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1、概念图在小学科学教学中的应用探讨课题结题报告一、探讨背景1.现状述评：科学概念是科学素养中的一项重要内容，儿童学习科学意味着修正和拓展对核心概念的理解，从而能更系统性地相识自然，提高科学素养，因此，概念教学也成为科学探究教学中的重点，随着课程改革浪潮的有序推动，科学探究过程取代了自然常识告知，亲历参加取代了纯粹结论灌输。这是科学课程教学的进步，然而，不行否认的是，一些老师对科学课堂的过程设计与实践过程往往满意于被活动表象所充斥，而缺失了活动本身所应有的价值和内涵，活动过程显得苍白而无力，造成“活动有余，思维不足，概念混淆”的局面，学生探究活动后，还是停留在“好玩”的层面上，对所建构的科学概念不
2、是很清晰，甚至不能用概念来说明问题和实现学问的再创建。因此，如何建构有效的科学探究过程，促进学生真正驾驭科学概念，形成概念的整体联系是我们急待探讨的问题。其中概念图就是一种较好的方法，它以直观形象的方式表达学问结构，有效呈现思索的过程及学问的关联，引导学生进行意义建构，特别接近人的自然思维过程，既能引导学生自主探究，又能形成整体思维实力。2 .国内外探讨现状。通过大量网络文献检索，国外从20世纪60年头运用概念图工作、学习至今，案例许多，成为中小学教学常用方法；国内1999年引入概念图，也有一些概念图教学的文章，以“概念图教学”在CNKI和Googlew网页收索，关于概念图运用到中学物理教学、
3、生物教学等理科教学、医学教学、工程问题探讨许多，在常州市教化局教研室网站上收索到瞿晓峰老师的物理学科概念图运用探探讨文、张林关于概念图的探探讨文，但运用到小学科学教学的案例几乎空白，这为我们供应了探讨的基础和信念。3 .选题意义和探讨价值：鉴于此我们设计了概念图在小学科学教学中的应用探讨这一课题，主要在科学教学中，应用以概念为核心创建概念图的策略，引导学生以框图的形式将概念以及概念之间的意义关系进行重组和优化，便于学习者对整个学问结构的驾驭，有利于直觉思维的形成，促进学问的迁移，提高科学探究的效率。探讨概念图应用于科学探究教与学的过程中，其价值在于老师把概念图整合于自身的教学过程设计和教学评价
4、，提高老师有效整体设计的效率，这是一种新的教学方式，给一线老师供应有益的教学启示，并且组织学生开展概念构图活动，为学生引导一条全新的学习方式，利用概念进行思维发散，思维过程可视化，从而更系统、有效地参加科学探究过程中，提高学习效率。本探讨将有助于推动概念图在科学探究中的应用，有助于科学教学的发展，有助于师生们改进教与学的方式，提高师生的科学素养。二、概念界定1.概念图。概念图是20世纪六十年头美国康奈尔高校JoSePhD.NOVak教授提出的用于表征和揭示学问结构中的意义联系的图表。它是由代表概念的节点和表征概念间关系的连线组成，以视觉再现认知结构、外化概念和命题的一种方法，又称概念构图(co
5、nceptmapping)概念地图(conceptmaps)或概念网(conceptwebbing)0这种以图示表达人们头脑中的概念、思想、理论等的方法，能把人脑中的隐形学问显性化、可视化，便于人们思索、沟通和表达。并被证明是老师帮助学生学会如何学习的一种行之有效的教学策略。2.概念图教学。以构建概念为核心，引导学生以框图的形式将概念以及概念之间的意义关系进行重组和优化，便于学习者对整个学问结构的驾驭，有利于直觉思维的形成，促进学问的迁移，提高学习效率。对于老师和学生来说，是一种全新的教与学的方式。三、理论依据：1 .奥苏贝尔的有意义学习理论：影响学习的最主要因素是学习者已驾驭的学问，当学习者
