CAT：科学概念的教与学 [CAT:A Learming Cycle of Scientific Concepts] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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林静 编

图书标签:

• 科学教育
• 科学概念
• 学习周期
• 教学策略
• STEM教育
• 探究式学习
• 概念改变
• 认知发展
• 科学素养
• 教师专业发展

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040496840

版次：1

商品编码：12360131

包装：平装

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

开本：16开

出版时间：2018-05-01

用纸：胶版纸

页数：135

字数：140000

正文语种：中文

内容简介

　　科学概念一直是科学教育的重要内容。学生对科学概念的深度理解，不仅有助于其构建科学知识体系，还能发展学生高层次思维能力、学习迁移能力、元认知策略和科学素养等。《CAT：科学概念的教与学》根据“CAT科学概念学习环”的理论与实证研究结果，从5个方面，分别阐述科学概念的教学价值、着眼于学习内部条件的科学概念学习环CAT的内涵、CAT的课堂应用案例、CAT课堂应用的主要策略、科学概念有效测评方式等内容，旨在为教师提供基于学习科学的科学概念教学方法与策略，以帮助教师开展以学习者为中心、以探究为中心的有质量的科学概念教与学，提高科学课堂教学质量，提升学生科学素养和核心素养。
　　《CAT：科学概念的教与学》可供高等师范院校相关专业的学生使用，也可作为中小学科学职前、在职教师与教研员，以及各类机构和高校科学教育研究者、科普教育工作者等的参考用书。

内页插图

目录

1 科学概念与科学素养
一、概念与科学概念
一、科学素养与科学概念
二、科学概念的学习机制

2 CAT学习环的基本内涵
一、科学概念的认知冲突（C）
二、科学概念的抽象概括（A）
二、科学概念的迁移运用（T）

3 CAT学习环课堂教学案例
一、月相的CAT学习环
二、四季形成的CAT学习环
三、弹力的CAT学习环
四、热传递的CAT学习环
五、动物分类的CAT学习环
六、生物进化的CAT学习环

4 CAT学习环课堂应用条件
一、学生前科学概念的调查分析
二、以学生为中心的课堂环境创设
三、学习共同体的组建
四、学习进阶研究

5 促进理解的科学概念评价
一、纸笔测评
二、观察评价
三、作图评价
四、写作评价
五、概念图评价
六、V形图评价
七、表现性测评
八、计算机交互式测评
参考文献

前言/序言

　　关于“科学概念的教与学”，若您关注的是某一具体知识点的教学处理，本书可能发挥不了多大作用；若您关注的是一些方法论上的问题，那么本书具有可资借鉴的参考。知识点的教学处理，需要依据学生的具体条件而定。有些看似简单的基础知识，若您教的学生尚未掌握，那在新知识的学习中就是疑难问题。有些看似复杂的基础知识，若您教的学生恰在这方面已有很好的体验和收获，则在新知识的学习中就可作为学生的已知，而不用作为教学的难点。所以，在本书中凡涉及知识点的教学处理，其目的不是为了告知应进行这样的教学处理，而是作为具体的案例，呈现本书想要表达的，基于学生学习的内部条件来构建有效的“科学概念的教与学”的思考和探索。
　　知识的教与学，于广大中小学科学教师而言，是老生常谈之事。本书期待能引起读者再思考的第一个问题，是如何定位科学知识的教学目标与教学价值。中小学科学教育的每一堂课，都会涉及知识的教与学。若视科学知识为一堆科学概念与一些科学事实，则教学内容将庞杂无边，教师教得累，学生也学得苦。若视知识为一座有结构的“金字塔”，以知识的教与学为载体教会学生搭建“知识金字塔”的本领，从而使学生将来能自主扩建和发展自己的“知识金字塔”.教师就会更关注“概念的教与学”，会设定每堂课知识教学的目标为构建某一概念的意义，在每学期、每学年的课堂教学中会注重概念的发展并搭建概念与概念之间的联系。换一个角度而言，以“科学概念的教与学”来代替“科学知识的教与学”，意在突出有系统、有结构地处理科学知识，教授学生掌握最重要的知识节点并以此为载体发展学生的科学思维、科学探究以及科学情感、态度与价值观。
　　本书期待引发读者再思考的第二个问题，是关于学习的发生以及遵循学生学习规律的教学。“科学探究”“建构主义”，大家对这些教学理念已耳熟能详，许多教师也认为自己是认同和掌握这些教学理念的。但为何许多教师在课堂中仍是一遍又一遍地讲演，学生仍是一遍又一遍地演练？既然课堂有学生参与的活动，在学生活动之后，为何大多数教师期待的却是学生讲出“标准答案”而不是真实描述自己的活动体验？既然学习是学生自主构建意义的过程，为何教师拒绝而不是珍视学生在学习过程中发生的错误？这些都说明，学习并掌握某一理念或概念，对教师和学生而言都不容易。由此，反思学生在学习科学概念过程中的不易，我们应该思考的是，怎样创设有利于学生真正掌握科学概念并能学以致用的课堂教学，而不是一味地拒绝学生的错误理解或批评学生不用功。
　　本书期待引发读者再思考的第三个问题，是教学评价的问题。目前有一糟糕的现象，是教师以为学生都理解了所学内容，学生自己也以为自己理解了所学内容，但其实未必，因为学生一遇到新情境或实际问题，就不能迁移应用这些新学的内容。这一糟糕的现象是与教师的教学评价理念及其掌握的评价技术有关的。若科学课程的学习目标仅为知识的掌握而不是素养的提升，那么教学评价的出发点就会在于检查学生掌握的知识，而学生只用理解和记忆知识的文本涵义就可应对这样的教学评价。另外，怎样的测评方式可以有效考查学生的能力与素养？这仍是当前教学评价的疑难点，是大多数教师尚未掌握的评价技术，需要教师反思和探索何谓概念理解的学生表现、何谓具有科学素养的学生表现，进而探索有效评价的问题。

