CAT：科學概念的教與學 [CAT:A Learming Cycle of Scientific Concepts] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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林靜 編

圖書標籤:

• 科學教育
• 科學概念
• 學習周期
• 教學策略
• STEM教育
• 探究式學習
• 概念改變
• 認知發展
• 科學素養
• 教師專業發展

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040496840

版次：1

商品編碼：12360131

包裝：平裝

外文名稱：CAT:A Learming Cycle of Scientific Concepts

開本：16開

齣版時間：2018-05-01

用紙：膠版紙

頁數：135

字數：140000

正文語種：中文

內容簡介

　　科學概念一直是科學教育的重要內容。學生對科學概念的深度理解，不僅有助於其構建科學知識體係，還能發展學生高層次思維能力、學習遷移能力、元認知策略和科學素養等。《CAT：科學概念的教與學》根據“CAT科學概念學習環”的理論與實證研究結果，從5個方麵，分彆闡述科學概念的教學價值、著眼於學習內部條件的科學概念學習環CAT的內涵、CAT的課堂應用案例、CAT課堂應用的主要策略、科學概念有效測評方式等內容，旨在為教師提供基於學習科學的科學概念教學方法與策略，以幫助教師開展以學習者為中心、以探究為中心的有質量的科學概念教與學，提高科學課堂教學質量，提升學生科學素養和核心素養。
　　《CAT：科學概念的教與學》可供高等師範院校相關專業的學生使用，也可作為中小學科學職前、在職教師與教研員，以及各類機構和高校科學教育研究者、科普教育工作者等的參考用書。

內頁插圖

目錄

1 科學概念與科學素養
一、概念與科學概念
一、科學素養與科學概念
二、科學概念的學習機製

2 CAT學習環的基本內涵
一、科學概念的認知衝突（C）
二、科學概念的抽象概括（A）
二、科學概念的遷移運用（T）

3 CAT學習環課堂教學案例
一、月相的CAT學習環
二、四季形成的CAT學習環
三、彈力的CAT學習環
四、熱傳遞的CAT學習環
五、動物分類的CAT學習環
六、生物進化的CAT學習環

4 CAT學習環課堂應用條件
一、學生前科學概念的調查分析
二、以學生為中心的課堂環境創設
三、學習共同體的組建
四、學習進階研究

5 促進理解的科學概念評價
一、紙筆測評
二、觀察評價
三、作圖評價
四、寫作評價
五、概念圖評價
六、V形圖評價
七、錶現性測評
八、計算機交互式測評
參考文獻

前言/序言

　　關於“科學概念的教與學”，若您關注的是某一具體知識點的教學處理，本書可能發揮不瞭多大作用；若您關注的是一些方法論上的問題，那麼本書具有可資藉鑒的參考。知識點的教學處理，需要依據學生的具體條件而定。有些看似簡單的基礎知識，若您教的學生尚未掌握，那在新知識的學習中就是疑難問題。有些看似復雜的基礎知識，若您教的學生恰在這方麵已有很好的體驗和收獲，則在新知識的學習中就可作為學生的已知，而不用作為教學的難點。所以，在本書中凡涉及知識點的教學處理，其目的不是為瞭告知應進行這樣的教學處理，而是作為具體的案例，呈現本書想要錶達的，基於學生學習的內部條件來構建有效的“科學概念的教與學”的思考和探索。
　　知識的教與學，於廣大中小學科學教師而言，是老生常談之事。本書期待能引起讀者再思考的第一個問題，是如何定位科學知識的教學目標與教學價值。中小學科學教育的每一堂課，都會涉及知識的教與學。若視科學知識為一堆科學概念與一些科學事實，則教學內容將龐雜無邊，教師教得纍，學生也學得苦。若視知識為一座有結構的“金字塔”，以知識的教與學為載體教會學生搭建“知識金字塔”的本領，從而使學生將來能自主擴建和發展自己的“知識金字塔”.教師就會更關注“概念的教與學”，會設定每堂課知識教學的目標為構建某一概念的意義，在每學期、每學年的課堂教學中會注重概念的發展並搭建概念與概念之間的聯係。換一個角度而言，以“科學概念的教與學”來代替“科學知識的教與學”，意在突齣有係統、有結構地處理科學知識，教授學生掌握最重要的知識節點並以此為載體發展學生的科學思維、科學探究以及科學情感、態度與價值觀。
　　本書期待引發讀者再思考的第二個問題，是關於學習的發生以及遵循學生學習規律的教學。“科學探究”“建構主義”，大傢對這些教學理念已耳熟能詳，許多教師也認為自己是認同和掌握這些教學理念的。但為何許多教師在課堂中仍是一遍又一遍地講演，學生仍是一遍又一遍地演練？既然課堂有學生參與的活動，在學生活動之後，為何大多數教師期待的卻是學生講齣“標準答案”而不是真實描述自己的活動體驗？既然學習是學生自主構建意義的過程，為何教師拒絕而不是珍視學生在學習過程中發生的錯誤？這些都說明，學習並掌握某一理念或概念，對教師和學生而言都不容易。由此，反思學生在學習科學概念過程中的不易，我們應該思考的是，怎樣創設有利於學生真正掌握科學概念並能學以緻用的課堂教學，而不是一味地拒絕學生的錯誤理解或批評學生不用功。
　　本書期待引發讀者再思考的第三個問題，是教學評價的問題。目前有一糟糕的現象，是教師以為學生都理解瞭所學內容，學生自己也以為自己理解瞭所學內容，但其實未必，因為學生一遇到新情境或實際問題，就不能遷移應用這些新學的內容。這一糟糕的現象是與教師的教學評價理念及其掌握的評價技術有關的。若科學課程的學習目標僅為知識的掌握而不是素養的提升，那麼教學評價的齣發點就會在於檢查學生掌握的知識，而學生隻用理解和記憶知識的文本涵義就可應對這樣的教學評價。另外，怎樣的測評方式可以有效考查學生的能力與素養？這仍是當前教學評價的疑難點，是大多數教師尚未掌握的評價技術，需要教師反思和探索何謂概念理解的學生錶現、何謂具有科學素養的學生錶現，進而探索有效評價的問題。

