Uncovering Student Ideas in Science, Volume 3 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:National Science Teachers Association

作者:Page Keeley

出品人:

页数:225

译者:

出版时间:2008-04-01

价格:USD 27.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781933531243

丛书系列:

图书标签:

• 科学教育
• 概念转变
• 学生误解
• 科学教学
• 探究式学习
• 评估
• K-12科学
• 教师专业发展
• 科学认知
• 教学策略

科学学习的深度探索：揭示学生对科学概念的理解 系列概述 《揭示学生对科学概念的理解》系列图书，旨在深入剖析学生在学习科学过程中普遍存在的误解与认知偏差。本系列以真实的学生观点和科学教学的实践为基础，为教师、课程开发者以及所有关心科学教育的人士提供宝贵的见解。每卷图书都聚焦于特定的科学领域，通过详细的研究方法、丰富的案例分析以及富有启发性的讨论，帮助读者理解学生是如何思考科学的，以及如何更有效地引导他们建构准确的科学知识体系。本系列不仅仅是一本参考书，更是一个鼓励反思、促进对话、推动科学教育创新的平台。 第三卷：聚焦能量、力与运动、以及生命科学中的核心概念 《揭示学生对科学概念的理解，第三卷》是该系列的最新力作，将目光投向了科学教育中最具挑战性也最核心的几个领域：能量、力与运动，以及生命科学中的关键概念。本卷深入挖掘学生在这些领域中常见的、根深蒂固的误解，并提供基于证据的策略，帮助教师克服这些障碍，促进学生对科学概念的真正理解。 能量：超越“有用性”的理解 在日常生活经验中，“能量”常常与“电力”、“燃料”或“做功”等直观概念联系在一起。学生们普遍认为能量是某种可以被“拥有”、“消耗”或“转移”的东西，但对于能量的守恒性、转化形式以及其作为一种状态而非物质的本质，则往往存在着模糊甚至错误的认识。 本卷的第一部分，将系统地探讨学生对能量概念的各种误解。例如，许多学生将能量等同于“力量”或“活力”，将能量的流动与物体的移动直接挂钩，而忽略了能量转化的过程。他们可能认为，当一个物体停止运动时，它的能量也就消失了；或者在能量转化过程中，能量会“减少”或“丢失”，而非只是以不同的形式存在。对于热能、光能、化学能等不同形式的能量，学生也往往难以建立清晰的联系，甚至将它们视为彼此独立的现象。 本卷的重点在于，帮助教师认识到这些误解的根源，这些根源往往来自于日常语言的模糊性、不完整的科学模型以及缺乏系统性的教学引导。随后，本卷将提供一系列经过实践检验的教学策略，旨在帮助学生构建更准确的能量模型。这些策略包括： 情境化教学： 利用学生熟悉的日常现象，如灯泡发光、汽车行驶、食物消化等，引导学生识别能量的来源、转化和去向。例如，通过分析一个简单的电路，让学生理解电能如何转化为光能和热能，并强调能量的守恒。 模型构建与修正： 鼓励学生自己构建关于能量流动和转化的图示或模型，并在教师的引导下，逐步修正和完善这些模型，以包含能量守恒和各种能量形式的相互转换。 概念辨析： 通过设计有针对性的问题和讨论，帮助学生区分能量与物体、能量与力、能量与速度等概念。例如，提问“一个静止的物体有能量吗？”“为什么热的物体会冷却，能量去了哪里？”这类问题能有效激发学生对能量本质的思考。 量化与实验： 在适当的阶段引入简单的能量测量和计算，让学生体验到能量的守恒性可以通过定量研究来验证。例如，通过测量加热水所需的能量和水温升高之间的关系，来理解热量与能量的联系。 本卷相信，通过这些深入且富有启发性的方法，教师可以帮助学生超越对能量的“有用性”的肤浅理解，真正掌握能量作为宇宙基本属性的深刻含义。 力与运动：打破“惯性”的迷思 力与运动是经典物理学的基石，然而，学生们在理解这些概念时，也常常面临着各种挑战。最普遍的误解之一是关于惯性。许多学生认为，一个物体之所以会运动，是因为持续有力的作用。一旦力消失，物体就会立即停止。这种“停止力”的观念，严重阻碍了他们对牛顿第一定律（惯性定律）的理解。 本卷的第二部分，将聚焦于学生对力与运动之间关系的理解。除了惯性问题，学生还可能存在以下误解： 力是运动的原因，而非改变运动状态的原因： 学生倾向于认为，力是产生运动的直接原因，而不是改变物体运动状态（速度大小或方向）的原因。因此，他们会认为没有力就没有运动，而忽略了物体在不受力或合力为零时保持匀速直线运动的状态。 摩擦力是阻碍运动的唯一力量： 学生常常将摩擦力视为阻碍一切运动的普遍力量，而忽视了摩擦力在某些情况下（如提供运动所需的力）的作用，以及静摩擦与滑动摩擦的区别。 