好的，这是一份围绕“科学概念的教与学”这一核心主题，但完全不涉及您特定书籍《CAT：科学概念的教与学》内容的图书简介，旨在提供一个详尽且引人入胜的阅读导览。 --- 探寻知识的深度与广度：科学思维的建构与实践 （暂定书名：《心智的炼金术：重塑科学理解的教学范式》） 一、 导言：科学素养的时代呼唤 在信息爆炸的今天，我们比以往任何时候都更需要一套扎实的科学思维框架来导航复杂的世界。科学并非一堆孤立的事实和公式的集合，而是一种看待、分析和解决问题的独特视角。本书正致力于深入剖析这一核心素养的本质——如何将抽象的科学原理转化为可操作、可迁移的认知工具。我们不再满足于“知道”科学是什么，而是要探究“如何学习”科学，以及“如何有效传授”科学。 本书的目标读者群体广泛，包括一线K-12教育工作者、大学基础科学教师、课程设计师、教育研究人员，以及所有对科学学习的认知机制抱有深切兴趣的终身学习者。我们将提供一套坚实的理论基础与丰富的实践案例，共同开启一场关于科学知识建构的深度探索之旅。 二、 科学概念的内在结构与认知障碍 理解科学概念的学习，必须首先解构概念本身。本部分将从认知心理学的视角出发，审视科学知识的层级结构。 1. 概念的类型学：从经验到理论 我们首先区分了不同层次的科学概念：描述性概念（如“岩石”、“细胞膜”）、关系性概念（如“重力”、“光合作用”）和理论性概念（如“热力学第二定律”、“进化论”）。每种类型的概念在学习过程中所依赖的认知策略和所需的证据强度均有所不同。我们将探讨，为什么学生很容易掌握描述性知识，却在理解和应用理论性框架时遭遇瓶颈。 2. 学生的前概念与认知冲突 学习的起点永远是学习者已有的知识结构。大量的研究表明，学生在进入正式课堂前已经形成了大量“前概念”（Preconceptions）或“朴素理论”（Naïve Theories）。这些朴素理论往往具有惊人的稳固性和解释力，但与科学范式存在根本性冲突（例如，认为物体会因“惯性”而停止运动，而非惯性是物体保持匀速运动的状态）。本书将详尽分析这些常见认知障碍的来源（文化影响、日常经验、直觉推理），并提出如何通过“认知冲突”策略，有效地引导学生质疑并重构其原有信念系统。 3. 隐性知识与显性知识的桥接 科学实践中包含大量的“隐性知识”（Tacit Knowledge）——那些科学家们“知道但说不出来”的直觉判断和熟练操作。本书探讨了如何将这些依赖于经验积累的隐性知识，通过建模、类比和反思性实践，转化为结构化的显性知识，使其可以被清晰地传授和评估。 三、 教学范式的演进：从知识传递到意义构建 传统的“讲授-记忆”模式在面对复杂概念时显得力不从心。本部分将聚焦于构建主义和情境学习理论在科学教学中的应用，重点阐述如何设计能引发深度学习的教学活动。 1. 基于探究的学习（Inquiry-Based Learning, IBL）的实践精要 IBL 不仅仅是“做实验”，而是一种基于学生提问、假设、检验和论证的学习过程。我们将细致分解有效的探究式教学所必需的要素： 问题的质量： 如何设计“支架式问题”（Scaffolding Questions）来引导学生深入探究而非停留在表面观察。 数据与证据： 教授学生如何批判性地解读和分析科学数据，区分相关性与因果性。 论证的结构： 强调科学论证（Claim, Evidence, Reasoning, CER）在巩固概念理解中的核心作用。 2. 类比与隐喻的有效运用 类比是人类思维中理解陌生事物的强大工具，但在科学教学中也极易产生误导。我们系统地分析了优秀类比的特征（结构对等性、适用边界的清晰界定）和常见陷阱。