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【关键词】新教材快速适应教学建议
2008年是河南省新课改的第一年,化学教材用的是山东科技版实验教材。该教材能忠实地体现高中化学课程标准的理念,内容选择既符合现实生活和学生实际又展示了学科前沿。但是对于高一的新生,从初三传统的教材转化为高一新版教材,容易出现不适应的情况。这就要求高中教师在教学过程中,注重学生能力的培养,指导他们掌握正确的学习方法,使学生尽快适应高中化学的学习,不断提高学习水平,奠定坚实的化学基础知识。如果在学习策略上不能较快适应新教材的要求,就会在化学的学习上一蹶不振,甚至影响其它学科的学习。为此,笔者结合自身教学经验,提出二点建议:
一、学习建议
1.用活教材。教材打破传统分族体系改为以生活中常见的元素和物质为主线来学习,看似规律性不强,实际上学生更容易接受。比如,新教材第1章第2节的内容是“研究物质的方法和程序”。这在以往的教材中是没有出现过的。它在学生已有经验的基础上对研究物质性质的基本方法进行整合,以金属钠、非金属氯气的性质为载体,使学生体验怎样科学、合理地研究物质性质;怎样处理程序中每个环节的问题。在以后的教学实践中,我们会常用这种方法和程序来引导和规范学生的学习行为。因此本节的教学内容对学生后续知识的学习、方法的培养起到了定向指导的作用。
2.主动学习。高一化学教学是处于初、高中化学教学承上启下的一个重要阶段。从初三到高一,学生的知识面开阔了许多,学业的压力也增大了许多,因此传统的死记硬背会收效甚微,这时要求学生转变学习理念,以理解记忆为主,增强学习的主动性,最初可以遵循教材的设置来进行,以后逐步培养自己思考问题,找寻问题的能力。比如,教材设置了“联想·质疑”、“活动·探究”等活动性栏目,“方法引导”、“工具栏”等方法性栏目,“资料在线”、“身边的化学”等拓展性栏目。学生不应只注重知识而忽略能力的培养,而应该在这些栏目的导引下,学会观察、思考、质疑、迁移、应用、整合等。
3.适当练习。刚进入高中阶段学习的学生由于受到初中教师的教法,自身的学法及其它一些因素的影响,往往不适应高中化学的学习,特别是新课程实施以来,学生会遇到一个实际问题,那就是学的是新教材,做的是旧习题。由于刚开始知识面窄,做题中会遇到很多困难,容易有畏难情绪。这种情况是正常的,学生对这些习题要学会取舍,不要搞题海战术,更不能去啃难题、偏题。可以先把舍去的题目保留,等以后随着学习的不断深入,回头总结,会起到事半功倍的效果。二、教学建议
1.教学中主要是解决二点:一是调动学生的兴趣;二是介绍最新的化学科技成就。教师应尽可能避免照本宣读,这里介绍课本上所没有的学生感兴趣的知识是能否达到教学目的的关键。尤其应注意让学生感到化学就在身边,生活中充满化学知识。这里同时要注意学生的知识面和可接受性,避免过度深奥而导致学生的不理解。
2.正式学习高中化学的第一章,教师一定要引导学生注意突破初中化学中酸、碱、盐之间复分解反应的局限性,使学生对化学反应的思维突跃到氧化还原反应的新境界中来,能不能自觉地完成这种思维突跃,往往是能不能适应今后元素化合物知识学习的一个关键。教学中:(1)注重对概念进行对比与联系,使学生建立概念。建立概念的前提就是要使学生明析概念的来龙去脉、所研究事物的对象等。如氧化、还原是“变化”,氧化剂、还原剂是“物质”等。力求通过对比联系过好概念关,这是分析和学好本节的前提和关键。(2)化合价是学习本节的入手点和突破口,也是分析解决氧化还原问题的关键点。鉴于学生在初中化合价的学习中尚存在许多疑点,建议教师首先对化合价进行复习,为学生快速识别价变提供帮助,以防止学生学习分化。(3)在引导学生分析时,建议教师有意识地、多次重复地加强诸多概念的辩证对比,并引导得出氧化还原反应的基本规律。(4)教学中应着重强调氧化与还原反应是同时发生,既对立又统一。注意学生学习中常将二者分离以及得失电子数不等或只有物质得电子却没有物质失电子的错误。
3.对离子反应的学习,是学生认识反应的又一突跃,并且在此基础上,也第一次把物质的鉴别提高到离子鉴别,这无疑对简化与深入认识反应是有利的。教学中建议:(1)做好演示实验,通过实验引入强、弱电解质的概念并加以对比,这是学好本书的先决条件。电解质概念的教学一定要注意对问题本质的强调。尤其应强调电解质概念的适用范围(化合物)、判断标准(二个条件满足其一);电解质溶液导电的前提和实质(电离是电解质溶液导电的前提,实质是自由移动离子的定向移动,即阳离子移向阴极,阴离子移向阳极);划分强电解质和弱电解质的唯一标准(划分的唯一标准是看电解质能否完全电离,与其溶解性无关这一点学生常常混淆);电解质溶液的导电能力强弱(导电能力的强弱取决于溶液中自由移动离子的浓度,很稀的强电解质溶液的导电能力就很弱,电解质的强弱跟导电能力的强弱没有必然联系)。(2)注意控制好教学的深度。学生第一次从本质上认识反应,特别是离子反应,需要有一个适应过程,不可随意拔高,否则将使学生丧失学习化学的兴趣。(3)书写离子反应方程式是学生学习化学必须掌握的重要基本功,必须重点训练。训练起点不可过高,应从易到难,不可引入复杂和定量型离子反应,主要应局限于复分解反应和简单的置换反应。(4)应加强对常见难溶性物质、难电离的物质(即弱电解质)、易挥发性物质的强化记忆教学,这对改写和书写离子反应方程式极为有利。
初中学生有较强的求知欲,具备初步的独立思考和钻研能力,但自学能力较差,往往缺乏科学的学习方法。就学化学来说,初中化学是学生学习的又一新起点,趣味的化学实验、悠久的化学史,日常生活中生动的化学事实所展现的新世界,能引起他们强烈的好奇心和求知欲,这种情况下,学生凭着一时的兴趣来接受化学这门学科。随着学习内容的深入,课程难度的增大,有的学生越学越觉困难,到学完初中化学了,仍会有学生说出“我怎样才能学好化学?”、“我似乎没有摸到一点学化学的门路”等类似的话。因此,我们在化学教学中,除了要“传道授业”、“供人以鱼”,更重要的是“教给学法”、“授之以渔”,使他们掌握良好的学习方法,受益终身。下面就如何培养学生学习化学的方法浅谈自己的一些做法。
一、指导学生科学地预习
课前预习对提高学生的听课效率起着重要作用,同时也是培养学生自学能力的途径。但初中学生往往自学能力较差,认为自己看一遍书就是预习了,常常不能抓住重点,也不能发现问题。因此,上课时,仍然是“漫无目的”不能起到预习的作用。
