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关键词:概念改变;心理模型;错误概念
概念教学一直是科学教学的重要组成部分,其目的就是让学生正确理解科学概念。然而学生在学习概念前已经对一些概念有了朴素的理解,这种理解往往与概念的科学含义不一致,于是概念教学的重点就变成了改变学生原有的朴素理解,即概念改变。在中小学的教学实践中教师发现学生存在某些错误概念却难以改变。究其原因,其中一个就是错误概念不仅仅涉及学生对概念命题本身的理解,更可能涉及学生对整个物理系统,乃至本体类别水平的理解(如图1)。
图1 概念改变的难易程度
在认知心理学中通常使用心理模型表征学生对世界物理系统的理解,只有从根本上改变支撑错误概念的心理模型,才能真正达到概念改变的目的。笔者从心理模型的建构过程入手,提出了概念改变的三个关键步骤,在此基础上系统地梳理了概念改变的教学策略。而就本体类别水平上概念改变的探讨,将另拟一文。
一、概念改变的心理过程:心理模型的建构
学生在某些概念的理解上会自然而然地流露出一些不正确的观念,例如,地球是平的,重物先于轻物落下。人们通常称之为错误概念,或中性地称之为异构概念、前概念、朴素概念。我国学者在探查学生的前科学概念上做过一些研究。[1]然而几乎没有学者系统地探讨如何改变学生的错误概念,而这个问题恰恰是中小学教学实践亟待解决的问题。在实践中教师发现有些错误概念难以改变,其中一个主要原因就是学生的错误概念往往涉及对整个物理系统的理解。学生对一个概念的理解能够体现出对整个物理系统的理解情况,在已形成的知识体系中学生错误地理解物理系统,那么就不可能正确地理解物理系统的核心概念,所以要改变学生的错误概念,并获得长期效果,就必然要改变学生对整个物理系统的理解。
这与概念改变研究中的一致观相吻合,持一致观的人认为学生给出的不正确答案有一致的理解模式。不同的研究者使用不同的方法捕捉这种一致的“模式”。早期,研究者利用学生的朴素解释与中世纪科学家的理论相似性,从而得出一致观,于是学生的朴素解释被认为是“似理论”的。例如,学生关于运动的朴素观点相似于14世纪的动力理论,两者都认为:(1)一个物体需要内力,并且该内力使物体保持运动;(2)移动物体的动力渐渐消失,以至于物体渐渐变慢,停止。近期,研究者通过辨识产生错误概念的心理模型种类,捕捉学生朴素解释的一致模式。Vosniadou和Brewer(1992)[2]辨识了儿童理解地球的朴素心理模型。与之相似,Chi等人(1994)[3]捕捉到中学生各种人类循环系统的心理模型。正是这些不正确的心理模型才使得人们产生错误概念,例如一个儿童有这样的朴素心理模型,即“地球是平的”,如果教师告诉他“地球是圆的”,儿童可能会认为“地球像碟子一样”,中间平坦,四周是圆形的。
图2 心理模型的建构过程
在这里,心理模型是指对某一特定系统的功能部分及其相互关系的表征,它是学生理解、推论和预测的基础,那么学生学习和理解科学概念的过程其实就是建构心理模型的过程,学生概念改变的心理过程也就是从不正确心理模型向正确心理模型转变的过程。所以只有支撑错误概念的心理模型发生转变,错误概念才会发生根本的转变,并有良好的长期效果。
从认知心理学的研究中可以这样描述心理模型的建构过程(如图2),首先学生在学习科学概念之前已经具有理解物理世界的心理模型,这个心理模型往往是不正确的,如果是正确的心理模型,那么就不存在学习的过程,更谈不上改变的过程。于是学生要将自己原有的心理模型与物理系统模型进行比较,如果他们能够认识到两者之间的差异,就会产生认知冲突,从事各种建构活动,例如推论(其中包括自我解释推论)、提问、回答问题、解释、总结等等,于是学生产生新的命题和联结,获得新的组织原则,一个新的心理模型就出现了。学生不断使用新的心理模型,使之成为自身知识体系中的一部分,当学生在学习新的物理系统时类似的心理模型建构过程将重复出现。在心理模型的建构过程中三个关键步骤将对概念改变至关重要(见下表):首先,认识到异常情况,即目前的心理模型不能解释观察到的数据和现象,于是产生认知冲突;然后,创建新模型,即通过建构活动和类比,创建一个新模型,解释观察到的事实;最后,使用新模型,即在新的情境中基于新模型做出推论和预测,并检验之。
