【正文】 他們事先已進(jìn)行了反復(fù)的認(rèn)識，加深了對立場的理解，并制定了更高層次的推理策略。 （ 3）個(gè)人遇到與他人的不同結(jié)論，這些結(jié)論是基于他人的資料、經(jīng)驗(yàn)與觀點(diǎn)的。 （四）辯論 （ 4）個(gè)人開始不確定自己觀點(diǎn)的正確性。引起觀念上的沖突與失衡狀態(tài)。 （ 5）不確定、觀念上的沖突和失衡激發(fā)學(xué)生去積極地尋找更多資料、新經(jīng)驗(yàn)，及一個(gè)更充足的認(rèn)知和推理過程，希望解決這種不確定性。伯列尼（ 1965）稱這種積極的尋找為認(rèn)知的好奇。此時(shí)，發(fā)散性注意力與思維就被激發(fā)了。 （ 6）通過理解和適應(yīng)他人的觀點(diǎn)與推理，修正自己的認(rèn)知推理，從而得出科學(xué)概念。 （四）辯論 （ 1）組織學(xué)術(shù)任務(wù) （ 2）準(zhǔn)備指導(dǎo)材料 （ 3）組織辯論 （ 4）進(jìn)行辯論 （四）辯論 （ 1）準(zhǔn)備工作 /作出決策 （ 2）組織教學(xué) （ 3）監(jiān)督和干預(yù) （ 4）評定和檢查 （四）辯論 三、探究性實(shí)驗(yàn) 探究性實(shí)驗(yàn)是指研究者對研究對象的屬性、規(guī)律、相互聯(lián)系的情況處于無知或知之不多的情況下，提出問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)與探究，獲取科學(xué)結(jié)論的過程。 （ 一 ） 探究性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵 、 特征與設(shè)計(jì)原則 與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比，探究性實(shí)驗(yàn)更具有 問題性與探究性 。它以解決問題為中心，注重學(xué)生的獨(dú)立鉆研，著眼于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)， 充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性 。改變了常規(guī)的教師講解、學(xué)生驗(yàn)證、教師演示、學(xué)生觀看的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 （ 一 ） 探究性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵 、 特征與設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)原則 科學(xué)性 探究性 趣味性 啟發(fā)性 安全性 新穎性 （ 一 ） 探究性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵 、 特征與設(shè)計(jì)原則 （二）探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施程序 問題 是指知識本身的內(nèi)部矛盾，即知識的局限性、相對性和不足之處。只有當(dāng)學(xué)生感到需要問個(gè)“為什么”、“是什么”、“怎么辦”的時(shí)候，思維才會(huì)真正啟動(dòng)起來。因此教師在教學(xué)開始時(shí)應(yīng)首先 創(chuàng)設(shè)問題情境，促使學(xué)生頭腦中產(chǎn)生有指向性的疑問 。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的要求，從教材或生產(chǎn)、生活實(shí)踐中提出富有啟發(fā)性的問題。 （二）探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施程序 教師向?qū)W生提出問題后，引發(fā)學(xué)生的好奇、懷疑、困惑和矛盾，從而激發(fā)學(xué)生的探究心理，形成探究問題的情境，促使學(xué)生積極思考，構(gòu)思思路，提出實(shí)驗(yàn)假設(shè)，做出操作方面、現(xiàn)象方面或結(jié)論方面的某些預(yù)測。 