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【关键词】探究式教学法 大学生科研能力 教学设计
科研能力的培养具有创造性、探究性的过程,在此过程中提高了学生运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题的综合能力,形成了基本的创新素质,从而提高创新能力。以往该课程的教学形式主要采用的是授受式教学,授受式教学法可以在较短时间内集中把系统的理论知识传授给学生,但具有一定的局限和弊端。探究教学法是一种需要学生设计研究、搜集信息、分析资料、构建证据,围绕从证据中得出结论的一种教学的方法,是一种以问题为依托的学习过程,是学生通过主动探究解决问题的过程。本研究试图运用探究式教学法结合《体育科学研究理论与方法》课程教学来培养学生的科研能力,以提高学生发现问题的能力,获取信息能力,实践动手能力,分析问题和解决问题等方面的能力。
研究对象与方法
1.研究对象
本文以探究式教学法的运用为研究对象。
2.研究方法
(1)文献资料法
根据研究需要,查阅了中国期刊全文数据库、中国优秀硕士、博士论文数据库等有关本课题的论文及会议文献,课程教学和探究式教学有关的专著,为研究提供理论上的依据。
(2)教学实验法
①教学实验目的
通过教学实验检验在《体育科研理论与方法》课程教学中运用探究教学法可以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
②实验对象和样本量
实验对象为西安体育学院2009级体育教育专业参加选修《体育科研理论与方法》课程的学生96人。按教学分班进行随机确定实验班和对照班,其中实验班为6-10班52人,对照班为1-5班44人。
③施加因素
对照组采用传统授受式教学法,对实验组施加的因素是探究教学法。根据确定的教学目标,结合学生现有的相关知识的起点,分析为达到目标,运用探究式教学法步骤如下:
a.呈现教学目标,引起学生的注意和兴趣。
b.教师讲授新课中的认知领域目标中的相关理论知识和方法。
c.提出问题或给出实例,引导学生独立或合作解决技能领域目标中的问题。
d.让学生进行分析、讨论。
e.教师让学生展示探究的结果,然后点评。
f.教师给出解题策略指导。然后,学生再次讨论前面探究结果,得出结论。
g.要求学生将所学知识和相关技能运用于实际,布置探究性学习活动的课后作业,要以书面形式呈现探究结果,在下节课要进行讨论和评价。
④实验条件的控制
a.分组前先调查学生科研能力的基本情况,尽量保证试验组和对照组学生起点相同。
b.使实验组和对照组的教师是同一人,教学条件相同。
c.教师进行统一评价学生学习效果和专人进行统计处理。
⑤效应指标
a.认知领域的指标:以《体育科研理论与方法》课考试为手段,检验学生对理论知识的掌握情况。
b.技能领域的指标:以学生完成的调查报告为手段,检验学生结合实际运用体育科研理论和方法的能力,以验证学生分析问题和解决问题的能力的变化情况。
(3)数理统计法
运用 Microsoft Excel 和 Spss13.0 软件对所搜集的数据进行统计处理。
研究结果与分析
1.运用探究式教学法的教学设计
探究式教学设计至少要考虑教学目标、教学策略和教学效果评价三方面的设计。结合体育科研能力的基本结构的内在学习顺序,探究式教学法的教学设计应从培养学生科研选题能力、搜集和分析资料能力、成功表达能力三个层次,就教学目标、教学策略和教学效果评价三方面展开具体的教学设计。
(1)教学目标的设计
①确定领域目标的理论依据
布鲁姆等人认为,教学目标可分为认知领域、情感领域和动作技能三大领域,而且根据学生的心理认知活动不同,每一领域又分为不同水平层次的亚目标。
②确定重点领域目标的依据
探究式教学法是通过学生亲身实践获取知识和直接经验,提高学生综合运用所学知识解决实际问题的能力的方法。结合《体育科研理论与方法》课的教学任务,在设计运用探究式教学法的教学目标时重点在于认知领域目标和技能领域目标的达成,而且在技能性领域目标达成过程中已经融入了一定的情感态度。
③根据教学单元特点调整各领域教学目标
根据《体育科研理论与方法》各章节中每个教学单元的特点,选择性地实施探究式教学。在选择时要遵循3个基本原则:一是执行相同的教学时数,以一次课为一个教学单元。二是本教学单元的内容及特点,难度适中,存在采取探究式教学的必要性和可能性。三是对于体育教学目标的表述应遵循规范性、操作性和具体性要求。
(2)教学策略的设计