二、教学策略之一:直面错误概念,引发认知冲突
在概念改变的教学中,第一个步骤是让学生认识到目前持有的心理模型与接触到的资料不相符,学生进入课堂的时候不是带着空白的头脑,而是已经具有表征物理世界的心理模型,只不过这些模型常常是错误的。有两个典型的不正确心理模型的例子:一个是曲线动量错误,绳上的一个球以圆形轨迹旋转,如果任其运动,球的运动路径将会怎样?正确的答案是球按照圆的切线方向运动,但有相当数量的人认为球应按照圆形路径运动。另一个是滑落错误,如果球以一定的速度从桌边滑出,球的轨迹将会怎样?正确答案是球应该按照抛物线下落,但有人认为球将水平向前运动,当动量耗尽时开始下落。这些错误概念背后往往有更深层次的心理模型支持,上述两个错误概念就涉及对运动的根本理解,而且学生能根据心理模型,自认为正确地解释一些现象,因此自己意识不到持有的概念是错误的,更不必说要改变原有的错误概念。
教师能让学生认识到错误概念吗?Clement发现,传统的物理课堂教学很少能消除学生的错误概念。[4]那么采取怎样的策略和方法能让学生认识到异常情况呢?Chinn和Brewer[5]讨论了给儿童呈现异常资料时所发生的种种情况:儿童可能会忽视、搁置、拒绝或排斥这些异常的资料,如此种种举动使前概念得以保持;此外,儿童可能会对异常资料重新做出解释,或对自己的理论做出表面修改,但这两种举动基本上使他们的前概念得以保持;最后一种情况,他们可能会改变自己的核心观念,形成某种新的理论和图式。Chinn和Brewer[5]鉴别出十一种有助于学生成为反思理论改变者的教学策略(如图3)。这些策略包括削弱前概念的根基;引进另一明确且可信的相异理论;给学生提供清晰且可信的资料,且这些资料与新观念构架相一致,但与旧观念相异;最后鼓励学生证明这一新观念的合理性,并做出深加工。
图3 成为反思理论改变者的教学策略
这些策略大部分是让学生比较原有心理模型与物理系统模型,通过比较促使学生产生认知冲突,认识到自己的心理模型是有瑕疵的,从而推进心理模型顺利的建构。在这一过程中,认知冲突的产生直接关系到后面的建构过程。在一项课堂研究中,[6]要求五年级和六年级的学生预测某一结果,然后进行测量,并解释为什么测量的结果与预测的结果相冲突。例如,学生拉一张很重的桌子,没能拉动,于是认为没有力作用其上。然而,学生使用测力计,测到施加在桌子上很大的力。在随后的课堂讨论中,学生不得不协调相互冲突的信息,即物体没被移动,而仍然有力施加其上。那些参与认知冲突活动的学生在解决物理问题上显示出了更大的进步。总之,正如Limon所说:“认知冲突看起来是概念改变过程的起点。”[7]
三、教学策略之二:促进建构活动,提供具体类比
一旦学生产生了认知冲突,认识到他们的心理模型是有瑕疵的,下一步就应该进行各种建构活动,创建新模型。在这一过程的教学中教师应促进学生进行各种建构活动,提供具体的类比,帮助他们建立正确的新模型。学生的建构活动有推论(其中包括自我解释)、提问、回答问题、解释、总结等等,这些建构活动将有助于概念改变。Chi[3]让学生学习陈述性知识──人类的双循环系统时,14名八年级的学生没有受过任何集中训练,仅在读完每一句文字后,进行自我解释,而另外十名学生读同一文本两次。开始时多数学生带有单循环的心理模型,而在学习文本后促进自我解释组有更多的学生获得了双循环模型,同在促进自我解释组中高自我解释的学生比低自我解释的学生能够更深入地理解文本。可见促进建构活动将有助于学生心理模型的建构。
