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2009年10月,来自七个国家的十位科学家、工程师和科学教育专家在苏格兰的罗蒙湖畔举行了一个小型的研讨会,目的是为了确定学生在科学教育中应该接触到的核心概念。这些核心概念将帮助他们理解周围的自然世界。这些专家的研究和经历,使他们感到世界上很多国家的中小学科学教育往往缺乏连贯性,而且在教学内容选择上,也缺乏对于科学的宏观和系统的考虑,而这些对于孩子们正确认识和理解客观世界具有重要的作用。他们共同撰写了一本《科学教育的原则与大概念》,提出了十项科学教育的原则,挑选出了十个核心科学概念和四个关于科学的概念,并期望通过这项努力,能为正在各国进行的科学教育改革提供帮助。
科学教育的十个原则
1 在义务教育的所有年级,学校都应该设置科学教育项目,以有系统地发展和持续保持学习者对周围世界的好奇心、对科学活动的热爱,以及对可以如何阐明自然现象的理解。
2 科学教育的主要目的应该是为了使每个人能够参与有依据的决策和采取适当的行动,这对保证他们个人、社会以及环境的健康和协调发展是重要的。
3 科学教育具有多方面的目标,科学教育应该致力于:
・理解科学上有关的一些大概念,包括科学概念和有
关科学本身的概念以及科学在社会中所起作用的概念
・收集和运用实证的科学能力
・科学态度
4 基于对概念的审慎分析,以及基于当前对学习是如何发生的研究和理解,应该给出为了达到科学教育各个方面目标的清晰进程,指出在不同阶段需要掌握的概念。
5 应该从学生感兴趣并与他们生活相关的课题开始,逐步进展到掌握核心概念。
6 学习的经验应该明晰地反映出既包含科学知识,也包含科学探究的理念,并且符合当前科学和教育方面的意见。
7 所有科学课程的活动都应该致力于深化学生对科学概念的理解,同时应该考虑到其他的目的,例如科学态度和能力的培育。
8 为学生设置的学习项目,以及教师的职前教育和专业发展,都应该和为达到原则3中所设置目标需要的教与学的方法保持一致。
9 评测在科学教育中具有关键的作用。无论是对学生学习过程的形成性评测,还是对学生学习进展的总结性评测,都必须考虑到所有的学习目标。
10 为了达到科学教育的目标,学校的科学项目应该促进教师之间的合作,并需要社会其他力量,包括科学家的参与。
科学中的十四个大概念
科学概念
1 宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。
2 物体可以对一定距离远的另外的一些物体产生作用。
3 改变一个物体的运动状态需要有净力作用于其上。
4 当事物发生变化,或是被改变时,会发生能量的转换,但是在宇宙中能量的总量总是不变的。
5 地球的构造和它的大气圈,以及在其中发生的过程,影响着地球表面的状况和气候。
6 宇宙中有数百万个银河系,太阳系仅是其中一个银河系中很小的一部分。
7 生物是由细胞组成的。
8 生物需要能量和物质来维持,因此它们经常需要依赖其他生物体或是与其他生物体竞争。
9 遗传信息会在生物中一代一代地传下去。
10 生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。
关于科学的概念
11 科学认为每一种现象都具有一个或多个原因。
12 科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内和事实最为吻合的。
各级学校课程教案中教学目标表述举隅
(一)高等学校课程与课时教学目标某大学社会心理学教案中的教学目标[1]:通过学习使学生明确群体及群体心理的概念,理解学校群体的心理功能及效应;理解集体和班集体的概念和心理特点,掌握班集体形成的过程和班集体建设的措施,掌握班集体中非正式群体特点;理解人际关系的概念和重要作用,了解影响人际关系的因素。某大学心理学课程教案中的教学目标[2],教师使用的是学习目的与要求:通过本章学习,理解心理学的研究对象,学科性质、心理的实质以及心理学研究的任务,了解心理学研究的意义、原则,初步认识心理科学发展的现状与趋势,激发学生学习和探究心理的兴趣与愿望。华东师范大学心理学院教育心理学的教案[3]使用的是教学的目的:理解教育心理学的基本概念、原理和基本理论(学习理论、动机理论、学习的迁移理论等),了解本学科领域新近研究成果与发展趋势,能够运用人的心理与行为改变的规律,以及以本学科特有的思维方式和研究方法,观察、分析学校教育教学中现实问题,并对提高教育教学质量提供可行的建议。