教学策略的选择与开发决定于对教学任务的分析,分析教学目标中包含的学习结果类型、学生的起点能力和从起点能力达到终点目标所需要的使能目标和其他支持性条件。第一步要通过复习或在课堂上讲解学生应具备的起点能力;第二步要呈现教学目标,并根据要达成的教学目标提出学生要进行的探究问题或解决实例问题;第三步学生采用独自或合作完成探究学习活动,教师让学生展示探究结果;第四步教师提供解题策略,学生对刚才探究的结果进行再次分析讨论,得出结论;第五步探究获得的知识和技能运用于实际,布置作业;第六步对所有学生的任务完成情况作简单评估,根据评估结果,调整教学策略,进入下一目标的教学。探究式教学环节见图1。
(3)教学效果评价的设计
认知领域目标的评价:该领域目标中的问题有标准答案,评价学生是否获得了正确结果,采用闭卷考试的方式进行评价,把相关知识融入试卷中的问题进行考核。
能力领域目标的评价:能力领域目标的评价是对学生在探究活动中习得策略性知识的情况进行评价。目标的评价是让学生根据自己的特长和兴趣,结合给定的相关关键词“××参加××体育活动××调查”,完成一个调查报告。
2.运用探究教学法取得的教学效果分析
(1)学生完成调查报告质量情况的比较分析
实验班学生完成的调查报告整体质量要好于对照班学生的情况(P
通过学生确定的调查报告题目来看,由于时间和无经费的限制,实验班和对照班学生确定的选题范围处于适中和偏小的多些,选题难度不是很大;选题依据的表述基本清楚,两班没有明显的区别。只是从选题新颖性方面,实验班的情况要好于对照班,实验班学生认为确定论文题目较容易的学生占35.50%,较难的占到16.15%,对照班分别为15.38% 和27.76%,从数据看来,学生确定论文题目过程中感觉难易程度存在一定差异。
学生的调查报告中,搜集相关的数据和资料,学生以采用问卷调查法、访问调查法或观察法为主,实验班71.24%的学生采用了问卷调查法,20.75%学生采用了访问调查法;对照班为50.36%和45.82%。对照班学生采用问卷调查法少于实验班,而采用访问调查的较多。实验班学生运用搜集资料和经验事实材料方法达到较熟练程度以上的占60%,而对照班达到较熟练程度以上的占46.66%;实验班学生不太熟练和不熟练运用方法的共占到20%,对照班占到30% 。
从研究成果表达能力的各评价指标来分析,较差方面主要集中在摘要的表述,图表的规范性和得出的研究结论三方面。72.16%的学生对摘要内容的表述不够全面,有的缺少目的。图表的规范性主要因为学生平时缺乏实际操作,对统计图表的使用条件和格式不清楚,实验班操作的效果要好于对照班学生。实验班和对照班学生在研究结论的表述方面存在较大差别。
从实验结果看,采用探究式教学法无论是对于提升学生分析问题和解决问题的能力,还是对于提高学生综合科研能力的效果,或是其中的选题能力、搜集和分析资料能力、成果表达能力等方面具有良好的效果。
(2)《体育科研理论与方法》课程结业考试成绩的比较分析
学生考试分数整体情况,实验班和对照班学生成绩成正态分布,各班学生成绩集中在70-79分,不及格率很低,学生对体育科研理论与方法的基础知识掌握良好。实验班学生70-79分和80-89分的学生人数要高于对照班的情况。
从学生回答卷面问题情况分析,试验班和对照班学生在对体育科研理论与方法知识的记忆和理解层面上看,即反映在填空题和简答题方面,从学生得失分情况分析,学生总体失分情况无大的差异。
学生在知识的运用、分析和评价层次方面的得分存在较为明显的差异,即在辨析题和应用题回答方面,学生的失分情况相差较大,试验班学生得分率要好于对照班,采用探究式教学过程,让学生自主体验解决问题的方式有利于学生对知识和方法的灵活掌握,有利于提高学生解决具体的实际问题。
结论及建议
结合教学设计的理论和探究式教学法运用的基本程序,探究式教学法在《体育科研理论与方法》课的教学设计应从培养学生科研选题能力、搜集和分析资料能力、成果表达能力三个层次,就教学目标、教学策略和教学效果评价三方面展开具体的教学设计。采用探究式教学过程,让学生自主体验解决问题的方式更有利于学生对知识和方法的灵活掌握,更有利于提高学生解决具体的实际问题。运用探究教学法对于提高学生的学习兴趣、发现问题、解决问题等方面的能力有着积极的意义。
学校适当增加《体育科研理论与方法》课程的开课时数,保证学生有足够的时间去实践体育科研理论和方法。授课时间和撰写毕业论文时间有一定的衔接性,以保证理论与实践的有机结合。
参考文献:
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[关键词]探究式教学法 创新思维 教学实践 效果评价
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)11-0041-03
