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[关键词]创新学习;知识建构;观点;推进
[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097(2013)01-0021-07 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.01.005
一、引言
21世纪的教育面临着的最大挑战在于帮助学生产生和运用新的思想,并将新思想贡献到生产与生活过程中。Scardamlia和Bereiter认为,从知识社会的基点出发,教育的基本任务就是要帮助年轻一代适应知识创新文化并且在当中找到属于自己的位置。具体来说,这个任务包括帮助学生发展知识建构能力和使他们成为推进知识创新的社会成员。而中国小学科学的教学当前存在着诸如注重知识的传授而非方法,聚焦于课本内容的掌握而非各种能力的拓展和科学素养的提升,教学过于形式而没有真正体现学生的主体性等现象。这些现象表明小学科学课程的教学迫切需要注入新的理论和思想。基于上述考虑,本研究力图把国外成功的创新学习理论与中国小学科学课程的教学结合起来,探索变革中国小学生学习科学知识的方法,试图使学生形成一定的科学素养和掌握系统的科学研究方法体系,将科学学习引向创新学习的方向。
本研究的理论基础是加拿大多伦多大学知识创新与技术研究所的“知识建构理论”(Knowledge Building)及其教学环境“知识论坛”(Knowledge Forum)。与建构主义的不同之处在于,建构主义强调以活动为中心,在活动中进行学习和建构,而知识建构关注学生所提出的观点,一切的活动主要围绕观点来开展,从而辅助学生推进和发展自己的观点。知识创新教学理论的核心在于看重学生对生活中真实问题的真实想法的形成和持续改进,它关注问题,而非系统的知识单元或主题;关注思想的持续改进,而非寻找结论性答案;关注集体知识,而不仅仅是个人学习;强调去中心化的开放互动,而非权威控制的互动。近几年来,加拿大、美国、西班牙、新加坡和香港等国家和地区致力于将知识建构应用于中小学科学、语文、数学、社会等多个学科的教学当中,并取得了相应的成果。相关研究表明,在知识建构的实践过程中,课堂对话包括异步的论坛在线对话与同步的口头对话,而有意义的对话是影响学生进行知识创新的重要变量;20世纪90年代研究者在加拿大和美国以小学生为研究对象,对比和研究有无使用知识论坛的学生在成绩、沟通与表达能力和元认知等方面的情况,结果发现使用知识论坛的学生明显有了提升;还有研究者指出,在传统的学习环境下时常发生的错误观念很难被发现,而在知识建构的过程中错误观念大多会被同伴挑战,学生解决错误观念时在知识创新上发生了巨大的进步。
由此,变革传统的教学形式,将知识建构理论引入小学科学的课程教学中具有一定的优越性,并且对于提高学生的学习兴趣,培养学生的问题解决能力,创新思维能力等方面有一定的启发,从而也为小学科学知识的教学提供了导向。
二、研究设计
1.课程开设情况
初次将知识建构理论引进小学三年级的科学课中,首先需要解决的问题是课程调整问题,这种变化不仅需要做整体的规划,更应该考虑到开展知识建构活动的细节方面。此外,学生的已有经验和各方面的能力条件、学生的学习活动形式、现有的设备和资源、教师的教学理念和思想观念等方面都需要有一个新的转型。
(1)教学计划
在宏观架构整个小学阶段的教学内容的基础上,放弃了原先的“螺旋式上升”的教材。本研究把小学阶段课程标准中所有涉及“水”的内容整合起来,把“水单元”作为三年级上学期开展科学课程知识建构的活动主题,同时整合信息技术/社会等相关内容。每周教学5课时。一来,水单元涉及的知识点较多,学生在探究的过程中能够挖掘到更多的知识;二来,水与学生日常生活的联系更为紧密,更能够激发学生的学习兴趣。
(2)教学内容
“水”作为全班学生共同的研究主题,在实际教学中发展出两个阶段。在第一阶段,由于课程标准的制约,教师在水的大主题下提前预设了四个小主题:水的三态,水与我们,水污染,水的分布。以此作为学生研究问题的领域和范围,避免学生思维过于发散,导致研究内容脱离该主题框架。在第二阶段,学生进一步深入研究身边的水污染情况,该阶段是在超越课程标准的基础上进行的,不受课标限制。
(3)教学过程
学期的教学过程主要分两个阶段:(1)教师设定四个小主题,通过视频引入,创设情境,引导学生基于“水单元”的四个模块提出自己感兴趣的问题;然后结合多种方式获取资料,初步形成自己的观点;进而组织学生进行小组内部的讨论,推进观点的发展;最后进行研究结果的汇报与交流,并总结和评价。(2)研究主题为“里圩河”的水污染情况,学生通过前期讨论,为实地考察做好准备工作:在具体考察的过程中,记录观察结果,提出自己的问题和猜想;通过水样的采集、水温的测量等,对比分析不同地方的水质情况,并作相应记录,帮助观点的完善和推进:学生在此基础上延伸出新的问题和观点,并持续地深入探究。在学期结束前,教师还要求学生进行研究的反思与总结,回忆并巩固所构建的有关“水”的知识。
2.研究对象
选取南京市白云园小学3年2班为研究对象,全班共29人。第一阶段时,依据学生的自主选择,全班分为六个小组,分别研究“水的三态”,“水的分布”,“水污染”和“水与我们”四个小主题,其中,研究“水的分布”和“水污染”各有两个小组。第二阶段时,主要根据研究过程中所产生的问题灵活分组,学生也是自主选择,分为十个小组。
3.研究工具