按照Posner等人的观点,新模型必须是可理解的(新模型必须明白、清晰、具有内在的一致性,学生能容易地理解它)、合理的(新模型是一种可能的替代模型,学生所使用的数据知识应与新模型相符)、有效的(即新模型必须比旧模型在有用性上更可取,学生并能在新的情境中使用该模型)。[8]那么怎样才能更好地理解新物理系统呢?Gentner提出学生要把新系统与熟悉的系统联系起来,由此理解新系统是如何运作的。[9]其实,很长时间以来科学教学的策略之一就是将要学的新现象比拟成另一熟悉的现象,这是由于科学教学常涉及理解一些无法直接观察到的事物,因此参照某些可观察到的事物或曾有体验的事情能够更好地促进理解。例如,有时人们把电流比拟为水流系统,在这个系统中电线像水管,电子像水,电池像水泵,而电阻像水管中窄的部分,有时人们把电流比做通过走廊的人流。在科学教育中类比的使用相当流行,美国《化学教育杂志》中曾辟有“应用与类比”定期专栏。
类比已明确地用于帮助学生克服一些错误概念,尤其是在一些常见的错误概念中,使用“桥式”(bridge)类比有很好的效果。在没有学习牛顿第一定律时,多数学生认为桌子不会对置于其上的书施加向上的力,但他们相信在用自己的手向下压弹簧时,弹簧会发力,仅以弹簧充当类比,通常不能起到改变学生错误概念的作用,但使用某种既含原事例(桌子上的书)又含类比事例(手按弹簧)的中间类比(在有弹性的泡沫垫上的书),能够收到更好的教学效果。
类比很难完美无缺,因此在使用类比时总会暴露出某些问题。例如太阳系与原子相类比,这样可能有助于学生构想原子中的电子与原子核的关系,但同时也可能会使学生做出并不确切的推论。某个学生可能会猜想,既然行星与太阳间存在重力吸引,那么在电子与原子核之间也可能存有这种吸引力;电子是在单一的平面上围绕着原子核运动的。这些显然是错误概念。因此类比可能对学生有帮助,但也可能会误导学生。在有些情况下,学生可能过分地拓展类比,建构一些不正确的概念。例如,在日常生活中有这样一个例子,许多人会认为恒温加热器在加热房间时像水龙头一样操作,只要将刻度盘的指针调得更高,房间便会热得更快。因此,为了防备类比的过分扩大或误用,在教学中应引介多方面类比。
可见,好的类比应具有更显著的语义上的相似性,结构上的对应性,以及实用上的相关性。类比能引发学生对主题的思考,但也应明确比喻的局限性。教师应当指出类比在何处是不适用的,不确切的。此外,教师应尽量使用学生熟悉的那些事物作类比,应清晰地表明类比之间在语义和结构上的相互对应。总之,无论促进学生的建构活动,还是提供相似而具体的模型作类比,都能帮助学生替换不正确的心理模型,建构正确的新模型。
四、教学策略之三:使用新建模型,检验研究假设
虽然新的心理模型已经建立起来,但整个的建构过程还没有结束,如果要使心理模型真正地成为知识体系中的一部分,还要知道如何运用心理模型,并在此基础上做出解释、推论和预测,这样才算完成整个的概念改变过程。于是学生要在新的情境中运用新模型来解释和预测。有可靠的证据表明,高中生在科学推理的两个重要方面都存在相当的困难,即产生理论和解释数据。例如,Klahr[10]让学生指出,在称做BigTrack的程控玩具车上RPT按钮能够做些什么。学生可以在控制板上以任何顺序按下按钮,于是可以观察到车的运行情况。大多数儿童仅仅考虑到一个理论,而忽视与之相冲突的结果,并且只是不断地重复检验同样的理论。在一个计算机模拟生物实验中,[11]大多数学生怀有一个理论开始实验,并做实验意图证实这个理论(即通常所说的证实偏见)。当结果数据与他们的理论相冲突时,大多数学生倾向于忽视这些结果,继续试图证实他们的理论。所以,大多数学生不能判断数据是否驳斥了理论,并且在某种程度上不会系统地检验假设。
怎么做才能提高学生检验假设的能力呢?当Lawson和Snitgen[12]在如何检验生物理论假设上,提供了直接教学时,学生在科学思维测验分数上提高很大。在一项具有典型意义的研究中,[13]七年级的学生参与为期三周的科学教学单元,单元重视科学思维,其中包括集中考察一些题目,例如“为什么酵母、面粉、糖、盐和温水在一起会产生气体?”参与的学生在科学和科学研究的观念上有了相当大的提高。总之,有不断出现的证据表明教师可以传授科学推论,帮助学生以新建的模型为基础做出推论和假设。
五、总结