本书提供了一套“类比设计与评估矩阵”，帮助教师在引入类比时，最大化其解释力，并预先消除潜在的误解。 3. 跨学科整合与情境化教学 科学概念的生命力在于其在真实世界中的应用。本部分强调了STEM/STEAM教育的理念，展示如何将物理、化学、生物、工程和数学的概念融为一体，通过解决真实或模拟的工程挑战（如城市水循环、可再生能源设计），使抽象的概念获得具体的意义和应用价值。这种情境化学习有助于提升概念的迁移能力。 四、 评估的革命：衡量理解而非记忆 评估是驱动学习的重要环节。如果评估仅停留在对事实的再现，那么教学也必然导向记忆。本书倡导形成性评估（Formative Assessment）在概念学习过程中的中心地位。 1. 诊断性评估的设计 如何快速、准确地诊断出学生在特定概念上的认知误区？我们探讨了使用概念图（Concept Mapping）、“解释你的推理”任务（Explain Your Reasoning Tasks）和情景问题解决测试（Scenario-Based Assessments）等工具，以揭示学生思维的深层结构。 2. 过程性评估与反馈的艺术 真正的学习发生在反馈回路中。本书详细阐述了高质量反馈的要素：及时性、针对性、面向未来的指导性。重点介绍如何使用“反馈日志”和“同伴互评”机制，将评估转变为持续的学习活动，帮助学生学会自我修正。 3. 概念性理解的量化与描述 我们审视了如何超越多项选择题，设计能够评估概念深度和灵活性的开放性问题。这包括对学生解释、预测和应用能力的多维度评分标准（Rubrics）的构建，确保评估真正反映了学生对科学概念的掌握程度。 五、 教师的专业成长：反思性实践者的修炼 教学法的有效性最终取决于实施者的专业素养。本书的最后一部分关注教师自身的认知发展和教学实践的持续改进。 1. 教师的学科教学知识（PCK）的构建 学科教学知识是连接“知道什么”（学科内容）和“如何教”（教学策略）的关键桥梁。我们将引导教师反思自己PCK的薄弱环节，并通过文献阅读、教学观摩和实践反思，系统地发展其对特定概念的“教学法上的理解”。 2. 教学设计中的“认知负荷”管理 在复杂的科学概念教学中，教师必须成为认知负荷的管理者。我们引入了认知负荷理论（Cognitive Load Theory），指导教师如何优化教学材料的呈现方式，区分并减少无关信息（外部负荷），从而将学生的认知资源集中于核心概念的深度加工（生成内在负荷）。 3. 持续反思的循环系统 本书倡导一种“测试-观察-反思-调整”的持续专业成长循环。通过录制自己的教学片段、分析学生的错误模式，并基于证据调整教学策略，教师可以不断精炼其“教与学”的艺术，最终实现科学教学的优化与突破。 --- 总结： 《心智的炼金术：重塑科学理解的教学范式》提供了一幅关于如何培养下一代科学思维的全面蓝图。它超越了简单的“技巧传授”，而是深入到人类认知与知识建构的核心机制。通过理论的穿透力、详实的案例分析和可操作的教学工具，本书致力于帮助教育者和学习者共同掌握科学思维的精髓，使科学不再是遥不可及的知识殿堂，而是人人皆可参与的、充满发现乐趣的思维探险。阅读本书，就是踏上重塑您对科学教学和学习看法的旅程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏处理得相当老道，它不是那种平铺直叙的教科书式写作，而是像一位经验丰富的导师在耳边娓娓道来，充满了洞察力与温度。我被书中描述的那些“概念冲突点”深深吸引住了，作者似乎拥有某种魔力，能将那些看似坚不可摧的学生错误认知，一点点地拆解、重塑。