分析核心設(shè)計(jì)化學(xué)教育論文

　　很多教師提出這樣的問題:學(xué)生只能對(duì)教師講過的問題進(jìn)行簡單模仿,稍加變式或改變情境,學(xué)生就不能很好地應(yīng)對(duì);知識(shí)在學(xué)生的頭腦中似乎只能短暫地停留,考試過后就消失得無影無蹤了。以上問題的緣由是學(xué)生并沒有真正理解所學(xué)的知識(shí),只是機(jī)械地按照解決問題的步驟來做,并沒有理解為什么這樣做。這樣的學(xué)習(xí),習(xí)得的知識(shí)很容易忘記或在其他信息的影響下被改變成錯(cuò)誤的形式;即使學(xué)生記住了這些知識(shí),充其量也只是一些零散的事實(shí)和孤立的知識(shí)點(diǎn),并不能成為解決新問題的有力武器,其后果是學(xué)生抱怨在學(xué)校期間學(xué)習(xí)了大量無用的知識(shí),社會(huì)抱怨學(xué)生高分低能。因此,必須改變課堂教學(xué)過于關(guān)注事實(shí)的記憶與程序和技巧訓(xùn)練的現(xiàn)狀,把具有超越課堂之外的持久價(jià)值和遷移價(jià)值的關(guān)鍵性概念、原理或方法(即核心概念)的理解作為重要的教學(xué)目標(biāo)。

　　1核心概念的特性

　　核心概念(bigidea)是指可以適用于一定范圍內(nèi)物體和現(xiàn)象的概念。這里的概念(idea)是表示對(duì)觀察到的相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象,它和我們?nèi)粘Ｉ�活運(yùn)用的概念含義是不同的。日常概念可以是不需要基于實(shí)證的某種想法[1]。對(duì)于學(xué)科教學(xué)而言,核心概念是指居于學(xué)科中心,具有超越課堂之外的持久價(jià)值和遷移價(jià)值的關(guān)鍵性概念、原理或方法[2];是一種教師希望學(xué)生理解并能在忘記其非本質(zhì)信息或周邊信息之后,仍然能應(yīng)用的概念性知識(shí)[3]。核心概念具有以下特性。

　　1.1核心概念具有廣泛解釋空間由于核心概念反映的是事物的本質(zhì)特性與關(guān)系,它能對(duì)很多事物和現(xiàn)象作出解釋。如物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的這一核心概念,既可以解釋為什么人們會(huì)聞到花香,也可以解釋為什么金屬可以拉成絲,還可以解釋為什么不能用濕手觸摸電器;核心概念不僅能對(duì)很多所觀察到的現(xiàn)象提供解釋,而且能對(duì)原來沒有觀察到的現(xiàn)象作出預(yù)測(cè),如從物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的這一核心概念認(rèn)識(shí),美國物理學(xué)家蓋爾曼(M.Gell-Mann)和茨威格(G.Zweig)預(yù)測(cè)了夸克的存在。再如,依據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的核心概念,當(dāng)我們觀察到某植物莖葉表層有一層保護(hù)蠟?zāi)?葉為刺狀,會(huì)推測(cè)它是生長在干旱地區(qū)的植物,而且還可以預(yù)測(cè)它的根系會(huì)很發(fā)達(dá)。

　　1.2核心概念蘊(yùn)含思想方法具有遷移價(jià)值的關(guān)鍵性概念、原理是核心概念,重要的思想方法也是核心概念,如“科學(xué)認(rèn)為每一種現(xiàn)象都具有一個(gè)或多個(gè)原因”[1]。而有的關(guān)鍵性概念本身就蘊(yùn)含思想方法,如“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”是學(xué)生學(xué)習(xí)所有化學(xué)物質(zhì)的思想方法。1.3核心概念具有統(tǒng)攝性由于核心概念是能夠解釋和預(yù)測(cè)較大范圍事物與現(xiàn)象的大概念,它必然可以統(tǒng)攝其他的下位概念及相關(guān)事實(shí),使它們成為有結(jié)構(gòu)的整體。例如,物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的這一核心概念,可以統(tǒng)攝分子、原子、離子、原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)等有關(guān)物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的概念,也與物質(zhì)的特性、物理變化和化學(xué)變化等概念形成聯(lián)結(jié)。