概念改变教学被纳入到心理模型的建构框架中来探讨,目的有两个:其一,概念改变不能仅仅从概念本身入手,更重要的是要关注支撑错误概念的心理模型,这往往是概念难于改变的更为重要的原因。第二,从概念改变的心理过程,即建构心理模型这一认知过程着手,以一种新的视角梳理概念改变教学的方法和策略,能使人们更加明晰不同的策略和方法是在建构模型的哪一步骤起作用,以期改善概念改变的教学。但同时也要指出,不能片面地割裂整个心理模型的建构过程,而单单促进某一步骤的学习,忽视其他步骤的教学,在这里之所以展现一个完整的建构过程,就是期望教育工作者能从系统而完整的建构过程来考虑概念改变教学,运用多种策略和方法,从不同的心理模型建构阶段,更有效地促进学生错误概念的改变过程。
参考文献
[1]王磊,苏伶俐,黄燕宁. 初中生化学前科学概念的探查──科学学习心理的研究[J].心理发展与教育,2000,(1):37—42.
[2]Vosniadou S, Brewer W F.Mental models of the earth: A study of conceptual change in childhood[J]. Cognitive Psychology, 1992,24: 535—585.
[3]Chi M T H, de Leeuw N, Chiu M H, LaVancher C.Eliciting self-explanations improves understanding[J]. Cognitive Science, 1994,18: 439—447.
[4]Clement J A. Students’ preconceptions in elementary mechanics[J].American Journal of Physics, 1982, 50: 66—71.
[5]Chinn C A, Brewer W F.The role of anomalous data in knowledge acquisition: a theoretical framework and implications for science instruction[J]. Review of Educational Research, 1993, 63: 1—49.
[6]Vosniadou S, Ionnides C, Dimitrakopoulow A, Papademetriou E.Designing Learning environments to promote conceptual change in science[J]. Learning and Instruction, 2001, 11: 381—419.
[7]Limon M.On cognitive conflict as an instructional strategy for conceptual change: a critical appraisal[J]. Learning and Instruction, 2001, 11: 357—380.
[8]Posner G,Strike K,Hewson P,Gertzog W.Accommodations of scientific conception: toward a theory of conceptual change[J]. Science Education, 1982, 66: 211—217.
[9]Gentner D.The mechanism of analogical learning[A]. Vosniadou S, Ortony A. Similarity and Analogical Reasoning[C]. New York/ London: Cambridge University Press, 1989. 199—241.
[10]Klahr D.Exploring Science[M].Cambridge, MA: MIT Press, 2000.
[11]Dunbar K.Concept discovery in a scientific domain[J].Cognitive Science, 1993, 17: 397—434.