好的，這是一份圍繞“科學概念的教與學”這一核心主題，但完全不涉及您特定書籍《CAT：科學概念的教與學》內容的圖書簡介，旨在提供一個詳盡且引人入勝的閱讀導覽。 --- 探尋知識的深度與廣度：科學思維的建構與實踐 （暫定書名：《心智的煉金術：重塑科學理解的教學範式》） 一、 導言：科學素養的時代呼喚 在信息爆炸的今天，我們比以往任何時候都更需要一套紮實的科學思維框架來導航復雜的世界。科學並非一堆孤立的事實和公式的集閤，而是一種看待、分析和解決問題的獨特視角。本書正緻力於深入剖析這一核心素養的本質——如何將抽象的科學原理轉化為可操作、可遷移的認知工具。我們不再滿足於“知道”科學是什麼，而是要探究“如何學習”科學，以及“如何有效傳授”科學。 本書的目標讀者群體廣泛，包括一綫K-12教育工作者、大學基礎科學教師、課程設計師、教育研究人員，以及所有對科學學習的認知機製抱有深切興趣的終身學習者。我們將提供一套堅實的理論基礎與豐富的實踐案例，共同開啓一場關於科學知識建構的深度探索之旅。 二、 科學概念的內在結構與認知障礙 理解科學概念的學習，必須首先解構概念本身。本部分將從認知心理學的視角齣發，審視科學知識的層級結構。 1. 概念的類型學：從經驗到理論 我們首先區分瞭不同層次的科學概念：描述性概念（如“岩石”、“細胞膜”）、關係性概念（如“重力”、“光閤作用”）和理論性概念（如“熱力學第二定律”、“進化論”）。每種類型的概念在學習過程中所依賴的認知策略和所需的證據強度均有所不同。我們將探討，為什麼學生很容易掌握描述性知識，卻在理解和應用理論性框架時遭遇瓶頸。 2. 學生的前概念與認知衝突 學習的起點永遠是學習者已有的知識結構。大量的研究錶明，學生在進入正式課堂前已經形成瞭大量“前概念”（Preconceptions）或“樸素理論”（Naïve Theories）。這些樸素理論往往具有驚人的穩固性和解釋力，但與科學範式存在根本性衝突（例如，認為物體會因“慣性”而停止運動，而非慣性是物體保持勻速運動的狀態）。本書將詳盡分析這些常見認知障礙的來源（文化影響、日常經驗、直覺推理），並提齣如何通過“認知衝突”策略，有效地引導學生質疑並重構其原有信念係統。 3. 隱性知識與顯性知識的橋接 科學實踐中包含大量的“隱性知識”（Tacit Knowledge）——那些科學傢們“知道但說不齣來”的直覺判斷和熟練操作。本書探討瞭如何將這些依賴於經驗積纍的隱性知識，通過建模、類比和反思性實踐，轉化為結構化的顯性知識，使其可以被清晰地傳授和評估。 三、 教學範式的演進：從知識傳遞到意義構建 傳統的“講授-記憶”模式在麵對復雜概念時顯得力不從心。本部分將聚焦於構建主義和情境學習理論在科學教學中的應用，重點闡述如何設計能引發深度學習的教學活動。 1. 基於探究的學習（Inquiry-Based Learning, IBL）的實踐精要 IBL 不僅僅是“做實驗”，而是一種基於學生提問、假設、檢驗和論證的學習過程。我們將細緻分解有效的探究式教學所必需的要素： 問題的質量： 如何設計“支架式問題”（Scaffolding Questions）來引導學生深入探究而非停留在錶麵觀察。 數據與證據： 教授學生如何批判性地解讀和分析科學數據，區分相關性與因果性。 論證的結構： 強調科學論證（Claim, Evidence, Reasoning, CER）在鞏固概念理解中的核心作用。 2. 類比與隱喻的有效運用 類比是人類思維中理解陌生事物的強大工具，但在科學教學中也極易産生誤導。我們係統地分析瞭優秀類比的特徵（結構對等性、適用邊界的清晰界定）和常見陷阱。本書提供瞭一套“類比設計與評估矩陣”，幫助教師在引入類比時，最大化其解釋力，並預先消除潛在的誤解。 3. 跨學科整閤與情境化教學 科學概念的生命力在於其在真實世界中的應用。本部分強調瞭STEM/STEAM教育的理念，展示如何將物理、化學、生物、工程和數學的概念融為一體，通過解決真實或模擬的工程挑戰（如城市水循環、可再生能源設計），使抽象的概念獲得具體的意義和應用價值。這種情境化學習有助於提升概念的遷移能力。 四、 評估的革命：衡量理解而非記憶 評估是驅動學習的重要環節。如果評估僅停留在對事實的再現，那麼教學也必然導嚮記憶。本書倡導形成性評估（Formative Assessment）在概念學習過程中的中心地位。 1. 診斷性評估的設計 如何快速、準確地診斷齣學生在特定概念上的認知誤區？我們探討瞭使用概念圖（Concept Mapping）、“解釋你的推理”任務（Explain Your Reasoning Tasks）和情景問題解決測試（Scenario-Based Assessments）等工具，以揭示學生思維的深層結構。 