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关键词:初中科学;概念;概念教学;有效措施
中图分类号:G633.98 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)26-0158-02
一、概念教学的意义
概念教学是培养学生科学素养的一种途径,是当前教学研究的一个热门话题。与之相辅的是探究教学,这两种教学方式相辅相成,带领学生们走向了科学研究的道路。概念教学纠正、补充、完善了学生的前概念,以构建正确的认知为任务,对学生平常的生活,以及未来的人生均有影响。因此概念教学主要就是基于了解学生的前概念,然后以一系列方式,帮助学生构建新概念。
二、初中科学概念教学中存在的问题
1.教师自身问题。初中科学这门课程属于一门综合课,教课老师大部分都是从别的专业课转教这门课的。在没有经过专业的培训下,而且以前对这门课程也只有模糊印象,想在短时间内掌握好这门课程,当然不是一件容易的事。教师对概念的理解也是基于自己的理解,有些概念甚至理解不透彻,不明白同一个概念在不同环境的意思。这些都需要教师花大量的时间研究课本,并且与学生们充分交流,了解学生们的前概念。否则对课本了解的不透彻,只能导致科学概念教学事倍功半。
2.以“我”为主,无视学生已存在的知识经验。大部分教师在教学当中,有教课的经验,但方式不对,把自己脑海中的,课本中的概念强加给学生,也不考虑学生是否能接受。其实教师当初接受一个概念,也是经过不断认知,以及生活中的不断实践而来的,想要彻底理解一个概念不是那么容易的事。例如分子的概念为“由原子构成的微粒”,在化学中分子的定义为“保持物质化学性质的最小粒子”。这就很容易让学生产生混淆,分子是由原子构成的,那最小的粒子不应该是原子吗?问题就在于保持物质的化学性质上,分子可以构成物质,并保持物质的化学性质,而原子是构成分子的,所以教师要重点让学生分清分子和原子的概念。学生本身头脑并不是一张“白纸”,其中包括了已经认知的前概念和生活中丰富的认知经验。而大部分教师都认为学生一无所知,对他们进行填充式教育,殊不知有些概念会与脑海中的前概念起冲突,处理不好,反而会在脑海中加深错误的概念。举个例子,我曾经对本校的中学科学老师做了个调查,随即抽取了10名中学科学教师,让他们谈谈对小学科学课本的了解,有7名教师对小学科学一无所知,2名教师表示看过小学科学课本,只有1名教师认真阅读了小学科学的教案,并能结合初中科学进行授课。其实中学的科学课程是对小学课程的加深和延伸,想要教好中学科学,有必要去了解一下小学科学,做到心里有数,设身处地的以学生的思想考虑,这样做会使概念教学事半功倍。
三、初中科学概念教学的有效实施方法
1.概念的情境教学。(1)巧设情境,引出概念。在建构主义理念下,要根据生活经验引入概念,引发认知冲突,使学生产生感性认识,激发学生的好奇心和求知欲,从活动中学到经验和知识。如“纸锅烧水,纸不会发生燃烧”、“用毛笔蘸取酚酞试液在白纸上写几个字或者画图,完了后喷点稀释碱溶液就会显现出来”、“彩色温度计的制作”等等。就初中生心理状态而言,他们的学习活动最容易从兴趣出发,而兴趣是在学习活动中产生的,又可成为学习的动力。做好概念的引入,激发学生的求知欲,是学好概念至关重要的一步。例如,在讲《地球、宇宙和空间科学》一节课时,我们可以从外星人入手,“某报纸上曾刊登过,地球上最早出现的外星人是1934年在美国发现的”;在讲《健康与环境》时,教师可以就身边的案例来创设情境,如结合2003年的非典,2006年爆发的禽流感等案例进行教学,由于是真实的案例,学生的积极性一般都比较高。(2)结合生活,建立概念。对于基本概念的教学,应该让学生们看一看,说一说,画一画,摆一摆,自己动手操作、练习,做到眼、口、手、脑并用,使科学概念的形成更加形象化,最后在脑海中建构一个正确的概念体系。