要使预习有效果,根据初中学生的实际情况,我在上新课时,一般都花了5~10min来指导学生预习。在学习预习前,我都给学生列出本节课的预习提纲和要求,使学生有目的去预习,这样可以大大激发他们的求知欲,调动他们学习的主动性和积极性。例如:在第五章第一节“碳的几种单质”一节的教学中,我给学生提出如下几个预习题纲:1.什么叫单质?一种元素只有一种单质吗?举例说明。2.金刚石和石墨的物理性质有何异同点?3.怎样证明金刚石和石墨是同一种元素——碳所组成的?4.为什么金刚石和石墨有那么大的差异性?5.无定形碳通常有什么物质?联系生产和生活的实际列举它们的用途。在预习中,学生能自我解决一部分问题,即学生的自学能力得到了肯定,对未能解决的问题能有针对性地通过听老师讲来解决,减少了听课的盲目性,学习积极性很高,同时有让学生跳一跳才摘到“桃子”的味道,既有重点,又与前面所学的知识有联系,富于思考性。长期坚持,学生养成了良好的预习习惯和预习方法、同时读书能力有了很大提高,自学能力得到培养。
二、通过化学实验,培养学生的观察、思维能力,使学生初步了解探索研究物质性质的方法
初中学生对化学实验往往只是看热闹,觉得好玩而已,他们不会观察实验,不会利用实验操作过程和实验现象获得知识。在教学中,我注重教会学生掌握将实验作为研究物质性质的方法。如:在教氧气的性质一节时,我一边演示,一边教会学生观察实验操作过程及现象,从物质的物理性质——颜色、气味、状态等到化学性质——物质在氧气里燃烧。此时,着重要求学生注意观察如何从现象到结论;在进行氢气性质一节的教学时,首先引导学生回顾已有知识,如物理性质包括哪些方面等,然后每做一个实验就帮助学生得出一个结论;在二氧化碳一节的教学时,便与学生一起做实验,做完后,再要求学生由现象得出结论。经这样的引导,学生可基本掌握研究物质性质的方法而非死记硬背,为今后学习化学打下基础。
三、教会学生记忆的方法,提高学生的记忆能力
记忆能力是人的基本素质,也是学生解决问题的关键环节。在教学中,我常常教学生采用对比、归纳、总结的方法,以培养学生的记忆能力。比较是初中学生学习化学的重要方法之一,它能揭示事物的本质特点,使学生获得准确深刻的印象,有利于知识的记忆和灵活运用。在比较中,要特别注意找出相似物的差异以及相异物的共性。例如:学生学完原子、分子的知识后,我与学生一起对原子和分子、原子和元素分别列表比较,培养学生初步的对比归纳能力。学完溶液的知识后,要求学生自己列表比较过滤和结晶、固体物质的溶解度和溶液中溶质的质量分数等概念。通过比较,学生对概念的深度、广度,知识之间的内在联系都有更深刻的理解,同时记忆能力得到培养。
为了使学生所学知识有系统性,我们在教学中还要帮助学生形成一定的归纳、总结能力。例如在一至三章的学习中,我们以填空的形式帮助学生完成知识点的归纳、总结,让他们学会这种方法,后面的每章都由学生自己独立完成,再由学生们讨论、老师总结,指出优缺点。
四、培养学生正确科学的解题能力
一、教学过程与学习方法的培养
中学阶段,化学可分为有机与无机两大块,结束无机化学的学习,同学刚接触到有机化学,兴趣很浓。这时候,是再一次激发学生学习兴趣的最佳时期,也是进行学习方法与学习能力培养的最佳时期。在教完甲烷、乙烯、乙炔之后,我就总结出有机化学学习的一般规律与方法:结构性质(物理性质、化学性质)用途制法(工业制法、实验室制法)一类物质。
比如“乙烯”这一节的教学,我就打破书本上的顺序,先讲乙烯的分子结构。介绍乙烯分子的结构时,先由分子组成讲到化学键类型、分子的极性、空间构型;据碳原子结合的氢原子数少于烷烃分子中碳所结合的氢原子数引出不饱和烃的概念,得出乙烯是分子中含有碳碳双键的不饱和烃。再由其结构看其物理、化学性质,展示一瓶事先收集好的乙烯气体,让学生从颜色、状态、气味、溶解性、密度、毒性等几个方面来思考;根据乙烯结构中化学键的特征——双键容易断裂讲乙烯的特征化学反应——加成反应、加聚反应,根据绝大部分有机物易燃烧的性质讲乙烯的氧化反应(补充讲乙烯能跟强氧化剂发生氧化反应)。再由乙烯的物理、化学性质来讲其用途并结合实际生活中的事例,如作有机溶剂(物理性质)、制造塑料和纤维(化学性质)等。最后对这一类含有碳碳双键的烃,介绍其物理、化学性质的相似性和递变性。
以后几节的教学,我都反复强调这样的学习方法:结构性质用途制法一类物质。到了讲烃的衍生物,我请同学自己站起来阐述这样的研究方法,我顺着这样的思路一点一点地讲下去,很清晰。学生自己掌握,复习时也就感觉到有规律可循、有方法可用。有机化学其实很好学,重要的是要培养学生学习方法,时时提醒学生,以后就是进入高一级学校,有机化学的学习与研究也采用的是同样的方法,这在一定程度上也激发了他们学习与探索的兴趣。
二、教学过程与能力培养
1.自学能力的培养
适应于有机化学的特点,在教学学习方法和知识的同时,我还加强了学生自学能力的培养。在学生基本上都掌握了有机化学的一般学习方法的基础上,我让学生自己阅读教材,自己总结。比如“乙醛”这一节,通过约20min的阅读,我就请同学自己列提纲,然后复述,重点围绕“乙醛的组成和结构是什么?有哪些物理性质(展示样品)、化学性质?由这样的物理、化学性质决定了它有哪些重要用途?工业上如何制取?这类物质(如甲醛)有哪些物理、化学性质?”进行教学,通过这样的训练,我觉得学生不但强化了方法,更培养了能力,特别是自学能力。
2.观察能力的培养
化学是一门以实验为基础的学科,在有机实验的过程中,我时时提醒同学要细致、全面,而且要有思维。比如实验室制取乙烯时,加药品的过程,温度计的摆放,实验中烧瓶、集气瓶内的变化,为什么要加石棉网、碎瓷片等等都应特别重视,不但要知其然,还要知其所以然。
3.动手能力的培养
在强调观察、思维能力培养的同时,我还特别注重动手能力的培养。比如演示完乙醛的银镜反应和乙醛与氢氧化铜的反应后,我就请两个同学来演示用甲醛代替乙醛的同样反应,要求其他同学注意观察并指出其错误。在演示完乙醇与钠的反应实验后,要求同学做钠与水反应的实验,有的同学竟用大块的钠并用手去拨。通过这些课堂实验,课堂上及时纠正错误,学生感受颇深,他们自己做实验时就很动脑筋,也很规范,提高了他们的动手能力。
论文摘要:建构性学习是一种自我调节的学习,建构主义学习理论强调在教学中应以学生为中心,教师是意义建构的帮助者,在课堂教学实践中利用情境、协作、对话、意义建构等要素充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神,使学生能有效地实现对所学知识的意义建构。根据建构主义学习理论,对化学教学方式方法进行探讨,能使化学教学更好地适应时代和社会的要求。
