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基于学生发展的高中化学课堂

  

摘要:从课堂教学设计、教学活动的展开、教学方法与手段的选择三个角度谈基于学生发展的高中化学课堂建设的行动策略。核心观点是教学设计要基于深度学习,教学活动的展开要基于学生的核心素养发展,教学方法与手段的选择要基于学习的本质。

关键词:课程思想,教学方法,教学手段,问题,学习的本质

正文由《文理导航》杂志整理。

课程改革已渐入课堂教学改革的核心区。时下,以学生学科核心素养的培育统领课堂变革已成为学科教育研究的热点。但目前课堂教学中普遍存在以下问题:课堂的教学设计大多基于教师自身教学经验,很少从学生的认知角度进行设计,很少组织学生开展批判性高阶思维活动,课堂缺失思维的深度;教学活动的展开则是基于孤立记忆和浅层的接受学习,缺失学生核心素养的培育;教学方法与手段的选择基于讲授式,极少留给学生开展“自主、合作、探究”的机会,课堂缺少“化学味”,导致学生缺失对化学科学本质的理解。只有变革课堂教学设计、教学活动的展开、教学方法与手段的选择,才能使学科核心素养的培养落地生根。

一、教学设计要基于深度学习

一堂优质高效的课源于教师的课堂设计。美国学者加里·鲍里奇认为,系统的力量在于整体大于部分之和。通过计划好的课时中许多教学素材的共同作用,使知识、技能和理解得以逐渐发展,产生出越来越多复杂的结果川。当然,在整体设计一堂课时,还要基于深度目标设计引发深度学习,才能避免目前教学中广泛存在的机械学习、碎片化学习及浅层次学习等弱化“整体大于部分之和”的系统作用。何为深度目标设计呢?布鲁姆教育目标分类学将认知领域的学习结果分为知识与认知过程两个向度:知识包括事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识四种类型;认知过程分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造六个水平。一般来说,“知识”是指记忆与理解层面上的事实性知识与概念性知识,而“能力”是指应用、分析、评价和创造层面上的程序性知识与元认知知识。我们可以结合表1(略)说明。表1(略)中,从左向右来观察认知过程维度,能力性体现逐渐增强;从上向下看知识维度,能力性体现也逐渐增强。

因此,深度学习关注的是认知水平处于较高的“应用、分析、评价、创造”层次上,且涉及批判性高阶思维活动。要想达成深度学习的教学设计,笔者认为将学科知识与实际生活、工农业生产、科技素材进行整合,以“真实的情境”素材培育学生素养,以认知冲突为起点让学生经历“冲突一惊奇一疑问一反思”的认知线,将学习融入问题的分析与解决过程之中,促使学生深入理解知识、发展思维品质,学会解决实际问题。比如,笔者在复习“化学反应方向、速率、程度”一节时,结合生活中钨灯的工作原理,形成了如下教学设计,达成优质高效的课堂。

引人工作原理:钨灯丝通电发热时,钨会挥发凝结在灯泡壁上,导致钨丝不断变细而断裂。在灯泡中充人碘,由于灯泡壁温度保持在2501200℃,导致挥发出来的钨在灯泡壁处与碘形成碘化钨气体分子(WIZ),因管内气体流动,WIZ重新回到灯丝附近。在2000℃以上的灯丝附近,碘化钨会分解成碘与钨,钨又回到灯丝上。

问题1:写出上述过程中包含的两个方程式;你认为上述过程中碘的作用是什么?已知钨(s)与碘(g)反应生成碘化钨(g)是嫡减反应,则判断该反应烩变如何?问题2:结合化学反应方向判断依据,解释高温下碘化钨会分解的原因。

教学设计的关键是教师对素材的价值判断与挖掘素材中能引发学生深度学习的资源。教师必须具备素材的发现意识与筛选方法,合理组织与使用已选的素材,并能有效重组课本与课外的素材。教师也要研究例题和练习题的编制、使用与管理方法。我们要按照练习的迁移规律精心研究与编制练习,避免粗制滥造、“练而不习”、以考代练的粗放式训练。

