初中科学概念教学中运用“先行组织者”策略

1“先行组织者”策略在初中科学概念教学中的运用摘要：科学概念是科学学习的重要组成部分，本文结合具体案例，从科学实验、模拟模型、对比类比、科学史、多层次问题 5 方面，探讨了先行组织者教学策略在建构科学概念中的运用。关键词：先行组织者 科学概念 有效教学“先行组织者”教学策略是美国教育心理学家奥苏贝尔首先提出来的，是学生在学习新知识前教师首先为学生提供的一些引导性材料或者引导学生先进行一些相关的思考和实践。“先行组织者”策略有助于学生发现自己已有的认知结构中与新知识有关的知识或能力，从而主动地将新知识与这些知识联系起来，让学生更好的自我建构起知识的体系，提高学习的效率。初中科学是一门涵盖理、化、生、地理等相关知识的综合学科，科学概念比较抽象，有些相近的概念易混淆，有些概念又很零散，学生对科学概念的学习和理解比较困难。通过近几年的教学实践，教师可以通过实验、模拟、类比、科学史、图片等方面采取先行组织者策略，改善学生的认知结构，让学生更快更好地同化每一个新概念。1.以科学实验为“先行组织者” 提升学生对概念的理解力科学是一门以实验为基础的学科，如果把科学实验作为概念建立的“先行组织者”，并且通过引导学生对实验现象开展交流与讨论，在结论的得出过程中也就能顺利的得出了科学概念，同时将结论适当的推广，还能对科学概念进行总结和提升。案例 1：学生对“电磁感应”概念的“一部分导体、切割磁感线、感应电流”的理解是一个难点。我在课堂教学中就安排了这样一组实验：（1）取一段导线ab 放在 U 型磁体中并向各个方向运动；（2）另取一根长导线 cd 连接到导线 ab的两端，再使导线 ab 放在 U 型磁体中并向各个方向运动；（3）拆下导线 cd，先连上一个电流表，再串联连接到导线 ab 的两段，再使导线 ab 放在 U 型磁体中并向各个方向运动；（4）把电流表换成灵敏电流计，重复实验；（5）拆下2导线 ab，取一个矩形线圈代替导线 ab，并让整个线圈都在磁场中运动。通过一组循序渐进的实验，学生会慢慢体会到探究的历程，这种从实验不成功慢慢到成功的过程，学生的思维不断被刺激，而且始终处于高度活跃状态，学生会自主的分析感应电流产生的条件，也更容易让学生理解“电磁感应”这一科学概念。如果教师的演示实验一步到位，直接得出概念，反而不能很好的理解为什么要闭合电路？为什么只能是部分导体？怎样才叫做切割磁感线？用实验做先行组织者既能加强学生对科学概念的深刻理解，又能培养学生严谨的实验思维能力。2.以模拟、模型为“先行组织者” 使深奥概念浅显化模拟法是指先设计出于某被研究现象或过程（即原型）相似的模型，然后通过模型，间接的研究原型规律性的实验方法。模型的建立有助于学生更好地理解一些复杂的科学概念，或者把微观概念宏观化，也可以把宏观概念微观化，从而达到认识和理解概念的目的。案例 2：在学习分子的构成、DNA 的结构、生态系统的组成等知识时组织学生利用身边的一些废旧物品制作相关的模型，发现学生非常感兴趣，效果也相当不错，既避免了枯燥的理论学习又培养了动手能力，并且让学生感觉到科学实验并没有很神秘，科学实验其实就在身边。例如，学生用马铃薯、橡皮泥、牙签、一些接近球形的果实、细铁丝、小时玩过的废旧积木、泡沫塑料、饮料瓶、乒乓球等材料分别制作成分子模型、地球模型、生态系统模型、DNA 模型。学生在亲自动手制作模型的过程中能更深刻地理解相关概念的本质。制作好以后许多学生还一直保存着，学生在学校组织的综合活动实践周中做了展示，得到了校方的表扬，非常有成就感。3.以类比、对比为“先行组织者” 厘清相近概念的本质比较作为一种能确定事物间共同点和不同点的思维方法，许多科学概念的涵义比较相近，学生容易混淆，在学习一个新概念时头脑中很容易跳出一个类似的或者邻近的旧概念。对原有概念的认识程度，会直接影响新概念的学习，采用对比方法为先行组织者，可以帮助学生有效区分新旧概念的本质。