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化学:课堂教学和研究性学习整合的探究
作者:佚名 文章来源:本站原创  更新时间:2007-5-7 13:38:15

 

摘要:研究性学习是学生进行有效学习方式之一,它能培养和提高学生的学习能力、实践能力、创新能力和创新精神。但是目前学科的课堂教学仍是学生学习的主阵地,学生学习方式的改变最终还得落实到学科教学中。本文结合教学实际就课堂教学和研究性学习的具体整合及整合策略作了较为详细的阐述。

关键词:研究性学习 整合 策略

1.研究性学习的内涵

研究性学习的含义有狭义和广义两种理解:从狭义上理解它是"研究性学习",是一种专题研究活动,是指学生基于自身的兴趣,在教师指导下,从自然、社会和自身生活中选择并确定研究专题,以类似科学研究的方式主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习领域;从广义上理解它是"研究性的学习方式",它是指老师不把现成的结论告诉学生,而是学生自己在教师的指导下自主发现问题、探究问题、获得结论的过程。它泛指学生探究问题的学习,是一种学习方式、一种教育理念或策略,显然,它可以渗透于学生学习的所有学科的教学活动中。

2.课堂教学与研究性学习整合意义

"整合"是当前教学改革中广泛应用的一个术语,其基本含义是将有联系的不同事物或学科内容综合起来,以便产生更好的效果。

目前学科课堂教学仍是学生学习的主阵地,学生学习方式的改变最终还得落实到学科教学中,因此在学科教学中开展研究性学习的意义就显得十分重要。通过课堂中对研究性学习过程的模拟,将会在一定程度上使教师教学观念和教学行为发生变化,使学生的思维从潜意识中激发出来,形成主动地探索世界、探求知识的思维习惯。同时,这对推动《研究性学习》课程的开展和深化将具有十分重要的意义。

3.课堂教学与研究性学习整合具体操作过程

研究性学习把自主探究交给了学生,但课堂上的一切活动受老师督导和支配,在这里老师就是一个导师。教师事先要精心备课,设计好课堂教学的活动程序,按照科学发展的脉络,踏着科学家曾经研究的历史足迹,不断提出问题,揭示矛盾,寻求解决的途径。现代教育心理学研究指出,学生在学的过程中不仅是一个接受知识的过程,而且应该也是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。这过程一方面是暴露学生产生各种疑问、困难、障碍和矛盾的过程,另一方面是展示学生发展聪明才智、形成独特个性与创新成果的过程。为此教师要深刻钻研认知规律、研究知识的结构并有效的融合,才能把学生不断引向追求真理,探索真理的道路。

化学课程的教学内容虽各不相同,但有许多的知识点在探究的过程中有着类似的经验,总的可概括为:提出问题、资料搜集、形成解决问题的假设或方案、实验探索、科学解释与结论、成果评价与交流应用。当然在课堂教学中开展研究性学习,以上各个步骤不一定全部具备,教师在学生自主探究的前提下,根据学生探究的基础及本次教学内容可作适当的调整,简化某些环节,突出将某些要素优化整合到不同的课堂教学设计内容中。

根据不同的教学内容,我设计了以下几种常见的教学思路,这些不同类型的教学内容都曾在市、地等级公开课中尝试过并收到了较好的效果。在此也希望其他同行看后有所启发,并能进一步加以改进,那也就达到了抛砖引玉的目的。具体实施:

3.1 "基本理论"教学

化学基本理论是化学知识体系中的骨架。在教学中,如果只满足记住要点和结论,会使学生知其然而不知其所以然,导致学生死记硬背和简单的模仿,这样会阻碍化学思想的形成与思维能力的提高和发展,这就要求我们在教学过程中充分暴露思维的形成过程。思维的形成过程我们也可以以文字形式借助媒体投影在屏幕上,让思维的形成过程外化。这样学生不仅懂得理论的发现过程,而且领会规律成立的论据。这种教学过程反映了人思想的形成结构,代表了心理发展的阶段:从观察具体资料开始,通过比较、对照、实验论证最后抽象形成理论。

如原电池原理教学,若只是以简单的方式将教材呈现给学生,虽然节省了时间,但作为主体的学生却无法感受和理解知识的本质和变化规律,可设计如下:

3.1.1 创设问题情境:让学生阅读约300多字的伏特电池发明过程

3.1.2 教师设计问题:

