基于核心素养 研究精准概念教学

基于核心素养 研究精准概念教学

——以《机械运动》设计为例

潘进

杭州市保俶塔实验学校 浙江省杭州市 邮编310007

【摘 要】大数据已经成为学科教学的重要方向，也是学科教学赖以发展的重要信息应用模式。在初中科学教学过程中，教师也应以大数据为核心，帮助学生精准把握科学的重难点，从而提升学习科学的能力。而概念教学又是初中科学教学中的重要内容，在初中科学这门课程中，概念教学涉猎较多，但往往容易脱离学生理解的实际经验和背景，容易造成与学生的前概念冲突或造成概念的孤立脱节和零碎。本文以浙教版八下《机械运动》一课为例，特别是针对“参照物”、“运动和静止的相对性”等概念的教学，尝试应用大数据时代的信息处理技术与手段，依托数据整合，进行精准化教学，以期提高学生的科学素养，培养学生的关键能力。

【关键词】核心素养，概念教学，教学实施

一、精准化概念教学的缘起

1、教学改革呼唤建构科学概念

《基础教育课程改革纲要（试行）》，要求改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究的能力。从传统教学的重视基础知识与基本技能，到2011版初中科学课程标准提出三维目标，再到2014年深化课改意见中提出核心素养，这一步步都标志着课堂教学的功能逐步由教书走向了育人。新一轮基础教育课程改革提出，我们要重视发展学生的核心素养，使学生具备适应自身终身发展和社会发展的必备品格和关键能力。当然，课程改革最关键的部分是课堂教学的变革，因为“课堂是核心素养落实到课程中最为微观具体的层面，是核心素养能否真正落地、培养出所需人才的重要环节”^[1]。而大数据在教育领域应该包括教育数据挖掘（Educational Data Mining，EDM）和学习分析技术（Learning Analytics，LA）两大方向。而学生是课堂的主体，课堂是教师的主阵地，课堂教学的目标需要由习得学科知识到培养能力转变，而概念教学可以成为其良好载体。

2、经验感受难以捕捉迷思概念

基于每个学生的学习起点不完全相同的这个事实，教师需充分尊重学生的前概念，保证因材施教。但对于不同起点的学生而言，教师只凭经验感受或理解学生的前概念，往往会发现经验感受与学生的已有认知有较大偏差，不管是目标的设计还是问题的设置，抑或是课堂预设和课后作业都会有一定程度的偏离。

例如，对于“运动”的概念，凭教师的经验感受，大多数初中学生理解的“运动”就是物体动起来，仅此而已。殊不知，利用EDM和LA的数据分析结果，学生对“运动”的认知有生命运动、呼吸运动、机械运动、脑部运动等等；对于“变化”的概念，教师经验判断的学生认知也远远满足不了现状，学生认为的“变化”超乎了教师的想象：心理变化、生理变化、心情变化、化学变化等等。面对多态的学生认知，大数据技术能够破解教师仅凭主观经验来分析学生学习的局限，通过数据驱动，对学生前概念和已有经验有更清晰的认识，对学生学习过程和学习路径能更精准地把握。这些数据的搜集，方便教师优化教学方法与策略，为合理安排教学活动与顺序提供了依据。

3、快讲多练难以理解概念内涵

《教育走向生本》一书中提出：“学习实质上是一个逐步领悟的过程，我们必须对一个问题达到整体的领悟才能真正获得知识”。因此，当前许多一线初中科学教师不断探索着教学方法以促进学生对科学概念的学习，但部分教师在概念教学中，更多的会借助理论讲授的方式进行概念的展示，采用灌输式的方法进行教学，尤其是对于课本中的概念，要求学生根据书上的文字描述，逐字逐句死记硬背，这样学生很容易被教师不系统的语言展示所干扰，导致学生缺乏理科的学习思维和理解能力，对概念认知会片面化，学习效果固然不佳。

二、精准化概念教学的实施路径

1、精准化学情分析

许多学生认为初中科学这门学科学起来有一定的难度。这主要是由于学生对于学习缺乏积极性，不肯认真钻研。概念的教与学可以帮助学生将知识点细化，不仅有利于学生对知识的理解，在对概念有了一定的理解之后，就会更加愿意去钻研这门学科，也大大提高了学生学习科学的主动性。教师在教学过程中，可以根据大数据背景下运用信息技术手段对学生前概念的精准化摸底，梳理学生可能存在的前概念，精准地构建和设计出一个更加完整的概念体系。

以《机械运动》一课为例，在课前，教师做了一份预习清单，对八年级1班和2班，共80个学生知识结构中“物体运动状态”的描述进行调研。具体流程：制作纸质清单---计算机扫描输入---平台数据分析。

通过大数据分析，教师发现学生在描述物体运动状态时，一般只用“动”或“不动”，同时对不同物体的运动状态描述结果不一，很多学生也说不出之所以然。通过简单的调研，从数据上分析，知晓学生学习交互发生过程，从而指引教师可以在后面教学过程展开中更精准地干预和帮助学生对概念的理解。

2、精准化教学设计

根据上一部分提到的问题，笔者将以初中科学八年级下册第三章第一节《机械运动》一课为例进行概念教学的设计与实施。《机械运动》一课是初中科学物理部分的起始课，虽然“运动和静止”的现象在生活中很是常见，但学生学习本课中“参照物”、“运动与静止的相对性”等概念的建立与形成，仍然存在一定的思维和认知障碍。教师必须在学情分析的基础上进行数据驱动教学设计：

（1）建立真实情境，渗透类比方法

为了促进学生在真实情境中学习，就要创设合适的学习情境^[2]。

例如“参照物”这一概念的讲解时，教师先抛出一个孙悟空“腾云驾雾”的视频，引发学生真实情境的思考，提出猜测这个效果是如何拍摄的。

[师生互动片段]

师：同学们，实际拍摄这个场景的时候，孙悟空真的飞起来了吗？

生：......