一、建构主义学习理论及建构主义的教学模式
(一)建构主义学习理论
建构主义源自关于儿童认知发展的理论,由于个体的认知发展与学习过程密切相关,因此利用建构主义可以比较好地说明人类学习过程的认知规律,即能较好地说明学习如何发生、意义如何建构、概念如何形成,以及理想的学习环境应包含哪些主要因素等等。因此,在建构主义思想指导下可以形成一套新的比较有效的认知学习理论,并在此基础上实现较理想的建构主义学习环境。建构主义学习理论的基本内容可从“学习的含义”(即关于”什么是学习”)与“学习的方法”(即关于“如何进行学习”)这两个方面进行说明。建构主义认为,知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程。因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。“情境”:学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。这就对教学设计提出了新的要求,也就是说,在建构主义学习环境下,教学设计不仅要考虑教学目标分析,还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题,并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。“协作”:协作发生在学习过程的始终。协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。“会话”:会话是协作过程中的不可缺少环节。学习小组成员之间必须通过会话商讨如何完成规定的学习任务的计划;此外,协作学习过程也是会话过程,在此过程中,每个学习者的思维成果(智慧)为整个学习群体所共享,因此会话是达到意义建构的重要手段之一。“意义建构”:这是整个学习过程的最终目标。所要建构的意义是指:事物的性质、规律以及事物之问的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解。这种理解在大脑中的长期存储形式就是前面提到的“图式”,也就是关予当前所学内容的认知结构。由以上所述的“学习”的含义可知,学习的质量是学习者建构意义能力的函数,而不是学习者重现教师思维过程能力的函数。换句话说,获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。
(二)建构主义的教学模式
与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式为:“以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”在这种模式中,学生是知识意义的主动建构者;教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者;教材所提供的知识不再是教师传授的内容,而是学生主动建构意义的对象;媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法,而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流,即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。显然,在这种场合,教师、学生、教材和媒体等四要素与传统教学相比,各自有完全不同的作用,彼此之间有完全不同的关系。但是这些作用与关系也是非常清楚、非常明确的,因而成为教学活动进程的另外一种稳定结构形式,即建构主义学习环境下的教学模式。在建构主义的教学模式下,目前已开发出的、比较成熟的教学方法主要有:
1.支架式教学“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的,为此,事先要把复杂的学习任务加以分解,以便于把学习者的理解逐步引向深入。”支架原本指建筑行业中使用的脚手架,在这里用来形象地描述一种教学方式:儿童被看作是一座建筑,儿童的“学”是在不断地、积极地建构着自身的过程;而教师的“教”则是一个必要的脚手架,支持儿童不断地建构自己,不断建造新的能力。支架式教学由以下几个环节组成:
(1)搭绞手架——围绕当前学习主题,按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。
(2)进入情境——将学生引入一定的问题情境。
(3)独立探索——让学生独立探索。探索内容包括:确定与给定概念有关的各种属性,并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导,然后让学生自己去分析;探索过程中教师要适时提示,帮助学生沿概念框架逐步攀升。
(4)协作学习——进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的屙I生增加或减少,各种属性的排列次序也可能有所调整,并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解,即最终完成对所学知识的意义建构。
(5)效果评价——对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价,评价内容包括:①自主学习能力;②对小组协作学习所做出的贡献;③是否完成对所学知识的意义建构。
2.抛锚式教学这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”,因为一旦这类事件或问题被确定了,整个教学内容和教学进程也就被确定了(就像轮船被锚固定一样)。建构主义认为,学习者耍想完成对所学知识的意义建构,即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之问联系的深刻理解,最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验(即通过获取直接经验来学习),而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解。由于抛锚式教学要以真实事例或问题为基础(作为“锚”),所以有时也被称为“实例式教学”或“基于问题的教学”或“情境性教学”。抛锚式教学由这样几个环节组成:
(1)创设情境——使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。
(2)确定问题——在上述情境下,选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容。选出的事件或问题就是“锚”,这一环节的作用就是“抛锚”。
(3)自主学习——不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题,而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索,并特别注意发展学生的“自主学习”能力。
(4)协作学习——讨论、交流,通过不同观点的交锋,补充、修正、加深每个学生对当前问题的理解。
(5)效果评价——由于抛锚式教学的学习过程就是解决问题的过程,由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价不需要进行独立于教学过程的专门测验,只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。
3.随机进入教学由于事物的复杂性和问题的多面性,要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握,即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的。往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病,在教学中就要注意对同一教学内容,要在不同的时间、不同的情境下、为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。换句话说,学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习,从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解,这就是所谓“随机进入教学”。显然,学习者通过多次“进入”同一教学内容将能达到对该知识内容比较全面而深入的掌握。这种多次进入,绝不是像传统教学中那样,只是为巩固一般的知识、技能而实施的简单重复。这里的每次进人都有不同的学习目的,都有不同的问题侧重点。因此多次进入的结果,绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固,而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。
随机进入教学主要包括以下几个环节:
(1)呈现基本情境——向学生呈现与当前学习主题的基本内容相关的情境。
(2)随机进入学习——取决于学生“随机进入”学习所选择的内容,而呈现与当前学习主题的不同侧面特性相关联的情境。在此过程中教师应注意发展学生的自主学习能力,使学生逐步学会自己学习。
(3)小组协作学习——围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识展开小组讨论。在讨论中,每个学生的观点在和其他学生以及教师一起建立的社会协商环境中受到考察、评论,同时每个学生也对别人的观点、看法进行思考并做出反映。’
(4)学习效果评价——包括自我评价与小组评价,评价内容包括:①自主学习能力;②对小组协作学习所做出的贡献;③是否完成对所学知识的意义建构。
二、建构主义学习理论指导下的化学课堂教学
化学教学具有三大特殊性:以观察和实验为基础;以形成化学概念和掌握知识结构为中心;以化学教学紧密联系实际为原则。这就要求教师充分发挥学生学习的自主性,引导学生主动发现问题,主动收集、分析有关信息和资料,主动构建化学概念和化学规律,这正是建构主义学习理论的核心。因此,建构主义学习理论为化学教学提供了理论指导。
(一)化学教学方法变革
在教学方法上教师应以建构主义学习理论为指导,采用诸如:围绕事先确定的学习主题建立一个相关的概念框架去学习(支架式教学法),或根据事先确定的学习主题在相关的实际情境中去选定某个典型的真实事件或真实问题,围绕该问题展开进一步学习(抛锚式教学法),或从不同侧面、不同角度表现学习主题的多种情境,以便供学生在自主探索过程中随意进入其中任一种情境去学习(随机进入教学法)等各种教学方法,来促成学生主动建构的发生。例如采用支架式教学进行《强弱电解质和弱电解质》内容的教学,为使学生较好掌握强电解质和弱电解质的概念,设计了以电解质水溶液的导电能力作为学习主题,即强电解质和弱电解质。首先将有关概念,如电解质、电解质的电离等概念作为预备知识,由学生总结归纳,然后让学生进行电解质水溶液的导电实验,探讨不同的电解质水溶液的导电情况,记录各种条件下的实验数据,教师在其中起引导作用,最后让学生分组对实验数据进行整理、分析、讨论,抽象出强电解质和弱电解质的概念。在讲述《原电池》的内容时,可采取抛锚式教学法。开始时,教师可以向学生演示这样一个实验:在一瓣橘子上相隔0.5cm分别插入一小段铜片和铝片,把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极,让学生听声音,然后展示干电池、纽扣电池等,引出课题《原电池》。这就是所谓的“抛锚”。然后直接告诉学生上述装置能产生电能,并提出问题:电能是怎样产生的呢?什么是原电池?但不直接给出原电池的装置,也不告诉学生原电池是由化学能转变为电能的一种装置。这就是所谓的“抛锚”。创设了这样一个情境后,让学生亲自动手做几个实验,学生完成实验后,教师让学生复述实验现象,教师作评价,将学生实验结果为素材,再创设问题情景,这些现象的出现是为什么呢?解释产生这些现象的原因。师生共同讨论分析,得出原电池原理。
(二)从学生已有的知识经验出发