二、教学活动的展开要基于核心素养发展

优质合理的教学设计还需要有效的教学活动。心理学家皮亚杰认为,教育的宗旨不在于把尽可能多的东西教给学生,取得尽可能大的效果,而首先在于教给学生怎样学习、创新、发展自己的学习方法。因此,课堂活动的展开要遵循“从学出发、以学为本、向学回归”的生本式教学,推进从“教学论”向“学本论”的转变。在具体的课堂活动中,笔者建议开展指向学科核心素养培育的“学生提问式”教学。具体的行动建议是,教师教给学生提出问题的化学思维方法,而且所提问题是指向学科核心素养培育的问题。

产生指向学科核心素养培育的问题的化学思维方法是指学生通过对实际事物、实验现象、化学实物、模型、图表、图形的观察,以及对自然界、社会、生产、生活中的化学现象的观察,获取有关的感性知识与印象,在进行初步加工、吸收,与已有知识块整合,重组为新知识和有序存储时产生困惑,并转化为指向学科核心素养培育的问题。比如,笔者在组织学生学习“金属的电化学腐蚀和防护”(苏教版《化学反应原理》)开展的“指向学科核心素养培育的提问式教学”(如表2(略)所示)

在具体的课堂教学过程中,从培养学生“化学学科核心素养(宏微结合,分类表征,实验探究,绿色运用等角度,教给学生产生问题的思维方法。

1.宏微结合

学生根据物质在生活、生产、实验中表现出的性质、用途以及呈现的现象,探究其微观结构,设问从物质的微观层面怎么理解其组成、结构、性质、用途和呈现的现象。

比如,离子化合物常温常压下通常呈固态。根据这个宏观现象,学生可以提出问题,产生这个宏观现象的微观原因是什么呢?学生答是离子键作用力较强。再问,离子键强弱与什么有关?学生答与离子的带电荷数及阴阳离子的半径有关。再提问,那么是否有常温常压下呈液态的离子化合物呢?再如,对弱电解质导电能力弱这一宏观现象,学生可以提问,微观层面怎么解释弱电解质导电能力弱呢?学生答,弱电解质不能完全电离出离子。此时学生还可以设问,为什么教材中总是采用弱电解质电离出的离子少来证明某电解质是弱电解质,是否可以采用弱电解质溶液中还存在电解质分子来证明呢?

2.分类表征

学生能通过观察、辨识一定条件下物质的形态及变化的宏观现象,设问物质及其变化的分类方法,能否运用符号表征物质及其变化,由此产生一系列问题。

比如,自然界中硅的化合物,如何分类表征呢?自然界中硅的化合物分类表征(Si02、硅酸盐);SiOZ的用途分类表征(石英或水晶、光导纤维以及由SiOZ制备而成的游离态硅芯片与化合态的玻璃等);还可以有硅及其化合物的物质分类(酸、碱、盐、氧化物、有机化合物、非金属互化物)表征等。

3.实验探究

学生根据实验探究过程中的实验现象,通过对比、演绎、归纳等手段,提出新的问题,或依据探究目的优化实验方案或提出改进实验的设想;或尊重事实和证据,不迷信权威,在质疑和批判中提出问题。

比如,硅酸钠溶液中滴人盐酸[.]进行过程中的某时刻溶液突然凝结成凝胶状,这是为什么呢?由此,可以产生一系列问题,能不能通过与碳酸钠溶液和盐酸反应现象的对比而有所发现呢?碳酸钠溶液与盐酸反应过程中,我们可以通过慢慢滴加盐酸发现溶液中出现细细密密的小气泡,可以想象处于溶液中的碳酸根离子与氢离子相遇生成碳酸分子,分解后生成二氧化碳,而这一个个小气泡标志着溶液中碳酸根是以一个个独立的“微粒”存在的,由此可以猜想,若硅酸根也像碳酸根一样是以一个个独立的“微粒”存在的,那么硅酸钠溶液中加入盐酸,溶液中会像一个个小气泡呈现一样出现不连续的颗粒状沉淀(类似于碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙),但事实是呈现凝胶状。这就只能继续探究硅酸钠溶液中哪一种微粒是长链状,探究结果原来硅酸根是长链。

4.绿色运用

学生能从化学反应过程中原料绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化等多个角度提出某个化学反应或化工生产的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生等相关问题。

比如,实验室制备氧气,我们可以选择加热高锰酸钾、氯酸钾与二氧化锰反应、双氧水分解等,我们选择“绿色运用”的思维方法提出问题:哪一种实验方案更适合中学生制备少量氧气?