可是有一个管理心理学的教案使用的是教与学的目标[4]:准确掌握管理心理学的概念和管理心理学的理论体系,深刻领会研究管理心理学的意义,在一般意义上掌握管理心理学的研究方法。河北宣化师范学校申书景设计的教育技术学教案中的教学目标是[5]:(1)知识与智能:认识教育技术学的学科性质;了解教育技术学发展过程中,影响较大的学习理论;掌握各个学习理论的起源时间,代表人物及其基本观点;能够概括出各学习理论与教育技术的关系;能够理解信息技术条件下有效学习的特征。(2)过程与方法:通过自主学习能够找出问题,并体验学习理论对教学的影响;能够仔细倾听其他同学的发言,有将查找的学习理论进行加工整理与其他同学共享或交流的愿望,体验写作学习的过程和方法。(3)情感态度价值观:能够矫正学习观念和学习方法;能够在学习新知识中,感受多媒体和网络技术对学习的支持,制定出自己的学习方式。某大学人体解剖学的教学目标是:(1)基本理论和基本知识:了解人体各大系统肉眼结构的总规律,正常、变异和畸形的概念,基本的描述方法,形态与功能的关系,形态结构与发生发展的关系、内部结构和体表标志的关系等;掌握人体各系统的组成、基本的形态结构特点及其机能意义,临床常用的骨性和肌性标志。(2)智能的培养:自学能力,人体解剖的主要教学方法是学生通过解剖实践和阅读教材,掌握要求的内容,教师只作少量的重点讲解。神经解剖学的理论性较强,故讲课内容稍多,但仍强调重点和难点为主,学生要掌握要求的内容仍然离不开实践和自学;基本技能,人体的检查,切开、剥离、暴露和检查器官的方法,正规和系统地观察和描述各器官肉眼结构和显微结构(神经解剖学)的正常形态。(3)通过有选择的病例讨论,初步锻炼学生思维能力和了解人体解剖学与临床的密切关系。(4)组织学生参加课外读书小组,查阅有关文献并写读书报告,进行学术交流。(5)组建课外科研小组,指定有经验的教师进行指导,以培养学生的初步科研能力。(6)外语能力,七年制班要求教材、课程讲授和考试的论述题都用英语。其他班则要求熟悉常用的解剖学英文词汇及阅读部分英文参考资料。(二)中等学校课程和课时教学目标人教版八年级上册《大道之行也》教案第一课时教学目标要求[6]:反复朗读,借助注释读懂课文大意,理清课文层次;领会文章的丰富内涵,理解“天下为公”。再看中学教学目标设计。某高中化学教案第一节物质的分类教学目标[7]:知识技能,初步了解分散系概念,初步认识胶体的概念,鉴别及净化方法,了解胶体制取方法。认识胶体的一些重要性质和作用;能力培养,通过丁尔现象、胶体制取等实验,培养学生的观察能力、动手能力,通过对实验现象的分析,培养学生的思维能力、自学能力;科学思想,通过实验、联系实际等手段,激发学生的学习兴趣,培养学生热爱科学,依靠科学解决实际问题的观点,教育学生关心环境;科学品质,培养学生严肃认真、一丝不苟的科学态度。培养学生热爱科学,依靠科学解决实际问题的观点;科学方法,培养学生观察、实验、归纳比较、逻辑推理等方法。某高中心理教育课程教案《让世界充满爱》[8]:使用的是活动目标概念:活动课的目的就是想通过该课让学生懂得助人为乐的美德。认知目标:认识到生活中友爱和互助的重要性;情感目标:使学生体验“助人自助”的快乐感受;行为目标:在日常生活学习中学会主动对身边的人伸出友爱之手帮助他们走出困境。活动方式是游戏活动,讨论分享经验。人教版初三《数学圆柱和圆锥的侧面展开图》教案[9]第一课时素质教育目标:(1)知识教学点:使学生了解圆柱的特征,了解圆柱的侧面、底面、高、轴、母线、过轴的截面等概念,了解圆柱的侧面展开图是矩形;使学生会计算圆柱的侧面积或全面积。(2)能力训练点:通过圆柱形成过程的教学,培养学生观察能力、抽象思维能力和概括能力;通过圆柱侧面积的计算,培养学生正确、迅速的运算能力;通过实际问题的教学,培养学生空间想象能力,从实际问题中抽象出数学模型的能力。(3)德育渗透点:通过圆柱的实物观察及有关概念的归纳向学生渗透“真知产生于实践”的观点;通过应用圆柱展开图进行计算,解决实际问题,向学生渗透理论联系实际的观点;通过圆柱侧面展开图的教学,向学生渗透化曲面为平面,化立体图形为平面图形的“转化”的观点;通过圆柱轴截面的教学,向学生渗透“抓主要矛盾、抓本质”的矛盾论的观点。(4)美育渗透点:通过学习新知,使学生领略主体图形美与平面图形美的联系,提高学生对美的认识层次。(三)初等学校课程与课时教学目标青岛版义务教育课程标准实验教材一年级上册教学目标[10]是:(1)在具体的情境中能熟练地认、读、写20以内的数,能用数表示物体的个数或事物的位置与顺序,初步形成数的概念;在概念形成的过程中,发展初步的抽象、概括的能力;在比较数的大小的过程,建立初步的符号感和对应思想。