现代教育教学不仅仅强调知识的掌握,更强调从知识传授向能力培养的转变,更重视从结果、结论的学习向获得结果和结论的过程转变,培养学员在面对未知问题的时候,可以通过所学方法过程去独立地分析和解决这些问题,从而提升学员未来的科学技术适应能力和社会适应能力。学员从院校毕业后,不论是继续深造还是岗位任职,所面临的问题基本上都是陌生的、未知的问题,教科书不可能列举工作中将要遇到的所有问题,不可能传授所有的知识。因此,要让学员有很好的适应能力,必须强化学员对陌生和未知问题的分析、研究和解决能力。
然而,在对学员学习状况的观察和考核中我们发现,学员深度分析问题的能力还需要进一步强化。学员不能仅仅停留在浅层定量计算的层面上,面对各类问题,他们更需要究其发生发展的本源,要知其然,更要知其所以然。只有这样,才能够对现象进行深度剖析,对知识进行灵活运用。
针对强化学员分析陌生问题和未知问题能力的教学改革需求,从2013年开始,课题组以军事运筹学课程为实践对象,探索研究探究式教学方法。为此,针对课程教学内容,我们设计让学员通过阅读、观察、思考、讨论等途径去独立探究问题,围绕客观现实场景想定,训练和引导学员切实体验“现象发现―问题归纳―模型构建―检验验证―实践应用”的完整过程,从而提高学员深度分析未知问题、解决未知问题的能力和创新思维的能力。
一、探究式教学方法
美国教育学家杜威认为:“思维起源于疑难”。科学教育不仅要让学生学量的知识,更重要的是要学习科学研究的过程或方法,完成对创新思维的训练。教育家施瓦布认为,教师应该用探索的方式展现科学知识,学生应该用探索的方式学习科学内容。认知心理学家和教学改革家布鲁纳认为“探索法就是学生依靠自身的力量去学习的方法,也可称作发现式学习。”[1]这些研究的一个共同观点就是要求学员主动参与到教学过程活动之中。
教育界很多学者致力于探究式教学的研究与实践。[2] [3] [4] [5]一般认为探究式教学是指学员在学习概念和原理时,教师只是给他们一些事例和问题,让学员自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去独立探究,自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。
军事运筹学探究式教学试验课堂,就是教师抛出一个较为概略的场景想定,让学员以自己既有的经验和已经学习过的方法,去丰富和完善问题发生的环境和条件,挖掘事物认识的方法基础,教师则是通过引导课堂讨论,抛出一个个具有过程特征的强调思考性的问题;经过批判和辩论让问题、现象的边界逐渐清晰,让影响问题、现象的主要因素逐渐凸显出来;经过课堂上不断的肯定判断、否定判断,降解问题的分析难度和影响跨度,最终让学员完全依靠自己的知识和方法来解决问题、发现规律。[6]
二、探究式教学方法的实践
(一)教学内容的选取
探究式教学最重要的作用,是面对未知问题,打开发现和解决问题的窗口。受知识面,思维方式,以及既有概念的影响,并不是所有的教学内容都适合于用探究式教学方法。通过探索实践,我们发现选择探究式教学方法的教学内容,应该遵循以下原则。
1.符合认知规律,客观上可讨论。探究式教学方法适用于学习概念和原理,强调“探”和“究”的过程。军事运筹问题大多数来源于客观现实,又服务于现实实践,通常各种模型和方法在形成理论前都有一个“去粗取精,去伪存真”的过程,军事运筹学成果正是这些探索成果的固化。而“去粗取精,去伪存真”的过程就非常适合于用探究式教学法在课堂上再现出来。每一步的探究过程,都体现了探索性、试探性,强调探索和研究的过程,用反复的剔除错误,来重现人类对于科学和技术问题的发现之旅。
2.符合学员的知识背景,主观上能讨论。一个客观上可讨论的问题,主观上未必能够讨论。讨论的话题,必须符合学员目前的学习认知和知识背景。不同专业的学生,对不同的领域话题有优长,选错了背景,会让问题或者是解决方案不容易聚焦,课堂难以操控。对于模型、算法和方法的学习,通常都强调“怎么办”和“为什么”,而探究的过程,则需要符合事物的认知规律。问题的选择应该由浅入深,自上而下,先宏观后微观,先找大方向,再找小技巧。可以以现象、问题或案例等作为切入点展开探究。不同的探究类型,其特点各不相同,需要结合要探究的目标。尤其是所研究的问题,既不能太大,大到学员的经验、智慧不足以分析的程度,又不能问题太小,小到问题本身不值得深入探讨的程度。
(二)探究式教学方法探索
探究式教学方法的特点是:构建开放讨论的课堂氛围,教师起引导的作用,要允许学员充分自由地发言,激发学员的好奇心和探究欲。如果没有恰当的课堂设计,不能恰当地提出有效的问题,依然不能有效地开展教学。为此,这就需要教师从案例裁剪、问题引导、实施讨论等方面提出一定的原则与方法,从而确保教学的有效性。