在正式的科学学习之前,学生已经具有了一定的经验,形成了自己的看法,即使有些问题他们还没有接触过,没有现成的经验,当问题呈现在他们面前时,往往也可以基于相关或自以为相关的经验,依靠已具备的认知能力,力图形成对问题的某种解释,这种解释并不一定合理,但也并不都是胡乱猜测,而是从他们的经验背景出发推出的合乎逻辑的假设。教师在教学之前应认真考虑学生先前的知识经验,使要学习的科学知识落在学生可能的建构区范围之内,并与学生的经验紧密结合,只有这样,才能引导学生将新知识与已有知识经验联系起来,引起学生有意义的学习,不断丰富、发展和改造自己的理解。例如学习“化学反应中的能量变化”时,学生都有各自对能量的认识:钻木取火、水电站、风力发电、火力发电、森林着火、核能等。因此,在教学时首先提出问题:当今世界上使用最广的能源是哪种能源?你身边接触到的最为常见的能源是什么样的能源?接着让学生亲自实验:点燃酒精、煤油、汽油等液体燃料,感觉火焰的温度;向盛有锌粒的试管中加入稀硫酸,感觉反应的热效应等。再让学生小组讨论,通过学生在生活中经历的各种能量变化的例子,引导学生对“化学反应中的能量变化”这一知识的意义建构,得出“化学反应释放出的能量是当今世界上最重要的能源”;“化学反应中的能量变化,主要集中在热量问题上”的结论。
(三)重视创设良好的学习情境
建构主义学习理论认为,学是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的,学习情景实质上是一种优化的、特定的学习环境。在实际情境下或通过多媒体创设的接近实际的情境下进行学习,可以利用生动、直观的形象有效地激发联想,唤醒长期记忆中有关的知识、经验或表象,从而使学生能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验去同化当前学习到的新知识,赋予新知识以某种意义;如果原有知识与经验不能同化新知识,则要引起“顺应”过程,即对原有认知结构进行改造与重组。学习情境的创设,有利于激发学生的学习兴趣,有利于学生理解和应用知识以及学生探究能力的发展。对于化学这门学科,其内容有严谨结构,化学的现象和规律源于生活,应从生活实际出发。这就要求创设有丰富资源的学习环境,包含许多不同情境的应用实例和有关的信息资料,以便学生根据自己的兴趣、爱好去主动发现、主动探索。要创设与既定目标相符合的学习情境,首先要选择适当的素材,然后设计恰当的呈现方式。教师在化学教学活动中应注意通过生动具体的事实或问题来呈现学习情境。其中包括日常生活中与所学内容有关的物品、现象、事件和经验,与化学有关的社会热点问题,工农业生产问题以及能体现化学与社会、经济、人类文明发展有关的事实和材料,还有重要的化学史实、发明发现的故事等;通过化学实验可以创设许多真实、生动、直观而又富于启发性的学习情境,使学生通过动手、动脑的有机结合获得全面的发展;同时可以充分利用多媒体技术创设真实情境,如果再与仿真技术相结合,则能产生身临其境的逼真效果。例如《元素周期表》的教学,为创设理解元素周期律的教学环境,首先提出思考题:如何利用元素周期表判断元素金属性与非金属性的强弱?怎样通过实验归纳得出规律?激发学生的求知欲。教学中让学生自己动手实验,从同周期元素和同主族元素两方向进行研究。让学生观察实验现象,做好记录。引导学生边观察,边思考,边发现问题,解决问题,并根据实验记录加以分析、归纳和总结,如有条件还可以运用多媒体作动态演示,帮助学生从中得出同周期元素与同主族元素的结构、位置与金属性、非金属性变化的关系的结论。:
(四)重视互动的学习方式
“基于学科的信息门户”(SubjectBasedInformationGateways,即SBIGs,本文简称为学科信息门户)又称为基于学科的门户(subject-basedgateways)、学科索引门户(subjectindexgateways)、虚拟图书馆(virtuallibraries)、信息交换所(clearinghouses)、学科树(subjecttrees)和寻路器(pathfinders)等[2]。它曾经是“提供可检索和可浏览的因特网资源目录的联机服务系统,集中于某一相关的学术领域,提供对经图书馆工作人员遴选和按学科组织的因特网资源的利用”[3]。在开放式数字信息服务环境下,“学科信息门户致力于将特定学科领域的信息资源、工具与服务集成到一个整体中,为用户提供一个方便的信息检索和服务入口”[4]。学科信息门户按照某学科(专题)用户的要求对网络中相关的信息资源进行了更有针对性、更深入的揭示,在给用户“指路”的同时提供更专门、更专深的信息检索服务,有助于专业用户在本领域的“信息超市”(informationsupermarket)中选择高质量的资源和获得“一站式检索”(one-sitesearch)服务,从而保证用户获得“所得即所要”的信息。正是由于学科信息门户具有这些优于搜索引擎的特点,新的学科信息门户近几年在国外不断涌现。在国内,2001年底正式启动的中国国家科学数字图书馆(theChineseScienceDigitalLibrary,简称CSDL)也已建立起图书情报学等多个学科信息门户。笔者拟对学科信息门户的优化策略进行探讨,以期能为已有的学科信息门户的改进与新的学科信息门户的开发提供参考。
1尽可能全面地收录本学科资源
一个好的学科信息门户所指引的有关资源应尽可能地涵盖本领域重要的资源(涉及资源的内容、时间、地域与语种范围),如表1中的INFOMINE的记录达到了12万余条;收录的资源类型宜多样化,以方便用户对某一专题信息资源的“一站式检索”,即建立一个不仅收录各种形式的因特网资源(网上可以公共获取的全文电子图书、电子期刊、书目、指南、邮件列表、电子公告板、新闻组、机构、会议、专家、学者以及其他网站链接等),而且囊括馆藏实体资源(包括二次文献数据库、全文数据库、馆藏目录、联合目录等)的集成化系统,实现两种资源在同一界面的无缝存取(seamlessaccess),并将其整合为易检易用的有机整体,即“hybridlibraries”(复合图书馆)。基于用户利益而管理的复合图书馆:人文科学复合图书馆的组织管理模型(MAnagingthehybridLIbraryfortheBenefitofUsers,简称MALIBU)[5]便是一个成功的范例。
2严格选择资源
从总体而言,学科信息门户的资源选择必须有一套符合该学科特点、既定用户需求、服务宗旨、规模及经费支持等方面要求的资源选择标准。就单个资源而言,在内容上要注意信息的准确性、权威性、客观性、唯一性、新颖性、完整性与针对性(所指引的网址要尽量接近主题内容,尽量减少用户点击的次数);在形式上要考察信息的格式(是否是标准的或常见的格式,如图像文件的常见格式有.jpeg,.gif等),用户使用的便利性(考虑用户访问本网站采集的资源时所需的硬件、软件和连接方式等要求),导航是否清晰,排版结构的美观程度以及资源的可存取性与可用性(指向的资源地址正确,链接资源的原始网址以便用户访问到最及时和最权威的信息,注意被链接资源的注册要求、收费规则、知识产权声明与特殊服务规则等;优先选择网上免费资源,当网络用户与镜像站点的“电子距离”比原始站点更近时,要链接镜像站点以便于用户进行更有效的存取)。