(2)结合具体情境,体会加减法的意义;能熟练地口算20以内数的加减法;结合现实素材,进行初步的估算,形成估算意识。(3)通过实物和模型辨认长方体、正方体、圆柱和球等立体图形;辨认从正面、侧面和上面观察到的简单物体的形状;会用上下、左右、前后描述物体的相对位置,形成初步的空间观念。(4)能按照给定的标准或选择某个标准对物体进行比较和分类;在分一分、比一比的活动中,形成初步的观察、分析、比较的能力。(5)通过简单的统计活动,初步认识象形统计图和简单统计表,并从中知道简单统计的结果,初步了解一些简单的数据处理的方法,形成初步的统计观念。(6)在日常生活中能用20以内数的加减法解决实际问题,了解可以用不同的方法去解决问题,形成初步的创新意识。(7)在与同伴交流认数与解决实际问题的过程中,初步培养合作意识。培养学习数学兴趣,养成观察并提出问题的习惯。(8)在数学活动和解决问题的过程中,能运用所学数学知识解决生活中的简单问题。人教版六年级第十一册《少年闰土》教案第一课时的教学目标是[11]:(1)预习课文,学会本课13个生字,认识3个生字。能够正确读写“碧绿、郑重、允许、仿佛、厨房、刺猬、畜生、胯下”等词语。(2)通读课文,从总体上掌握课文的主要内容及文章的思路。(3)学习描写闰土外貌的部分,指导课后思考练习作业。(4)第二课时的教学目标是:从人物的动作、语言入手了解人物的性格、品质特点;理解含义深刻的句子,体会课文的思想感情;背诵第一自然段。
教学目标理论与课程教学目标的表述
20世纪50年代以来,我国引进前苏联教育学理论支撑下的教学目标设计概念,教学论部分使用的概念仍然是教学计划、教学大纲、教科书、教学进度计划、教学方案(教案)、教学目的、教学要求、教学过程、考试、考查、考核等前苏联的概念。查阅当代中国高等师范教育中使用的教育学教材,基本沿袭着20世纪80年代前苏联的教育学体系,素质教育思想也只是作为一种理念,并没有成为学科理论进入教材。由于这样一种现状,无论是小学教师,还是中学、大学教师,在教学大纲或者课程标准制定中,许多教师继续使用传统的概念,比如把教学目标分为知识掌握目标、能力发展目标、技能训练目标。教学大纲制定和教师备课中,采用了解什么知识、掌握什么概念、理解什么原理、发展什么能力、运用什么技术、解决什么问题,或者识记什么、理解什么、应用什么等等。除此之外还有一种以全面发展教育理论为逻辑结构设计的教学目标理论,这就是德育目标、智育目标、美育目标。我们的教育学要求教学活动中完成智力开发目标的同时,也要渗透德育和美育,因此每堂课程和课程整体都要设计德育和美育目标。但是,具体到教师的备课中往往很难实现。20世纪80年代以来,我国引进有关美国教学目标设计理论以美国著名心理学家布鲁姆(B.S.Bloom)的理论为代表。他把人类学习分为3个主要的领域,即认知领域、情感领域和动作技能领域。我国中小学生新课标的教学目标分类主要依据的是布鲁姆等学者的分类方法。九年义务教育阶段17个学科的18种课程标准的教学目标表述,都包括了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观3个领域,也称“三维目标”,并作为教师设计教学目标、衡量学生学习水平时重要参考依据。在这3个领域中,知识是指事实、概念、原理、规律等;技能是指动作技能以及观察、阅读、计算、调查等技能;过程与方法是指认知的过程和方法,科学探究的过程和方法,认知过程中人际交往的过程和方法。特别强调在过程中获得和应用知识,学习和运用方法;情感态度与价值观,一般包括对己、对人、对自然及其相互关系的情感、态度、价值判断以及做事应具有的科学态度、科学精神。这实际上可以看作20世纪以来发展起来的本土素质教育理论支撑下的教学目标设计概念。
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关键词 化学学科观念 概念教学 离子反应 教学设计 教学策略
1 问题的提出
法国著名的政治学家和社会学家马太·杜甘说过,概念向来被认为是知识的基础。康德则认为,所有的知识都来自与概念之间不可分解的微妙的自觉的连接。化学概念是化学学科知识体系的基础。高中化学概念教学组织得好,对于学生建构化学学科观念,甚至对于其一生的概括、提炼和总结能力的提高,对学生的终生发展都有重要影响。因此,化学概念学习与教学的理论研究很受重视。那么,总结一线教师关于化学概念教学的实践研究成果,不仅对教学实践具有重要的指导意义,也是建立科学的化学学习与教学理论的依据和基础。