1.案例裁剪。案例裁剪,就是围绕着有待探索的核心问题,将问题发生的环境、背景,恰当地描述出来。因为军事运筹学属于科学基础理论,因此很多问题都存在着需要从现实中归纳现象的步骤。但是当不知道未来的研究结果会是什么的时候,剪裁案例很容易出现大小不适当的问题。
在实践过程中,案例裁剪原则是:如果要让学员设计计算,就给出含具体参数的问题;如果不给出具体参数,让学员去寻找解决途径,则可以引出需要寻找方法方面的问题让大家讨论。
2.问题引导。在探究式教学中,问题引导是一个教学难点。通常如果问题是归纳的,需要完成正向推理;如果问题是演绎的,则需要逆向推理。教师需要找到各种“反常”才能不断引导出新的问题。
对于归纳类的探索,一般的方法是:反复强调要归纳出的结果。因为待归纳的结果目标很明确,这样就容易将学员的思考聚焦到核心问题上来。对于逆向推理类的探索,一是教师经常问学员“怎么办”,二是在学员提出了自己的方案后,教师根据问题的模型,推理给出学员所提方案的可能结果,将学员引导到逻辑推理上来,通过推理逐步解决问题。
3.实施讨论。讨论是探究式军事运筹学教学实施中一个感觉难以驾驭的教学环节,它最大的挑战在于学员的问题可能不聚焦。每个学员提出的观点中有很少一部分是对的,但是大部分是不对的。如何实现经过不断的讨论,让正确的内容逐渐沉淀下来,聚拢起来,是实施讨论时需要关注的核心问题。通常的做法是,对正确的内容先重复,然后再明确加以肯定,并且将沉淀下来的正确答案,从整个问题中加以剥离,不再纳入讨论。
三、实践效果分析
(一)评价指标体系
探究式教学法在教学过程中,应充分发扬学员的探索精神,真正体现其主体作用,自始至终引导学员思考,启动学员思维的闸门,提升思维强度,优化思维效果,达成思维创新。探究式教学法更强调学员在教学过程中的主体地位,这就要求教学评价重心从教师的授课技巧转变为学员的学习效果。可以从三大方面12个指标对教学效果进行评价,其指标体系如表1所示。
表1 探究式教学法评价指标体系
(二)实施效果分析
对于教学实施效果的评价,可以依照教学评价的指标,采用随堂听课、问卷调查、学员座谈会、成绩检查等方法进行。经过对军事运筹学课程教学过程的考查,我们得到这样一些结果。
从课程的课堂实施过程看,在课堂教学过程中,通过教师学员的双向互动,确实可以营造出一个民主、平等、和谐的课堂环境,课堂氛围融洽,上课同时举手回答问题的人多;学员会更加大胆地提出问题,自主思考,自学习能力和积极性得到一定的提升;允许他们提出自己的观点,可以激发学员提出非常有价值的新问题,这些问题更加有深度,教师本人经常需要经过深入的思考才能回答,教学相长效果明显;学员的主动性增强,有些学员会主动要求做论文和从事研究,有些没有被选中在课堂宣讲论文的学员会主动要求额外给予机会;学员听完课后感到值得回味,可以在不同层次上举一反三,进而深化理解、正确应用。
从教学考核和结果分析中我们发现,相比于机械式的记忆和被动式接受型学习,学员对通过自主探索获得的知识掌握更牢固,对问题的理解更为透彻;对于分析设计类的问题,学员回答问题的思路体现了主动思考的过程,看待问题的视角呈现多样化的特点。就考试成绩来说,以往闷头背知识点的学员成绩不太高,而经常与教师互动、主动思考的学员成绩较好,考试成绩与平时成绩的一致性较好。
从学员的能力培养方面看,经过训练,学员面对问题学会选择先分析再计算,对于纯计算问题,也会从习惯有标准答案、拿来就算的心理状态,转变为先分析可行性,再根据边界条件给可能的答案,并且接受答案可能不唯一的结果;学员定量分析的思维得到强化,面对问题,初步地学会了从定性分析到定量计算的思考,养成了哪怕仅仅是粗略的估计也要给出计算的依据的习惯。
四、结束语
探究式教学法基于建构主义理论,倡导的是“以学为主”的教学系统设计模式,符合“以教师为主导,以学生为主体”的现代教育需求。在思维的形成过程中全方位训练学员的能力,通过参与分析讨论和承担专题讲解,可以锻炼学员搜集资料的能力、分析问题的能力、表达能力、组织能力、与人合作的能力;在课后自主学习与讨论的过程中,需要通过阅读资料自主学习,还需要自主去搜集资料,并与其他学员一起思考和讨论,这可以训练学员的自主能力。
在经过实践后,课题组发现采用探究式教学法后,学员在发现问题、分析认识问题和解决问题能力上得到大幅度提升,效果明显。因此,我们认为探究式教学,不仅值得学习和研究,而且值得推广。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 布鲁纳[美]著,邵瑞珍译.教育过程[M].北京:文化教育出版社,1980.