关键词:概念;本质属性;教学策略
一、小学数学概念研究现状
对小学数学概念教学的研究主要包括以下几个方面:(1)小学数学概念教学定义的了解、掌握和应用;(2)小学数学教学概念的方法和策略;(3)从小学生的思维发展水平为出发点研究小学数学概念的教学原则和要求、小学生能力培养方法;(4)研究小学数学概念教学的选材和教学模式;(5)研究小学数学教学概念和现实原型的关系。
二、小学数学概念教学存在的问题
1.忽视概念的形成过程
一个数学概念形成的过程通常是艰难并漫长的,需要经历直观感知、反复抽象、循序渐进,才能够被真正地理解。例如,第一次学习解方程时,教师应该先让学生充分地经历探索等式性质这个过程,然后才能自然地去发现解决方程的方法。但有些老师却忽视了这个过程,只为了追求所谓的“效率”,一切“从简”,便直接让学生背过等式的性质,然后就让学生大量地练习怎么解方程,只教学生“做什么”“怎么做”,却忽略了“为什么”的问题。这是一种机械的不科学的学习过程。
2.忽视概念的基础过渡
数学教材中,存在很多概念的理解是建立在前面概念的理解基础之上的。前一个基本的概念是基础,是桥梁,而教材中却往往缺少对这个基础概念的教学。那么,首先教师要准确地把握教材,找到概念的切入口。例如,在认识除法之前,学生必须充分懂得“什么是平均分”,在认识多边形之前,学生需要先认识“边”,数学上所说的“边”应该具有哪些特点。而对于一些个新的教师而言,由于缺乏经验,对教材的理解不是那么透彻,经常会忽视对这些基础概念的教学。
3.忽视概念的灵活应用
数学概念的巩固主要是通过实际应用来实现的。通过应用,不仅可以使学生加深对概念的理解,促进对概念的巩固,还有利于开发学生的思维,培养和提高学生的数学能力。许多老师上课练习就仅仅是照搬教材,照本宣科,没有任何的拓展、对比和变式,使学生对概念的理解只停留在表面,似懂非懂,一旦遇到综合性比较强的实际问题,就不知道从何下手。
三、小学数学概念教学的对策
1.图形辅助型的教学策略
语言是师生之间表达沟通的工具,语言在数学教学过程中发挥着特别重要的作用,它能够加深学生对概念的理解,在教学过程中,教师应该让学生用自己的理解表达出图示所代表的含义,从而提高学生的语言表达能力,还应引导学生把握图示所表达出的共同特征,与生活概念严格区分开,培育学生的数学感,以概念教学为主,通过认知心理来获得数学概念,形成新的认知结构,揭示概念所反映的事物的本质特征,通过概念的运用来得到强化和巩固,逐渐提高学生的思维水平。
2.字形结合型的教学策略
在该形式呈现的概念中,“形”的意义深刻,因此,教师要抓住事物的本质属性,引导学生正确理解“形”。帮助学生综合字形的含义,将概念内化,使之与非本质属性区别开,把表达概念的“字”与“形”结合起来。
3.定义式的教学策略
通过多层次的分析,抓住概念中的关键性词汇,将抽象概念具体化。合理应用变化的形式,说明概念的本质。
4.阶段性的教学策略
灵活运用多种引入方法,创设数学情境,提供感性的材料,帮助学生建立清晰的表象。引入概念是第一步,最重要的是讲解概念的阶段,教学策略要解释清楚内涵和外延,让学生全面理解,注重前后衔接;发展所教的概念,注重直观的情境,将概念具体化;注意它们之间的联系和区别,将概念系统化,促进记忆,学以致用。
5.全程教学策略
构建学生多问、老师少讲的学习框架,促进学生开动脑筋思考问题,然后老师选择最恰当的时机给学生答疑解惑,以旧导新,引导学生消化吸收新的知识,并增加学生的实践机会,提高学生的动手能力。
参考文献:
[1]蒋文.小学数学活动经验积累策略分析[J].考试周刊,2015(12).
