料，同时一起预测结果。）学生汇报实验结果，同时将检测结果出示在PPT中。是否能点亮小灯泡实验数据汇报序号实验材料我们的预测（全班33人）I小组检测结果能被点亮不能被点亮I1回形针2672牙签033X3铅笔芯1023X4铁钉3305瓷砖924X6铝片16177玻璃片825X8人体294X9自选1（泥土）330X10自选2（新鲜树枝）132X11自选3（水）3013X学生检测实验结果汇报截图学生看完检测结果汇总表后，对比自己的预测，一片哗然在本课一

7、开始的这个教学环节中，通过“这种物体是否能导电”这一问题，充分唤醒了学生的朴素理论，引发学生积极大胆的推测，隐藏在大脑中的理论判断暴露无疑。更重要的是，学生对教师提供的几种材料亲手检测后，发现检测结果与预测有比较大的出入，让他们觉得很不可思议，怎么会这样呢？“铝片原来会导电的”、“玻璃居然不会导电”、“怎么会这样呢”类似的感叹足以说明学生的内心引起了强烈的认知冲突，在学生心中激起了许许多多个“为什么二面对新问题与学生自有朴素理论之间的矛盾，他们渴望找到新的原因、新的理论去解释和消除这种冲突，这恰好就是转变概念的重要先决条件，与此同时，学生的求知欲、探究欲从课堂一开始就被自然而然地激发起来，带着

8、好奇与兴趣开启了探究之旅。二、探究：巧设材料陷阱，激发二次冲突科学（36年级）课程标准明确指出：科学学习要以探究为核心，探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。科学教学通常由几个探究活动串联而成，每个探究活动的展开需要借助各种材料，因此学习材料是学生科学探究学习的基础。兰本达教授曾提出：“材料引起经历，材料促成思维J“与科学概念有关的结构”能提示“科学概念:在科学探究中，教师应充分把握材料的优越性与重要性，提供给学生的材料应当能充分调动学生内因，启发学生自主思考，产生科学问题，引领学生思维活动，深入推进科学探究，从而进一步促成教学目标的达成。在导体与绝缘体一课中，学生却发现了教师提供的材料

9、有“问题”：师：现在，我们来看看各个小组汇总的检测结果，你有什么发现？生1：我发现了有些小组的回形针是导电的，而有些小组的回形针却是不导电的。（教师在课前准备材料的时候，事先把外面包着塑料膜的回形针放在了第3、4、6、7小组，把没有塑料膜的回形针放在了第1、2、5小组。）生2：是的。我还发现第3小组说铅笔芯是导电的，但是我们小组做出来却没有导电，而且还做了好几次。（教师在课前准备材料的时候，事先把硬度为HB和3B的铅笔芯分别放在了不同的小组。）师：你观察真仔细！对啊，怎么同样是回形针，检测的结果却不一样呢？（实物投影）请仔细观察，两个回形针一样吗？它们都是铁做的吗？怎么验证？生1：用磁铁吸一下

10、。（结果发现两个回形针都能吸住。）生2：我发现我们的回形针有点破了，把外面的皮刮掉试试看。（请学生实验，剥去塑料膜后的回形针果然能点亮小灯泡了，全班学生一阵惊喜。）师：同学们真厉害！原来是回形针出问题了。那铅笔芯又是怎么回事？（教师下发两种不同的铅笔芯，分小组比较有什么不同。）生：（汇报）我发现一种铅笔芯比较粗，而且很软，另一种铅笔芯稍微细一点但是很硬。师：同学们真是火眼金睛。这的确是两种不同的铅笔芯，一种比较软，因为它碳含量很高，所以它能导电，另一种比较硬，碳含量很低，所以不能导电。师引出概念：科学上把像铜、铁、铝这些容易导电的物质叫做“导体当然导体还有很多，一般金属都是导体。我们把像木头、