3案例 3：在学习光合作用时，教师可以设计以区分旧概念“呼吸作用”的比较表格为先行组织者（表 1），让学生在回忆旧概念的同时，更有效的学习新概念，并且进一步明确两者在植物新陈代谢中的地位和作用。表 1 光合作用和呼吸作用的比较光合作用 呼吸作用场 所 叶肉细胞 每一个活细胞时间条件 有光照时 每时每刻原料 二氧化碳和水 有机物和氧气产物 有机物和氧气 二氧化碳和水物质变化 无机物合成有机物 有机物分解成无机物能量变化 太阳能变为化学能 化学能变为热能相互关系 光合作用为呼吸作用提供有机物和氧气，呼吸作用为光合作用提供物质和能量对比法学习新概念能突出两者的本质关系，在巩固旧知识的同时，又能更好的理解新概念。初中科学学习中可以用对比法学习的概念很多，如细菌与病毒、同化作用与异化作用、传染源与病原体、分子与原子、同位素与同素异形体、遗传与变异、磁场与磁感线、近视眼与远视眼、反射与折射等等。4.以科学史为“先行组织者” 使学生理解概念的发展历程科学研究的过程都少不了许多科学家对已有理论的大胆的批判精神，科学家不相信“绝对权威”，也不认可有永恒的真理。科学的发展和进步正是一代代科学家通过对已有的知识体系不断地质疑，并提出新的假设，实验求证，完善，或再次推翻，重新假设，重新实验验证，不断累积科学成果，不断发展科学知识和理论。以科学史为先行组织者不仅可以使学生了解概念的发展历程，还可以培养学生勇于说“不”的科学质疑和批判精神。案例 4：学生在学习动物的“激素调节”概念时，我就给学生讲了胰岛素的发现过程，介绍了年轻的生理学家斯他林和当时著名的非常有权威的生理学家巴甫洛夫的真实的故事。1888 年，巴甫洛夫在研究“是什么神经支配胰腺的分泌”问题时，提出了可能是迷走神经或者是交感神经的作用，用稀盐酸刺激狗的十二指肠，发现狗分泌胰液增加，但是他又发现即使切除狗的交感神经，4再用稀盐酸刺激狗的十二指肠，狗分泌胰液还是增加。巴甫洛夫迷茫了，他甚至提出了是一种还没被发现的神经起作用，并称为“顽固性神经反射”。年轻的科学家斯他林也很感兴趣，他对巴甫洛夫的研究和结论提出了质疑，虽然遭到许多权贵的嘲笑，但是他进行了大胆的尝试，1900 年时做了一个惊人的实验，他把一只狗的十二指肠粘膜刮下来，并把过滤的少量液体注射到另一只狗，发现这只狗分泌胰液速度马上加快。于是得出结论：胰液的分泌不是神经调节的结果，大胆地又有依据的否定了巴甫洛夫的结论。科学在发展，科学家的这种研究精神也大大地激发了学生的探究心理，有效地培养了学生的质疑态度。初中科学教材中不乏有很多相关的科学史内容，例如，“胰岛素”的发现过程；“原子”结构的发现过程；“染色体”的发现过程等等。5.以多层次问题串为“先行组织者” 剖析概念的内涵概念的正确理解是学生在学习中遇到的一个难题，课堂中教师为了让学生全面的理解概念的内涵和外延，也是困难重重。设置一些循序渐进的问题串不失为一种好办法，设置符合学生学习心理发展的问题能激发学生的思维，以问题串的形式可以使学生对概念建立起完整的认知体系，并让学生从知识的递进和逻辑的延伸方向不断地体验概念的内涵和外延，而达到理想的教学效果。案例 5：在学习“内能”这一概念时，教师设置了以下问题串：（1）什么叫动能？什么叫势能？物体内部做无规则运动的粒子是否也具有动能和势能？（2）什么叫内能？内能与什么因素有关？（3）物体的内能增加，一定是吸收了热量吗？（4）物体吸收热量内能增加，温度一定升高吗？（5）你能举例说明做功和热传递都能改变物体的内能吗?（6）你能区分“热能”和“热量”这两个概念吗？内能这个概念有许多相近的知识点，学生不容易区分，教学中教师要引导学生分析生活中的许多事例，辨析相关概念的区别和联系。设置一连串递进关系的问题可以有效的让学生走进概念的深处，而达到理解和掌握概念的目的。此外，在课堂教学中还有许多不同的形式，例如知