6、有学习的意向，并把所要学的新学问同原有的学问联系起来时，意义学习便发生了。学习者应会辨别新概念的层次。依据层次，把这些概念放入他们学问结构中相应的位置上。主见用一幅“大的图画”，首先呈现最笼统的概念，然后渐渐呈现细微环节和详细的东西。2 .建构主义的学习理论认为：要记住学问、并懂得意义，新学问就应当与现有学问结构整合。概念图可以把整合过程清晰呈现，使学习者看到概念之间的关系，促进整合过程的形成。概念图还是学生建构学问不错的脚手架。由此，引发了对概念图更深化地实践应用以及探讨。3 .脑科学理论：泛脑网络学说认为，人的大脑可从宏观到微观分为回路、神经元群、神经元及分子序列四级层次的网络。人的学习、
7、记忆和思维正是通过这样一个网络系统来进行的。概念图的结构特征充分地符合了这一人脑的生理机制。四、探讨目标和方法探讨目标：1.在概念图的研制与运用中，提高老师有效设计的实力，从而促进老师的专业成长。4 .用概念图于科学探究，提高学生自主探究实力，培育整体思维，提升素养。5 .构建新型的基于概念图教学的模式和概念图学习的策略。6 .利用独特的概念图探究文化，形成学科教学特色。探讨方法1 .调查探讨法。在课题探讨前期要充分调查师生对科学探究的方式方法的运用现状，以便于课题探讨的实施。课题中期调查学生对概念图学习的认可度和运用效率，以便有效推动概念图深化探讨。2 .文献资料探讨法。在课题探讨的整个过程
8、中均要查阅相关的文献资料，相识概念图教学的现状，思索概念图教学的对策、与科学探究的联系点等。3 .行动探讨法。对课题探讨中，老师的教和学生的学采纳行动探讨法，立足科学探究过程，提炼相应的策略4 .阅历总结法。对概念图教与学的方式进行有效的总结，边试验边总结，形成相应的教学模式和策略。5 .个案探讨法。采纳个案探讨来提升概念图教与学的力度，使本课题更加有劝服力。五、探讨内容和主要过程：课题组组建了一支以市科学中心组为依托的探讨团队，创建了课题网站，先后用网络收索和CNKl文献查阅的方法查阅了关于概念图的文献资料，课题组成员通过相互学习沟通，思索了概念图的内涵，相识到概念图的起源与国内外探讨现状，
9、概念图是以概念、连线、层次为要素的结构，能引领学生自由探究，自由表达，提升科学探究实力。其次学习了概念图运用在小学科学探究的哪些环节，对学生的科学探究起哪些作用，明确了概念图可以优化老师备课、调查学生前概念、帮助学生自由设计试验,提高探究效率等。在此基础上课题组对以下内容作了探讨：（一）基于概念图教学的单元整体性备课探讨。课题组通过调查探讨发觉，以前的备课都是以单独概念为主题，忽视了单元概念中的联系，以致于老师对单元前后科学概念驾驭不牢，课堂驾驭实力不强，常常被学生“问倒”，现在利用概念图进行单元整体备课，促进老师从整体上把握科学教材，钻研教材，形成系统的科学概念。我们从以下几方面绽开探讨：1
10、 .钻研整个单元教材,用概念图列出单元科学概念间的关系，自身形成整体相识。首先仔细分析教材，列出概念及概念间的联系。其次在备课中要得到体现，列出单元概念图，形成整体相识。（举例五年级上册太阳和影子略。）2 .依据单元概念关系，设计概念图教学策略。单元概念图列好后，探讨在每一个课型中怎么用？利用概念图目标指向有哪些？课题组通过探讨，确定了概念图主题单元分析表:单元课例概念图类型内容在教材中位置目标指向第单元我眼里的生活世界L找寻有生命的物体气泡图探究有生命的物体探究阶段找出有生命的物体2.校内里的植物气泡图维恩图探究植物类型比较植物特点探究阶段总结比较阶段记录植物类型比较植物的特点3.校内里的动