论文摘要:文章从三个方面入手对高中化学概念的教学进行探讨,包括:创设问题情景,让学生参与化学概念的形成过程;突出概念中关键字、词的理解,加深记忆;循序渐进,引导学生逐步深化和发展概念。
化学概念教学策略的使用应充分考虑教学目的和要求、学生学习的需要和教师教学的特点,本着“适应性、可行性、有效性”的原则来选择。我们认为,新课程教学理念下的化学概念教学策略应该以引导学生主动学习、促进学生自主学习为基调,以学生主动和有效学习的学习策略为基础,注意培养学生的主体意识和主体能力,注意引导、促进学习主体形成和掌握合理的学习策略。以下笔者结合自身教学实践对高中化学概念的教学策略进行阐释。
一、创设问题情景,让学生参与化学概念的形成过程
(一)引入概念。通过学生实验和教师语言,创设问题情境,激活原有知识,启迪学生积极思维。“我们知道,酸的水溶液呈酸性,碱的水溶液呈碱性,那么,盐的水溶液呈什么性?”此时不必评论学生的判断,而是设计一个学生实验,测定纯水、NaCl,CH3C00Na,NH4Cl溶液的pH值,学生通过自己亲自动手实验,发现盐的水溶液也有酸碱性,与原有认知结构产生矛盾,探求知识的欲望被激发出来,从而进入了认真分析、积极思考的学习过程。
(二)建立概念。当学生的思路被教师引入矛盾之中时,思维高度活跃,急于寻求答案,但是受知识水平、思维方式、心理素质等因素影响,不一定能找到解决问题的途径。此时教师发挥主导作用,给学生一套事先设计好的由表及里、层层深入,能够揭示事物本质的思考题,启发、诱导学生自己进行分析、推理和判断。例如,当学生寻求CH3COONa溶液呈碱性的原因时,可以设计这样一组问题,为学生提示思维的方向,从而减少思维的盲目性。(1)醋酸钠溶液中有哪些离子?溶液中有哪些电离过程?(2)它们能否结合成难电离物质?(3)离子相互作用时对水的电离平衡有何影响?(4)最终会引起溶液中CH+与CoH一如何变化?学生通过对这组问题的探讨和分析,找到CH3COONa溶液呈碱性的原因,初步形成盐的水解的概念。
二、突出概念中关键字、词的理解,加深记忆
抽象性决定了小学数学概念教学一直是个难题。教学中可创设合适的数学情景,在实景中让学生动手操作体验,通过学生已知概念去认识、理解新概念,以图形结合的方式形成新概念,并实际应用中强化概念的教学方式,让学生真正在心理上理解和掌握概念,接纳所学的知识。
概念;创设情景;动手操作;实践体验
《数学课程标准》主张:要创设与学生生活环境、知识背景密切相关的,又是学生感兴趣的学习情境,引领学生去体验,让他们在观察、操作、猜测、交流、反思等活动中,准确深入体会数学知识的产生、形成与发展的过程,获得积极的情感体验,感受数学魅力。所谓概念是指“从丰富而典型的具体例子出发,学生通过自己的实践活动,归纳、概括出一类事物的共同本质特征。”数学概念抽象性决定了小学数学概念教学始终是一个难题,因而在概念教学中需要创设合适的数学情景,在实景中让学生动手操作体验,由已知概念去认识、理解新概念,通过图形结合的方式形成新概念,在实际体验中强化概念,让学生真正在心理上理解和掌握概念。概念的形成是由特殊到一般,具体到抽象、通过仔细的分析、综归纳合最终形成的。下面就从三个方面谈谈小学数学的概念形成教学策略。
一、在生活情境中体验数学概念
数学来源于生活,数学知识与现实生活有着千丝万缕的联系。因而学生学习数学是一种有意义的活动。所以,我们要把数学的学习内容尽可能地生活化,要创设良好的生活体验情境,有效激发学生的内在心理需求,让他们真切地感受到数学原来就在我们日常生活中,并且有着广泛的应用价值,从而激起良好的数学情感。
如在分数的教学时,可以创设“买卖物品”情景:让学生轮流当“售货员”和“顾客”,进行“买卖”游戏活动。活动前,我为每个学生准备各种面值的纸币。课堂上先让学生认识、辨别这些人民币及其币值的大小,接下来进行小组活动:①每人购买的商品必须有文具盒(5元)、铅笔(5角)、橡皮筋(1角);②用所发的钱,看单独买一件物品需要多少钱,是一个整数吗?③说说如果买两件不同的物品,该如何计算计价?④ 如果买五个橡皮筋相当于买一只铅笔的钱,买一个橡皮筋相当于多少只铅笔,买一个文具盒相当于1支铅笔,买一只铅笔相当于多少文具盒的钱呢?