欲速则不达,对于基本概念的讲解,不能急于求成,可以通过几节课的时间,让学生们真正理解,在生活能充分利用这些知识。例如燃烧这一现象,大部分学生的脑子里的理解都应该是在有氧气的条件下才能燃烧,这就需要教师结合实际例子来说明,在课堂上准备一些镁条,使之在二氧化碳其中燃烧,让学生们自己动手亲自去实验,并鼓励学生畅所欲言自己所知道无氧能燃烧的东西,引导学生构建新的正确的概念。(3)使用模型,构建概念。有些概念是比较抽象的主观定义,从文字上不好理解,这就需要教师课前做充分的准备,把无形的概念转换成有形的东西,让学生们能看到,感受到,这样会使学生的理解和记忆更加深刻。如分子、原子、离子教学中,概念很容易混淆,我们就可以利用模型来让学生们区分,更容易辨别。
2.加强概念的“内外”理解。教师应加强概念的训练,是学生们在脑子里形成一个知识的网络。科学概念是反应事物的内在联系的,越是基本的概念,它所反应的事物联系就越广泛。注意基本概念的教学,不单单是要注意一般的知识,而是以基本概念为中心,在对概念的理解上,由点到面,由简单到复杂,把所有相关的知识都要联系起来,形成一个既有内在联系,又有外在延伸的知识网络。这种紧密相连的知识网,为学生前概念的转变打下了良好的基础,使学生们能顺利的理解和掌握新的科学知识。
3.重视前概念的影响。教师在授课前,一定要充分了解学生脑海中的前概念,上课时可以引导他们自己说出自己脑海中的概念,从而加以引导,转换成正确的科学概念。学生大脑中往往都存在大量与科学概念不相符的前概念,这些都是他们自己亲眼所见或亲身体会到的,属于先入为主的印象。如燃烧现象,学生们会认为没有氧气就不能发生燃烧;再如在自由落体一节教学中,学生认为“重的物体比轻的物体下落得快”等等。如何处理这类不完全甚至错误的概念,就成为教师首要的任务。不可否认,生活中也有一些比较好理解的概念。如水往低处流,地球是圆形的等概念,这些都是正确的生活概念,我们可以加以利用,让其变得更丰富。因此科学概念教学中,前概念是一重要影响因素,充分了解学生的前概念,仔细备课,能很大的提高科学概念教学的有效性。
化学新课程标准要求教师从“单纯教师的教”转向“师生共同活动且以学生探究为主的学”,体现以人为本、以学生为中心的教育理念。化学概念的教学,不单纯是化学知识的教学,它还能通过学生主动参与教学过程,激发学生学习的兴趣,培养学生科学的态度,以及训练学生科学的方法。加强概念教学对学生认识、理解、掌握并深入探究化学,增强学生的创新精神和实践能力有着积极而深远的意义。
新课程化学概念教学要求的特点
新课程背景下概念原理知识的特点:从必修到选修,概念原理知识螺旋发展;从必修到选修,概念原理知识的发展富有逻辑性和系统性。
新课程中不少化学概念的教学要求是在不同的模块中逐步提高、深化的。例如,原子结构知识的有关概念在必修1中要求知道元素、核素的涵义(原子组成),了解原子核外电子的排布;在必修2中要求能认识元素周期律,了解原子结构与元素性质的关系。但是到了“物质结构与性质”选修模块则要求达到知道原子核外电子的能级分布(原子轨道、量子数、电子云图)、元素电离能、电负性的涵义,能应用元素的电离能说明元素的某些性质,了解电子跃迁原理的简单应用。
就是在同一模块中有关的化学概念也是逐步发展和深化的。以苏教版《化学1》有关氧化还原反应的概念为例:在专题1第一单元物质的分类及转化中学习化学反应常见分类方法后,指出根据化学反应过程中元素的化合价是否发生变化,将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应;专题2第一单元从氯气和溴化碘的反应中化合价的变化分析入手,变化的原因由于得失电子,揭示了氧化还原反应的本质是电子的转移,进而在“拓展视野”中认识氧化性、还原性强弱。这种设置方法有2个优点:符合学生认识规律呈螺旋上升的特点;有效保护学生学习化学的积极性和对化学学习的持续兴趣。