它没有提供一键式的解决方案，而是引导读者去深思，去质疑我们习以为常的教学假设。最让我印象深刻的是，它成功地将抽象的教育学理论，转化为了具体、可操作的教学策略。我能清晰地感受到作者在强调，真正的理解来自于学生主动建构知识，而不是被动接受信息。读完后，我感觉自己的教学工具箱被极大地丰富了，尤其是那些关于如何设计“催化剂式”提问的章节，简直是醍醐灌顶，为我的接下来的课程设计提供了新的灵感方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于其内在的逻辑张力——它既肯定了科学知识体系的严谨性，又极其尊重学习者作为“社会人”的主体性。它提醒我们，教学不是将一堆事实塞进学生的脑子里，而是在一个充满人情味的互动环境中，帮助他们搭建起理解世界的脚手架。书中的案例选择非常巧妙，它们不是那些完美无缺的“理想化”情境，而是充满了现实教学中的混乱和挣扎。通过对这些复杂情境的深入剖析，作者展示了如何运用其提出的学习周期，逐步将混乱导向清晰。我个人特别喜欢它对“错误”态度的转变——错误不再是失败的标志，而是学习发生的最直接的证据。这种积极的、赋能的视角，极大地提升了我对未来教学挑战的信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格清新而富有穿透力，没有冗余的学术术语堆砌，使得即便是一个刚接触教育理论的读者，也能迅速抓住其核心思想。它仿佛在邀请读者进行一场深度的对话，而不是单方面的说教。它成功地将一个看似枯燥的“循环模型”，描绘成了一个动态的、富有生命力的学习生态系统。我尤其欣赏书中对不同教学干预策略的细致区分，哪种干预适合概念的引入阶段，哪种适合深度巩固。这体现了作者深厚的教学经验和对学习过程的细致观察。它让我重新审视了自己过去在教学中过于依赖“讲解”的习惯，转而开始思考如何设计更有效的“触发点”，去启动学生内在的求知机制。这是一本值得反复阅读、常读常新的佳作。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的深度超出了我的预期。我原本以为它会聚焦于某一门具体的科学学科，但它展现出的是一种宏大的、跨学科的思维框架。它关注的是科学思维的本质——质疑、建模和论证——如何能够被系统地植入到日常教学中去。书中对于“概念形成”路径的详尽剖析，让我这个长期在一线摸索的教育者感到备受鼓舞。它提供了一种严谨的分析工具，去诊断教学的症结所在。我尤其赞赏其中关于“形成性评估”的讨论，它将评估不再视为终点，而是学习循环中不可或缺的一部分，是驱动学生前进的动力。这种将理论与实践完美融合的写作方式，使得这本书既有学术上的严谨性，又不失对一线教师的实用指导价值，读起来酣畅淋漓，受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

我最近读完了一本非常引人入胜的书，它似乎完美地捕捉到了教育者在面对复杂科学概念时的困境与机遇。这本书的视角非常独特，它并没有仅仅停留在知识的罗列上，而是深入探讨了“学习过程”本身，那种从模糊到清晰，从困惑到豁然开朗的体验。我特别欣赏作者在书中构建的那个学习循环模型，它不仅仅是一个理论框架，更像是一张实用的路线图，指引着教师如何设计出更有效的教学活动。它强调了实践、反思和修正的重要性，让我意识到，科学教育不应是单向的灌输，而应是启发式的探索。书中对不同年龄段学生认知发展的观察也极其敏锐，让人在阅读时仿佛能看到那些真实的课堂瞬间，学生们眼中闪烁的疑惑和最终理解后的光芒。这本书提供的工具和理念，无疑会改变我对未来课堂实践的规划。