預(yù)測是指我們針對某些行為將會(huì)導(dǎo)致什么樣的結(jié)果做出最佳猜測的過程。 （二）探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施程序 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究解決問題的途徑，分步實(shí)驗(yàn)，局部推理，最終獲得比較準(zhǔn)確的結(jié)論。 （ 1）識別和控制變量 （ 2）得出操作定義 （ 3）做實(shí)驗(yàn) （ 4）數(shù)據(jù)的整理與分析 目錄 1 2 3 解決認(rèn)知沖突 模型及其科學(xué)教學(xué)應(yīng)用 類比及其科學(xué)教學(xué)應(yīng)用 一、解決認(rèn)知沖突 （一）解決認(rèn)知沖突的方式 ? 亨森分析了間接經(jīng)驗(yàn)中認(rèn)知沖突的解決方法，即個(gè)體如何處理與原有概念相沖突的新概念。發(fā)現(xiàn)以下處理方式： ① 徑直地或經(jīng)過認(rèn)真分析之后拒絕新概念 ② 通過三種可能的方式納入新概念 A、機(jī)械記憶 B、概念更換：新概念代替舊概念，并與其它概念相協(xié)調(diào)； C、概念獲?。簩W(xué)習(xí)者可在原有知識背景下理解新概念，新舊概念不完全對立。 （一）解決認(rèn)知沖突的方式 茶恩 等人描述了知識歷程改變的尺度以評價(jià)個(gè)人對矛盾事件過程的反應(yīng)。包括五個(gè)水平： ① 局部同化： 新信息在結(jié)合水平上起作用。 ② 直接同化： 新信息可能基于已有知識被同化，或與已有知識不協(xié)調(diào)而被排除。 ③ 表面建構(gòu)： 當(dāng)新信息被理解，但它對于個(gè)人信念隱含的含義并未考慮。 ④ 內(nèi)隱的知識建構(gòu)： 新信息可能被視為有問題，需要進(jìn)行解釋。 ⑤ 外顯的知識構(gòu)造： 新信息聚集起來構(gòu)造理解領(lǐng)域的一致性。 （二）解決認(rèn)知沖突的影響因素 先前知識的特征 ? 先前理論的堅(jiān)持 ? 本體論信念 ? 認(rèn)識論信念 ? 背景知識 新理論的特征 ? 合理的另有理論的可用性 ? 另有理論的性質(zhì) 異例的特征 ? 可信性 ? 含糊性 ? 多樣的數(shù)據(jù)或資料 處理策略 ? 深加工 （三）解決認(rèn)知沖突的教學(xué)策略 認(rèn)知沖突的解決具有很多途徑，出現(xiàn)認(rèn)知沖突時(shí)，學(xué)習(xí)者并不一定會(huì)轉(zhuǎn)變原有概念。認(rèn)知沖突的解決受多種因素的影響，其中 新概念的特征是影響認(rèn)知沖突解決的重要因素 。 與引發(fā)認(rèn)知沖突的教學(xué)策略不同，解決認(rèn)知沖突的教學(xué)策略 強(qiáng)調(diào)對新概念的建構(gòu) ，使學(xué)生更好地理解新概念，從而建構(gòu)科學(xué)概念，實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。 二、 類比及其科學(xué)教學(xué)應(yīng)用 （一）類比 類比教學(xué)的模式： 1. 一般類比教學(xué)模式 2. 類比模式的教學(xué) 3. FAR導(dǎo)引模式 4. 類比橋模式 論模式 包含九個(gè)步驟： ① 評價(jià)學(xué)生類比推理能力，以及處理視覺影像或認(rèn)知復(fù)雜需求工作的能力等相關(guān)特質(zhì)。 ② 評價(jià)學(xué)生的原有知識以決定類比是否有幫助。班級討論、臨床訪談或問卷作答均可達(dá)此目的。 ③ 分析某主題學(xué)習(xí)的材料以決定是否已含有類比。倘若沒有，教師可另行建構(gòu)新的類比或找尋恰當(dāng)?shù)念惐取? 步驟： ④ 依據(jù)類比是否為學(xué)生所熟悉、類比的復(fù)雜程度、其與目標(biāo)類比相關(guān)的特質(zhì)，進(jìn)而評斷類比的恰當(dāng)性。建議在正式教學(xué)前，可以不同教學(xué)策略進(jìn)行教學(xué)，并以少數(shù)學(xué)生測試這些類比的可行性。 ⑤ 依據(jù)學(xué)生的特質(zhì)來決定類比的特征。如此一來，可協(xié)助教師決定使用一個(gè)實(shí)物模式的必要性與類比的具體性。 