(1)想一想伏特电池的发明过程给了你哪些启迪?是什么问题引起伏特的极大兴趣?(青蛙腿的痉挛现象)

(2)青蛙腿为什么会产生奇异的痉挛现象?引导学生提出假设:金属因接触而产生电流

3.1.3 学生探究实验

(1)先让学生讨论设计实验方案、提出实验步骤,然后小组汇报,确定合理的实验过程(在此过程不乏有许多有创意的设计方案和新问题。其中可行的方案如:①将Zn片和Cu片平行插入盛有稀硫酸的烧杯中观察铜片、锌片上的现象。②用接有电流计的导线将它们连接,有何现象?请根据电流表指针的偏转,确定电子流动方向③若用铁片、铜片、石墨棒分别代替锌片将又怎样?用硝酸银溶液、硫酸铜溶液、酒精分别代替稀硫酸又有何现象?

(2)学生2-3人分组实验

3.1.4 学生收集处理信息

(1)教师提示:

①锌片质量如何变化?铜片上为何有气泡产生?该气体是什么气体?电子为何从锌片流向铜片?

②从氧化还原反应观点分析两极上发生的变化?如何用式子表示其发生的反应?

能量的变化形式怎样?你能解释蛙腿的痉挛现象吗?

③该类装置的名称是什么?组成该装置需哪些基本条件?它的正负极如何判断?

(2)学生交流、查看资料得出结论

3.1.5 应用与创新

(1)应用:设计原电池Fe3++Fe=3Fe2+;

(2)创新:下列装置属于原电池

上述所反映的知识是:化学史――原电池形成的条件――电极反应――原电池原理;而与之相应的能力培养过程是:阅读――提出问题――实验探索――信息加工――概念形成――应用与创新――对整个过程的反思。这样的设计意在通过展示科学家的研究过程、研究方法,让学生在思想方法上得到启迪,并通过自己的探究,不仅让学生灵活掌握知识,更重要的是领略到科学探究的基本方法,在探究过程中多种能力得到了充分发展。

3.2 "基本概念"教学

抽象性是化学概念的一个特点,在化学概念教学中可通过介绍一些学习的背景资料,联系已有的知识,设计问题,充分的暴露概念的形成过程,让学生运用一定的探究方法去找答案,再探究该知识的实际应用,使学生了解从知识的产生、内涵到具体应用,得到一个完整的概念。

如《物质的量》,传统的教学中告诉学生物质的量是七个基本物理量之一,但是由于学生从未接触过这个专有名词因此在认知上出现障碍,很难理解这个词的含义,这样势必对后面的学习活动有了恐惧心理,阻碍了他们接受。因此结合学生现有的认知水平可做这样的教学设计:

①方程式2H2+O2=2H2O微观角度上代表了什么意思?

②在实际操作中,我们是如何取用这些物质使反应正好按计量数比反应?

③宏观可称量物质与微观粒子的数目之间存在什么联系?

④用微观粒子数目表示宏观物质数值非常巨大,有无办法让数值变小,但意义不变?(引导学生回答:定义一个原来没有的物理量来表示一定数目粒子的集体)

整个研究过程:问题――探究――(实验)――收集信息――形成概念――具体应用。在教学设计中要注重揭示概念产生的矛盾冲突过程,引导学生主动去发现问题,并创新性去解决问题。这种学习过程的体验既克服了他们的思维障碍,又激发了他们发现问题和解决问题的能力。

3.3 "物质性质"的教学

按传统教学方法是教师分析物质的结构,由结构推导性质并通过实验验证,最后根据性质得出它的用途。这一流程虽能体现出元素化合物的知识主线,但在教学过程中往往忽视了学生学的过程。学生在学的过程中应该是信息加工的主体,是主动构建者。因此在教学设计中应结合学生实际,提出适当的问题引起学生的思考和讨论,在讨论中设法把问题一步步引向深入,启发学生自己去发现规律,自己去纠正错误或片面的认识。

元素化合物的内容在化学知识体系中所占比重较大,若每种元素、每种物质都需要学生这样去掌握,信息量太大,效果不好。仔细分析,这些内容从知识结构上都是要求学生掌握结构、性质、用途,但教法的侧重点上有所区别。因此关键是让他们通过几节典型课堂的教学过程构建出系统的学习方法,由"学会变为会学",进行可持续学习。

针对不同教学重点,我们可使用不同方法,常见的主要有以下几种:

比如在《苯》的教学中重点是突破苯的结构教学,因此可这样设计思路:通过史料的学习了解苯的发现过程,创设情境让学生回到苯发现的年代。发现一种新物质――测出其分子式――结合已有知识推测其可能具有的结构――设计实验验证――与推测不符――提出凯库勒假说(如何突破思维定势)――动画模拟苯的结构――根据结构推测可能有的性质――收集资料设计实验验证。体现了一个完整的探究过程。

其次如《卤代烃》教学中重点是通过实验探究让学生理解卤代烃的两大反应:水解和消去反应,以及通过卤代烃和烷烃的比较让学生掌握官能团决定有机物性质以及官能团相互影响的化学思想。因此在设计时就可取局部,采用探究式的过程。

提出问题:溴乙烷能与水反应吗?

  ↓

科学猜测:引导学生若能反应,可以通过什么方法来检验?

  ↓

实验验证:(学生按猜测去做不成功)

  ↓

反思讨论:有机反应的特点?常见的有机催化剂有哪些?

  ↓

查找资料:(常用的催化剂为酸或碱)

  ↓

实验探索:卤代烃与水反应的条件

  ↓

设计实验验证:(如何检验在碱性条件下存在的Br-,实验获得成功)

再如二氧化硫教学中,我们可设计成这样的教学思路:通过让学生查找二氧化硫对环境和人体所造成的各种污染,引导学生自己去发现它具有哪些物理、化学性质,再讨论如何利用这些性质来改善环境和消除污染等问题。在这个探究过程中既培养了学生从实际事例寻求理论依据,再反作用于具体问题的"认识再认识"的能力,又使学生形成保护环境和合理利用资源的意识。

3.4 物质制备实验的教学

教师的传统上法直接告诉学生需要用的原料、反应原理、制备装置、净化装置、收集装置、尾气处理装置,这种死记硬背式的接受式教法排斥学生的思考和个性,把教学过程庸俗化到无需智慧努力,只需听讲和记忆就能掌握知识的那种程度。事实上实验室制备过程是化工生产前的一个理想化阶段,这是科学家从理论设想到具体实施的探索过程。如果能充分展示科学家从设想制备一种物质到如何寻找反应原料、优化反应条件等的思维过程,那么可以让学生真正地体会到科学探究的乐趣,以及实验设计成功的喜悦。

如在制备实验的教学中,我们可以以学生已有的知识为背景,设计问题引导学生主动思索,探讨实验原理、原料的选择以及实验装置的设计和改进等。

如氯气制备实验

(1)自然界中Cl元素主要以什么价态存在?

(2)如果你来制备Cl2,你会选择哪种含Cl的物质作为反应物?

(3)要把-1价的Cl变成0价,还需要用到具有什么性质的反应物?

(4)常见的氧化剂主要有哪些?(学生可能提出很多,共同分析排除)

(5)如何增强MnO2的氧化性?(引导他们从反应条件的改变上来提高氧化剂氧化能力)

再如在启普发生器装置的复习中,让学生观察并分析启普发生器随开随用的原理,通过原理来理解能使用启普发生器装置来制备气体的反应必须具备的条件,在理解的基础上逐步启发学生抓住启普发生器构造的本质特征,发散思维,简化实验装置,设计简易启普发生器。如下图就是启普发生器的一系列简化装置的设计:

化学是以实验为基础的一门科学,因此化学实验是化学教学的基础和精华。通过实验问题的设计,不仅可以让学生掌握化学知识、更主要在这过程中培养了学生的创新思维。

3.5 工业生产

工业生产跟物质制备有类似的地方,但它更主要强调如何最大限度提高劳动生产率、降低成本、保护生态环境等问题。所以说化工生产则像实地战场,不象实验室制备阶段处于纸上谈兵。而以前课本上涉及到化工生产的知识,只简单讲述它的化工原理和生产流程,不研究经济效益、环保问题等,因此学生对于化工生产的认识往往是片面的,脱离实际。"纸上得来终觉浅,觉知此事要躬行",这时就需要学生用武装起来的知识来解决实际的问题。

我们可以通过课堂设计问题让学生利用已有的理论知识,学会如何考虑从原料的选择→工艺条件的选择→设备的选择→厂址的选择等,理论既和实际有密切的联系又存在一些冲突,如何正确去优化选择,这需要综合考虑。通过这种让学生在课堂上参与类似实践经验的"实践过程",使学生将化工生产与工业经济观密切联系起来,在课堂中学到一些联系社会生产实际的知识。同时有条件的学校还可以联系化工厂让学生实地参观,进一步增强他们对工业生产的感性认识。