11、塑料、玻璃、陶瓷等不容易导电的物质叫“绝缘体”。绝缘体也有很多。在检测回形针环节，教师故意安排了两种不同类型的回形针和两种不同硬度的铅笔芯放在不同的小组，利用“材料陷阱”，激起学生二次认知冲突，从材料中寻找问题，再用材料去解决问题，让学生经历一次“质疑一一推测一一探究验证一一结论”的探究活动，学生逐渐掌握“同一种物体可能由不同种材料组成，材料不同会物体的导电性能各不相同”。所以说，科学材料作为一种无声的语言，既是学生科学探究的内容，也是科学探究的重要教体，在探究过程中吸引着学生的注意力，引领着学生思维深入的方向，学生的朴素理论已经开始转变。三、研讨：对比现实矛盾，激导三次冲突心理学家认为：当学

12、习者发现不能用头脑中已有的知识来解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有的知识相悖时，就会产生“认知平衡”，因为人有保持认知平衡的倾向，当认知失衡就会导致“紧张感二当这种“失衡感”越明显，而且学生的朴素理论越坚固、越稳定，创设的认知冲突就会越明显而强烈，对知识的转变便能起到更意想不到的效果。导体与绝缘体一课中，对“水和人体会不会导电”这个问题的探究产生了更强烈的认知冲突师：同学们对刚才的检测结果还有什么疑问吗？生1：马老师，我印象中水是会导电的呀，怎么检测出来是不导电的呢？生2：我也觉得，以前看电视说有人在浴室触电死亡了。生3：我妈妈经常跟我说不能用湿的手去开电灯。生4：会不会我们的电路检测器不

13、准呢？师：刚才大家对水是否导电存在不同的意见，生活现象与实验结果出现了矛盾，怎么办呢？马老师要为大家推荐一位好朋友，它的名字叫“验电球”，它能感应到非常微弱的电流，准确测出某种材料是否导电。你们想不想见识一下？（师出示验电球，将验电球的两根导线分别插入装有自来水的水槽里，结果灯泡亮了。学生异口同声地发出“哇！”的惊叹声）师：把验电球接入装有自来水的水槽里，灯泡亮了，说明自来水可以导电。那么人体到底导不导电呢？我们也来试一下好吗？（请一名学生把两只手与验电球连接，灯泡亮了。）（请全班学生手拉手，站成大圆圈，接入验电球电路，灯泡也亮了。全班学生一阵欢呼，感到很神奇，非常激动！）师：通过刚才的实验，

14、现在你能告诉我人体能导电吗？（能）根据科学家的研究发现，人体的导电性非常强，所以在平时使用电器的过程中要格外小心，规范操作，严防触电危险！科学探究活动中，教师善于运用实验来展现科学现象的过程，便可以让学生获得更形象、更有趣、更深刻、更能反映事物的本质属性和共同特征的认识。水和人体在绝大部分学生的朴素理论中都是可以导电的，然后学生自己做出的实验结果让他们大跌眼镜一一居然不会导电。他们一方面不得不尊重这个检测事实，但心里着实得不到“安慰”，总觉得不对劲，内心的认知冲突变得异常激烈。这时，验电球的出现发挥了极大的作用，它超强的电流感应能力，轻松地检测到了自来水和人体的导电性，当全班学生手拉手转成圈后

15、，验电球突然亮起的那一刻，学生激动的呼叫声淋漓尽致地释然了心中的疑惑。至此，学生也已经历了一个“认同前概念一一否定前概念一一再次坚持认同前概念”的充满乐趣和收获的探究过程，三次认知冲突为学生的核心概念的转变形成向前大大地推进了一步，起到了至关重要的作用。四、迁移：应用生活实例，形成科学概念学习科学概念的关键在于生活实例的运用，这是检验科学概念掌握情况的重要标志,也是加深对科学概念理解的重要环节。在教学设计中，教师应安排具有针对性、延展性的活动，一方面可以让学生自我检测概念学习的质量，真正促进科学概念形成，另一方面也能让教师了解学生的对于概念的掌握情况，以便进一步有针对性的加以纠正、完善和深化学生对于科学概念的理解。师：水真的能导电吗？（教师出示一瓶实验室提炼专用的蒸修水，用验电球检测，结果灯光没有亮。）师：这是为什么呢？生：可能这种水比较干净，所以不会导电。师：我们科学上所说的水都是指无杂质的纯净水，都是不导电的。但是生活中见到的水，几乎全部都是含有杂质的，所以它会导电。师：老师这儿还有一根干树枝，以及一盆正在开花的植物，你觉得它们会导电吗？生1：我觉得都会导电。生2：我觉得都不会导电。生3：