11、物气泡图记录动物名称比较动物的特点探究阶段总结比较阶段记录动物类型能比较动物特点4.植物动物人维恩图比较植物动物和人的相同和不同中间环节视察概念图找出相同点和不同点通过每一单元的科学概念图主题分析，老师就比较清晰概念图怎样用？用在哪儿？达成哪些目标？课题组成员能勾画概念图来仔细分析教材，是我市科学中心组探讨教材的一大特色，教材理解可视化，单元备课整体性强，课题组成员在三年多时间里仔细分析、探讨教材，课堂教学实效得到提升，所执教的市级公开受到教研室领导好评。3 .利用概念图调查学生的前概念，提高教学效率。本课题主要依据奥苏伯尔的有意义理论，影响学习的最主要因素是学习者已有的学习阅历，当学习者有学
12、习的意向，并把所要学的新学问同原有的学问联系起来时，意义学习便发生了。为此用概念图来暴露和了解学生的前科学概念显得尤为重要，课题组成员采纳概念图来了解学生的前概念，有利于老师设计教学和有效的预设。如探究“毛细现象”这个概念时就设计了以下概念图：通过调查学生的前概念发觉，大部分学生已经知道餐巾纸、毛巾等生活中常见材料都能吸水，课本中引导部分就是用餐巾纸吸红水来引导学生爱好，依据前概念的调查，这样的引导就没有新意，学生不能进入有意义的学习，因此课题组老师依据学生前概念水平，用报纸制作了一朵纸花，放入水中渐渐绽放，引发认知冲突，进而引导学生思索，学生爱好深厚。在这样的探讨中，课题组老师都能针对每一节
13、课利用概念图调查学生的前概念，为课堂教学的有效设计和实施起到了推波助澜的作用。三年来,课题组老师的课堂教学设计实力得到增加，在市科学学科基本功竞赛中有7人获一、二、三等奖。(二)基于概念图优化科学探究的探讨1.利用概念图作为先行组织者，帮助学生选择主题和探讨策略。科学课程标准提倡科学探究应当是学生真正在探讨，老师不能逐一做试验，取代学生的自由探讨。课题组通过概念图来引导学生按需探讨，有用利用概念图来选择探讨策略和主题，培育了学生自主探究的实力。如三年级探讨塑料的优点时要和5组材料进行比较，一组一组比较很费劲，通过呈现概念图来帮助学生选择主题，学生就能依据小组探讨实力和生活阅历进行选择性探讨。塑
14、料杯一玻璃杯比 ( )塑料尺一木尺比( )塑料盆一陶瓷盆比塑料袋一纸袋比( ) ()2 .利用概念图有效设计试验和记录的探讨。课题组通过用概念图来引导学生进行自主设计试验，真正成为探究的主子。详细做法是：中年级S图式填空。依据老师设计好的概念图进行填空，引导思维，设计试验和记录；高年级：自主画图自主设计。在老师的引导下用各种形式的概念图进行自主设计试验，有效记录，体验自主性探究过程。以上探究水的特点就是三年级学生用概念图来填空，也可以自己再添加，引导方法创新；探讨磁铁是五年级学生，经过一个阶段训练后，学生能自主设计磁铁能吸什么的试验设计，又能特性化的记录，促进了科学探究效率的提升。其中利用概念
15、图来优化科学探究我们经验了两个阶段的探讨：(1)试验方法的创新设计。利用概念图创新试验方法的设计，不同的学生有不同的设计方法，概念图可以充分展示学生的思维，促进创新设计。（2）观图发觉问题培育思维实力的探讨。课题组通过深化探讨发觉，不能光用概念图来设计和记录，还要真正培育思维，利用概念图来发觉问题，动脑筋解决问题,促进探究效率提高。如当学生探究磁铁吸引五角硬币时，在设计的概念图中就发觉有的能吸，有的不能吸，这是为什么呢？进而引导磁铁不仅能吸铁，还能吸引铁钻银等物质，促进学生创新实力培育。三年来，学生基本能用概念图进行有选择的设计试验，探究试验，凸显了学生的科学思维实力，试验探究的有效性得到提高