[2] 王春华.高校教学中采用“探究式教学”模式探析[J].黑龙江高教研究,2004(3):113-114.
[3] 陈梦稀.浅论高等学校教学过程的探索性[J].中国高教研究,2004(3):87-88.
[4] 张胤,胡菲菲.回归实践、回归问题、回归主体――论探究式教学的本质、特征及实施模式[J].江苏高教,2013(4):67-70.
中医五官科学是基于中医学基础理论和思维方法,对人体五官的生理和病理进行了系统阐释,突出体现了中医学的整体观念与辨证论治。但是,从现代临床实际考虑,五官科的疾病诊断都是建立在对五官的精微结构剖析和整体功能检测的基础之上,五官科疾病的治疗也多依赖于精细的外科手术。因此,我们认为中医五官科学的教学应从学科自身特点出发,重视中西医结合的理念,突出临床思维的训练,使学生能够很好地适应临床,准确地把握发挥中医临床治疗优势的五官科病种,扬长避短、彰显特色。重视中西医结合的理念就是在保持中医理论体系完整性和延续性的基础上,针对头面五官结构和功能的特殊性,概述其解剖结构和生理功能,引入现代五官诊查技术,在明确五官疾病主要病理改变的基础上,比较中西医治疗方法的有优势和劣势,从中做出正确的选择。例如:面瘫,属于中耳炎并发症就应该当机立断采取手术治疗措施;属于贝尔氏麻痹采用中医针灸治疗往往会收到良好的效果。鼻出血,出血剧烈且有发生休克的危险,则采用填塞止血法能有效止血;止血之后则可辨病、辨证施治。突出临床思维的训练就是要求学生在学习后期临床课程时,要改变过去学习基础课程所形成的思维模式(即:“概念—病机—表现—辨证—治疗—调护”模式),从临床实际情况出发,以患者主诉症状为切入点,分析机理、落实病证、辨证施治,逐步形成临床思维新模式,以适应临床实习和临床工作的需求。
2推崇两种方法
为了让学生充分认识两种观念对临床实际工作的指导意义,并在学习中体会中西医结合的重要性、掌握临床思维的实际应用,在教学中我们重点引入模拟临床思维教学法和探究式教学法。模拟临床思维教学法是根据临床诊疗过程中医师的思维模式(即:依据主诉设定可能的诊断—通过询问、检查排除或筛选初步诊断—综合各方因素精选治疗方案—动态观察,调整治疗方法、确立最后诊断),打破教材固有格式,首先以症状为出发点,探讨相关疾病的发病机制和临床特征,为确立诊断奠定基础;其次以疾病为导向,综合考虑影响因素,精心设计治疗方案,研究疾病演化规律、准确进行预后判断。探究式教学法的载体与核心是问题,学习活动是围绕问题展开的。探究式教学的出发点是设定需要解答的问题,教师需要根据教学目的和内容,精心考量,提出难度适度、逻辑合理的问题。为此我们采取“精讲系统,重点探究”的模式对中医五官科学的课堂教学进行改革,在简要回顾五官生理病理知识的基础上,把临床上五官常见的问题作为探究主题。例如:眼科中的“云翳”、“内障”;耳科中的“耳聋”、“眩晕”、“面瘫”;鼻科中的“鼻塞”、“鼻涕异常”、“鼻出血”;咽喉科中的“喉痹”、“喉喑”、“喉阻塞”、“打鼾”等常见症状的临床分析、相关病证的诊断与辨识、治疗方案的优选。随着这些问题的解决,本门课程的适用知识体系基本构建,临床思维的基本模式也会随之固化。
3达到两种效果
随着模拟临床思维教学法和探究式教学法的应用,打破了传统课堂教学的僵局,给学生耳目一新的感觉,学生们的学习热情得到充分的释放。课堂上要解决的问题就是临床最常遇到的问题,分析和解决问题的知识就是过去所学知识的再现和重组,温习过去的知识使大家建立了新的适用性知识体系,分析和解决临床问题使学生增添了走上临床岗位的自信。教学互动自然、融洽,学生学习自觉、主动,一种师生共同期盼的新型课堂教学氛围自然形成。探究式教学法以问题为中心的探讨、研究,开启了学生自主学习的思路。过去的学习定式是:课堂听讲—课后复习—期末应试—教材入柜。然而,随着以临床问题为中心的探讨式教学法的引入,研究每一个问题需要涉及过去所学的多门课程知识,重新翻书就是常事,主动查阅也成必须,学习的目的明确了、兴趣也就提高了,学习的自觉性和主动性油然而生。例如:关于“耳聋”的探讨,就涉及解剖、生理、病理、药理、中医基础、方药和中医内科等多门课程知识,涉及一般检查、听功能检查和耳科手术等多种诊疗技术。
4取得两个突破