2. 過程性評估與反饋的藝術 真正的學習發生在反饋迴路中。本書詳細闡述瞭高質量反饋的要素：及時性、針對性、麵嚮未來的指導性。重點介紹如何使用“反饋日誌”和“同伴互評”機製，將評估轉變為持續的學習活動，幫助學生學會自我修正。 3. 概念性理解的量化與描述 我們審視瞭如何超越多項選擇題，設計能夠評估概念深度和靈活性的開放性問題。這包括對學生解釋、預測和應用能力的多維度評分標準（Rubrics）的構建，確保評估真正反映瞭學生對科學概念的掌握程度。 五、 教師的專業成長：反思性實踐者的修煉 教學法的有效性最終取決於實施者的專業素養。本書的最後一部分關注教師自身的認知發展和教學實踐的持續改進。 1. 教師的學科教學知識（PCK）的構建 學科教學知識是連接“知道什麼”（學科內容）和“如何教”（教學策略）的關鍵橋梁。我們將引導教師反思自己PCK的薄弱環節，並通過文獻閱讀、教學觀摩和實踐反思，係統地發展其對特定概念的“教學法上的理解”。 2. 教學設計中的“認知負荷”管理 在復雜的科學概念教學中，教師必須成為認知負荷的管理者。我們引入瞭認知負荷理論（Cognitive Load Theory），指導教師如何優化教學材料的呈現方式，區分並減少無關信息（外部負荷），從而將學生的認知資源集中於核心概念的深度加工（生成內在負荷）。 3. 持續反思的循環係統 本書倡導一種“測試-觀察-反思-調整”的持續專業成長循環。通過錄製自己的教學片段、分析學生的錯誤模式，並基於證據調整教學策略，教師可以不斷精煉其“教與學”的藝術，最終實現科學教學的優化與突破。 --- 總結： 《心智的煉金術：重塑科學理解的教學範式》提供瞭一幅關於如何培養下一代科學思維的全麵藍圖。它超越瞭簡單的“技巧傳授”，而是深入到人類認知與知識建構的核心機製。通過理論的穿透力、詳實的案例分析和可操作的教學工具，本書緻力於幫助教育者和學習者共同掌握科學思維的精髓，使科學不再是遙不可及的知識殿堂，而是人人皆可參與的、充滿發現樂趣的思維探險。閱讀本書，就是踏上重塑您對科學教學和學習看法的旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏處理得相當老道，它不是那種平鋪直敘的教科書式寫作，而是像一位經驗豐富的導師在耳邊娓娓道來，充滿瞭洞察力與溫度。我被書中描述的那些“概念衝突點”深深吸引住瞭，作者似乎擁有某種魔力，能將那些看似堅不可摧的學生錯誤認知，一點點地拆解、重塑。它沒有提供一鍵式的解決方案，而是引導讀者去深思，去質疑我們習以為常的教學假設。最讓我印象深刻的是，它成功地將抽象的教育學理論，轉化為瞭具體、可操作的教學策略。我能清晰地感受到作者在強調，真正的理解來自於學生主動建構知識，而不是被動接受信息。讀完後，我感覺自己的教學工具箱被極大地豐富瞭，尤其是那些關於如何設計“催化劑式”提問的章節，簡直是醍醐灌頂，為我的接下來的課程設計提供瞭新的靈感方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格清新而富有穿透力，沒有冗餘的學術術語堆砌，使得即便是一個剛接觸教育理論的讀者，也能迅速抓住其核心思想。它仿佛在邀請讀者進行一場深度的對話，而不是單方麵的說教。它成功地將一個看似枯燥的“循環模型”，描繪成瞭一個動態的、富有生命力的學習生態係統。我尤其欣賞書中對不同教學乾預策略的細緻區分，哪種乾預適閤概念的引入階段，哪種適閤深度鞏固。這體現瞭作者深厚的教學經驗和對學習過程的細緻觀察。它讓我重新審視瞭自己過去在教學中過於依賴“講解”的習慣，轉而開始思考如何設計更有效的“觸發點”，去啓動學生內在的求知機製。這是一本值得反復閱讀、常讀常新的佳作。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的深度超齣瞭我的預期。我原本以為它會聚焦於某一門具體的科學學科，但它展現齣的是一種宏大的、跨學科的思維框架。它關注的是科學思維的本質——質疑、建模和論證——如何能夠被係統地植入到日常教學中去。書中對於“概念形成”路徑的詳盡剖析，讓我這個長期在一綫摸索的教育者感到備受鼓舞。它提供瞭一種嚴謹的分析工具，去診斷教學的癥結所在。我尤其贊賞其中關於“形成性評估”的討論，它將評估不再視為終點，而是學習循環中不可或缺的一部分，是驅動學生前進的動力。這種將理論與實踐完美融閤的寫作方式，使得這本書既有學術上的嚴謹性，又不失對一綫教師的實用指導價值，讀起來酣暢淋灕，受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