16、。3 .利用概念图整理学问的探讨。科学探究中整理自己发觉的学问，发觉各概念之间的联系至关重要，我们采纳即时整理的方法在自己的试验册中进行构图整理，理清概念间联系，学生整理后对所学的概念一目了然，促进了概念的转化和再创建。（举例略）（三）学生利用概念图学习的策略探讨。概念图运用在科学探究中，学生究竟怎样学运用呢？怎样才能驾驭这种新的学习方式呢？为此课题组通过“引入概念图一一运用概念图一一评价概念图一一尝试制作概念图”的行动探讨模式，定时沟通研讨，形成阅历总结，概括出四个连续的策略：1 ,熟识结构。课题组通过探讨发觉，在学生对概念图学习较有爱好时，就要趁热打铁，引领学生科学地相识概念图的结构。最好
17、的方法让学生自己视察，概念图分几部分，怎样画？在沟通基础上，帮助总结，概念图包括概念（节点）、连线、层级和命题4个基本要素。有时要用儿童化的语言说明，如讲到概念图的层次时，可以干脆将课文中有几个也许念，也许念又分几个小概念，通过举例说明，学生会渐渐明白概念图的结构，为独立画概念图学习奠定基础。2 .列出概念。让学生通过复习，小组沟通思索，每节课中有哪些概念，各有什么作用，并刚好记录下来。如六（上）蜡烛的改变学生通过反思找出概念有：改变、产生新物质的改变、形态发生改变、推断依据。这样学生基本上把探究时涉及到的主要概念都列出来了，同时也证明白学生对新概念的熟识程度和再次建构过程，这是一个自主、独立
18、思维的过程。3,找出关系。把课文中的概念找出来后，小组同学就要给这些概念进行分类，哪个是总概念，哪些是分概念，哪些又是平行概念等，如学生认为蜡烛的改变的探究活动就是围绕“改变”这一总概念进行探究分析，发觉物质的改变分为两类，一类是产生了新物质的改变，一类是形态发生改变（没有产生新物质）的改变，而后又总结出推断物质改变的依据。这样的初步分类，对于画概念图是很重要的，列出了概念图要素中的层次。4.画图连接。待学生弄清概念间的关系后，就可以画图连接了，各概念可以有特性画法，可以用方框表示，也可以用圆圈表示等，老师适时指导画法。不同年级的学生还是要有层次。（四）基于概念图教学课堂模式的探讨。课题组通过
19、近三年的探讨，在理论引领、课堂实践、阅历总结的基础上提炼出概念图在科学课堂教学中的实施模式：老师学生创设情与设置任务以图选唱明确任务供应材*促进探究一聘请设计图/（自主探究做好支组织沟逋服务L怎图沟通J建构概念整理小结评价发展以图小结拓展整理整个科学探究过程中，老师只是促进学生利用概念图学习的支架，在渐渐引导过程中渐渐撤出支架，引导学生利用概念图进行自主探究，利用概念图来选择喜爱的主题、设计概念图来组织探究，刚好记录、利用概念图进行思索沟通形成概念，最终利用概念图进行探究活动小结。整个探究过程都以学生自己设计的概念图为依托，提倡特性化思维，促进概念的整体优化与建构。如探究年级金属一课，学生面对
20、探究金属的性质有许多主题，不行能在一节课完成，为此利用概念图引导学生自主选择探讨主题（金属的光泽、硬度、传热性、延展性等），这样学生通过概念图自主选择专题后，能够依据自己的探究思路，设计概念图进行探究，促进特性思维实力的提高。再利用概念图进行有效沟通，不同的探究思路，引起思维共振，建构金属的共同性质，这样的探究设计，提高了特性思维和概念的整体建构实力，促进了探究实力的提高。（五）利用概念图进行单元复习评价的探讨科学课也须要有效的复习，来帮助学生主动建构过程性技能活动和系统的概念建构，为此，课题组通过探讨，利用概念图来设计单元整体复习，既能复习科学概念，回顾探究过程，增加试验教学效率，又能相识各