改革传统的课堂教学模式,就必须要突破教材的局限和考试的定式。我们在教学实践中,以统编教材作蓝本,按照新教学法的要求精心制作实用的教案和课件。在五官的每一科中,选择一个代表性问题做全面示范性分析和研究;同时提出若干重点问题,提示分析路径、解决思路,在学生自主温习、查询和思考的基础上,进行课堂讨论,最终以解决问题为终极目标。教材不再是教学的主要内容,已经转化为教学的参考资料。教学的改革必然牵动考核方式的改革,我们的考试方式随着问题探究式教学法的引入,也采取了大胆的改革尝试。试行了论文撰写、问题分析和病案分析等多种形式,综合各自的优缺点,最后将试卷内容设定为:重点问题分析+典型病案分析。经问卷调查和考试成绩分析,学生对采用新教学方法的认可度和满意度分别达到96.3%、90.1%;接受新教学法学生分析问题、解决问题的能力较采用传统教学法学生提高15%左右。
5结语
论文关键词:化学教学;教学方法;应用
新课改后的化学课程更强调学生是学习的主体,是意义的主动建构者,认为学习是一个发现问题、解决问题的思考过程,是学生主动建构知识的过程。因此,现在的课堂教学对学生和教师的角色进行了重新定位,认为学生是学习的主体,学习必须通过自己的思考与努力来实现;教师是主导,是在学生苦思冥想之时,启发、激励学生思考,引导学生建构知识,而不再是将现成的真理灌输给学生的“课堂权威”。
一、体现学生主体性的教学方法
1.创设情境教学法。情境教学法是指教师在教学过程中为学生创设一个与学习内容有关的、具体形象的情境,并通过合适的方式把学生完全融入到这个情境中,让学生在具体情境的启发下有效的学习。这种教学方法触及学生的情感领域,激发学生的兴趣,学生通过自己的体验有效地完成教学任务。常见的情境设计途径有:从学科与社会生活的结合点入手,创设情境;利用问题探究创设情境;利用化学史资料创设情境等。
在原电池教学中,过去往往是采用格林太太的牙痛病史来创设情境,而本文打破常规,采用化学史资料创设问题情境:意大利物理学家伏特在前辈伽伐尼“青蛙触电”实验的基础上,经过多次实验后发现,青蛙的肌肉之所以能产生电流,是因为肌肉中的某种液体在起作用。为了论证自己的观点,伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生恒稳电流。1799年,伏特成功制成了世界上第一个电池“伏特电池”。通过史事的介绍,带领学生体验化学家探究新事物的历程。
在这样的情境下,教师提出任务:现在让我们一起模拟科学家进行科学发现的探索过程,用铜片、锌片、稀硫酸、导线和烧杯,动手实验,制作一个“伏特电池”。并思考,为什么铜片表面会有气体产生?
在高一学生原有的认知结构中,熟知铜与稀硫酸是不反应的,但在这个实验中铜片表面却有氢气产生!此时学生不仅因为认知冲突产生主动探索的兴趣,而且利用化学史话为学生自主探究原电池的原理创设了人文和情感的环境。
不过在情境创设过程中要注意以下几点:1.学习情境必须与学习内容相融合;2.创设的情节具有真实性;3.过程本身尽量不要包含喧闹的元素,否则课堂纪律难以控制;4.尽可能让学生参与其中;5.情景的设置要从学生的现有认知水平出发,落在学生的最近发展区,从而达到课堂教学的有效性。
2.发现式教学法。发现式教学法是指在教学过程中,教师提出问题,创设问题情境,以激发学生的兴趣和动机,并提供相关的学习材料,学生则在教师的指导下,体会自主发现问题、解决问题的过程与方法。有些知识学生能够自己发现、自己探知的,教师需要做的不是奉送真理而是引导学生去发现真理,在思考的过程中学生不仅掌握了学习方法,也体验了学习的乐趣与成就感,进而形成积极探索的态度。
例如:软水硬化的原理Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3
+2H2O,通过实验,学生看到白色沉淀,从感性上很容易接受这个反应的存在,但如果教师追问:“这是复分解反应吗?”学生也能很快判断出这不是复分解反应,但同时又会发现“为什么会产生CaCO3沉淀”的问题,就会进入认知冲突的情境,迫切想要探究问题的本质。学生带着问题查找酸式盐、碱等的电离资料,尝试着书写反应可能的离子方程式,通过资料阅读、问题思考、主动实践,学生逐渐了解该反应的实质是化合物在水溶液中电离出的HCO3-和OH-的反应,且生成物的种类与HCO3-和OH-之间量的关系有关。
发现式教学的关键在于学生是否主动参与了、参与了多少,只有让学生积极主动地去发现问题、思考问题,想方设法地去解决问题,这样的课堂教学才是有效的、充满生机的。
二、体现教师主导性的教学方法