新课程化学概念教学的几点建议
基于以上认识,教师在教学中对化学概念的教学不应“一步到位”。教师在进行某概念知识的教学设计时,一定要清晰地知道该内容在化学1中应该处理到何等程度,更深入地介绍分布在哪个选修模块。这样,实施教学时才能游刃有余。新课程要求关注学生原有的概念(前概念),创设条件促使概念转变,深刻理解和掌握概念:要求设计探究实验,培养学生学习兴趣,感悟概念形成过程,领会科学的方法,形成科学态度。在概念教学中:突出化学概念之间的本质联系,增进学生对物质性质及化学反应的理解力,避免孤立地进行概念教学;重视化学核心观念的建构,转变学生原有认识及其认识方式,发挥概念原理的认识功能,免仅仅就事论事地处理概念知识。
实施观念建构的教学,关注学生的认识发展新课程化学概念教学强调观念建构(包括元素观、分类观、微粒观、比较观等),改变原来概念教学存在的过多关注具体概念辨析和概念的识记,忽视概念的认识功能和指导作用,导致学生记得具体的概念知识,不会应用概念分析、解释问题或现象。因此,概念教学要重视学生观念的建立,重视概念在学生认识中的作用。概括地说,就是要从具体知识的教学转化为以观念建构为核心的教学。学生的已有概念对新概念掌握的影响是不容忽视的,教师应该充分利用学生已有的知识和经验,运用多种方法创设各种情景,在此基础上促使新概念在原有的基础上得以转化和发展。
设计基于实验探究的化学概念教学,有利于学生感悟概念的形成中学生思维能力的发展正是从形象思维到抽象思维的过渡时期,形象思维多于抽象思维,对抽象概念的学习一般离不开感性材料的支持。因此讲授概念时要遵循人们的认识规律,从感性到理性,从具体到抽象,做到从直观入手,通过观察、感受、分析、抽象概括而引出概念。
概念知识在新课程化学教材中的呈现方式同以往发生了较大的变化,不再是单一的文字的描述,而是通过微观示意图、真实的实验现象,加以数据和活动栏目等,共同帮助学生建构认识。即凸显了概念的形成过程,而不仅仅是呈现终态、静态的知识,在一定程度上降低了概念知识的抽象性,便于学生理解。教师在教学时要尽量利用好教材中的各种栏目,使抽象概念形象化,使用实验、录像、模型、图片等直观教具,以及实验事实或实验数据等,帮助学生理解概念。
1.巧设实验,引发冲突。建构主义认为学生在走进课堂之前,都不是一张白纸。学生在学习物理概念之前已经具有对物理事实的认识,即前概念,前概念往往是不正确的,而且也往往是根深蒂固的。但是学生头脑中已经具有的那些前概念其实是一种珍贵的资源,它可以成为学生形成科学概念的生长点。如何让前概念成为物理概念的生长点呢?关键是剖析学生头脑中存在的前概念,让学生认识到前概念的不合理性。
为了让学生主动进行比较、建构,直到揭示概念的本质属性,设计一个好的实验是基础。通过实践,本人认为以下三种类型的实验最有效:
1.1直觉——实验型。高中学生在遇到问题时,往往是凭直觉经验,想当然地进行推理判断。根据学生的这一特点,让学生先作出判断,然后再用实验验证,当实验的现象出乎学生的意料时,直觉的判断与实验事实之间的强烈对比,必然引发学生去积极思考。
1.2已知——实验型。随着学生的学习,知识的丰富,认识水平的提高,要求掌握的物理概念的抽象性,精确性也在不断提高。当面对新问题,学生往往习惯于用已知的旧概念进行分析。为了完善学生原有的概念结构,设计实验时必须设法突出与原来知识的不同之处,用明显的实验现象引发认知冲突。
1.3实验——实验型。这是前后两个现象互相矛盾的一组实验。教师首先做一个学生用以前的知识可以分析的实验,第二个实验与第一个实验类似,但实验现象与第一个实验截然不同。利用这样一组矛盾的实验打破学生原来的思维平衡态,激起学生反思自己的概念结构,引发认知冲突。
实践中发现,教学中实验不在于多,而在于实验能否真的牵动学生的思维,即实验能否让学生直面错误概念,引发认知冲突。
