《基于概念图教学的科学探究有效性研究 》开题报告（主要观点）

一、研究背景

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，从而能更系统性地认识自然，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进，科学探究过程取代了自然常识告知，亲历参与取代了纯粹结论灌输。这是科学课程教学的进步，然而，不可否认的是，一些教师对科学课堂的过程设计与实践过程往往满足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，科学探究作为科学课程教学的主流方式，离不开科学概念这一价值内核。因此，科学概念教学“活动热闹”的层面上，而要引导学生利用新旧经验，进行主动建构，从而能有系统性地比较、归纳、图式推理，为科学探究服务。概念图就是一种较好的方法，它以直观形象的方式表达知识结构，有效呈现思考的过程及知识的关联，引导学生进行意义建构，非常接近人的自然思维过程，既能引导学生自主探究，又能形成整体思维能力。

2.选题意义和研究价值：

鉴于此我们设计了《基于概念图教学的科学探究有效性研究》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，便于学习者对整个知识结构的掌握，有利于直觉思维的形成，促进知识的迁移，提高科学探究的效率。研究概念图应用于科学探究教与学的过程中，其价值在于教师把概念图整合于自身的教学过程设计和教学评价，提高教师有效整体设计的效率，这是一种新的教学方式，给一线教师提供有益的教学启示，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、有效地参与科学探究过程中，提高学习效率。本研究将有助于推进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、研究目标

1.在概念图的研制与运用中，提高教师有效设计的能力，从而促进教师的专业成长。

2.用概念图于科学探究，提高学生自主探究能力，培养整体思维，提升素养。

3．构建新型的基于概念图教学的模式和科学探究实施策略。

4.利用独特的概念图探究文化，形成学科教学特色。

三、研究内容

（一）对“基于概念图教学的科学探究有效性研究”理性思考的研究

用概念图来优化科学探究有其独特的内涵，我们将对这些内涵进行全面而深入的理解，找出“概念图优化科学探究教学”与“一般科学探究教学”的联系与区别是什么？有哪些外部行为表现？从哪些方面来突破？研究到什么程度？这些都是我们在开展“概念图教学”实践研究前必须思考的策略性问题，也是我们开展研究的一个行动指南。

（二）基于概念图教的方式的研究

这是研究教师在概念图教学中，提高自我工作能力的系列研究： 1．利用概念图来分析教材的策略研究。概念图的研制过程就是教师理解知识、梳理概念、明确重、难点并探询解决方案的过程，也就是解读教材的过程。如何利用概念图来分析教材，有哪些对策，有待研究。

2.利用概念图进行单元整体性备课的研究。利用概念图进行教学设计，还需要教师把握学科的背景材料和发展前景、相关学科的知识结构、学生的认知水平、情感、态度和世界观等，并把这些要素融入概念图，实现整体备课。所以如何发挥概念图作用，实施整体备课呢？这也有待研究。

3.利用概念图来调查学生前概念的研究。科学探究前，学生已经知道了什么？显得很重要，为此如何利用概念图来调查不同年段学生的前概念，值得深入研究。

4.教师在概念图教学中的角色和行为研究。在基于概念图的探究活动中，教师针对不同年龄段的学生，指导概念图学习，所扮演的角色又是怎样？又有哪些行为表现？值得研究和思考。

（三）基于概念图优化科学探究有效性的研究

1.研制概念图的策略研究。引导不同年龄段的学生研制概念图是本课题研究的重点，对于中、高年级学生如何指导运用概念图来完成科学探究活动需要有层次性，要有具体的对策，需要深入研究。

2.利用概念图优化科学探究的策略研究。首先研究如何利用概念图进行课前预习，暴露前概念，以便教师指导探究活动；其次研究如何利用概念图进行科学探究中有效设计和记录，并对前概念进行重组和建构，提高科学探究的整体思维能力和动手设计能力。最后研究如何利用概念图对探究活动进行拓展复习活动。 3.利用概念图进行互动合作探究的新型学习方式的研究。概念图运用科学探究，有利于探究活动可视化，更有利于学生间的互动和合作研究，我们将在这块下功夫，如何用概念图来促进学生的合作性探究活动，提高探究效率。

（四）基于概念图教与学的科学探究模式的研究

用概念图来指导科学探究，对于教师和学生来说都是一种新的教与学的方式，那么基于概念图教学的科学探究的教学模式又是怎样？与现行科学探究模式有什么本质区别？有待研究和总结。

（五）基于概念图教学的评价方式的研究。主要研究如何通过评价促进学生运用概念图来优化科学探究过程，从而让学生学会用概念图学习，进一步提升科学探究的实效。

四、主要观点和创新之处

1.概念图优化科学探究。以前的科学探究以活动为载体，兴趣浓厚，但缺乏探究实效，学生探究后还是模糊不清，没有实质，用概念图来优化科学探究全过程，可以帮助学生在科学探究的前后进行概念重组，活动有目的，思维有方向，设计活动可视化，形成整体探究行为，这是与现行科学探究活动的创新之处。