1.实验演示法。教材中穿插的演示实验,其主要目的是为了帮助学生在实验现象的基础上加深对化学知识的理解,由实验现象的感性认识提升到对化学物质性质的理性认识上,进而引导学生利用原有认知结构中的有关知识经验去“同化”、“顺应”新知识。
比如:在苏教版高中化学必修1中学氧化硫的还原性时,涉及到的反应:SO2+H2O2+BaCl2=BaSO4+2HCl,学生第一次接触这个反应,对其本质的理解上存在一定的困难,很难直接得出生成物。教师可以通过实验演示,向BaCl2溶液中通入SO2气体,无现象产生,在滴加了H2O2溶液后,产生白色沉淀。通过实验现象从无到有的过程,引导学生正确认识反应发生的本质,是H2O2先将SO2氧化成H2SO4,再发生沉
淀现象。基于此,学生既了解了SO2的还原性又掌握了化学方程式的正确书写。
2.诱导启发法。“教师之为教,不在全盘授予,而在相机诱导。”这是叶圣陶先生对于新时期教师角色定位的理解。在学生困惑或进入“认知冲突”的情境时,教师需要做的就像是扮演山中的“老向导”,指引学生走哪条路能最快达到顶峰,好让学生少走一些弯路。也即告诉学生一个思考的方向或提示一个思考的方法或提供一个关键的条件,帮助学生扫除思考障碍,让学生获得成功的喜悦。当然启发的时机很关键,所谓“不愤不启,不悱不发”,只有在学生真正经过思考并有所体会、苦思冥想但又未想通之时,教师才去启发他。例如:化学试卷中常考的一个问题:“pH=5的盐酸稀释1000倍,为什么pH≠8?”在向学生解释这个问题时,如果运用定量分析、理论计算,势必会增加学生的学习负担。但倘若教师采用类比启发,让学生思考:“向一杯糖水中不断加入水,糖水会变咸吗?”答案当然是否定的,此时学生也就茅塞顿开了。知识的类比迁移能启发学生的思维,比反复讲解更有成效。学生在对知识进行深入理解时,容易出现瓶颈,思维易中断,教师需要及时引导,帮助学生扫除障碍。
关键词:高分子化学实验教学改革;探究式教学;绿色化学
当今环境污染问题日趋严重,对于化学化工行业“绿色化”发展的需求愈发明确、清晰[1-2]。高分子化学实验是高分子专业的一门专业必修课,在高分子化学教学中占有重要地位,可以有效地训练学生的基本技能和综合素质。但传统高分子实验中的试剂使用量很大,种类较多且大部分试剂都具有毒副作用和较强的挥发性,对环境影响很大;同时在教学过程中侧重于实验技能,对于学生的绿色化学意识、环保意识和责任意识相对较少。因此,通过高分子化学实验的绿色化学教学改革,可以加深学生对理论知识的实践理解,提高学生的创新意识和绿色意识[3-5]。为此,笔者在从事高分子化学实验教学中进行了一些有益探索。
一、探究式教学概念
探究式教学,又称发现法、研究法,是美国教育学家杜威在20世纪初提出的,他认为科学教育不仅仅要使学生掌握大量的理论知识,更重要的是学会科学研究的过程和方法[6-8]。其实古人在很多年前就提到“授人以鱼,不如授人以渔”,已经明确表明了学会方法的重要性。探究式教学方法具体是指从学科研究领域或者从现实社会中选择和确定一个主题,然后在教学中设置一个类似于科学研究的问题,以学生为主体,在教师的引导下,学生自觉、主动地探索科学知识,找出解决问题的方法,进行修改和完善,形成自己思想的学习过程。相比于传统实验教学方法,尝试让学生发现实验教学中存在的问题并主动地提出相应的解决方法,可以提高学生的参与度和积极性。探究式教学方法的实施可以促使教师教学方法和学生学习方式的转变,有利于学生创新意识和动手能力的培养。
二、高分子化学实验教学中存在的问题
传统高分子化学实验教学和有机化学实验等实验教学一样,以“验证式”实验教学为主。使用的实验教材,对每一个实验的目的、原理、操作、注意事项等都有具体描述。课前学生预习翻看一遍,上课时教师讲解一遍,最后学生按照教材上操作进行实验过程“验证”。学生对教材和教师存在着严重的依赖性,而且对实验课也不重视,认为是理论课的附属,因此无法充分发挥实验课程的作用。目前高分子化学实验教学中存在的主要弊端可以归结为:第一,“照方抓药”式传统教学方法无法有效调动学生的学习积极性、培养学生的独立思考能力和创新能力,最终导致学生无法有效地使用这些实验知识,在大四实习和毕业论文写作时就表现出明显的弱势;第二,教科书里的方法与现代化工的绿色化、可持续发展方向的要求依然跟不上,教材里描写的原理和方法无法反映当今绿色化学的迫切要求[9-10],即使是全国广泛采用的新版教科书,依然没有及时反映化工技术发展的新成果,容易给学生造成“现行技术就是如此水准”的印象,导致很多学生毕业后就放弃了本专业。