知识论坛工具既是学生的学习研究工具,同时也是一个评价工具。目前它支持以Applet的形式嵌入形成性评价工具,包括贡献和参与评价工具、社会网络分析工具、词汇量增长评价工具、写作分析工具、语义分析工具等。同时,知识论坛工具具有很强的交互性,能够时刻追踪全班学生在整个学习历程其知识量和思维上等方面所发生的变化。
经观察和访谈发现,学生初次认识知识论坛时,兴趣很浓,随着时间推进,学期末学生的兴趣不但没减反而倍增了,其原因是知识论坛界面的交互性,还有点评和发展的功能等方面所起到的作用。学生最初并非为了使用技术而学习技术,而是在产生学习需要的基础上学会了知识论坛工具的使用方法,从而促进了学习。也就是说,这在一定程度上实现了将技术更好地整合并融入课程教学中的设想。知识论坛工具目前已在国外诸多国家得到了教育领域的广泛应用,如香港,加拿大等中小学校,而在国内,该工具尚未被推广。
4.研究方法
数据来源:采取田野工作,通过参与性观察、访谈、问卷调查、学生的作品分析、视频音频材料、知识论坛工具等获取直接与间接的数据。
数据分析:知识论坛提供了比较成熟的数据分析方法,在知识论坛中,包括短文的浏览次数、短文创建的数量、短文相互发展的情况等;学生制作的PPT作品、科学记录本;学生课堂中的对话内容。
数据分析的核心在于学生在知识建构课堂下的学习效果及其创新学习路径,重点分析知识方面上的变化。
三、研究结果:诊断与分析
知识建构教学方式并不提倡通过考试来评价学生的学习效果,因为通过建构的知识和技能是无法预设的,它主要在教师与学生的相互过程中动态生成。因此,教师需要随时关注每个学生的研究进展,并采用嵌入式的过程性评价方式来掌握学生的各方面发展情况。本文通过收集和分析学生在探究过程中动态生成的各种学习成果来了解学生知识创新的相关情况。
1.超越教材的知识量的扩展――生成性知识
在以知识建构为代表的创新学习中,很多教师担心的是:教学计划能否在规定时间内完成?学生所学知识能否涵盖课程标准(教材)?若是会超出课程标准的话,能够超出多少?在本研究的第二个阶段中,所生成的“里圩河的水污染情况研究”本身就是完全超越课标的。因此,笔者的考察重点在于,围绕课程标准所进行的第一阶段学习中,学生的学习结果是否超出了课程标准?若是超出的话,到什么程度?
由此,有关第一个阶段生成性知识考量的资料来源于:(1)通过课堂观察,记录和统计了学生汇报过程中所提到的一些知识点或概念;(2)学生的PPT作品中所涉及的主要概念和知识点;(3)知识论坛中学生所创建和发展的短文内容。其统计的方法主要是按研究主题(小组)的划分,对学生进行依次编号,然后参照小学阶段课程标准和教材中所有涉及“水”的知识点来分析每个学生都涉及了哪些知识点,知识点各有多少个。最后统计得出学生的总知识量如表1所示。在表1的基础上,依据研究主题去除其重复的知识点,重新统计出每个主题下的学生进行知识建构后获取的知识量,同时也对科学课标中有关“水”的总知识量进行统计,比较两者后得出超出科学课标的知识量,如图1所示。
从表1可以看出,在不考虑其知识点的重复和学生能力的差异性的情况下,全班学生对于社区知识的贡献量人均为8,其中编号为10的学生的知识量高达23,笔者经过与相关老师了解并结合平时的课堂观察发现,该学生学习的主动性和研究兴趣强烈,经常会利用课外时间主动与老师、同伴交流或网上查找资料来解决自己的疑问,具有较高的自主学习能力,因此其动态生成的知识量较为突出;每个研究小组对于社区知识的贡献量均在53左右,其中“水的三态”小组的总知识量低于平均贡献量,由于有关“水的三态”在课标中所涉及的知识点较多、较难理解,加上小学生本身的知识和经验有限,所以难以拓展到更多的知识点,相比较“水的分布”,其知识点会更贴近学生的日常生活也容易理解。从个人和小组的知识量可以看出该班级的学生整体上都有一定程度的为社区贡献自己知识的意识,并以推进社区知识为荣。而在此探究过程中动态生成的社区学科知识总量高达234,这说明学生在无教材或课程标准限制的基础上建构并获取的知识是无法预设的,甚至还可以无限拓展,由于知识点之间的相互联系最终构成了一个社区的知识网络。
同时,笔者从学生的学期末反思日志发现其实每个学生收获的知识量大致上无差别,例如,编号2的学生在反思日志中写道:“水有固体、液体、气体三种形态,固体是指水遇冷变成冰;液体是指小溪、大海、长江等中的水:气体是指蒸汽。世界上身体含水量最多的是水母,水占身体的99%。水是人类不可缺少的,没有水我们眼睛会疲劳、干燥,没有水,人会死亡,动物和植物也会死亡……”,该学生是研究“水的三态”,从日志中我们发现她还学习到了有关“水和我们”,“水的分布”等主题的相关知识点;再如,编号10和编号22的学生均在日志中提到了关于水的三种形态、水污染的分类和治理、水循环等多个主题的知识。主要原因在于他们都将个人知识贡献给了整个学习社区,最终形成了公共社区知识;而社区中的每位成员都有权利随时获取已形成的社区知识。
由图1可知,四个主题中“水污染”超越课标的知识量最多,原因在于水的污染与小学生的生活联系更紧密些,学生也容易理解,其次是水与我们(关于水的灾害和作用),再次是水的分布(关于江河湖海洋和水循环),最后是水的三态变化,较为抽象,小学生也较少关注。整体来看,全班学生在建构知识的过程中所获得的知识点总量远远超越了科学课程标准中所要求的知识点或概念,甚至有一部分知识点涉及了初中或其他学科的知识领域,例如海水的淡化技术,分子、离子和化合物,板块运动,电能法,耗氧物污染,生态系统,核爆炸和天体的坠落等等,知识点都较有深度,这在一定程度上迫使了学生去获取更多的知识来作为补充和解释。由此看来,学生获得的生成性知识不仅在数量或广度上有所突破,在其深度上也有所延伸,学生正在进行着知识的创新学习。普通教学下,由于时间和教材的限制,学生学到的知识仅仅局限于课本中的内容或课外阅读材料,远没有由学生主动探究所构建的知识来得丰富和深刻。