表1中的ADAM,AHDS,SOSIG,EEVL,EELS,OMNI和MathGuide都强调要选择学术性资源,Biz/ed则注意选择来自非盈利机构网站的资料。SOSIG提供的每一种资源都经过研究图书馆员和学科专家的选择与描述,这些资源有:电子期刊、数字化图书、报告、论文、书目、教育软件、电子新闻稿、邮件列表和重要的社会科学机构的主页。LII选择与评价资源的标准是:选择最适合公众和图书馆用户需求的资源,不收录没有信息内容的纯商业性站点,而且,每一种资源都经过图书馆员对其价值进行的评价。
3对资源进行高质量的元数据描述
元数据是关于数据的数据,它对信息资源或数据对象进行描述,目的在于使用户能够发现、识别、评价资源,并对相关的信息资源进行选择、定位和调用,追踪资源在使用过程中的变化,实现信息资源的整合、有效管理和长期保存[6]。
学科信息门户对资源的描述应该优先采用国际通用的元数据与标记语言,元数据元素中的“主题”描述要利用国内外著名的分类法与主题词表。例如,澳大利亚要求学科信息门户全部采用已有的元数据标准,如都柏林核心元数据(DC)、MARC和澳大利亚政府查找服务(AustralianGovernmentLocatorService,简称AGLS)等元数据以及自己独有的元数据元素进行标引,并支持因特网内容选择平台(PlatformforInternetContentSelection,简称PICS)。INFOMINE的记录以HTML语言表示,主题标引使用《国会图书馆主题词表》(LibraryofCongressSubjectHeading,简称LCSH),记录还可以转换成MARC格式。LII的每条记录都给出了详细的介绍,包括资源名称、URL、摘要、主题词、记录创始人与时间、记录修改人与时间,其中摘要由LII工作人员撰写,使读者在进入一个网站前便可了解其主要内容。LII链接的基本是资源的原始地址,对工作流程、著录项目与规则以及注意事项均做了非常具体的规定,因而能够保证资源描述的质量与一致性。而GEM采用的元数据元素有:资源题名、描述、级别、GEM主题标目、ERIC叙词、资源类型、格式、权限信息、日期、语种、出版者、创建者和编目机构。AHDS采用21个元素,Agrigate则有30多个元素,包括DC的15个基本元素、管理核心元数据(AdminCore)和AGLS中的若干元素以及该门户特有的元素(如记录加入Agrigate数据库的时间、Agrigate批准者、Agrigate评述日期、Agrigate用户级别等)。
采用的元数据需要容纳学科信息门户中可能出现的任何类型的数据(比如,GEM收录教学计划、课程大纲等有特色的资源类型),包括传统的数据类型(图书、期刊、文件等),也包括内容对象组合(例如由若干文本、图像和音像组成的课件)、内容对象资源集合(图书馆、网站、数据库等)、资源集合知识组织机制(例如分类表、叙词表、语义网络)等[7]。4构建合理的分类体系和尽量运用受控词表
分类体系是对学科信息门户收集的资源实施分类组织和用户进行浏览与检索的依据与桥梁,其科学性十分重要。学科信息门户可以采用已有的文献分类法(包括综合性的分类法与专业或专题分类法),也可以结合自身特点与目的对已有的分类法进行适当改进,或者采用自编的分类法。在分类体系的构建中,分类表的展现应力求简单、明了,尽可能将所有的一级类目展现在一个页面;还要充分利用网络方便的超链接功能,对具有多重隶属关系与相关关系的类目设置合理的参照系统。
受控词表的运用既可以保证资源描述的准确性,还有利于实现本专业的深入检索。例如,GEM建立的叙词表是一个多层次结构的术语体系,提供比某一术语更广或更窄的术语及相关术语间的链接。SOSIG建立了社会科学的叙词表以助用户限定检索,该词表以英国Essex大学开发的“人文科学与社会科学电子词表”(HumanitiesandSocialScienceElectronicThesaurus,简称HASSET)为基础。Agrigate采用CAB国际农业词汇(CABInternationalAgricultureThesaurus)进行元数据创建、主题浏览和主题检索。LII采用国际通用的LCSH进行标引,但又将LCSH中的部分主题改为更符合公众特点的主题名称(例如,将LCSH中的主题词“electronicmailsystem”更改为“e-mail”)。它遵守Z39.50与MARC标准,使得它具有与其他学科信息门户之间实现互操作的可能性。笔者通过网上调查,将国内外重要学科信息门户采用分类法与受控词表的情况整理成表1。
表1国内外重要学科信息门户及其采用的分类法与受控词表
附图
注:①上表中的“无”系指没有利用现有的主题词表;②表中的简称依次为:LCC指LibraryofCongressClassification,ERIC指EducationResourcesInformationCenterDescriptors,AAT指Art&ArchitectureThesaums,EI指美国工程信息公司的EngineeringInformationClassificationCodes,NLM指NationalLibraryofMedicineClassification,MeSH指MedicalSubjectHeadings,CAB指CABInternationalAgricultureThesaurus;③BIOME对于不同的大类采用不同的分类法。
5定期更新与维护
学科信息门户的更新与维护包括三个方面:①信息资源的更新与添加。由于网上站点的增加与更改频繁,学科信息门户要真正成为因特网信息的深层组织工具,必须及时更新其收录的资源,这也是保证学科信息门户质量的最重要的后续工作。②学科信息门户中信息资源的安全。要注意对资源进行备份与保存。③服务器的完整性、功能与持续服务的保障。如果用户经常遇到服务器不能正常工作,或有的功能失效,就会失去对该学科信息门户的信心。英国著名的“发展欧洲研究与教育信息服务”项目[8](DevelopmentofaEuropeanServiceforInformationonResearchandEducation,简称DESIRE)在其手册中对学科信息门户服务器的要求及硬件与软件配置做了详细规定[9],可供参考。澳大利亚国家图书馆的学科信息门户创始计划也制订了类似的规定。为此,一方面,要有专门的工作人员不断追加新的网络资源,及时剔除错链、死链,保障整个系统在结构上为一个活的系统;另一方面,必须改变目前因追求高质量而过于依靠人工参与的状况,充分利用网上自动漫游、自动跟踪、自动分类和自动标引技术,采用人机结合的工作方式,为用户提供更优质、高效的服务。