江苏省中小学教学研究室利用“教学新时空”这一新组织平台,2012年4月起推出了高中化学“名师课堂”专题研讨活动,首次活动邀请到南京师范大学附属中学化学教研组长保志明老师为全省教师执教“离子反应”一节课,展开的现场研讨主题是“基于学科观念的化学概念教学”。活动届时在线人数上万,老师们积极参与在线提问和发表观点。归纳起来,感兴趣的问题有以下方面:老师们质疑这样设计教学能使学生掌握离子方程式的书写吗?对学生来讲,离子反应这节课的认知难点究竟应放在哪儿?如何关注学生思维和学科本质进行教学设计?学生对相关概念有哪些思维障碍?是否所有的概念教学都可以采用实验探究的方式进行呢?在实际教学中如何了解学生对概念的认识?有哪些因素会影响学生对概念的认识?怎样的教学处理方式有利于学生建构化学核心概念,进而运用概念来分析、解决实际问题,将具体概念知识的学习转化为学生认知水平及能力的发展?在学生概念认识的获取途径方面,是以听讲思考为主,还是以学生的探究活动为主,或是以学生的交流讨论活动为主?在概念性知识的呈现顺序方面,是以学生的认知顺序为主,还是以学科知识的逻辑顺序为主,或是将学生的认知顺序与知识的逻辑顺序相结合;在概念知识的教学处理方面,遵循的是“定性一定量”“宏观微观”还是“表面一实质”的处理方式?对于以上问题,下面以这节课为案例,就化学概念教学的惯有误区和常用方法,研讨化学概念教学如何基于化学学科观念关注于学生已有生活观念来设计教学目标、确立重难点和展开实验探究教学过程。 2 化学概念教学的惯有误区与常用方法
2.1 化学概念教学的惯有误区
部分中学化学教师因在学科思维、学科结构和学科理解等方面缺乏整体把握能力,使得概念教学行为很难到位;课堂很难达到预期的教学效果。总结起来,有以下几种不良状况:(1)一字不差,死板教条型;(2)把握不住,模棱两可型;(3)缩手缩脚,不敢越雷池半步型;(4)贪新求全,无所适从型;(5)自以为是,主观随意型;(6)过度操作,弱化思维型。对于这些不合适的教学处理方式,可以打个比方,如果把概念比作一把锁的话,教师的教学方式可以是一把钥匙,契合的钥匙就能把这个锁给打开,如果钥匙错了,又断在锁里,即便有了契合的钥匙也打不开这把锁了。因此,对于概念教学的不良状况必须得到重视和矫正。
2.2 概念教学的常用方法
概念教学的理论研究主要有概念形成、同化理论,与图式理论等,后期又有建构主义理论。鉴于中学化学教师通常对事实、实践描述得多,但概括得少;叙述得多,但提炼得少;分析得多,但综合得少。也就是说没有将观察到的事实通过思维活动给以概念化的处理习惯。这样的一种日常生活状态也影响了老师对于概念教学的正确设计。对于学生来讲,建构概念的过程不仅是知识生产过程,它还是知识再生产的基础。其建构途径通常有4个:一是抽象事实建构概念;二是借用移植建构;三是比较研究建构;四是发展建构。相应的教学方法有以下几种:(1)运用直观教学方法,帮助学生形成概念;(2)善于解剖概念,把握概念内涵外延,对概念下定义要准确严格;(3)弄清概念异同,防止模糊概念;
(4)分阶段教学概念,逐步深化概念;(5)调动学生已有知识,同化理解新概念;(6)弄清概念问的关系,逐步编织概念网络,概念系统化;(7)练习巩固,强化理解。在以上方法中,要注意不同的概念应该选择不同的教学方法。
3 基于学科观念的化学概念教学
3.1 学科观念
“学科观念”是对学科研究对象及研究过程的本原和本体的见解或意识,具有超越课堂时空的持久价值和迁移价值。它能让学生洞悉自然学科的本质属性和内在规律,从自然科学的视角去观察、分析和处理事件,对学科有客观、正面和积极的认识,让学生在学习化学知识、技能之后能应用到日常生活中与科学有关的问题上,真正成为他们科学素养的一部分,这才是自然学科具有强大生命力的意义所在及价值所在。
3.2 基于学科观念的化学概念教学
基于学科观念的化学概念教学,是一种超越事实、以领会蕴含在具体事实和原理当中的科学思想和科学方法为目的的教学。事实性知识的作用更多地是观念建构的工具和载体,最终目的是要在这些事实性知识基础上通过不断概括提炼而形成深层的、可迁移的观念或观念性知识。由于观念的整合作用,学生的自然学科观念一旦形成,能很好地把原来孤立和零散的知识联系起来,形成一个有意义的整体。这就会使学生高屋建瓴地统摄与整合化学学科基础知识,提高学生的认识水平与思维能力,增进学生对科学知识的学习与理解,提高学生发现问题和解决问题的能力,从而实现真正意义上的增效减负。