2.搭建平台,主动探究。人的思维活动永远是从问题开始的。教师创设特定的学习情景,如观察、实验等,引导学生提出科学的问题。这些问题是学生探究的心理动力和探究式课堂教学的契机。教师的任务是:把教材中的物理知识转化为问题,借助具有内在逻辑联系的问题设计,促使学生思考,营造探究氛围。
原先备课时,总有意无意地把自己怎样讲得明白,讲得清楚放在首位。但是,教是为了促进学生的学,就必须把学生探索、思考等活动放在首位。在备探究式的课时要思考:哪些是老师不讲不行的内容。如,促进学生新旧知识连接的内容,激发学生思维或进一步唤起学生求知欲望的内容,学生苦思而未解的疑问等等;可以由学生尝试完成的,就放手让学生去做。
但是,实践中发现,学生的探究往往受阻,而学生受阻的原因也是五花八门的,有些也是教师从未遇到过的新问题。为了解决这些问题,本人在组织学生实施科学探究之前,事先进行探究,体会学生探究时的感觉。这样既便于指导,也有利于发现新问题。组织学生进行探究活动时,由于有一定的经验,指导有针对性,学生的科学探究就可以进行得更有效了。
物理课的特点决定了大多数的探究活动都需要合作完成。例如,在探究物体运动速度变化的活动中,要由小组内成员合作完成安装、测量、记录,数据处理等工作,小组里任何不和谐的行为都会影响到探究活动的完成。由于探究的结果是大家的,每个同学都会在尽量做好自己任务的同时关心其他同学的任务。
在评价结果时,学生不仅要条理清晰地表达自己的观点,还要对自己或他人的观点作出简单的评述。由于大家是平等的关系,都愿意听取他人的意见,相互取长补短,最终实现思维碰撞,发现物理概念的本质。
3.解决问题,巩固概念。学生往往以为自己能复述定义就算理解物理概念了,因此,在建立概念后应及时进行有针对性的练习,通过在新的问题情境中使用概念,让学生在运用概念中发现对概念理解的偏差。
为了使学生对概念的理解进一步得到加深,巩固和发展。可以从以下几方面设置问题:
3.1根据概念的内涵与外延设问。概念的内涵既反映了物理对象某种属性的“质”,又反映了物理对象某种属性的“量”。概念的外延即概念的适用范围,是指概念所反映的具有某一属性的一类现象或事物。根据概念的内涵与外延设问有利于学生对概念本质的理解。
3.2在开放的情景中设问。在开放的情景中设问,就是在一个物理情景中,没有明确指出用什么物理概念进行分析,或没有“完备的条件”和“固定的答案”的问题,这就要求学生在全面理解物理概念的基础上,进行正确选择和分析。
4.作概念图,建构网络。根据人的记忆规律,如果把所学的概念纳入一个网络,就不容易遗忘,而且在解决问题时也更容易快速检索出所需的概念。在概念网络中激活任意一个网点,都将引出相关的联想。
概念图是表示概念和概念之间相互关系的空间网络结构图。概念图包括概念,分支和层次,概念间的连接线和连接语,例子等几部分。概念图的制作可以用纸和笔,还可用专门的绘图软件(如inspiration)。
虽然概念图的制作没有严格的程序规范,但要制作一个较完整的概念图,一般有以下几个步骤:⑴选取一个熟悉的知识领域,罗列出尽可能多的概念;⑵确定关键概念和概念等级;⑶初步拟定概念图的纵向分层和横向分支;⑷建立概念之间的连接,并在连线上用连接词标明两者之间的关系。
学生刚刚接触概念图或者面对比较复杂的知识结构时,由教师制作出模版,学生按照模版完成内容。概念结构较简单的内容,由老师提供编有序号的一系列概念,让学生自己动手,根据自己对知识的理解构造概念图。画图时可以只写序号,基本完成后,再在序号后写上相应的概念。
一、高中起始阶段数学概念教学的意义
在高中起始阶段,学生要接触繁多且严谨抽象的数学概念,在高一上学期数学教材中,密集地出现一系列数学概念。如第一章第一节给出了“集合”这一近代数学概念,接下来又是抽象性更强的“集合的运算”。面对大量的概念和数学符号,刚刚升入高一的学生普遍感到不适应。实践表明,高中起始阶段数学概念的学习是学生普遍感觉较为困难的,如果学生没有真正理解概念,会给后继教学带来困难,学生的教学思维也无从培养。所以高中数学的起始教学被赋予了一个严峻的任务,那就是如何针对高中的教学目标与要求,重视并有效地开展概念教学,促进学生思维方式的转变。