步驟： ⑥ 選擇教學(xué)策略及教學(xué)媒體。可由下列策略中選擇一種：學(xué)生自我發(fā)展、引導(dǎo)式教學(xué)或解釋性教學(xué)。其它選擇則包含教學(xué)媒體的運(yùn)用，例如教師以書寫、口語、錄音帶、電視、幻燈片、示范、游戲、操作模型、圖片和圖形來教學(xué)。 ⑦ 呈現(xiàn)類比的方式。步驟：介紹目標(biāo)概念、介紹類比、將類比與目標(biāo)物連接 —— 呈現(xiàn)相似的特質(zhì)，從最顯著的特質(zhì)開始，利用轉(zhuǎn)移的語句呈現(xiàn)類比與目標(biāo)物中不相關(guān)的屬性，最后討論。 步驟： ⑧ 評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就 ， 以了解學(xué)生對于某主題概念的知識特質(zhì) ， 并診斷出使用類比可能造成學(xué)生哪些迷思概念的產(chǎn)生 。 ⑨ 在評價(jià)此模式的每一步驟后加以修改 ， 以決定是否需要額外的討論 、 其他替代類比或不同的教學(xué)策略 。 1 2 3 4 5 6 目標(biāo)概念的介紹 回憶類比概念 找出目標(biāo)物與類比間的相似特質(zhì) 標(biāo)出相似的特質(zhì) 依據(jù)概念得出結(jié)論 指出哪些類比物之特質(zhì)與目標(biāo)物的不同 聚焦（ focus） 行動(dòng)（ action） 反思（ reflection） 聚焦（ focus） 概念 很困難嗎？不熟悉或抽象嗎？ 學(xué)生 學(xué)生已知概念的想法為何？ 類比物 學(xué)生哪些是熟悉的？ 行動(dòng)（ action） 相似 討論類比的特征和科學(xué)概念 不相似 討論類比物哪些地方和科學(xué)概念不相似 反思（ reflection） 結(jié)論 類比是清楚、有用或混淆的？ 改善 根據(jù)結(jié)果來重新聚焦 聚焦（ focus） ? 概念 很困難嗎？不熟悉或抽象嗎？ ? 學(xué)生 已知概念的想法為何？ ? 類比物 學(xué)生對哪些是熟悉的？ 行動(dòng)（ action） ? 相似 討論類比的特征和科學(xué)概念 ? 不相似 討論類比物哪些地方和科學(xué)概念不相似 反思（ reflection） ?結(jié)論 類比是清楚、有用或混淆的？ ?改善 根據(jù)結(jié)果來重新聚焦 教學(xué)模式： ① 呈現(xiàn)錨類比（ anchoring analogy）； ② 呈現(xiàn)目標(biāo)物，并與錨類比物來進(jìn)行比較； ③ 提供類比橋，并輔以小組討論來加強(qiáng)學(xué)生思考，藉以拉近錨類比與目標(biāo)物的差異； ④ 提供可以解釋現(xiàn)象的機(jī)制的解釋模式，讓目標(biāo)物對學(xué)生更具有意義。 案例：學(xué)生在接受“靜止在桌面上的書將受到桌子施與書的力”的概念上有困難。教師請學(xué)生想象書在彈簧上的情形，讓學(xué)生注意到彈簧真的給書本施了力。 書放在有彈性的桌子作為中間過渡步驟（架橋的例子），類似于將書放在彈簧上，或是放在桌子上（目標(biāo)物）。 錨概念 架橋的例子 目標(biāo)物 類比常會(huì)過度簡化概念的復(fù)雜性 —— “ 簡化性偏差 ” ，在教授復(fù)雜的目標(biāo)概念時(shí) ， 為防止偏差的產(chǎn)生 ， 提出多重類比模式 （ Multiple Analogies Model） ， 藉以彌補(bǔ)單一類比的缺失 。 此外 ， 許多科學(xué)的概念在描述或解釋時(shí) ， 都要依賴多重的模式 。 因此 ， 在多重類比的教學(xué)模式里 ， 主要包括 有計(jì)劃性的和連續(xù)性的類比 ， 每個(gè)類比物建立于前一個(gè)之上 ，以連續(xù)精致化的過程提供一個(gè)自我更正的機(jī)制 ， 降低產(chǎn)生非預(yù)期的迷思概念的可能性 。 案例： Spiro等人提供用來解釋肌肉纖維功能的五個(gè)類比和圖形。每個(gè)類比分別表達(dá)某些概念，同時(shí)也漏掉其他概念。 （ 1）類比劃槳手 此類比有幾個(gè)與目標(biāo)物概念相似的特性：①產(chǎn)生力的創(chuàng)造：小臂；②施力者運(yùn)動(dòng)的特性：往前、往后、擊打；③有許多個(gè)別的施力者。