当然,化学基本观念的形成既不可能是空中楼阁,也不可能通过大量记忆化学知识自发形成,它需要学生在积极主动的探究活动中,深刻理解有关的化学知识和核心概念,并通过在新情景中的应用,不断提高头脑中知识的系统性和概括性水平,逐步形成对化学的总括性的认识。依据课程标准要求,采用学科观念教材分析模型及教材分析思路,从教材的具体内容中抽象出基本观念并抽象为核心观念;学生分析主要从2方面,一方面分析学生原有观念的水平和原有观念与将要建构的新观念的关系,从而确定新观念建构的起点和相应的教学方式。另一方面分析学生在与基本观念相关的概念原理、过程方法和事实性知识方面达到了什么水平,从而确定教学中选择什么样的素材来支持基本观念的建构,采取什么样的活动方式进行观念建构。对学生特征分析可以采用测验法,也可以采用预估法。测验法是指通过编制一定的试题来测查学生的水平;预估法是指教师根据学生在课堂上的表现和课后作业中的情况估计学生的水平。
通过对课程标准、教学内容及学生特征的分析,确定在学科观念建构方面的具体教学目标。学科观念是在学生对核心概念和典型事实深刻理解的基础上,通过不断地抽象概括而形成的。因此,学科观念的形成过程就是一个学习者主动参与、积极思维的过程,没有学习者的深层次的思维活动,是不可能形成学科观念的。问题是思维的源泉,更是思维的动力,保证学生深层次认知参与的核心是问题。因此,促进学生基本观念构建的教学必须将对具体事实和核心概念的理解转化为高水平问题,以问题为主线来创设真实、生动的学习情景和多种形式的探究活动,引领学生主动地去思考,形成知识的理解、具体观念的建构及核心观念的建构问的有效转化。
以“离子反应”为例,学生在初中阶段学习过复分解反应的概念,“离子反应”概念可以帮助学生从一个新视角和方法即从微观离子角度来认识水溶液中物质之间的反应。保志明老师在“离子反应”这节课中,通过基于实验事实的过程分析帮助学生建立和理解概念。以常见的酸碱盐之间发生的化学反应事实为支撑,将水溶液中存在哪些微粒、哪些微粒能发生作用、微粒相互作用引起什么变化以及变化的结果等问题的分析作为培养学生认识思路的主要线索,围绕离子反应的含义、发生条件等关键内容展示教学活动。学生通过分析酸碱盐在水溶液中所起反应的特点和规律,并以此来建构概念,初步学习如何分析和认识酸碱盐在水溶液中的反应实质;其次,基于学生的思维习惯——从宏观感性的角度看问题,对此,保老师利用实验,制造认知冲突,拓展学生微观角度的认识,注重引导学生建立宏观——微观——符号三重表征的有机联系,通过理解概念建构相应的知识结构。对于离子方程式的书写,为了避免学生死记硬背,教学提示分析溶液中物质反应的思路和方法,即首先分析物质在水溶液中的主要微粒存在形式,然后考虑这些微粒之间是否发生反应,最后写出相对应的离子方程式。这样的教学处理更能揭示离子方程式的内在本质和规律。有关离子反应概念学习过程中,学生通常会遇到以下主要问题:从微观角度分析溶液中物质反应的认识思路这个重点对学生的认识来讲就是一个难点。难点还体现在对离子方程式的认识,包括书写方面存在的困难。离子方程式的含义是“用实际参加反应的物质的主要存在形式来表示化学反应的式子”,书写的困难之一:物质在水溶液中主要以什么微粒形式存在认识不清。通常需要适当补充相关知识——比如物质的溶解性、物质在溶液中是否完全电离、哪些常见物质不易电离等知识,由此让学生明确一些具体物质在水溶液中存在的微粒形式。另外,在书写时作为重要的化学用语,离子方程式的书写由于在宏观——微观——’符号三重表征方面的认知跨度,即便学生认识了参加反应的离子种类,还是容易忽略参加反应的离子间的数量关系。学生的认识和思维存在障碍,因此,在初学书写时往往问题较多。另外,学生对“离子方程式可以表示一类反应”认识不清,难以结合实例说明。比如,氢离子和氢氧根离子生成水的离子方程式究竟表示哪一类反应呢?教材只是由几个例子说明中和反应的离子方程式相同,但并未指出这个离子方程式究竟表示哪一类反应?(可溶性强酸和强碱溶液反应生成水和可溶性盐的反应),这种情况下,对概念的深入分析应用可以采取提供变式反应来解决。对于更多的书写应用,需要在后续学习中逐渐渗透和强化,在书写的同时加深对微观离子角度分析反应实质的认识能力。
4 结语
1.教育理念的更新
应试教育把教育目标任务更多地定位于知识传授、技能培养和考试技巧的训练,以升学考试为目的,对学生的全面发展不够重视。而素质教育则以丰富学生的科学文化知识、培养学生高尚的思想道德情操和良好身心素质、较强的实践和动手能力为宗旨。因而,地理教学中,不仅要重视知识传授和能力培养,而且更要重视地理品德素质、行为素质的培养。
2.教学方法的改革