三、探究式教学的实施策略
目前高分子化学实验主要针对高分子专业三年级学生进行开课。高分子专业学生在开展高分子化学实验时,已经经过了无机化学、分析化学和有机化学等化学实验的训练,具有一定的实验操作技能,因此完全可以采用要求更高的探究式教学法来完成高分子化学实验。教师不仅要向学生详细地传授知识(原因与机理),而且要求学生在探究学习的过程中,实现知识的掌握和科研能力的培养。在实验过程中,教师根据教学内容、目标和学生实际情况,设置合适的探究性问题,并根据这些问题让学生展开相应的实验探究活动。这些问题的设置要合适,既有一定的针对性,又要有一定的难度,但是学生通过努力后可以得到解决。虽然教材上的实验步骤非常经典,但与现实生产特别是“绿色化学”要求存在一定的差距,因此我们在开展高分子化学实验的探究性实验时,主要针对教材中实验方案的“绿色性”展开探究性研究。针对这个问题,要求学生在预习过程中,通过查阅文献资料,提出实验中违反“绿色化学”的地方,然后再提出更为合理的实验方案来解决教材中实验方案存在的问题,并在教师的指导下改进实验方案;最后在开展实验过程中,将学生分成两个组分别采用改进实验方案和教材上的实验方案展开实验,在实验中进行比较分析,总结两套实验方案的优缺点。例如,《高分子化学实验》中的双酚A环氧树脂制备实验[11],该实验主要存在以下三个问题:一,该反应用到的化学试剂用量是过量的,完全可以用较少的化学试剂用量来完成整个实验,但是化学试剂的最终用量需要根据最后产品的使用量进行倒推设计;二,在该反应中用到苯作为环氧树脂的溶剂,而苯是一种剧毒性的试剂,那么有没有可能选择一种可以实现相似功能,但是无毒或者低毒性的其他试剂来替代呢?通过查阅资料,甲苯完全可以作为环氧树脂的溶剂,而且毒性低的多;三,在黏结实验中,教材中采用了挥发性很强的刺激性剧毒乙二胺作为固化剂,而事实上环氧树脂的固化剂很多,目前已经有许多低毒甚至无毒的固化剂来替代乙二胺,如多乙烯多胺,而且多乙烯多胺固化后的环氧树脂具有更好的黏结强度。采用探究式教学法,就可以让学生从这三个角度进入,通过查阅文献资料设计更为合理绿色的的实验方案,还可以进一步根据实验结果写出科研小论文,接受真正的科研锻炼,同时,对绿色化学有更深入的理解。因此,采用探究式教学法不但可以培养学生积极的科学探索精神、合作精神,有利于提高学生的实践动手能力和创新能力,同时由于学生采用的实验方案与教材多少会有一些差异,而且实验方案会有学生心理上一些期待,从而有利于学生学习积极性的提高,更加认真负责的去完成整个实验过程,避免学生在实验间隙聊天玩手机等开小差。
四、探究式教学的考核方式
实验的考核方式对学生的学习积极性具有非常重要的影响。传统实验考核主要分为两块:平时成绩(40%),主要包括实验预习(10%)和实验操作(30%);实验报告成绩(60%),主要包括考核实验结果(20%)和实验报告(40%)[12]。但探究式教学法由于采用了超越教材的实验方案,因此要求考核的重点和考核面都有所改变。比如,预习设计实验时,学生需要大量的时间查阅资料来寻找实验中有违“绿色化学”的地方,并设计合适的实验方案;完成实验后,学生需要对实验结果进行详细的对比分析讨论,总结传统和改进后实验方案的优缺点,并写出自己的实验心得。这两部分内容在以前的实验考核中比例很少,甚至没有,但探究式教学法中这两块内容可以在很大程度上反映学生的主动性和创新性,因此这两块内容在最后成绩中所占的比重需要大幅提高。为此,我们将实验预习的考核比例提高到20%;作为探究性实验,实验结果往往具有不确定性,因此实验结果比例降为10%,而传统和对比实验结果的分析讨论是探究式实验教学的重要组成部分,是在实验报告中一起上交完成,因此实验报告的比例提高到50%,其中实验对比分析讨论部分为20%,其他实验报告部分为30%,促使学生认真地对实验结果进行分析总结。
五、结语
采用探究式教学方法,通过设置合理的实验目标,在教师的指导下,让学生积极地设计合理的实验方案并实施,可以促使学生更为专注认真地去完成实验,提高学生的学习主动性和积极性,锻炼学生分析问题和解决问题的能力,取得了良好的教学效果。
作者:邵林军 齐陈泽 单位:绍兴文理学院
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