但這種類比可能誤導(dǎo)人，因?yàn)樗孩佼a(chǎn)生力的構(gòu)造；②劃槳手的動(dòng)作可能混亂；③忽略整體的運(yùn)動(dòng)；④忽略物體與寬度的關(guān)系。 案例： （ 2）類比在同船中相面對的劃船者 這類比表達(dá)動(dòng)作可能拉某物到中間（水中），但它忽略了可拉物體到中間的構(gòu)造（問題是槳是滑過水面的）。 案例： （ 3）類比螺旋（ turnbuckle） 這將增強(qiáng)以下的想法：①不用改變拉東西的長度，就可以將物體拉至中央；②縮短是有限的。但它遺漏了以下觀念：①跨越橋梁（ crossbridges）；②個(gè)別的施力者；③在延伸長度限度的缺失。 案例 （ 4）中國手掌（ chinese finger cuffs）類比與軍艦類比 相似的類比已經(jīng)被描述過了，而這些類比幫忙建立一些關(guān)系跟機(jī)制，但誤導(dǎo)了某些關(guān)系。 ① 解釋現(xiàn)象； ② 建立他們自己的類比，得以較深入地理解該現(xiàn)象； ③ 運(yùn)用類比于該現(xiàn)象，并且找出其間的相似和相異性； ④ 參與課程討論，以討論在解釋現(xiàn)象中所使用的建議類比的恰當(dāng)程度。 此過程導(dǎo)致不斷發(fā)展出一套套的解釋和類比。 注：教師作為資源提供者，學(xué)生參與的工作可分成三步驟，而同時(shí)進(jìn)展到第四步驟前必須重復(fù)前三步驟。 案例 ? 雖然這個(gè)例子是從研究里擷取出來的，但所使用的教學(xué)方式是很相似的。教師呈現(xiàn)三個(gè)大氣壓力現(xiàn)象的活塞 /圓筒的裝置；當(dāng)活塞推進(jìn)手指封住的管口的管柱時(shí)，要移動(dòng)活塞的力就要增加（加壓）；當(dāng)活塞被拉出手指依然封住的管口時(shí)，需要的力也要增加（減壓）；當(dāng)活塞被推和拉之后，放開活塞，它將回到最初的位置（回復(fù)）。 以故事方式來進(jìn)行教學(xué)，隱含下列特點(diǎn)： ① 選擇熟悉的事物 ② 發(fā)展多個(gè)連接圖 ③ 探索其間的相關(guān)性 ④ 建立在學(xué)生的直覺和原有知識上 案例 ? 在某一個(gè)八年級教室進(jìn)行類比教學(xué)，教師構(gòu)建了一個(gè)故事，一些在教室的學(xué)生假想到附近的湖邊旅行。作為開展故事的向?qū)?，教師常常在目?biāo)概念（地殼的運(yùn)動(dòng)：地區(qū)上的地質(zhì)改變）跟故事的事件（學(xué)生乘船的事件）來來回回，并且藉由關(guān)鍵性的問題與圖片來讓學(xué)生參與活動(dòng)。 Jenny 可以將這個(gè)情境當(dāng)作一個(gè)比喻，地殼浮在地函上。地殼就像船，而水就像地函。 假想地： Lake Darling Jenny Danny Candy Mike 當(dāng)其他三個(gè)人進(jìn)入這艘船會(huì)怎樣？ 此模式提供學(xué)生機(jī)會(huì)去學(xué)習(xí)以及給予問題，讓學(xué)生依據(jù)過去經(jīng)驗(yàn)、同伴或?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)解決的方法，進(jìn)而解決問題。經(jīng)由提供學(xué)生有用的例子，學(xué)生被鼓勵(lì)“設(shè)計(jì)有用的類比推論，找出爭論的議題，并且注意它如何形成漸進(jìn)的概念，同時(shí)預(yù)測自己形成方法的效度”。 ? 案例：六年級學(xué)生藉由設(shè)計(jì)人工肺臟來學(xué)習(xí)呼吸系統(tǒng)。七年級學(xué)生藉由設(shè)計(jì)類似節(jié)肢動(dòng)物的機(jī)器人來學(xué)習(xí)節(jié)肢動(dòng)物的知識。 三、 模型及其科學(xué)教學(xué)應(yīng)用 （一）模型的定義 科學(xué)模型是指人們按照科學(xué)研究的特定目的，在一定的假設(shè)條件下，用物質(zhì)形式或思維形式再現(xiàn)原型客體的某種本質(zhì)特征。 模型的研究和運(yùn)用，具有教學(xué)論意義、認(rèn)識論意義和方法論意義，應(yīng)該引起物理教學(xué)工作者的重視。 （二）模型建構(gòu)的方法 1. 假說 2. 唯象模型 3. 近似 4. 簡化 5. 示教性模型 6. 類比