地理课在当前由应试教育转变为素质教育的过程中,对传统教学方法有着很大的冲击,所以,地理教师在教学中须不断探索新的教学方法来更好地完成教学任务。改革教法,变以教师为中心为以学生为中心由应试教育向素质教育转变,新时期的地理教学,在转变教学观念的同时,还必须改革教学方法,把传统的教学方法――以教师为中心转 变为以学生为中心,辟如进行讨论式、合作式教学,充分调动学生的积极性、主动性、娱乐性,形成家庭、学校、社会三位一体的教育网络。
3.符合素质教育要求新课堂教学模式的构建
课堂教学是素质教育的主要途径之一。改变平铺直叙、死记硬背的传统教学模式,讲究课堂教学艺术,使课堂教学具有极大的魅力,强烈地吸引着学生的注意力和情感投入,从而使素质教育的优越性在课堂教学中得到充分的发挥,这是每个中学地理教师都需要研究和解决的新课题。新课程改革下中学地理课堂教学模式,以素质教育为准绳,以多样的教学方法,先进的教学手段及适当的教学用具为依托,恰如其分地表现中学地理的教学内容,面向全体学生,全方位提高学生的多方面素质和能力,使学生好学、会学学会用地理知识和原理,解决实际问题,建立正确的地理观,适应时代的要求:激发学生学习地理的兴趣――从“厌学”转变为“爱学”。兴趣是成功之母,热爱是最好的老师。
3.1精心设计导言
与新课内容密切相关的地理热点问题、最新事件、乡土内容、奥秘探讨及新式教具等,都可以作为兴趣和好奇心的切入点。例如,在讲述《青藏地区》时,可这样引入:播放歌曲《青藏高原》的MTV,展示雪域高原的迷人风光,使同学们有如临其境的感觉,然后教师导语:“这悠扬激越的旋律,这深情豪迈的呼唤,昭示着雪域高原的巍峨神奇,牵动着亿万人民为之向往的衷肠,今天,就让我们走进这片神奇而又充满魅力的土地,一起去领略大自然的迷人风光!”这样的导课,使学生情绪饱满的进入这节课的学习当中。
3.2教学过程严谨流畅
一节完整的中学地理课堂教学,其教学过程总是以人地关系为主线,步步为营,环环相扣的。良好的开场白,集中了学生的注意力,提出了要解决的实际问题,激起了学生求知的欲望。紧接着,教师趁势引导学生寻找和讨论新课的知识点,运用地图剖析难点,排除疑点,强化重点,巧妙联系已有知识,形成知识体系,构成知识网络。同时,使用多种语言技巧,营造宽松、和谐、探讨、竞争的课堂气氛,使学生善于向知识的广深处质疑、解疑。并且,联系实际运用新知识,解答相关的地理问题。最后,反馈教学效果,强化训练,扼要结尾。整个教学过程严谨流畅,学生印象深刻,掌握知识扎实牢固。
3.3进一步探索更适合中学地理教学的新方法
地理课堂教学要充分体现“地理”的特征,地理不同于其他学科的三个表现是:地图的运用、空间概念的建立、人地关系及可持续发展观念。其中,地图教学是关键。建立正确的空间概念,使学生灵活自如地运用地图,正确分析和说明地理问题,是地理教学的主要任务之一。而运用地图进行教学,则是完成这一教学任务的重要途径,也是地理教学独特风格和特色所在。可以说,没有地图就无法进行地理课堂教学。地图资源很多,还包括示意图表、地理漫画及素描图、人地关系相关图、地理模型图等,这些图生动直观、清晰明了,使学生一目了然,并留下难以忘怀的记忆恰当的地图教学,首先从识图开始,教师引导学生观察图的结构,然后再逐项逐条紧扣教学内容启发设问,让学生通过位置以及相关事象的分析,读出图中的地理内容和地理特点,并在教师的指导下进一步作地理成因分析和地理规律分析。地图的展示,可通过挂图、板图、幻灯、投影、微机等多种手段进行。通过识图、拼图、填图、绘图、联想分析图的反复训练,学生的手、口、脑并用,其观察力、记忆力、动手能力、逻辑思维能力、语言表达能力等诸多能力都可以得到培养、锻炼和提高。进而,把知识落实在图上,达到会学、学会、会用的目的。
课堂教学中要注意运用各种直观而形象、生动而富有启发性的语言、地理图片、模型图表、教学电视和幻灯等形式多角度调动学生的感官,课堂内做到师生一体化,方法多样化、过程节奏化、激发学生的学习兴趣。
4.培养创造思维――从“定势”转向“发散”思维
关键词:分子和原子;学情诊断;模型方法;核心概念
文章编号:1005C6629(2016)10C0028C04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
1 教材解析
“分子和原子”是人教版义务教育教科书《化学》(九年级上册)第三单元课题一的内容。
本节课是学生从微观角度认识物质的起始课。教材安排在学习空气、氧气等宏观物质基础上,结合学生已有经验,通过观察、实验来了解分子基本性质为突破口,进而通过分析化学变化过程的本质,初步得出分子、原子的概念。
这样的编排体现了“认识物质的微粒性,知道分子、原子等是构成物质微粒”以及“能用微粒的观点解释某些常见的现象”这一课标具体要求[1]。