师追问：真的是这样吗？在同学们的描述中，老师听到了两个词“动”与“不动”，其实呀，我们通常用这两个词来描述物体的运动状态。要解决这个问题，我们可以先用生活中类似的三种情境来证实我们的猜想。

• 情境一：老师拿着粉笔走路，笔动了吗？

（会出现有的学生认为笔动了，有的学生认为笔没有动。但这时候作为教师，并没有急于给出学生正解，而是继续创设其他真实情境。）

• 情境二：爸爸妈妈开车送你们来上学，上学路上，坐在车里的你，动了吗？

（同样会出现截然不同的两种答案。但这时候作为教师，也不要评价或指正学生的错误，而是学会倾听，察言观色。）

• 情境三：家长把你送到学校，你背着书包坐电梯上了二楼教室，坐电梯的过程中，你动了吗？

（学生依然会出现以上两种相反的答案。）

师：难道是谁说错了吗？（留悬念，引发进一步深思）

紧接着，教师在以上真实情境的基础上，应用类比法，顺势进行概念教学的渗透与落实，具体实施过程如下：

将三种生活中情境描述语简述呈现副板书1：

再 请每一个情境中做出判断回答问题的几位学生用已有认知解释自己做出判断的理由，引导学生完善自己的表述，并完整副板书2：

副板书1 副板书2

师：在科学中，我们是研究物体A的运动状态，所以物体A是研究对象，而被选作标准的另一物体B，叫做参照物。（设计目的：自然而然引出“参照物”的概念，以真实情境为载体，在学生原有认知和前概念的基础上，自主地归纳出这个新的科学概念。）

针对一系列概念的教与学过程，教师进行及时评价和总结：

师：所以大家刚才说的都没有错，因为物体的运动和静止是相对的。

同学们刚刚在描述物体“动”还是“不动”的时候，其实默认已经选择了某一物体作为参照物。研究对象相对于参照物空间位置发生改变的叫运动，不变的叫静止。（设计目的：教师的及时评价和总结，总是会起到画龙点睛之笔作用，在学生建立真实情境，渗透科学方法之后，帮助学生规范了科学术语，促进了学生对概念学习的深入思考和理解。）

修 改副板书3（“动”改为“运动”，“不动”改为“静止”），并与学生一起生成主板书。

主板书 副板书3

（2）巧用科学模拟，鼓励学生表述

概念教学最重要的是要保证学生对概念有一个深刻的认知，但这份认知是否准确、有效，就决定了概念教学的效果。因此，教师在实际的教学过程中，就要想办法确认学生对于概念的理解程度是否达标。

至此，教学过程并没有结束，我们还没有解决孙悟空腾云驾雾效果拍摄的实际操作问题。刚刚学生是通过真实情境和类比学习的方法，建立了“参照物”和“运动和静止的相对性”这两个概念。那么要解决引课时候出现的情境问题，不妨请学生自己动手模拟做一做、演一演。（需准备道具：孙悟空、背景等图片）。

（3）建构科学认知，实现概念详解

科学是一门具有较强逻辑思维能力的学科，其知识概念往往在一定程度上有相当的作用。这也是有的学生在八年级没有学好物理之后，在九年级想赶超却觉得力不从心的原因。概念教学也是如此，某一概念在解释实际生活中的例子的时候，其认知思维是非常接近的，是可以加以贯通的。在建构科学概念认知后，为了实现概念教学的有效推进，教师就需要站在一个更大的视角下进行概念详解，在其中让学生认识到科学和生活的联系，并用已有的概念认知解释生活问题。

3、精准化课堂测评

通 过优化测评方式，摒弃纸质题目，人手一个平板进行数据输入和测评。教师根据学生学完整堂课以后，对不同情景中，物质运动状态的描述，再次利用EDM和LA的数据分析结果。这样，基于数据驱动测评结果的分析，学生基本学会了选取参照物从而完整描述物体运动状态的能力，教师在此基础上进一步设置有梯度的课堂测评内容，以实现对大部分达到教学目标的学生来说，有一个教学应用的提升与落实。

4. 精准化概念教学的效果及反思

1、精准化概念教学的效果

数据驱动的概念教学，外加学生专业发展的测评，进一步优化了课堂的教学效果，体现了明显的优势，如右图。

3. 精准化概念教学的反思

教材是课堂教学的重要载体，教师应用教材教，而非教教材。本节课对教材内容进行了适当的重组和调整，情境创设贯穿始终，让学生在有趣的情境和递进式的提问中建构概念和知识体系。有的学生说，本以为这节课很难，没想到学起来这么有意思，意犹未尽。也有同学提出建议，希望老师再多增加一些模型和场景，学生的建议也让笔者认识到概念教学的设计和实施还有进一步挖掘之处，有待于我们继续研究和探讨。另外，是否可以基于现有题库系统和练习作业分析系统，进一步开发系统并研究如何在课中及课后进行充分全面地应用，为后续如何提高课堂教学的互动性和有效性提出了更大的挑战。

参考文献：

[1]王烨晖,辛涛.基于核心素养的课程改革之关键问题［J］.人民教育，2017 （3-4）．

[2] 章君果，孙瑶瑶． 美国生物学教材中“物理和化学因素对细胞膜的影响”实验的评析［J］． 生物学教学，2017，42(8): 52-54．

[3]冷丽，邱硕.理化生教学与研究.2019:121-122.

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