思维导图促进小学生科学概念理解的实证研究

摘要

科学技术的迅猛发展，导致科学知识增长迅速。学生如何在短时间内学习科学知识，如何整理、归纳、理解科学知识背后所蕴含的科学概念，形成系统的、相互关联的知识体系，成了学生们所面临的难题。　　基础教育课程改革对当前科学教育提出了更高的要求，在以往的课程设置、教学过程中偏重于学生推理、运算等能力的提高，如何帮助学生形成系统化的科学知识从而更好地理解科学概念成为难点。2009年国外科学概念的提出使得国内开始将焦点聚焦在“科学概念”上。小学科学是一门基础性的课程，同时它也是学生逐步建构科学概念的起点与学习进程的起点。科学概念要求教师引导学生从现象中抓出本质，要求教师站在长远发展的角度去考察现今的科学教育，由此，思维导图的出现为科学教育工作者提供了全新的视角。国外思维导图开展地轰轰烈烈，许多国家都在探索科学教育，并取得了一定成果。为此，在借鉴国外研究的基础上，结合我国的实际情况与小学科学学科情况，将目光集中在“利用思维导图是否能够促进小学生对科学概念的理解”的研究上。　　本研究建立在利用思维导图的基础上，探究“思维导图运用在科学课堂之中，是否能促进小学生科学概念理解”。确定研究问题后，利用文献法分析其他学科和国外思维导图、科学概念教学的研究成果，了解有关思维导图、科学概念教学的已有研究成果、研究现状和研究趋势，围绕研究的核心问题，将研究内容确定为：①基于思维导图的教学实验方案设计（试卷测试、学生访谈）；②基于思维导图的小学科学科学概念教学方案设计（教学模式、教学目标、教学评价、教学策略）；③基于思维导图是否能够促进小学生概念理解。根据教材和小学科学课程标准的具体要求，结合实际教学情况，将重庆市某小学三年级学业水平无明显差异的两个班做为实验班和对照班，进行基于思维导图促进科学概念理解的教学实践。利用罗伯特·卡普拉斯和他的同事提出的学习环模式，将思维导图融合于学习环的探索、概念引入、概念应用三阶段中，并制定有效的教学策略，同时通过实验前后访谈，全面了解学生的科学概念理解情况的差异。依据新教科版小学科学三年级上册《空气》单元的内容，选取四个科学概念，进行教学，并编制相关试题进行测验。　　通过对两个班级科学学业水平进行后测，并对后测成绩进行分析，得出以下结论：①通过实验班与对照班教学实验后测科学学业水平的比较，实验班与对照班后测成绩达到显著性差异，并且实验班后测成绩优于对照班，说明应用思维导图可在一定程度上促进学生对科学概念的理解；②用思维导图对实验班中男生女生进行差异比较，发现男女生差异不显著，说明运用思维导图，促进学生科学概念理解，与性别无关；③在认识与记忆、理解与判断、掌握与应用、分析与综合四个维度中，只有理解与判断、掌握与应用两个维度达到显著性差异，可能的原因是教学时间不长，学生科学概念理解能力未能充分显现；④通过学生访谈，发现学生对于教师在科学课堂上使用思维导图进行教学的接受度较高。

目录

1 前 言

1.1问题的提出

1.1.1基础教育课程改革之需

1.1.2科学概念的提出

1.1.3国外思维导图教学实践的启发

1.2研究现状

1.2.1 思维导图的本体研究

1.2.2 思维导图的学科教学研究

1.2.3 科学概念教学研究现状

1.2.4 基于思维导图的科学概念理解研究

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究意义

1.4.1 研究方法

1.4.2 技术路线

2 概念界定及理论基础

2.1.1 思维导图

2.1.2 思维导图与概念图

2.1.3 科学概念

2.1.4 概念理解

2.1.5 概念理解与概念转变

2.2.1 有意义学习理论

2.2.2 建构主义学习理论

2.2.3 脑科学理论

2.2.4 元认知理论

3 基于思维导图促进小学生科学概念理解的应用策略

3.1 基于思维导图促进小学生科学概念理解的教学模式

3.1.1 创设问题情境，探查学生前概念

3.1.2建立认知冲突

3.1.3 利用思维导图建构科学概念，促进概念理解

3.1.4 利用思维导图应用科学概念，促进反思与评价

3.2 基于思维导图促进小学生科学概念理解的教学策略

4 教学实验及结果分析

4.1 实验研究对象

4.2 研究时间

4.3 教学实践实施过程

4.3.1 运用思维导图进行科学概念梳理

4.3.2 思维导图在课堂中的介绍——《感受空气》

4.3.3 运用思维导图进行科学课堂教学的案例——《我们来做“热气球”》

4.4.1 实验前测比较

4.4.2 实验后测比较

4.4.3 实验结果分析

4.4.4 学生访谈

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 反思

5.3 展望

参考文献

附录

学位论文数据集

致谢