在学科信息门户建设之前和建设过程中就要考虑易于维护的问题。LII的资料每周更新,有工作人员负责新资源的追加和保持资源链接的有效性。据该门户网站的介绍,它们的“死链”从来不超过100个。同时,鼓励用户根据LII的标准推荐新资源,设立了“本周新资源”、“更多新资源”和“上周新资源”栏目,资料更新比较及时。而瑞典工程学电子图书馆(EELS)由于人工编制索引慢,跟不上网络资源变化的速度而不得不停止使用,计划在以机器人编制索引的AllEngineering[10]基础上开创一个新的门户。
值得注意的是,学科信息门户的更新与维护要考虑用户的需要与反应,比如设计用户调查表,听取用户评价意见,根据用户需求和网络信息资源的变化及时对词表和分类体系进行调整,还可以鼓励用户推荐资源或参与维护(如WWWVirtualLibrary,Agrigate和EELS)。EELS还设计了详细的用户评价调查问卷(userevaluationquestionnaire)。EELS的调查问卷设计得非常具体,可供其他学科信息门户借鉴。其问题包括综合性问题(工程学是否是你感兴趣的主要领域、你介入工程学领域的主要原因、使用计算机的情况、使用WWW的情况、使用WWW的目的),EELS使用中的问题(EELS的界面是否令人悦目、导航功能是否容易使用、你使用过EELS的哪些功能、使用EELS数据库的原因、为什么EELS对你用处最大、EELS的帮助功能如何、EELS的检索结果与你的期望是否很接近、EELS中的资源是否满足你的质量标准、请告知你需要但EELS没有提供的服务、你希望EELS中的文献描述更详细还是更简略、EElS中的分类是否便于你查找文献、从你的经验看EELS最有用之处和最没用处是什么、EELS与搜索引擎相比较的优势何在、你希望EELS提供什么功能以使其对你最有用处)以及学科信息门户使用的可行性(你希望诸如EELS类的学科信息门户提供搜索引擎所不具备的哪些功能、你认为WWW上的质量保证是好事吗、你认为EELS提供了有用的服务吗、你希望一次检索应该返回的记录数大约是多少、请对EELS提出更进一步的评论意见)[11]。而GEM每年都提供一个详细的评估报告(evaluationreports)。
6重视互操作性
学科信息门户中各信息源数据库与信息平台差异可能很大,为了在统一的界面中使用来源各异的网络资源,学科信息门户必须具有异构计算机软硬件平台间良好的互操作性,具有跨门户检索的能力。
学科信息门户互操作的实现有赖于学科信息专家与计算机专家的合作、国家间的合作以及跨语言与跨文化问题的的解决。SOSIG便是图书馆学专家、信息科学专家、计算机科学专家对图书馆应用、实践与数据库技术有机结合的结果,旨在为社会科学研究人员、大学教师和图书馆员提供世界范围的因特网资源的快捷而高质量的检索,一投入使用便备受欢迎。有些国家学科信息门户建设的合作已经超出本国的范围,如澳大利亚的虚拟工程图书馆(AustralianVirtualEngineeringLibrary,简称AVEL)已开始与英国爱丁堡工程学虚拟图书馆(EEVL)合作,拟将合作扩大到东南亚和我国的香港特区,并打算与EELS开展跨门户的检索。化学学科信息门户的合作面更广,澳大利亚的MetaChem已经与德国的化学信息门户合作,并打算与英国的BUBL和美国的IsaacNetwork互通。
为了提高互操作性,美国国家自然科学基金会(NSF)资助的IsaacNetwork[12]采用DC作为元数据,以Linux作为平台,以LightweightDirectoryAccessProtocol(LDAP)[13]和WHOIS++作为信息查询与交换协议,而以代号为RFC2651的通用索引构建协议(theArchitectureoftheCommonIndexingProtocol,简称CIP)[14]作为索引编制与互换协议。通过该门户,用户可以对SOSIG、BUBLLINK、EEVL、EdNA、MathGuide、GeoGuide、OMNI等近20个学科信息门户进行跨门户的检索。同样由NSF资助的“全国科学、数学、工程和技术教育数字图书馆”(SMETE)项目则将多个分布式学科信息门户作为整个数字信息资源的整合机制和服务渠道,允许用户通过该门户体系检索和调用各种不同的信息资源与服务[15]。自1999年9月开始,NSF和英国合作信息系统委员会(JISC)共同发起的“国际数字图书馆创始计划”(InternationalDigitalLibrariesInitiative)资助了为期3年的“IMesh工具套(TheIMeshToolkit)”项目,IMesh即“因特网学科信息门户国际合作”(InternationalCollaborationonInternetSubjectGateways),该工具套适用于分布式学科信息门户的构建[16]。
为了便于新建和已有学科信息门户之间的交流,澳大利亚于2000年组建了“澳大利亚学科信息门户论坛”[17],并制订了一系列学科信息门户建设的标准,包括“澳大利亚学科信息门户论坛技术考虑:技术、规范与标准”、“澳大利亚学科信息门户最佳实践核对清单”、“发展澳大利亚学科信息门户的国家框架”和“学科信息门户软件的要求”等[18]。
7运用相关技术