由于“买卖物品”这种活动对于学生而言是再熟悉不过的,他们都有切身的体会,借助这样的活动,把枯燥、乏味的数学知识融入日常生活活动之中,让课堂转化成为学生看得见、摸得着、活生生现实生活情境,很好地激发了学生参与活动的愿望,体验到学习数学的 乐趣。
二、在动手操作中理解数学概念
“手和脑之间有着千丝万缕的联系,这些联系起着两个方面的作用。手使脑得到发展,使之更加明智;脑使手得到发展,使之变成创造的聪明工具,变成思维的工具和镜子。”苏霍姆林斯基这一精辟的论述,阐明了动手操作与思维之间具有相互联系,相互促进,相互发展的辩证关系。其实学生在动手过程中是一个脑控制手的过程,这是促进学生思维健康发展的一种有效手段。因此,我们在教学时,要抓住学生“以直观形象思维占主导地位”的心理特点,以及手脑之间的内在联系,创设动手操作情境,引导学生用眼看一看,用手做一做,用心想一想,用口说一说,在“做数学”过程中,去体验知识、理解和掌握知识。
如:在小学二年级教学《角的认识》一课时,我是这样设计的:
1.找角:睁开你们明亮的眼睛,找一找身边有哪些角。
2.摸角:闭上眼睛拿出三角板,摸一摸,感受角是什么样子的。
3.比角:小组内拿出你们自己的角比一比谁的角大,说说从中你发现了什么。
4.折角:用纸片折出一个角。
5.画角:用三角板在本子上画出一个角。
6.摆角:用2根小棒摆摆看,能摆出几种角。
经过以上几个步骤的教学,学生多感官参与,全方位感悟角的特征,使角的概念在学生头脑中渐渐清晰起来,真正形成一个具体、完整、准确的认知,培养了学生初步的空间观念,又训练了动手操作能力。
三、由已知概念去认识、理解,并形成新概念
小学生数学一般是由已知推导未知,小学生数学概念的建构,需要以原有知识经验为基础,通过已有的概念去认识和理解新概念。如学生在学习“正方形面积”概念前,原来就学过“长方形面积”的求法,知道简单地说明是普遍到特殊的这样一种情况,因为原来“长方形面积”概念是学生头脑已经有过的,那么“正方形面积”这个新概念获得自然而然就形成了,很容易理解和掌握,但如果学生事先没有已知概念为基础,那就很难去真正理解新概念的内涵和外延。通常,原有知识经验基础越好,理解新概念越容易,准确,印象越深刻。例如小学二年级人教版教材中“三角形”的概念:“由三条线段围成的图形叫做三角形”。需要提前理解并掌握“线段”这个概念,并且要理解关键词“围成”。这其中的“线段”不同于直线、射线,也不是曲线。“围成”需要理解三条线段必须什么条件下才可以围成一个图形,即两线段之和大于第三条线段,两线段之差小于第三条线段。例如,3 厘米、2厘米、7 厘米这样三条线段,不能围成一个三角形;3 厘米、2厘米、5 厘米的三条线段,也不能围成一个三角形;如果三条线段是3 厘米、2厘米、4 厘米,这样就可以围成一个三角形。只有真正理解了 “线段”的概念、“围成”的含义,学生才能真正理解三角形的概念。
关键词:分析化学;概念;专业教育;教育改革
分析化学以概念为细胞,通过分析策略对研究对象进行多重信息捕获,是一个不断从抽象到具体的开放体系。分析化学教学首先要求学生正确理解和掌握本门课程的基本概念、基本理论和基本规律。如同细胞是构成生命的最基本结构,承载着细胞结构、功能等诸多层面的信息,“概念”作为分析化学的细胞,是构成理论与规律的基本元素;亦折射出分析化学家的深邃思想,反映分析化学知识体系的内在联系,体现分析化学的现实意义。如何有效教授学科概念已成为分析化学专业教育的核心,亦成为提高教学质量的重要课题之一。
对于分析化学概念而言,“挖掘其思想性、思考其现实性、理解其准确性、学习其创新性”不失为全面理解、彻底掌握、灵活运用的良方。
一、思想性
1.初学者先入为主