本节内容的教学重点是分子、原子概念的建立,而教学难点则是形成分子、原子行为的微观想象,以及从微观分析宏观物质性质的意识与能力。如何落实教学重点,化解教学难点?以往我们的教学思路如图1所示。
2 教学实践中发现的问题
2.1 教材探究活动的设计远离学生经验,忽视学生已有知识,且易产生模糊概念
教材设计有两处值得商榷的地方:
一是简单重复的设计忽视学生已有知识。在初中物理“分子热运动”中刚学过了“分子作无规则的运动,温度高热运动加快;分子和原子之间有间隔,气体分子间隔较液体和固体大”等知识,教学要求比化学教材只会高不会低,化学教材仍然当作新课来编写,这是在“重复昨天的故事”,仅仅换了一些例子而已,重复的设计不能促进深度学习的发生。
因此,本节课的重点应放在“在化学变化中分子可分,原子不能分;分子保持物质的化学性质”等内容。
二是教材实验探究设计远离学生经验,且易形成错误观念。教材有关“分子运动现象”探究,实验药品及原理(氨水使酚酞变红)学生太陌生,远离学生已有知识经验,因为导致酚酞溶液变红的粒子是氢氧根离子,而不是氨分子。然而,就学生当前有限的化学知识及陌生的实验内容(氨水、酚酞)而言,不利于学生建构新知识,反而极容易形成“氨分子使酚酞溶液变红”的错误推论,而学生在学习过程中一旦形成错误观念,转变起来可就困难了。
2.2 教学设计忽视学生对原子、分子已有的认识,不利于学生对概念的正确理解
学生不是空着脑袋走进课堂,而是带着原有认识进入新知识的学习。当原有认识与科学概念存有偏差时,对后续的学习会产生消极影响。因此,新知识的教学应该从揭示学生原有认识开始。
化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学。对于原子、分子概念的正确认识程度关系到学生能否深入认识物质的变化本质,进而认识化学的本质。
图1所示的“原教学思路”显然是忠实于教材,却忽视了学生头脑中关于分子原子的已有认识(即有关分子原子的心智模型)。这样的教学,对于“什么是原子、分子?”、“分子和原子共同特征和区别是什么?”等问题,学生也能说出跟教材一样的“标准答案”,但是并没有揭示和转变学生对分子、原子的原有认识。
3 新的教学思路
新的教学思路如图2所示。
3.1 创设真实情境,揭示原有认识,促进概念转变
科学探究,不仅是一种具有一定操作程序的探究学习方式(或探究过程),同时也是学生建构知识实现概念转变的认识过程[2]。因此,学生在实施科学探究的同时是以概念转变的方式实现对知识的建构,形成新的理解,即是一个由前概念向科学概念转变的认识过程。
为促使概念转变学习的发生,必须创设一定的情境,使学生在真实的情境中对一些现象所包含的原有概念明朗化,自主发现原有经验与新发现的现象或事实之间的不一致,从而产生认知冲突,反思并修改自己的原有认识,提出或接受(重建)科学的观念(新解释、新假设、新概念)。
[任务一]
(1)塑料袋的变化
(演示)在透明塑料袋中滴入几滴酒精,将袋挤瘪,排尽空气后用绳把口扎紧,然后放入热水中(如图3所示)。
①填表:你会观察到什么变化?怎样解释这些变化?仿照示例把你观察到的现象和解释填入下表。
②画图:图4a表示实验初变化前的部分酒精,“”表示一个酒精分子,请在图4b的横线上画出变化后该部分酒精微观模型示意图。
③拓展:如果降温变成固态,酒精分子又会发生怎样的变化?
(2)实录整理
①填表(见表中下划线部分)。
②呈现三幅较为典型的学生作品(如图5所示)。
师:你画的与哪幅图接近?你认为比较合理的是哪一幅?说说其他不合理的理由,把你的想法跟同组同学分享。
生1:甲不合理,变化后分子的体积不变。
师:(追问)塑料袋不是膨大了吗?
生1:塑料袋膨大是由于酒精分子的间隔增大,而酒精分子本身大小不变。
生2:乙、丙都正确,变化过程中酒精分子的数目和大小都没变,改变的仅是分子之间的间隔增大了。
生3:乙也不合理,由于分子在做无规则运动,在气态时酒精分子不可能排列那么整齐。
“任务一”在真实情境(酒精挥发)中运用列表来复习旧知(分子的基本性质),采用画图的方式对学生有关分子的心智模型进行探查和纠正。初步建立起“宏观-微观”相互联系的思维方式,为下一阶段学习(物理变化和化学变化的本质区别及化学变化的实质)扫清障碍。
3.2 运用模型方法,注重学习评价,建构核心概念
[任务二](模型示范)
[教师](投影)
(3)图6是氧化汞分子受热分解的微观示意图,“”表示汞原子,“”表示氧原子,“”表示氧化汞分子。
①从物质微观构成的角度发现了什么?
②从变化的角度,氧化汞分解属于什么变化?是如何变化的?对比酒精汽化,你还发现了什么?