3.6 社会综合型

新教材对比老教材,加强了教学内容与生活、社会的联系,加强学科间的联系和综合,改变了过分偏重学科知识的的倾向,更加符合中学生的认知特点和发展需要,有较强的时代性和现实性。我们可以通过提供一些资料和网址,指导学生上网查资料,增强学生收集资料的能力以及开阔学生的视野。

4.整合的策略

整合是以学科之间的相互促进、共同提高为目的,不是课程之间的简单拼凑,其过程中更注重培养学生的综合能力。研究性学习与化学课堂整合的内容应该遵循以下几个策略:

4.1 基础性

基础性是指要精心选择基础知识、基本规律作为教学整合的主要内容。教学中只有突出了教学内容的基础性,才能引申出众多的迁移性知识,才能真正起到提纲挈领的作用,保证重点知识和技能的落实,优化学生的知识结构。遵循教学内容的基础性应符合学生的认知水平,做到由易到难、由简到繁、由具体到抽象;做到旧中有新,新中有旧,使新知识有"支撑点",能较快地被同化到学生已有的知识结构中,形成"点成线,横成面"的结构化知识网络。

4.2发展性

"发展人的能力,提高人的综合素质"已是当今社会最为关注的问题。人的发展既是教学的出发点,又是教学的归宿。以发展学生的能力为前提,着眼于学生的整体素质的提高,即通过知识教学能有效地促进学生发展,激发学生的潜能。整合内容包括:能适当地反映现代社会科技发展的最新成果,以适应未来社会发展的需要,主要是学科知识的延伸和在实际生产生活中的应用等问题,求创设生动、真实、多样的科学探究和实践活动情境,让学生体验探究过程;蕴涵了培养学生能力的显著成分和价值,主要是以问题为主线对学科内知识形成过程的探究和以综合为特征的跨学科的问题;有助于学生在正确价值观念引导下充分发挥自己的才能所需要的思想、判断、感情和想象方面的知识。

4.3开放性

开方性的问题一般有以下几个显著特征和要求:一是问题开放不封闭。问题材料立意新颖且是多元的,问题的切口相对比较宽泛,给学生从多角度找准切口提供了更多的可能和机会。二是解决问题的多样性,表现为思维的发散性、创新性。要求学生运用观察、想象、综合、类比、分析、抽象等思维方法从多个层面切入,获得正确结论,并选择最佳途径。三是答案的多样性,不唯一性。开放性的化学问题,能引发学生思维的开放性,诱导学生自觉地运用已有的知识去思考探索未知,拓宽学生的视野,激发学生的创造热情,培养学生的创新能力。另一方面,开放性的问题有助于形成生动活泼的课堂教学氛围和新型的师生关系。

4.4综合性

反映化学在实现人与自然和谐共处过程中的重要作用,注意学科间知识的综合,从科学、技术互相联系的角度引导学生认识材料、能源、健康、环境与化学的关系,逐步培养学生形成综合的科学观。

5 整合过程中出现的问题及反思

5.1 在传统的教学任务还没有相应改革的情况下,课时不足是开展研究性学习的一个突出矛盾。有些内容如果用传统的教学方式,只需要十几分钟就能解决问题,而用研究性学习的模式,就需要花费较多的时间。

5.2 研究性学习还要求比较充足的教学设备和课外教育资源,在目前情况下,这些资源还有待进一步开发。

5.3 在教学内容和教学条件变化不大的情况下,而没有现成的参考资料和实践经验,要实现教师教学行为方式的重大转变,还需要有一个较长过程。

5.4 研究性学习在教学中需要双边活动,但长期来学生习惯了你讲,我听;你问,我答;你给,我收的接受式教学,因此课堂上很难展开讨论,而要指导学生改变这种学习方式形成一个探究的氛围也需要很长的过程,这需要所有老师的共同努力。

5.5 研究性学习更注重知识的形成过程,难以使学生获得比较系统的学科基础知识。因此不可能将所有的教学内容都分割成独立的小课题来完成教学任务。

以上是我这几年在教学过程中积累的一些不成熟想法,在教学实践中我也努力去尝试并得到了一点收获。当然,教学有法,教无定法,课堂教学虽不该用固定的模式去套用,但还是有一定规律可循,希望这个探索的过程能给教师们提供一些基本思路或行之有效的范例。

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