四、研究结论与启示
本文尝试探析了在中国小学科学课堂中运用知识建构创新理论指导教学的初步成效,研究结果表明,知识创新学习的关键是要坚持以观点的提出及其不断地深化和发展的路径;小学三年级学生在知识创新学习中,他们的知识量扩展会远远超出课程标准及教材的“限制”;知识建构型学习活动,应该是一种有目标的意向性活动,学生与科学家一样都在朝向理论化、系统化的知识建构迈进;知识建构学习会超越个体知识,形成社区的公共知识。
同时,依据已有的实践经验和研究结果,本文总结出了关于教师如何引导学生进行科学知识创新学习的相关建议:
1.如何让学生提出自己的真实观点
学生进行知识创新的首要关键是要能够提出“真”观点,但是观点的产生并非凭空想象、无凭无据的。因此,教师首先需要选择或者和学生商榷好研究主题,然后创设一定的情境让学生能够产生一些自己感兴趣并想能深入探究的问题,从而引导学生针对自己的问题提出有凭据地猜测,即观点。
2.如何推进和深化学生的观点
关键词 整合性 整合性教学 整体
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
生物新课程标准注重知识的综合性与整合性,尤其在课程具体目标中的情感、态度与价值观方面,明确指出:初步形成生物体的结构与功能、局部与整体、多样性与共同性统一的观点,生物进化观点和生态学观点,树立辩证唯物主义自然观,逐步形成科学的世界观。课程具体目标中的知识、情感态度与价值观、能力三个维度在课程实施过程中是一个有机的整体。
高中生物课程分为选修与必修,分模块学习,但是各模块之间相辅相承,联系紧密,在微观与宏观方面均形成了横向与纵向的整合。通过整合使静态知识赋予动态意义,并促使陈述性知识、程序性知识与策略性知识的充分发展。整合教学侧重纵横两方面的教学体现形式。纵向以教学结构中螺旋反复为指向,走“螺旋反复、稳定上升”之路,而横向是以教学内容中知识的相互联系为指向,走“知识网络与认知网络形成”之路。由此,整合性教学是“知识逻辑、认知逻辑、教学逻辑、学习逻辑”四大系统的统一体现。它将课程内容更多地以程序性和策略性知识表现出来,注重知识的必然联系、知识的高度亲和力以及知识的真实应用。
1 整合的理解
从字面上看,整合是把一些零散的不同的要素,通过某种方式彼此衔接,相互渗透、相互交互,资源共享,从而实现信息系统的资源共享和协同工作,并最终形成能最大限度发挥其价值与效率的一个整体。
举例来说,植物与周围环境的整合,可以理解为植物在一个关系群中,与环境成为一体的过程,包含这个整合体的自适应与被整合群的包容过程,有整合成功,成为一个新的整体的;也有整合失败,导致植物甚至被整合体的变异或死亡。生物入侵就是一个很好的例子,外来物种的引种导致本地生态系统总体受到危害甚至崩溃,而外来物种却能独领。
2 整合――唯物辩证法的部分与整体的关系
整合的目的可以很简单地理解为:使整合的各要素成为一个有机整体。那么整体与部分的关系就涉及到唯物辩证法中整体与部分的内涵。唯物辩证法认为,整体与部分有含义和地位、作用和功能上的不同,但两者又是相互联系、密不可分的,体现在相互影响、相互依赖上。
每一个复杂的生物个体都是由各种不同的细胞构成的,其中每个细胞中的DNA都包含了该生物个体所有性状的遗传信息。这段话蕴涵的哲理可想而知,在相互依赖这一关系上,生物是由细胞组成的,但是细胞又不能离开生物这个整体,否则两者就不复存在(病毒除外);在相互影响这一关系上,“部分”比如此处细胞的功能及其变化会影响整体的功能,“关键部分”比如此处细胞中所含有的DNA的功能及其变化甚至对整体的功能起决定作用。同样,整体的功能状态及其变化也会影响到部分:当环境条件改变导致生物这个整体的生存受到威胁时,细胞这个部分及其所含的DNA必然受到影响,其功能再也不能正常发挥出来。
唯物辩证法中要求形成科学的方法论:要求树立全局观念,立足于整体,统筹全局,选择最佳方案,实现整体的最优目标,从而达到整体功能大于部分功能之和的理想效果,同时必须重视部分的作用,搞好局部,用局部的发展推动整体的发展。
在生物课程的教学中,要形成的方法论,就是从生物这门自然学科的自身特点出发,如生物学基础知识点零碎,覆盖面广,知识之间的内在联系紧密等,站在时代的高度,最大限度地实现必修和选修教材的内容有机综合、必修教材中各个模块的有机整合,以全局的教学理念统领生物课程标准的实施。这就要求教师在平时的教学中,要极大地重视各个知识点的拆分与整合,不能孤立地学习每一章节,也不能一开始接触生物课程就先列出所有知识间的联系要求掌握。
3 整合的内涵
3.1 资源的整合
3.1.1 音乐、精美图片、动画等多媒体资源与生物教学的整合
生物作为一门自然学科,既有文科的特点又有理科的要素,既要有文科的想象力和丰富的感性思维,又要有理科的理性缜密的逻辑。高中生物是一门实验性、应用性较强的基础课程,但是由于课时或实验效果等诸多因素的限制,有些教学内容在课堂上无法直接简单演示。不做实验,单纯的语言讲解又会使某些教学内容显得抽象和枯燥,没有说服力,学生也难以理解,课堂教学效果也就显得不甚理想。如果教师能够把精心制作的多媒体演示课件运用到课堂教学中,用动态的多媒体画面演示实验的具体过程和现象,通过直观的演示提升学习兴趣,那么就会收到意想不到的课堂效果,从而达到殊途同归的教学目的。