21、课概念之间的联系，促进学生相识科学的系统性和发展性，重点通过以下策略形成：1.自主复习单元内容，画出单元概念图（包括科学概念和试验过程）。2 .沟通单元概念图，自主复习。哪些概念和探究过程驾驭了，驾驭到什么程度？为此，课题组通过引导学生针对画好的概念图自我反思：我学会了没有，我是怎样学的？如“电和磁单元概念图”，学生就比照反思，是否知道电路组成，怎样检测电路、电和磁有什么关系？磁铁有什么性质？怎样探究的？有什么现象发生？这样通过概念图的比照，既有科学概念和探究过程技能的复习，又有科学学习情感的渗透，一目了然，比较清晰自己在一单元学习中的得失。平安用电电源导线 开关灯泡磁化消磁磁极间相互作用3
22、.成就激励：课题组通过成就激励法来引导学生进行单元复习，利用打“”的方法干脆在单元概念图上画星：“”表示一级成就：既能熟识探究过程，又能驾驭科学概念。“”表示二级成就：科学概念能驾驭，探究过程须要复习。”表示三级成就：科学概念和探究过程相识一般，须要帮助。通过在单元概念图上画星星的方法，让学生自主比照概念图进行复习，能促进学生整体反思，让自己了解自己的学习状态和结果，实现自主监控，自我管理。4 .查漏补缺：对于概念图中有不明白的，就可以再次复习，探讨和请教，直至弄懂为止。有时也可以再次探究，直至弄明白。长期下来，同学们学会了检查复习，学会了反思，效果显著。六、取得的探讨成果（一）理论成果：1
23、.形成出老师利用概念图进行单元整体教学的策略。（分析教材一一列出概念一一组成概念图一一列出概念图主题单元分析表）2 .探究出学生运用概念图学习的四种策略：熟识结构、列出概念、找出关系、画图连接。3 .探究出不同年级概念图教学的步骤：中年级图式填空、高年级自主勾画引导探究，其中老师以示范运用为先，引导学生爱好动身，开展学习。4 .形成了概念图在小学科学教学中的一般教学模式。（二）实践成果1.对于学生来说：三年来，通过概念图引入小学科学教学中，我们欣喜地看到了学生的改变：（1）概念图学习的爱好和认同感得到学生认可和确定。在科学探究中引导学生用图式形式设计自己的探究活动比以前的文字性设计或没有过程性
24、设计来的新奇，促动了学生有意义学习的经验。学生要利用概念图来设计试验，先要回顾以前的概念或阅历，再通过新的学习勾画概念图，促进了思维可视化，培育了自主探究实力。你用概念图来学习吗？在科学探究中概念图用在哪里你认为利用概念图有哪些好处？你对概念图学习还有哪些建议用过100%用在设计试验和整理学问的占97%认为促进动脑、设计便利、简洁、利于修改占92%建议不同形式画占90%建议须要老师的帮助87%通过学生的调查问卷分析，全体学生都利用过概念图来学习，97%的学生认为概念图可以用在设计试验和整理学问中，92%学生还相识到利用概念图来设计试验和整理科学概念比以前的学习方式来的清晰，有效，试验设计简洁、
25、利于表达和修改，比传统的文字设计和口头设计来得好。最终从建议中可以看出多数学生思维活跃，要求用不同的形式勾画概念图，同时也须要老师的帮助和指导，说明学生正在思索如何更好地利用概念图来学习，学生是有特性的，依据不同的思维和特性来确定概念图学习须要深化探讨。（2）促进了科学探究实力的提升。通过近三年的探讨，课题组发觉学生利用概念图进行科学探究后，其探究实力明显进步，详细表现为：一是利用概念图选题的实力得到增加，促进了特性思维的发展。课题组通过平常的视察探讨和阅历总结，认为在小学科学学习时，往往同一主题呈现多个探究内容，依据传统的教学模式，学生是依据老师的支配进行探究，缺乏自主性，现在通过引入概念图