学科信息门户的运作仅靠图书馆的理念是不够的,要涉及到大量的实现技术,如虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术、虚拟专用网(VirtualPrivateNetworks,简称VPN)技术、虚拟局域网(VirtualLocalAreaNetwork,简称VLAN)技术、虚拟数据库(VirtualDatabase,简称VDB)技术、通用对象请求体系结构(CommonObjectRequestBrokerArchitecture,简称CORBA)技术等。例如,利用虚拟专用网技术可以解决学科信息门户信息共享的安全问题。信息推送(push)技术通过信息机制,在用户初次使用时设定所需的信息后,能通过推送(push)或网播(net-casting)的方式把网上相关信息送到用户面前。这种基于push技术的Internet信息检索技术既为用户搜索、浏览网上的相关信息提供了快捷入口,又为学科信息门户在广域网内的信息共享提供了技术支持。为了便于用户从不同的角度进行检索,学科信息门户在建设中可以提供多种格式的元数据,并充分利用已有的不同元数据之间的转换工具,如从MARC21转换到DublinCore,从DublinCore到EAD,GILS,USMARC等,英国图书馆与信息网络化办公室(theUKOfficeforLibraryandInformationNetwoking,简称UKOLN)在其网站中对这些转换工具做了导航[19]。SOSIG采用了自动标引、分布式编目、镜像等先进技术。LII目前采用快速的、灵活的、功能强大的网页索引系统(SimpleWebIndexingSystemforHumans-Enhanced,简称SWISH-E)。GEM采用Siderean软件公司的具有分面检索技术的Seamark检索引擎。学科信息门户建设可利用已有的运行可靠的软件或使用较多的软件,如由JISC和英国电子图书馆项目共同资助的“基于学科的服务中的资源组织与发现(ResourceOrganisationAndDiscoveryinSubject-basedservices,简称ROADS)”软件已广泛应用于SOSIG,OMNI,ADAM,EELS,EEVL和Biz/ed等学科信息门户中[20]。
8提供个性化、人性化服务
网络环境下,用户需求的变化除了需求量上的增长外,还表现为信息需求复杂程度的提高:用户成分逐渐多样化、复杂化,不同年龄、性别、文化程度、国别、信仰的人士有着不同的信息需求。同一个用户在学习、娱乐、工作等不同的活动中也有着不同的信息需求,希望有一个系统能直接、深入、有效地支持其检索、处理信息和利用信息来解决问题,帮助其建立个人的数字图书馆(personaldigitalIibrary,简称PDL)。用户信息需求的个性化要求学科信息门户在提供信息浏览与检索等基本服务的同时,还要利用网络新技术,跟踪用户需求,主动地为用户提供新资源通报、信息推送与定制服务。学科信息门户还必须利用可视化等技术增强用户界面的友好性,注重帮助功能的提供,体现对用户的人文关怀,注意尊重与保护合法用户的权利与个人隐私。
EELS的功能除了浏览与检索外,还有方便的帮助功能和新资源通报(What''''snewinEELS)服务。LII创造了一个普通用户易于使用的界面,用户可浏览所有的主题,其检索功能也非常强大:用户可以在基本检索中选择检索所有字段或只在资源题名、主题、描述、URL字段中检索;选择进行词根检索或非词根检索;对输出结果可以选择只显示题名或显示完整记录;高级检索还支持布尔逻辑检索。但由于开发的时间较早,LII忽略了用户定制等服务。2000年始由NSF资助的美国国家科学数字图书馆(theNationalScienceDigitalLibrary,简称NSDL)非常注意数字图书馆的交互性与个性化服务,已建成的SMETE不只是一个网上的信息存储场所,还给用户提供了一个动态的、开放式的数字化学习空间,用户可在此进行信息浏览与检索、下载、定制个人文件夹、获得适合其需要的资源推送服务、发表评论以及与同行交流等,真正为用户创造了一个数字化的信息资源存储与服务空间。CSDL已能把用户需要的信息资源和服务有机地集成在一个统一的系统里,并开通了分布式参考咨询系统,聘请30多位中国科学院前沿领域的科学家和资深的咨询馆员为知识导航和咨询专家,为用户向专家交流咨询提供了平台[21]。这些都是新型的学科信息门户应该具备的。
以上的优化对策是就单个学科信息门户而言的,从总体上看,学科信息门户发展不平衡的局面有待改变。这种不平衡表现在地域分布、学科分布与语种分布等方面。医学与健康科学、工程学、教育学等学科的信息门户很多,而音乐等学科的信息门户很少。有影响的学科信息门户主要分布在美国与欧洲,澳大利亚的学科信息门户近几年也发展较快,其国家图书馆已经建立了农业、教育、人文科学、法律和舞蹈等学科的信息门户,在建的还有“澳大利亚音乐”(MusicAustralia)。英国StAndrews大学图书馆和Heriot-Watt大学图书馆分别整理了一个收录50多个学科信息门户的列表[22-23],其中没有一个是我国的,这一点值得我们深思。我国的学科信息门户可通过推出英文版、采用国际标准(如DC,Z39.50,OAI等)和参与国际学科信息门户建设的合作项目来加速其国际化进程。
【参考文献】
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3WhatisSubjectGateway?[2004-11-23]./html/subjectgateways/subjectgateways.html
4张晓林.分布式学科信息门户中网络信息导航系统的规范化建设.图书馆学、信息科学、资料工作,2003(1):88-94
1ManagingthehybridLibraryfortheBenefitofUsers(MALIBU):ahybridlibraryforhumanitiesmodelsformanagementandorganisation.[2004-11-23].
10"All"EngineeringResourcesontheIntemet:aCompanionServicetoEELS.[2004-11-23].
11DESIRE:DeliverableD9.3-Appendices.[2004-11-23].
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15NationalScience,Math.,EngineeringandTechnologyEducationDigitalLibrary(SMETE).[2004-11-23].
16TheIMeshToolkit.[2004-11-23]./toolkit/
17AustralianSubjectGatewaysForum(ASGF).[2004-11-23].
18AustralianSubjectGatewaysForumStandards.[2004-11-23].