如“细胞的增殖”这一节中,增殖的具体过程是一个较难理解、较难记忆的知识点,若在课堂中直接通过教师讲解和课本的简单呈现,显然无法达到很好的效果,并且细胞增殖过程中的具体变化是微观的,是学生无法感知的。即使通过实验课借助显微镜对学生进行了该节的感性教育,但效果似不佳。若教师通过动态的多媒体课件来演示细胞增殖过程的具体变化,并将每个人为区分的阶段分别演示,再总体连接成一个连续的过程,用直观形象的多媒体课件让学生去感知微观的物质变化细节,这样对细胞增殖的重点知识就能够达到一种深刻的理解,从而取得事半功倍的教学效果。
3.1.2 简笔画与生物教学的整合
俗话所说:“妙笔生花”。生物教学中教师使用简笔画能够提高学生的学习兴趣,同时对知识的掌握也会更简单容易,如随手就能画出细胞增殖的过程中的具体变化细节,对于理解增殖的每个阶段的特征、辨识任何图中所处的增殖的阶段都极为有利。
简笔画的使用可以达到以下效果:①能使静态的挂图成为动态的过程。如“物质的跨膜运输的方式”这一节,教师可以通过简笔画举例画出某种物质进出细胞膜的过程及条件的动态过程,效果会强于挂图。②可以使抽象的知识具体化。当讲解“基因在染色体上”时,通过画简图能够更直观地帮助学生理解基因在染色体上呈线性排列。③可以使复杂的知识简单化。如“生长素的生理作用”这一节,可通过直观的方式给出不同浓度下植物根长的差异。④可以使枯燥的知识生动化。讲解植物雌、雄配子的形成时,把容易混淆的较难理解的形成过程以简笔画给出,学生易于掌握,减轻学生负担,解答他们的疑惑。
3.2 学科的整合
从整体上看,传统教学中,学生所学的知识是孤立的、片面的、零散的,语文知识就是语文知识,数学知识就是数学知识,科学知识就是科学知识。然而,各学科之间的思想、方法、内容是相互渗透的,存在着千丝万缕的联系。因此,为了使学生学得的知识形成整
体的系统的知识体系,拓宽其知识面,加深其对知识的理解,提高其知识的运用能力和迁移能力,教师必须进行学科之间的“整合”。
虽然学科整合可以通过各学科教师之间的合作来达成,但这并不表示参与学科整合的教师就不需要具备其他学科的相关知识。毕竟学科整合要求大量的前期准备工作,包括课题的提出,各学科之间的协调等。一个完备的知识体系才是学科整合顺利开展的保障。
如大气中的氮气被( )和( )的固氮作用转化为土壤中的硝酸盐和氨?如果给初中没学过化学的学生做,那肯定是只知道根瘤菌,而学过化学知识的学生就能知道前者为水。因此此题并没有超纲,它涵盖了生物与化学的知识整合。这道题留下了思考的空间:现在的考试对于学生的知识面要求太高,恨不得学生把“百科全书”背下来!因此学生的知识拓展甚至提高其应试能力都需要学科之间的整合。
遗传学之父孟德尔的生平事迹说明了一个问题:重视学科整合的必要性。从小受到同是园艺家的父母的熏陶,他认真学习了自然科学。尽管家境贫寒,但他后来又进入大学学习了数学与物理学等自然学科,再通过其8年不懈的辛勤劳作,终于发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式。
3.3 科学素质与人文素质的整合
这一整合不仅包括教师对学生的科学素质教育与人文素质教育的整合,还包括教师自身的科学素质与人文素质的整合。科学不仅是人类征服自然、改造自然的手段,也是一种文化。学校安排学生学习科学,希望学生形成严谨缜密的科学思维习惯和勤恳踏实的工作态度,使之获得“求真务实”的科学品德和思维方式。所谓人文素质就是具有对感性生命深切的关怀以及对个体能动性积极倡导的相对稳定的行为方式和内在品质。
如果说自然科学思维方式主要是抽象思维,人文科学思维方式主要是形象思维的话,那么科学素质与人文素质整合型人才的思维方式就是美学思维方式,是对科学思维方式和人文思维方式的扬弃和超越。既具有科学素质“求是”、“严谨”的优点,又兼有人文素质价值关怀的长处。
3.4 生物学科中理论与实验教学的有机整合
生物课程中有不少实验需要学生自己验证,学校在这一方面应该予以重视。实验的结果直观,同时又是学生亲身实验的体验,必然会达到光是理论教学达不到的效果。在实验中不可避免地会遇到一些平时想不到的意外,这时教师的适当引导、学生的主动思考与探讨必然也会从纵深的角度去认识某一知识点。
虽然新课程改革正在如火如荼地实施着,教师满堂灌的传授模式被冠以恶名,但是绝不是要抛弃这一方式,而是要与其他教学模式实现有机的整合,互相配合,达到和谐的教学目标。同样,实验的忽视必然导致学生原有的实验兴趣的迷失,甚至失去对这一学科的学习激情。实现生物学科中理论与实验教学的有机整合是时代呼唤的使命。
4 结论
总之,知识的有效整合能拓展学生的学习空间和学习容量,增强学习能力。拓展性学习集中体现于学生在整合性教学中有限知识向无限知识的拓展中。
参考文献:
素质教育 初中化学 “美育”
一、严谨的化学知识结构美
化学中的知识多而杂,琐碎难记,这对初学化学的初中学生来说,着实是一个不小的难题,但这些繁杂的知识之间是相互联系的。教师如果把这些知识点找出内在的联系,将其“穿成串,连成线,织成网,编成片”,形成完整的知识网络体系,从而让学生领略到繁而不乱,琐而有序,牵一毫而动全身的整体美,同时也培养了学生对知识的综合概括能力和逻辑思维能力。
二、色彩纷呈的化学变化美