应该说,在实际课堂教学活动展开中,没有纯知识型教学,也没有纯指向学科核心素养培育的教学,但要想提升课堂的学习效率,就应该努力向学科核心素养培育的方向靠近。突出核心素养培养的关键在于教师在教学活动展开时是否以学生为主体,是否找到指向学科核心素养培育的方法或途径。学生指向核心素养培育的提问式教学是有效的学科核心素养培育教学活动展开方式。

三、教学方法的选择要基于学习的本质

合理、有效的教学方法与手段的选择,是课堂教学中挖掘教学素材的学科内涵、学科思维、学科核心素养,丰富学生对化学学科本质的理解,帮助学生建构起化学科学思维,培育学生学科核心素养的保证。在具体的教学中,笔者的建议如下。

1.教学方法与手段的选择注重基于“本质学习”的问题教学

思维起于问题,问题是课堂教学的核心,课堂提问能培养学生的思维,促进学生能力的发展。但课堂问题不能只在“知识”这个范畴打转,而不突出“能力”因素。课堂上如果问题都是事实性知识的记忆或理解,例如,分析一个氧化还原反应只问了各种组成元素的化合价,分析离子方程式只问了酸碱盐的溶解性,课堂效率就不可能高。这类问题不能有效地调动学生的思维,不是课堂的“真问题”,因为学生如果知道就可以直接回答,不知道就不可能用“思考”的方式解决,课堂当然就低效了。笔者的建议是,对于分析一个氧化还原反应的关键是分析哪一种元素失电子给另一种元素,这种元素的一个原子失几个电子,为什么只失这几个电子而不是多失或少失几个电子?而对于离子方程式更重要的是问离子增多了还是减少了?反应物提供离子是通过平衡移动吗?若是通过平衡(比如电离平衡或溶解平衡)移动提供离子则要写分子式。这样的问题教学才能引领学生进人化学的微观学习过程,这才是化学的本质学习。因此,有效的问题是通向优质课堂的钥匙。问题设计要具有针对性、情境性、层次性、启发性、挑战性、开放性和适切性。问题设计的策略为联系生活、生产和现代科技,创设求知情景;引发冲突,创设愤徘情景;基于实验,创设探究情景;激活知识,创设应用情景;学生参与,创设生成情景。

2.教学手段的选择注重“本质学习”的情景教学

教学手段的选择,也要结合学生“智能”发展的“本质学习”需要。选择真实、新颖、有趣而又有意义的学习情景,是教师常用的教学手段。这样的教学情景,不仅能够激发学生学习的兴趣,增强探究的欲望,明了为什么学习相关知识内容,更是有助于学生采用“分析、评价、创造”等高阶思维更好地理解和运用化学知识,进而发展学生的“智能”。在实际教学中应创造性地进行设计和开发学习情景,使用的学习情景素材内容要与时偕行、与时俱进,联系生产、生活经验,呈现的形式要多种多样,如影像、图片、实物、小魔术、实验、新闻、科学史实等。在整堂课中,从课堂的引人、问题的提出、知识的形成、知识的扩展到知识的应用等五个环节,也要尽可能地创设有关的学习情景实施“本质学习”。如必修1“铝的性质”教学时,可创设如表3(略)所示的学习情景。

综上所述,在当前以学科核心素养培育为目标的课堂,提高课堂教学质量的关键是教学的设计与实施过程中必须以学生为主体,遵从学习的本质,突出能力培养,尤其是批判性高阶思维培养。教学就像打靶,当前的课堂不能突出学科核心素养就是“脱靶”,不能找准高级认知能力就是没有“打中靶心”。“打中靶心”,即突出高级认知能力的培养是教学优质有效的核心体现。

参考文献

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[3」胡先锦,胡天保.基于发展学科核心素养的高中化学教学实践与思考[J].中学化学教学参考,2016(4);4-7.

[4]江敏.学科思维与社会生活的融合—“硅和硅的化合物”教学实践与思考[J].中学化学教学参考,2016(1/2):14.

期刊简介

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