[学生](观察、比较、思考、讨论)归纳出新认识:
物质是由微粒构成,有的是由分子(如氧化汞、氧气)构成,有的是由原子直接构成(如汞);
分子(氧化汞分子或氧气分子)是由原子(如汞原子、氧原子或氧原子)构成的;
在化学变化中,氧化汞分子可以再分,分成汞原子和氧原子,氧原子再重新组合成氧分子(新的分子),多个氧分子聚合构成新物质氧气,许多汞原子聚合成新物质汞。
[任务三](仿模、画模、评模)
[教师](投影)
(4)请在横线上以相应的方式(名称、符号或模型图)表示三个变化。其中,“”、“”分别表示氢原子、氧原子。
①水沸腾
(i)在横线上填上变化后相应物质的名称、符号并画出其微观示意图;
(ii)属于物理变化的是 ,属于化学变化的是 ,依据是 ;
(iii)从宏观、微观、性质的角度思考物理、化学变化前后哪些变了?哪些没变?宏、微观间的改变有何关联?
[学生]画模、展模、评模、修模(见图中横线部分),思考、讨论并归纳出新认识:
在化学变化中分子(过氧化氢分子、水分子)可以再分,分成原子(氢原子、氧原子),原子再重新组合成新的分子(水分子、氧分子、氢分子),新的分子聚合构成新物质(水、氧气、氢气);
原子是化学变化的基本微粒,在化学变化中不能再分的最小微粒;
分子是保持物质化学性质的一种微粒;同种分子构成的物质性质相同。
“任务二”以氧化汞分解微观模型图为例说明物质的微观构成及化学变化的微观本质。
“任务三”以多重表征(名称、符号、模型)典型物质的宏观组成、微观构成及其变化过程,学生在画模、展模、评模、修模中建构分子原子的概念,初步建立起宏观现象微观解释的观念。
4 教学反思
4.1 关注已有知识经验,揭示日常概念,是有效实施化学教学的起点(基础、前提)
研究表明[3],对科学概念学习的影响因素是多样的,除了教师和教材以外,学生的生活经验和其他学科知识也起着更为强烈和持久的作用。
当原有认识与科学概念存有偏差时(也叫模糊概念),对后续的学习会产生消极影响。
即使在概念的改变发生的时候,学生仍然保留了他们原来的认知和想法,只不过新的知识抑制了他们原来的认知。
因此,化学教学应该关注学生已有知识经验,揭示学生原有认识即日常概念的前提下才能有效建构,同时在教学中尽量避免形成新的模糊概念。
本案例在“新教学思路”中果断放弃各种教材广为“流传”的“氨水使酚酞变红”探究实验,转而创设“(酒精使)塑料袋胀大”这一普通而又熟悉的真实情境,以及后面环节精心选择的双氧水分解、水通电、水沸腾、氧化汞受热分解等在教材中已出现过的素材,意在唤醒和丰富学生的感性经验,进而在这些熟悉的情境中用模型方法进行微观表征,在揭示出学生日常概念(即心智模型)的同时,初步形成“宏观现象微观解释”的化学独特思维方式,从而建立起“宏观―微观”相互联系,以及形成“知微显著”的化学观念。
4.2 运用科学方法,建构核心概念,是有效实施化学教学的关键
科学教育的目标不是去获得一堆由具体事实和理论堆砌的知识,而应该是实现一个趋向核心概念的进展过程[4]。
埃里克森认为,核心概念是指居于学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法,也包括对重要概念、原理、理论等的基本理解和解释,是学科结构的主干部分[5]。
由于化学是主要研究物质的分子转变规律的科学,因此,分子、原子是初中化学的核心概念,学生对于原子、分子概念的正确认识程度关系到他们能否深入认识物质的变化本质,进而认识化学的本质。
然而在如图1所示的原有教学过程中,有关分子原子的教学常常侧重在“分子的特征”和分子、原子概念的文字辨析上,而忽视分子、原子概念的建构,学生获得的是一些支离破碎的有关分子原子的知识,难以建立起宏观与微观之间的联系。
科学方法有助于学生理解力的提高。模型是一种重要的科学方法,它可以帮助人们认识某些变化过程或某方面的本质属性,有助于建立科学概念和科学理论。在本案例的“新教学思路”中,在不同的阶段分别通过不同水平层次的模型方法(观模、画模、评模、修模)促进分子原子概念的建构:在[任务一]酒精汽化这一真实情境中运用画模、评模的方式进行有关分子前概念的诊断与修正;在[任务二]中通过观模(观察氧化汞受热分解微观示意图)进行分子原子概念的初步建构;在[任务三]中对多个变化(水沸腾、水通电、过氧化氢分解等)通过画模、评模中诊断、整合片段有关分子原子的认识,归纳出物理变化、化学变化的微观本质,从而建立起宏观与微观之间的联系,形成“宏观-微观”相互联系的思维方式。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育物理课程标准[S].北京:北京师范大学出版社,2011.
[2]应向东.“科学探究”教学的哲学思考[J].课程・教材・教法,2006,(5):64~68.
[3]魏冰.关于中学生的原子、分子心智模型的研究[J].化学教育,2001,(3):6~9.