初中化学教学中,在引导学生观察物质的色态及化学实验现象时,同样最能吸引学生的注意力的,首先是颜色的变化。教材中有关颜色变化的典型的化学变化及实难较多。如碱式碳酸铜、胆矾的受热反应,颜色由绿色变黑、由蓝变白;向无色的盐酸、稀硫酸中滴加紫色的石蕊,溶液由无色变血红色;向无色的氢氧化钠溶液、纯碱溶液或澄清的石灰水中滴入无色的酚酞变成美丽的桃红色。这些色彩纷呈的典型的化学变化的实验的演示,无疑将会把学生带入一个五彩缤纷的化学世界,使学生感受到“美”在化学变化中,化学变化产生“美”,美也是在不断的变化着。同时也使学生在“美”中产生了学习化学的浓厚兴趣,调动了学习化学的积极性。
三、玄妙的物质微观结构美
在学习分子原子的知识时,引导学生体会“一滴水中大约有16.7万亿亿个水分子”、“若能把1亿个氧原子排成一行,它们的长度也不过只有1厘米多一些”等数字使学生感知到“分子、原子”很小。结合品红在水中的扩散现象,引导学生观察“用隔水透气的高分子薄膜制鸟笼”彩图,让学生感知“分子之间有间隔”、“分子之间不是静止的,而是不断运动”的微观空间的动态美;在引导学生学习核外电子排布的规律、原子结构示意图、“电子云”时,结合引导观察用高倍电子显微镜拍摄到的苯分子的图像、通过移走硅原子构成“中国”文字的照片,以及金刚石、石墨结构图模型,从中让学生感受到排列有序的微观空间结构美,从而使学生产生探究未知世界的学习动机。
四、生动流畅的语言修辞美
如教材中讲原子及原子核的大小及原子的构成时,就用了一个形象直观的比仿:“原子很小,一个原子跟一个乒乓球体积之比,相当于乒乓球跟地球体积之比。原子核比原子双小得多,如果把原子比作一个庞大的体育场,而原子核中相当于一只蚂蚁。”引导学生体会这些形象的比仿,不仅加深了对原子、原子核概念的理解,而更能帮助学生形成微观世界的概念,从中感悟出在一个微观世界——原子里,有一个很大的空间,电子就在这个空间里作高速的运动,在大脑中描绘出原子的形象,从而体会到微观世界的无穷美妙。
五、脍炙人口的文学美
1.成语中的化学美
人们熟悉的一个成语“滴水穿石”喻只要有恒心不断努力,事情一定能够成功。这成语中所蕴藏着化学知识是:石灰岩中的碳酸钙在溶有二氧化碳的水中溶解,生成易溶于水的碳酸氢钙。反应的化学方程式是CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。又如炉火纯青、信口雌黄、味同嚼蜡、点石成金等成语中都含有丰富的化学知识。
2.诗词中的化学美
广为传诵、脍炙人口的明代民族英雄于谦的一首名诗《咏石灰》,“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间。”这首诗既反映出作者临危不惧、襟怀坦荡的英雄气慨,又说明这里面包含着CaCO3=CaO+CO2 CaO+H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O一系列的化学知识。
3.名言中的化学美
法国著名的幽默作家拉罗什弗科有一句名言“风可以把蜡烛吹灭,也可以把篝火吹旺”。在引导学生学习燃烧的条件时,来欣赏这句名言所蕴含的哲理和丰富的化学道理。蜡烛是由石蜡制成。石蜡和木柴中都含有碳、氢等元素,它们和空气中氧气发生剧烈的氧化反应即燃烧,而燃烧是有条件的:可燃物、空气(或氧气)、温度。因蜡烛的火焰较小,燃烧时放出的热量也较少,被风一吹,随着空气的流动,放出的热很快散失,使温度降低到石蜡的着火点以下,所以蜡烛不能燃烧,火焰熄灭。生活中消防人员在扑灭森林大火时,常使用吹风灭火器,就是利用了这个道理;而篝火则与之相反,风吹篝火起了富氧的作用,如同火上浇油,越吹越旺。
4.物质的性质与传奇故事美
物质的发现及对其性质的研究,有时往往是科学的偶然发现,这其中自然有科学家的传奇色彩的故事。如在教学二氧化碳、蓝矾的性质时,为提高学生的学习兴趣,可讲述“屠狗妖”、农药“波尔多液”与葡萄园的故事。这样可使学生在愉悦中掌握了物质的性质,加深了对性质的理解。
六、严肃认真的化学科学美
1.化学用语中的科学美
科学的美是用特殊的科学语言来表达的,只有懂得这种语言的人才能感受到这种美。以硫铁矿在氧气中高温反应为例,在教学书写化学反应方程式时,不仅要教给学生书写化学方程式的步骤、配平方法,而且更应该让学生知道其中蕴含着精湛的科学知识:化学式必须写正确,不能随意改动化学式内数字,因为这些数字赋予了深奥的科学含义;表示的物质由“质变”到“量变”的变化过程,它反映了一个深奥的哲学思想;遵循着质量守恒定律即变化前所有物质的总质量等于变化后的所有物质的总质量——彰显了科学美永恒的真理性。
2.化学实验中的科学美
化学是以实验为基础的自然科学。化学实验是与科学的实验操作分不开的。在化学实验教学中,不仅要让学生感知到化学实验现象的美妙,而且更要让学生领悟到化学实验操作的科学性。如氢气还原氧化铜的实验操作是先通入氢气一会儿,把试管内的空气排净,然后用酒精灯火焰加热;反应结束时,先要把酒精灯撤走,继续通氢气至试管冷却。即概括为“氢灯灯氢”。这个实验操作非常科学的。若违背这一操作规程,势必要出现爆炸等不堪设想的后果。
七、现实生活中的化学美
在教学木炭可用来制“黑火药”的用途时,可引导学生联想到节日绚丽多彩的焰火,影视中硝烟弥漫的战场;在教学“干冰”的性质与用途时,可引导学生联想到人工降雨、干粉灭和影视舞台上诸如《天仙配》、《西游记》中的一些云雾缭绕,虚无飘渺的幻境。
八、祖国灿烂的化学文化美
关键词:问题;措施;自主学习;指导