2.新的教学方式的创新。对于教师教的方式来说，是一个创新的过程，有别于传统的备课和设计，利用概念图教学，要求教师自己要明确探究概念，制作概念图，思考学生的心理基础，理解知识、梳理概念、明确重、难点并探询解决方案的过程，也就是解读教材过程创新之处。

3.基于概念图学习方式的创新。对于学生来说，概念图能帮助学习者整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，使学生从整体上把握知识，并逐步形成认知和元认知策略，对概念的前后重组和探究，有利于自行发现科学知识，实现知识再创造的过程, 是一种新的学习方式，

4.新颖的课堂探究文化的创新。用概念图来进行有效的教与学，必然形成一定能够创新的探究文化，师生活动质量发生改变，这是本课题的创新之处。

五、研究方法

1.调查研究法。在课题研究前期要充分调查师生对科学探究的方式方法，以便于课题研究的实施。

2．文献资料研究法。在课题研究的整个过程中均要查阅相关的文献资料，认识概念图教学的现状，思考概念图教学的对策、与科学探究的联系点等。

3.行动研究法。对课题研究中，教师的教和学生的学采用行动研究法，立足科学探究过程，提炼响相应的策略

4.经验总结法。对概念图教与学的方式进行有效的总结，边实验边总结，形成相应的教学模式和策略。

5.个案研究法。采用个案研究来提升概念图教与学的力度，使本课题更加有说服力。

六、研究进度

1．第一阶段（2011.4——2011.7）调查启动阶段。主要采用文献资料研究、调查分析等手段，学习、分析科学探究中概念教学的现状，学习概念图教学的基本内涵、概念图教学与科学探究中教与学活动的结合点等。

2．第二阶段（2011.08——2013.07）实施阶段。主要采用行动研究法、个案研究法、分析法、调查法、经验总结法来研究如何用概念图来优化科学探究中教与学的过程。首先做好教师利用概念图钻研教材、优化设计的研究，开展概念图单元整体备课；其次引导学生进行概念图学习，倡导图形导学，对研制概念图的方法指导、情境运用、科学探究的全过程进行图形优化自主学习的策略研究。再次是研究概念图教学的课堂教学模式和新型科学探究文化，总结出有利于教师

和学生科学探究与教学的策略和方法。最后研究如何利用概念图作为评价工具来促进学生科学探究过程，并从评价的方法、评价的手段、评价内容入手，提高效率。

3．第三阶段（2013.08——2013.12）总结阶段。主要采用经验总结法、分析法通过教师与学生创造性地开展概念图教与学的探究活动，进行教学成果展示、学习过程展示、学习成果展示，探索出概念图教学在科学探究中的策略和作用，为科学探究有效性研究指明方向。

七、本课题研究基础：

（一）已有相关成果：

1.前期成果:课题组教师进行了大量的论证和学习，对概念图教学形成了有效的理论支撑，其中课题主持人史振华老师已经对概念图教学作了浅薄的研究，论文《以概念图为支架 优化科学概念教学》在2008年常州小学科学专业委员会年会论文评比中获一等奖，并受到常州教研室小学科学组的赞赏，也希望该研究深入下去，这也是本课题的重要研究基础

2.理论支撑：

（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掌握的知识，当学习者有学习的意向，并把所要学的新知识同原有的知识联系起来时，意义学习便发生了。学习者应会辨别新概念的层次。根据层次，把这些概念放入他们知识结构中相应的位置上。主张用一幅“大的图画”，首先呈现最笼统的概念，然后逐渐展现细节和具体的东西。

（2）建构主义的学习理论：认为，要记住知识、并懂得意义，新知识就应当与现有知识结构整合。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知识不错的脚手架。由此，引发了对概念图更深入地实践应用以及研究。

（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、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。

3.理论文献检索：通过大量网络文献检索，国外从20世纪60年代运用概念图工作、学习至今，案例很多，成为中小学教学常用方法；国内也有一些概念图教学的文章，以“概念图教学”在“Google”网页上收索，关于概念图运用到中学理科教学、医学教学、工程问题研究很多，但运用到小学教学和科学教学的案例几乎空白，这为我们提供了基础和信心。

（二）参考文献

1. 李能国 概念的表述与教学 【常州市教研室2010学年“理论学习与研讲”专题之9】2 0110330

2.张林 概念图教学 常州教研室理论学习文献 20050327

3.瞿晓峰 尝试概念图教学 提升中学生物理概念能力 物理教师 200607

4.贾晓红 概念图与化学教学中的学科理论 【J】中学化学教学 2004001

5.江胜根 化学概念图在课堂教学中运用 北学教育 200304 6.马青青 基于概念图技术的中学化学概念教学 天津师范学报 2005

7. 何克抗 建构主义革新传统教学的理论基础、

8皮亚杰 《儿童的世界概念》（1926）、《儿童心理学》（1966）、《发生认识论原理》（1970）等。