在专业知识构建的过程中,最基本的单元往往是某个概念的建立。概念往往是初学者对本学科先入为主的感知,尤为关键。对于实现“提升学生学科素养、培养学生创新能力”这一提高专业教育教学质量的深层次要求举足轻重。分析化学往往作为专业基础课在大学低年级开设,对于广大习惯于中学教育以“灌输知识”为主的大学低年级学生而言,短时间接受相对海量的陌生专业知识、实现自主构建专业知识显得有些困难。尤其是实现对分析化学学习过程中遇到的概念的理解与运用更具挑战。
值得一提的是分析化学中仪器分析方法的校正策略,这在化学学科中极其重要,它不仅单纯地应用于分析目的,而且还广泛地应用于研究和解决各种化学理论和实际问题。在定量分析中,除重量法和库仑法外,所有的分析法都需要进行校正,即建立测定的分析信号与被分析物浓度的关系。一般来说,最常用的校正方法有三种:工作曲线法(外标法)、标准加入法以及内标法[1]。以上三种方法通常是以术语的形式教授学生的,笔者认为,倘若从“仪器分析方法的校正策略”这一角度出发引导学生,让学生了解这三种方法产生的背景、适用的范围以及三者间内在的区别与联系,在此基础上学生更容易体悟这些概念的思想性,不仅有助于深入理解,而且有利于自主挖掘其深层次内涵。如此,还可由“工作曲线法(外标法)”引出“最小二乘法”,由“标准加入法”引出“外推法”等概念,亦可将“内标法”视为外标法的改进。在此过程中,相信学生也会惊叹于分析化学家的睿智,领略其思想光芒。
2.分析化学的界定
分析化学在20世纪经历了三次重大变革,如今进入分析科学时代。分析化学的传统定义可以用解决“是什么”和“有多少”两个问题来加以概括[2],即定性分析和定量分析。如今,从某种意义上说,现代分析化学是一门独立于化学之外的多科性科学。
如上所述,欧洲化学会联合会在集思广益的基础上对分析化学提出了新定义(已被1993 年9 月5 日在爱丁堡举行的欧洲分析会议接受):“分析化学(分析学)是一门自然科学。它致力于建立和应用各种方法、仪器和战略以获得有关物质在一定时间或空间内的组成、结构和能态的信息”。这是一个高度概括的定义,它包括了任务、手段、目标和适用面。
显然,传统定义侧重技术层面,而新定义则更突出思想性,高度概括了分析化学对于解决问题的要求和意义。这就要求在教授中不能仅强调定性和定量,而要深入剖析基本概念建立的出发点,在此基础上自主构建拟解决某一问题或拟获取某些信息所需的“概念树”、“方法集”。
譬如,光、电、色是传统意义上仪器分析中的主要三部分,在逐一讲授时,往往通过强调“塔板理论”相关概念突出“色谱分析法”高选择性的优点,通过“光分析法”、“发光过程”相关概念的细致讲解突出“化学发光分析法”高灵敏度的优点。应该说,这种讲授知识的传统做法达到了传授知识的目的,但是对照人们对现代分析化学的理解和要求,似乎还有所不足。倘若对照新定义,抛出“中药现代化”这一颇具现实意义的问题,从“解决某一问题或拟获取某些信息”这一思想层面出发,学生自然会思考搜罗具有某种突出优良分析特性的“方法集”,“色谱分析法”、“化学发光分析法”等方法会逐一在学生脑中闪现。为知所以然,相信他们会格外留意这些优势的本质来源,进而自主搭建“概念树”,从“被动灌输”转变为“主动学习”[3]。这种基于某种问题的学习策略使学生的专业知识不再是孤立、模糊的离散概念,而是系统、清晰的专业体系[4]。
二、现实性
当代生命、信息、环境、资源等科学领域中一些问题的解决都十分依赖于分析化学的发展。因此,分析化学的学习具有鲜明的现实意义。从分析化学的概念中亦可见一斑。
分析化学概念类别多、内容多,且往往具有实际意义。譬如:“滴定度”这一概念就正是从应用出发,自下而上经科学归纳、提升为概念,进而适用于企业大批量生产,具有简洁、准确的现实意义。