由于种种客观原因的存在,我校近几届毕业班学生的科学成绩比较薄弱。我们就2011年九年级学生科学成绩薄弱的现状进行问题的分析、确定应急培优实施方案、指导学生进行自主学习,通过自主学习的研究性教学来改变科学成绩薄弱的现状,促使学生学科成绩的提高。经过一段时间的实践,与兄弟学校联考进行横向对比后发现我校这届学生的科学成绩进步很大。下面,就学生自主复习的过程,谈一些自己的想法和做法,与同行交流、分享。
一、针对问题,采取自主学习的研究性教学,以内化、整合知识
2011年的九年级学生科学成绩薄弱,学校决定:由本人和另两位老师一起应对这届学生的科学教学。开学的前两个月,通过与其他学校的联考比较,科学成绩与兄弟学校有着很大的差距。我们进行客观原因的查找,从七、八年级时的科学教师任课角度进行原因分析:首先,教师任课变动频繁。六个平行班级中只有一个班的科学教师未变动。其他班级每年换教师,有些班级甚至一学期就换。七年级第二学期一位教师转行,所任教的班级科学课由另外两位老师承担,每人教三个班。八年级第一学期时一位九年级老师参加省领雁工程培训,需八年级一位老师去接任课务,而这位老师的课务由另两位老师承担。教师频繁变动,对师生来讲,都需要一段时间去磨合、去适应。其次,由于教师转行和外出培训,致使其他科学教师的任务更重。教师精力有限,对学生的关注度以及作业批改等方面不能非常到位。这对于学生对知识的掌握,也是一块绊脚石。再次,任教他们的新上岗教师多。有三位教师都是第一年参加工作,虽然有工作热情但对教学方向的把握、课堂的掌控能力相对较弱。对于学生来讲,学习的方向不明确,掌握知识的深广度就更难把握。
针对现状,三位老师共谋计策,分析问题后提出进行研究性教学,为学生内化整合知识,能自主构建知识体系创造时空和人力上的条件,通过自主复习来缩小与兄弟学校的差距,提高科学学业考试成绩。
二、采取措施,分阶段进行应急培优,以提高整体科学成绩
教师通过给学生分析自身科学成绩的情况,让学生意识到自己与其他学校的学生间有很大的差距,科学“家底薄”。要改变现状,唯有激发主动性和积极性,端正学习态度,自觉学习才能提高科学成绩。又由于初中生自制力弱,教师要不断地鼓励学生学会坚持,让他们充满信心地迎接每一天的挑战。教师要充分利用每天下午的作业整理课,指导学生自主梳理、修正、内化、整合知识,帮助学生构建科学知识体系,同时通过这一过程来提高学生分析、解决问题和自主学习的能力。
我们把具体的培优过程分成四个阶段:
第一阶段:教师提前布置需要梳理的书本章节知识。根据《学业考试说明》中的考试范围及考点,对课本知识进行梳理。不放过书本中的文字、图、表以及阅读等,为细化知识打好基础。通过给学生答疑,指正他们的错误认知和修正不完善的知识。
第二阶段:针对第一轮复习过程中所出现的错题,指导学生进行纠错。学生对错题进行分析,渗入错题中其他对的选项或者有启发性的问题进行评价与思考,培养学生的思辨能力,以促进学生思维能力的提高。
第三阶段:精选习题,进行知识巩固和思维训练。注重审题、解题规范、解题技巧和心理方面的指导。活化学生思维,提高学生的解题能力。
第四阶段:重返书本和复习用书。把握学业考试主方向,落实基础知识,促进全体学生科学成绩的提高。对知识点和题目(包括对题和错题)进行再巩固。
同时,利用周日部分晚自修时间进行科学强化,提高学生的实战能力。分析总结考试过程中智力与非智力因素对成绩的影响,提高学生对非智力因素的重视程度,以便学生在学业考试中能获得更高的分数。
三、营造氛围进行自主学习,提高学生学科综合能力
确定目标和具体实施方案后,教师要与学生一道摸索着前行。在第一阶段中,学生学习热情高涨。梳理知识的过程,学生提出的问题正如所料:(1)知识点搞混。如,有同学把浓盐酸易挥发记成浓硫酸易挥发。(2)错误的知识指导解题。学生将自己脑子里以前建立起的错误知识,运用于解题。如,认为速度越快,滑动摩擦越快;速度越快,惯性越大。我想:发现和认识错误的过程,实质上是建立正确知识的过程。这一过程能起到修正错误的作用,而且在这样的情景中学生建立起的知识更加完整和牢固。(3)知识掌握不全面,引起出错。如,鸡蛋沉浮问题,有同学就认为只要鸡蛋浸没在盐水中,它所受到的浮力就一样即是不变的。因为它排开液体的体积不变,殊不知,盐水密度的不同对鸡蛋所受到的浮力也有影响。此过程中出现了不少的问题,从中说明学生在质疑自己、修正自己,这充分表明学生在真正掌握正确的基础知识,构建正确的概念与原理,而不是在硬记和照搬书本知识。在4月份的全市适应性统测中,最高分157(满分160分)居全区第一,150分以上的人数位于全区前茅。这也坚定了我们师生的信心,鼓舞着大家继续前行。
在第二阶段中,要求学生对前一阶段所出现的错误进行纠正。当然,此时大多数错题学生自己能解决,只有少数错误问题发现并提出。本人在与学生交流时,发现学生的认知已经达到一定的水平和高度,有些问题的提出能与教师的思维进行碰撞,这说明此过程对于学生活化思维,提高能力有很大的帮助。如,学生提出的问题:计算机鼠标内装有起自动控制作用的传感器,下图是它的工作原理示意图。当物体M在导轨上平行移动时,可带动与之相连的金属滑片P移动,通过电压表示数可反映物体M移动的距离。当物体M向右移动时,电流表示数将______,电压表示数将______。(选填“变大”“不变”或“变小”)
当第二次接触到这道题目时,一部分学生还是认为P处是滑动变阻器。认为滑片向右移,电阻变小电流表示数变大。电压表的示数随着电流的增大也增大。但还有一部分同学就这一问题跃跃欲试,迫不及待地想帮助其他同学解决问题。这种活跃气氛告诉我:坚持,没错!又如,下图所示,甲、乙两小球质量相等,将甲沿着足够长的斜面抛出,其斜面倾角为30°,乙呈30°角抛出,其抛出时速度相同,不计摩擦和空气阻力,则下列说法正确的是:A.甲上升得高 B.乙上升得高 C.甲、乙上升得一样高 D.无法确定