26、学习，学生可以利用概念图自主选择相关内容，自主选择试验材料，殊途同归，建构完整的科学概念，促进特性化学习。二是试验设计和沟通实力得到提升。通过探讨发觉，由于学生自己在科学探究时用概念图进行特性化的记录，所以他们的设计实力和试验的有效性得到提升，自主探究实力得到提高，沟通起来也比较热情，以图沟通，培育了实事求是的科学精神。课题组通过对试验班和对比班进行前测和后测，在试验时留意了无关因子的限制，试验班和对比班均采纳同一人执教，学习实力相当，试验班引入概念图学习，对比班采纳一般的科学探究形式学习，对两班学生的试验设计实力进行测试：前测：探究摩擦力大小的因素（分12组）试验班12个探讨小组中只能从老师
27、指导、书本、试验册、口头设计等方面来思索试验设计，自主设计试验实力一般，沟通思路不明确。对比班后测:探究磁铁的性质（分12组）试验班10个探讨组能自主勾画概念图进行探究磁铁性质，设计有效率达95%,而且设计时间快，以图沟通，思路明确。2个探讨组能利用图式构图设计但须要帮助。对比班3个探讨组希望老师的帮助设计；4个探讨组只能用口头语言进行设计；5个探讨组要参考试验册上的试验指导进行设计。通过以上探讨，发觉近三年的时间里，试验班利用概念图来优化科学探究方面的确比对比班有效率，同样是分组试验，试验班12组学生有10个小组能自主设计试验来探究、沟通，有效率达92%,2个探讨组也会用概念图，但须要帮助，
28、说明试验班学生基本能用概念图进行学习。对比班还是依据原来的科学探究学习方式，须要老师指导或利用试验册，只有4个小组能自主设计，但只能口头设计，不会利用图表设计，对试验思维实力的培育和主动的沟通起不到作用。三是整理学问的实力得到提升。通过近三年的探讨，发觉学生能用自己熟识的方式勾画概念图，并用概念图来整理各课学问点、探究点和单元内容，促进了单元概念的整体建构，有些学生更把概念图学生方式迁移到语文、数学、英语学科中，提升了整体学习实力。（概念图举例略）（3）学生利用概念图学习的显性成果明显。由于学生利用概念图学习后，概念驾驭坚固，对概念的产生和再创建充溢了爱好，学生所撰写科学小论文果冻形成的隐私等
29、20多篇科学小论文在省级刊物动手做报纸发表，在省市级金钥匙竞赛、科学素养大赛中有60多人次获奖，有力地体现了科学概念的运用与发展。2 .对老师来说：有效组建了一支校际联动型的学习团队，提升了课题组老师的探讨素养。本课题组成员都为市科学中心组成员，分散在各校，通过本课题探讨，供应了沟通研讨的机会，课题组成员能够以大型的市级研讨活动为平台，以网络探讨为载体，深化概念图课题探讨，在探讨过程中，有20多篇概念图专题论文在课程教化探讨、小学时代、小学科学老师论坛等省市级刊物发表或获省市级一、二、三等奖；课题组老师通过本课题探讨，重视了教材的整体性，并能利用概念图有效分析单元内容，进行有效设计，备课实力得
30、到提升，所参加的常州市、市级基本功竞赛、课堂评优活动有8人次获常州市、市级一、二、三等奖，围绕课题执教常州市、市级公开课20多节，讲座5次，获市教研室专家、与会老师好评，探讨成果得到逐步推广。3 .对于学校来说：形成了新型的科学教学课堂文化。通过近三年的探讨，各成员学校科学老师能利用概念图进行有效教学，在课堂教学模式的建构、教学方式的转变等方面形成了区分于传统科学教学的课堂文化，学生自主探究氛围浓，收效高，受到全市科学老师的确定，下一步，市科学中心组将概念图教学推广到全市各个学校，让更多的老师参加探讨，发觉问题，提高实效。七、存在问题及思索1 .试验老师在概念图理论建构及学习方式上比较局限，理论水平有待提高。缘由在于本课题组成员为市科学中心组成员，人员分散，理论学习不够系统，尽管我们做了一些文献探讨，还是远远不够的，应对概念图理论进行深化解读和推广。2 .如何从不同年龄段的儿童视角动身，引导学生有特性化的概念图学习也是我们值得思索和滚动探讨的问题。