首先,在高中起始阶段的数学教学中重视概念教学是有逻辑依据的。其次,进入高中后,随着数学概念抽象程度的提高,要求学生的抽象思维以数学概念为中介得到相应的提高。再从思维发展的规律来看,进入高中后学生的认知结构由感性向理性转变,思维从具体向抽象转变。高中数学教材体现了这一认知方式的变化,如它强调数学思想和方法,让学生在高中起始阶段就开始大量接触到分类讨论、数形结合、转化等数学思想方法。而要让学生真正掌握数学的思想方法,就必须让学生理解概念的本质,在理解概念如何形成的过程中学好数学,体会其中蕴含的思想方法,提高学生的数学能力。
因此,在高中起始阶段抓住丰富的概念教学契机,遵循学生的认知水平和心理发展规律,开展扎实有效的概念教学,对于帮助学生顺利地越过高中数学门槛并学好高中数学,提高学生的数学能力和数学素养有着十分重要的意义。
二、如何在高中起始阶段有效地实施数学概念教学
1. 展示相关概念的历史背景,激发学生的学习热情。高一学生在学习数学概念时,常常感到数学概念非常抽象而且距离现实生活很遥远,因而缺少学习的兴趣和热情。在教学中,如果教师以中外古今文化、现代科技为背景,介绍数学的发展和作用,让学生感受数学的价值,就能够激发学生的学习热情,促进学生主动参与数学概念的学习。
2. 创设积极的求知情境,激发学生学习的需求。数学概念反映的是一类事物的本质特征,由于概念的抽象化舍弃了所包含的丰富背景,因而成为学生理解的障碍。《新课程标准》指出:教师要通过对教学内容的心理化组织,创设符合学生心理特点的教学情境或操作任务。因此,要扫清学生理解抽象概念的障碍,在教学中可以从学生熟悉的实际问题出发,为学生创设积极的求知情境。
3. 概念教学要使学生经历概念形成的过程。
(1)使学生经历抽象概括的思维过程。很多数学概念是高度抽象的,但任何一个数学概念的背后都有许多具体内容支撑着,概念教学不能使数学概念成为“无源之水、无本之木”。因此在概念教学中,教师不应该直截了当地就定义而讲定义,应更多地从概念的产生和发展过程中为学生提供思维情境,引导学生观察、比较,让学生的思维经历对概念进行抽象概括的过程。
(2)使学生经历从用自然语言表述概念到用数学语言表述概念的过程。概念教学要扎扎实实地引导学生完成概念形成的每一个步骤,只有经历概念形成的全过程,学生才有可能全面正确地理解概念。概念的数学语言表述是对相应事物在数和量方面发生发展过程的一种抽象,让学生由用自然语言表述概念过渡到用数学语言表述概念是概念学习过程中的一个重要环节,也是学生深刻理解概念的一种标志。
(3)在概念的符号表示过程中提升学生的抽象思维水平。数学是符号的科学。数学符号语言能够简明地显示数量关系,不但缩短了思维的行程,而且便于换算推理,使扑朔迷离的数量关系很快获得澄清,因此熟练地掌握符号语言是学好数学的重要基础。在学生对概念有了比较准确和全面的理解之后,教学应该及时过渡到概念的符号表示形式,引导学生把符号与概念的实质内容联系起来,以进一步提高学生的抽象思维水平。这里所说的抽象思维水平,是指理解以及应用数学的符号语言进行思维的水平。
【关键词】数学概念教学 教学模式
【分类号】G633.6
初中“数与式”概念课教学模式的探究,首先要思考以下几个问题:一是,初中数与式包含哪些概念,涉及哪些相关内容,在中考中如何体现;二是,现在常见的概念教学是如何开展的;三是,目前常见的教学模式有哪些。只有先搞清楚这些问题,才有助于我们找到正确的“数与式”概念教学的模式和策略。
一、“数与式”相关知识在中考中的体现
目前国内各个省市包括一个省下面的很多地级市都是自主命题,每年的中考试题有上百套,但考察的内容,都是遵照课程标准的要求考察学生。现选取近年来北京、上海、重庆、成都四个具有代表性城市的中考试题进行分析,如下表:
从表中统计看出,数与式知识在中考中分值大致占总分的15%左右,内容涉及基本概念和基本运算,难度以容易和中档题为主,是学生中考数学的主要得分点。
二、初中“数与式”概念涉及的相关内容
(1)有理数:理解有理数的意义,理解数轴的意义。借助数轴理解相反数和绝对值的意义。理解乘方的意义。
(2)实数:了解平方根、算数平方根、立方根的概念。 了解开方与乘方互为逆运算。了解无理数和实数的概念,知道实数与数轴上的点一一对应。了解近似数与有效数字的概念。了解二次根式的概念。
(3)代数式:理解用字母表示数的意义。理解整式与分式的概念。了解整数指数幂的意义和基本性质,会用科学记数法表示数。
三、 教学模式的认识
教学模式是指在一定的教学思想、教学理论、学习理论指导下,在大量的教学实验的基础上,为完成特定教学目标和内容而围绕某个主题形成的稳定、简明的教学结构理论框架及其具体可操作的实践活动方式。一个教学模式应包括教学思想或教学理论,教学目标、教学的操作程序、教学的条件和教学评价。教学目标应包括基础知识与基本技能,过程与方法,能力与情感态度价值观。具有层次性和渐进性,具有从识记、理解、应用到综合。目前常见的教学模式有:(1)讲授教学模式;(2)启发式讨论教学;(3)问题解决教学模式;(4)探究教学模式;(5)自学辅导教学模式。
四、 概念教学的认识
认知学派认为概念的获得是概念形成和概念同化的结果。
概念形成是指人们对同类事物中若干不同例子进行感知、分析、比较和抽象,以归纳方式概括出这类事物本质属性从而获得概念的方式。
概念形成模式:具体例子――观察共性――抽象本质――形成定义――强化概念――概念应用――形成概念域。
概念形成是以学生的直接经验为基础,用归纳的方式抽象出一类事物的共同属性,从而达到对概念的理解。因此在教学方法上表现出于布鲁纳倡导的“发现法”相一致,比较适合低年级的学生学习概念,也适合对“原始概念”的学习。
概念同化指的是,教师利用学生已有的知识经验,以定义的方式直接给出概念,并揭示其本质属性,由学生主动地与原有认知结构中的有关概念相联系去学习和掌握概念的方式,叫做概念同化。概念同化的心理过程包括辨认,同化,强化三个阶段。
概念同化模式:先行组织者――定义概念――强化概念――概念应用――形成概念域
概念获取还有一种问题引申模式:问题情境――问题解决――引入概念――强化概念――概念应用――形成概念域
五、数与式概念课模式与策略
通过对上面教学模式和概念教学的认识,得到数与式相关概念教学的模式和策略:
负数、无理数的教学,组织教学上采用问题解决式,概念获取上采用问题引申模式。
有理数、实数、绝对值、相反数、平方根、算术平方根、立方根、二次根式、分式、乘方、整式的教学,组织教学上采用讲授式,概念获取上采用概念同化模式。
数轴、同类项的教学,组织教学上采用启发式,概念获取上采用问题引申模式。
单项式、多项式、科学记数法的教学,组织教学上采用探究式,概念获取上采用概念形成模式。
教学模式是师生参与课堂教学过程实施的方式,概念获取模式是知识获取的呈F形式,两者相互作用,共同构成高效课堂。当然,正反例强化策略;数学概念学习中完善学生概念域结构的策略是加深对概念的理解和认识必不可少的方法。
六、反思与小结
初中数与式的概念本身并不复杂也不难理解,而且就中考要求来看,对学生的要求不高,因该说,这部分内容学生比较容易学好。但是,即使是这样较为简单的知识,也是学生通过大量的练习才搞清楚,而且诸如绝对值,二次根式,分解因式等概念的认识还不能完全搞明白。简单的概念教学都如此困难,那复杂的概念该如何教学呢?我想,一方面应深挖概念知识本身;另一方面多思考适合该概念教学的模式。这两者相辅相成共同作用,一定可以将概念教学教好。
【参考资料】
1.张奠宙,宋乃庆主编.数学教育概论[M].北京:高等教育出版社.2004