在整理错题时,同学们对这道题目的分析过程又忘记了。未问时本人粗粗一看,认为选C。学生说,答案是A呀。于是,我仔细地审题后,发现自己也把在斜面上和直接抛出给忽视了,于是慎重地给学生进行解题分析。整理课结束后,我也进行反思:针对复习后阶段学生所提出的提问,教师不得马虎,需认真对待。
第三阶段中,教师进行筛选、精选习题。针对学生的审题不清、不能灵活应用知识、图表文字信息题的有效信息筛选等问题,设置相应的习题,进行思维训练和知识巩固,促进学生解题能力的提高。教师分析题目时重点在审题、解题规范、表述、解题技巧等方面,不断地对学生加以解题的指导。通过一系列经典例题的呈现,使学生在仔细审题、恰当表述、规范解题、严密思维等方面,都有了很大的提高。学生能把这些经验渗入到模拟考试中,他们也就能应用在学业考试中,并产生实质性的效果。如,思维训练题:一定质量的铜粉和碳粉的混合物,在空气中充分灼烧后其固体与原混合物的质量不变,则原混合物中铜粉和碳粉的质量比为:
A.4∶1 B.2∶1 C.3∶2 D.1∶1
在给出问题后,有一少部分同学能很快地报出答案:A。教师问为什么那样快就能算出比值,学生的回答是:因为这个过程中跑掉的碳元素的质量等于生成氧化铜中的氧元素的质量,找到等量建立关系式就能算。还有同学说:我是用化学反应方程式来做的。学生体会到了自身的提高,我也体验到了一份成功的欣喜。
第四阶段,重返书本和复习用书。或许有些老师或同学认为重返书本和复习用书,对知识点和题目(包括对题和错题)进行巩固是浪费时间,认为这个过程不可取。其实不然,学业考试的难度系数告诉我们,基础知识的落实是最起码的。要保住基础分,不要“顾难失易”。并且这个过程能照顾到所有层次上的学生,只有他们心里感觉踏实,才能对自己更加充满自信。
四、研究性教学实践的效果
在临近学业考试前,本人对研究性教学过程在学生中进行问卷调查。让学生对自我做评价,学生对此相当满意。他们对自己做出这样的评价:“在整理知识的过程中,我查漏补缺,改正了许多错误的知识点和原来不知道的知识,效果真不错。”“科学成绩已经有了很大的提高。”“基础知识的巩固进步了很多,也懂得了一些解题技巧,进步了。”“我觉得我的科学成绩这一年来好了很多,以前有些知识不到位,现在差不多都知道了自己的不足。”……
学生在给教师的评价中这样写道:“从来没见过您这样尽职、这样辛苦的老师,虽然您不是我们的班主任,但是我们比对班主任还要尊敬您,我们真的很感动。建议老师您不要这么辛苦,多让自己放松。”我想,这是师生知识和经验的积累过程,更是一种师生情感的互赢过程。在这个过程中,我们体验到什么叫压力转化为动力,师生付出了不少,收获也很多。(第一学期和兄弟学校的科学平均分相差8分,最后一次联考科学成绩竟然比他们高出一分多,150分以上的总人数由原来是他们人数的三分之一到后来超过他们3人。)在师生的共同努力下,本届学生的科学学业考试取得了可喜的成绩。
参考文献:
一、试题回顾
发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点,将在我市推广使用。如图甲所示是LED的实物图和元件符号。
把一个额定电压为3V的LED接人电源电压恒为4.5V的电路,如图乙所示。
(1)闭合开关S,LED发光;断开S,改变电源的正负极后闭合S,LED却不发光,可见,LED具有_____(填“单向”或“双向”)导电性;
(2)移动滑片P,测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示。当该LED正常工作时,消耗的电功率多大?此时变阻器R'接人电路的阻值多大?
这道试题本身起点较高,二极管的知识是高中的内容,但题目已经给了相关信息,况且在考纲例卷中也有二极管的题目出现,因此题目难度不高。但学生答题情况却不容乐观。对全市12557名考生进行计算机统计,本题总分6分,平均分只有3.63分,得分率只有60.5%。
二、病例分析
第一空回答二极管的单向导电性,却有很多学生回答了“双向”“单项”“单性”,甚有个别学生填了“甲向”,另有不少学生干脆是空白。第二问求二极管正常发光时消耗的电功率和此时滑动变阻器的电阻,病例与症状(一):单位换算错误。电流的单位毫安化成安,有不少于一半的学生把20毫安化成了0.2安,真可谓是“小小一毫安,打倒一大片”。病例与症状(二):审题错误。读图是把20毫安看成了20安或2毫安。病例与症状(三):解题目的不明,答非所问。题目要求求二极管正常发光时消耗的电功率和此时滑动变阻器的电阻,却有学生算了二极管的电阻和变阻器消耗的电功率或算了电路消耗的总功率,这犹如回答“西瓜是圆的吗?”却答了“冬瓜是长的”,两者没有多大区别。病例与症状(四):解题格式不规范。体现为没有公式直接计算、数据代入不带单位、解题步骤不够齐全、字迹不够清楚、计算公式和单位互相混淆。病例与症状(五):解题思路不清,简单问题复杂化。求变阻器R'接人电路的阻值多大时,有不少学生不直接应用公式R=U/I进行计算,而是先求电路消耗总功率,再求滑动变阻器消耗的电功率,然后用公式R=U2/P算出变阻器电阻,也有学生先求电路总电阻,再求出二极管的电阻,然后求出变阻器电阻。病例与症状(六):解题只注重结果,而不注重过程。很多学生在计算时往往一步完成,没有分步计算,而一旦代入数据错误,就会减少相应的得分点,从而导致全盘皆输。