我最近讀完瞭一本非常引人入勝的書，它似乎完美地捕捉到瞭教育者在麵對復雜科學概念時的睏境與機遇。這本書的視角非常獨特，它並沒有僅僅停留在知識的羅列上，而是深入探討瞭“學習過程”本身，那種從模糊到清晰，從睏惑到豁然開朗的體驗。我特彆欣賞作者在書中構建的那個學習循環模型，它不僅僅是一個理論框架，更像是一張實用的路綫圖，指引著教師如何設計齣更有效的教學活動。它強調瞭實踐、反思和修正的重要性，讓我意識到，科學教育不應是單嚮的灌輸，而應是啓發式的探索。書中對不同年齡段學生認知發展的觀察也極其敏銳，讓人在閱讀時仿佛能看到那些真實的課堂瞬間，學生們眼中閃爍的疑惑和最終理解後的光芒。這本書提供的工具和理念，無疑會改變我對未來課堂實踐的規劃。

評分☆☆☆☆☆

這本書的魅力在於其內在的邏輯張力——它既肯定瞭科學知識體係的嚴謹性，又極其尊重學習者作為“社會人”的主體性。它提醒我們，教學不是將一堆事實塞進學生的腦子裏，而是在一個充滿人情味的互動環境中，幫助他們搭建起理解世界的腳手架。書中的案例選擇非常巧妙，它們不是那些完美無缺的“理想化”情境，而是充滿瞭現實教學中的混亂和掙紮。通過對這些復雜情境的深入剖析，作者展示瞭如何運用其提齣的學習周期，逐步將混亂導嚮清晰。我個人特彆喜歡它對“錯誤”態度的轉變——錯誤不再是失敗的標誌，而是學習發生的最直接的證據。這種積極的、賦能的視角，極大地提升瞭我對未來教學挑戰的信心。