作用力与反作用力的相互抵消： 学生容易混淆作用力与反作用力与平衡力。他们可能认为，如果两个物体之间存在作用力与反作用力，那么这两个力就会相互抵消，导致物体无法运动，而忽略了作用力与反作用力作用在不同的物体上。 对速度和加速度的混淆： 学生常常将速度和加速度混为一谈，认为速度越大，加速度也越大，或者认为只要物体在运动，就一定有加速度。 针对这些常见的误解，本卷将提供一系列创新的教学策略： 动手实验与观察： 设计简单易行的实验，如在光滑表面上推动物体，观察其运动状态的变化，让学生亲身体验惯性的存在。通过对比在不同表面（光滑与粗糙）上推动物体的运动情况，引导学生认识摩擦力的作用。 情境模拟与推理： 利用动画、视频或模拟软件，展示物体在不同受力情况下的运动轨迹，帮助学生建立直观的认识。例如，模拟在太空中物体运动的情景，让学生理解没有阻力的情况下，物体将保持匀速直线运动。 概念辨析与类比： 精心设计一系列辨析性问题，引导学生区分“力是运动的原因”和“力是改变运动状态的原因”。例如，提问“当你停止推一个盒子时，它为什么还会继续滑行一小段距离？” 引入抽象模型： 在学生建立起初步的直观认识后，逐步引入力的矢量概念、牛顿运动定律等抽象模型，帮助学生更严谨地理解力与运动的关系。 通过这些方法，本卷致力于帮助学生克服对惯性的迷思，建立起对力与运动之间关系的科学认知，为后续更深入的物理学习打下坚实基础。 生命科学：解构“生存”与“适应”的复杂性 生命科学领域，尤其是关于生存、适应、遗传和进化等概念，对于学生而言充满了挑战。生命系统的复杂性，以及许多生物学概念的抽象性，使得学生容易形成简化甚至错误的模型。 本卷的第三部分，将深入探讨学生在生命科学核心概念上的理解难题。重点关注以下几个方面： 生存的概念： 学生常常将生存简单地等同于“活着”，而忽视了生物体维持生命所需的各种过程，如能量获取、物质交换、生长发育、繁殖等。他们可能认为，只要生物没有死亡，就处于生存状态，而忽略了生物体内部的动态平衡和应对环境变化的能力。 适应的误解： 学生普遍认为适应是生物体“主动”或“有意”地去改变以适应环境。他们可能倾向于将适应理解为一种选择性的努力，例如，长颈鹿伸长脖子是为了吃到高处的叶子，并且这种伸长是可以通过后天努力实现的。这种拉马克主义式的解释，严重偏离了达尔文的自然选择理论。 基因的“蓝图”与“遗传”的误读： 学生常常将基因视为一个固定的“蓝图”，决定了生物体的所有性状，而忽略了基因与环境的相互作用，以及基因表达的调控。他们可能认为，父母有什么样的性状，子女就一定会遗传到，而忽视了显性、隐性、基因重组等概念。 进化过程的理解： 学生对进化过程的理解常常是线性的、目的性的，认为生物是在朝着更“高级”或更“完美”的方向进化，而忽略了进化是一个随机且适应性驱动的过程，没有预设的终点。 为了解决这些在生命科学领域普遍存在的理解障碍，本卷将提供一系列创新的教学建议： 多层次的生命模型： 鼓励学生构建不同层次的生命模型，从细胞到个体，再到种群和生态系统，帮助他们理解生命体的复杂性和相互关联性。 引入“能力”与“需求”的视角： 在讨论生存时，强调生物体为了维持生存而必须具备的各种“能力”，以及这些能力满足其“需求”的过程。例如，植物通过光合作用制造食物以满足能量需求。 情境化的适应性分析： 通过分析不同生物体在特定环境中的生存策略，引导学生理解适应性是长期自然选择的结果，而非个体的主动改变。例如，研究沙漠植物的叶片形态和储水能力，来理解其对干旱环境的适应。 概念辨析与对比： 组织学生进行概念辨析，区分“获得性状”与“遗传性状”，理解“性状”与“基因”之间的关系，以及基因表达受环境调控的特点。 循序渐进的进化模型： 从简单的“变异”概念入手，逐步引入“选择压力”和“自然选择”等机制，并通过模拟实验或案例分析，帮助学生理解进化是一个渐进且非指向性的过程。 本卷相信，通过这些细致入微的教学方法，教师可以帮助学生打破对生存和适应的误解，构建起关于生命系统动态、复杂和不断进化的科学认知。 总结 《揭示学生对科学概念的理解，第三卷》是一部集理论研究、实践指导和教育反思于一体的力作。它不仅揭示了学生在能量、力与运动、以及生命科学核心概念上的常见误解，更重要的是，它提供了一套切实可行、基于证据的教学策略，帮助教师成为促进学生深度学习的引路人。本书的价值在于，它鼓励教育者跳出“教给学生知识”的传统模式，转向“帮助学生建构理解”，从而点燃学生对科学世界的好奇心，培养他们成为具备科学素养的未来公民。无论您是经验丰富的教师，还是初涉教坛的新手，抑或是对科学教育充满热情的家长，本书都将为您提供宝贵的启示和实用的工具。

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