三、把脉开方
把脉(一):二极管的知识在初中虽然没有学过,但题中讲到“闭合开关S,LED发光;断开S,改变电源的正负极后闭合S,LED却不发光”这一信息,显然不难得出二极管具有单向导电性的性质,学生之所以出现错误可能是缺乏对电路基本知识的了解,特别是对电流方向的判断还存在困难。
处方(一):重视基础知识、基本概念和基本原理,夯实基础。在教学中要重视科学概念、规律的过程教学,一定要弄清基本概念,讲究知识迁移,力求循序渐进掌握知识。学生出现答非所问的现象不仅仅是因为粗心造成,对于部分学生来说,是由于对题中所涉及的基本概念、基本原理缺乏了解而导致读不懂题造成。
把脉(二):不少学生填了“单项”或“单性”,以及在读图时把20毫安读成了20安,暴露出学生的审题习惯没有很好的养成,审题随随便便,不够仔细。
处方(二):重视对学生审题习惯的养成教育,习惯养成要潜移默化。教师在平时的教学中应有意识进行潜移默化地熏陶,在学生解题前,要经常提醒学生:“先把题目默读一遍,看清楚题目的要求,再进行解答”,要经常告诫学生:“审题要慢,答题要快,要逐句逐字看题,找出关键句,发掘隐含条件,寻找突破口”,要切实、有效地训练“读题――析题――答题”这三个环节的基本功。这样才有可能使学生学习习惯的养成收到“随风潜入夜,润物细无声”的效果。
把脉(三):解题格式不规范,是导致学生失分的主要原因之一,表现为没有公式直接计算、数据代入不带单位、解题步骤不够齐全、字迹不够清楚、计算公式和单位互相混淆。不少学生在考试时,并非在知识上有什么缺陷,但得分不高,原因多半是解题的规范性上出了问题。
处方(三):这就要我们教师平时讲题要过程和结论并重,教师在平时教学中要注意对学生的解题规范化的指导和训练,解题的规范化有助于学生在考试中发挥出自己真实的水平,也有利于培养学生规范有序、严谨的科学态度,提高综合素质。
把脉(四):在今年阅卷中发现,有些考生该得的分没有得到,会做的题得不到全分,究其原因,除了解题格式不规范外,另一方面主要是考生在解答的过程中语言表达不流畅、不合理、不科学及不规范,解题步骤混乱以及不规范所造成。
处方(四):加强学生的文字表达题的训练,既要训练学生的口语表达能力,也要训练学生的书写表达能力,要让学生明白科学表述题不需华丽的词汇,但必须抓住答题要点,用简洁的语言来回答问题。同时也要加强教师自身言语表达能力的提高,点拨引导要“惜言如金”。在教学中教师有时表现出来的喋喋不休,实际是教学上的唠叨,是教师对待教学问题所引起的紧张而形成的保护性语言习惯。唠叨的本质就是“不放心”。唠叨的结果,只能使学生产生厌烦,也在一定程度上影响了学生的语言表达能力的提高。教学工作要求教师研究自身的教学语言,废止唠唠叨叨式的语言习惯,在净化、简化语言上多加思考,要善于把教材语言、教案语言转化为点拨引导语言,在“说得精、点得好、导得巧”上多下工夫,要重视解题过程的语言表达,这对培养学生形成条理清楚,步步有据,规范简洁,优美整齐的答题习惯起到了潜移默化的作用。
四、诊后建议
要减少或预防学生答题过程中出现的以上各种“不良症状”,可从以下几方面着手准备:
首先,构建全面、系统的科学知识结构是进行规范化答题的基础。所谓全面是指知识结构中须包含考试说明中所要求掌握的所有知识点,为进行规范化答题做好相应的知识储备。所谓系统,就是要对众多的知识点进行良好的组织,在大脑中形成有序的而非零散的知识结构。只有这样,才能在解决问题时对所需的知识点专业术语进行有效而快速的提取和运用,否则则是“巧妇难为无米之炊”。
其次,精选例题,示范讲解。例题教学不仅有助于学生理顺解题思路,复习巩固知识和明确解题规范,更重要的是可以培养学生多方面的能力,但由于课堂时间有限,不可能面面俱到。为此,教师必须对例题进行筛选,精选典型的、具有普遍指导意义的习题作范题,从方法步骤着眼,从解题思路入手,注意引导学生认真分析题意,弄清要求和条件,找出例题所涉及的知识点,以及要求解答的问题与已知条件的关系,抓住解题关键,形成正确的解题思路和方案,并适当列出解题格式、要点和注意事项,使学生从解题思路、方法、层次和规范要求等方面受到启发。通过对典型例题的剖析,不仅可以收到以题及类举一反三的效果,更重要的是可以达到明确概念、掌握方法、启迪思路、培养能力的目的。着眼于培养学生的自学能力和良好的学习习惯。这就要求在平时的具体教学中充分发挥学生的主体作用。
第三,加强解后评析,注重思路启迪,提高学生的解题能力。习题解后的评析,不仅能及时清理学生的解题思路,引导学生反思解题过程,同时对训练思维,提高分析问题、解决问题的能力,有特殊的功效。解后评析可采取一题一评析的策略,可先让一位学生汇报结果或上讲台作解答,并要求其作适当的讲解,然后师生共同分析、讨论,找出解题过程出现的“不良症状”,鼓励学生提出不同见解,补充不同的解法,但绝不能将习题的评析变成“就题论题”,而应该引导学生深化习题,挖掘习题内涵,进一步拓宽知识,做到融会贯通。方法可采用“一题多解”“变题讨论”“错例分析”等。通过评析沟通知识间的内在联系,把知识讲活,从而达到培养思维变通性、创造性,开拓学生解题思路,提高解题效率的目的。
第四,成功源自细节,细节造就精彩。教师应在平时的教学中多关注学生解题过程中出现的各种细节问题并及时加以分析解决。同时也要注意教师自身在教学过程中出现的一些细节行为,比如语言表达要规范,解题格式要完整,板书书写要工整,凡要求学生做到的必身先垂范。