　　2核心概念的教育價(jià)值

　　2.1提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí),重要的不是知道了多少事實(shí)和規(guī)則,而是能夠把所學(xué)遷移到真實(shí)情境中,面對(duì)問題能夠作出有依據(jù)的判斷和決策,能夠適應(yīng)社會(huì)、服務(wù)社會(huì)。由于核心概念具有廣泛的解釋空間,所以它是可遷移知識(shí)。運(yùn)用核心概念可以解釋周圍的很多事物和現(xiàn)象,更為重要的是能對(duì)新情境、新問題作出預(yù)測(cè),因此對(duì)核心概念的理解可以提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。另一方面,由于核心概念蘊(yùn)含思想方法,它們可能成為學(xué)生以后工作中分析問題的思想方法,如要獲取性能更佳的材料,其分析思路是改變現(xiàn)有材料的結(jié)構(gòu)以獲得所需要的性質(zhì),仿生合成新藥等亦是運(yùn)用以上的思想方法。從認(rèn)知發(fā)展角度,如果學(xué)習(xí)重心是“事實(shí)”或“現(xiàn)象”的了解與記憶,那么這種認(rèn)知是低水平的;相反,對(duì)核心概念的理解則是要使學(xué)生通過對(duì)特定現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)與理解,發(fā)現(xiàn)一般性的理論,并用這些理論理解、解釋其他現(xiàn)象。學(xué)生不僅知道“是什么”,而且能夠認(rèn)識(shí)“為什么———原因、條件、目的、理由”、及“會(huì)怎么樣———結(jié)果、影響、作用、意義”,還能夠知道“如何做”,從而將學(xué)習(xí)引人深層思考和賦予意義與價(jià)值的方向。

　　2.2有利于學(xué)生建構(gòu)合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)布魯納在《教育過程》中指出:把握學(xué)科的結(jié)構(gòu)就是指對(duì)本學(xué)科實(shí)現(xiàn)了理解,也就是說,能夠把所學(xué)的知識(shí)與其他相關(guān)的事物有意義地聯(lián)系起來[4]。由于核心概念是某學(xué)科的重要概念、原理和方法,它們構(gòu)成了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),因此關(guān)注核心概念理解的教學(xué)就是關(guān)注學(xué)科本質(zhì)與學(xué)科結(jié)構(gòu)的教學(xué),將有利于學(xué)生建構(gòu)合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

　　2.3減輕學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)課業(yè)負(fù)擔(dān)已經(jīng)成為我國中、小學(xué)生不能承擔(dān)之重,其原因一方面來自升學(xué)壓力,另一方面是教師的教學(xué)要覆蓋課程與教材中的所有知識(shí)內(nèi)容,讓學(xué)生記憶盡可能多的事實(shí)。為了面面俱到,教師不得不采用講授式為主的教學(xué),這樣的教學(xué)無法激發(fā)學(xué)生的積極思考,學(xué)生在不理解的狀態(tài)下機(jī)械地練題,不會(huì)就模仿,忘記了再訓(xùn)練,反反復(fù)復(fù),曾經(jīng)有一位老師把一張中考試卷讓學(xué)生練了4遍,這樣機(jī)械地訓(xùn)練,學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)可想而知!通過前面的分析已知,核心概念可以統(tǒng)攝事實(shí)與概念,使知識(shí)形成有機(jī)的整體。信息加工理論告訴我們,被組織成塊的信息更容易記憶,因此通過核心概念組織起來的知識(shí),學(xué)生是容易記憶的,而且這些知識(shí)因核心概念而凸顯了學(xué)習(xí)的意義與價(jià)值,那么這些知識(shí)更加不容易忘記。又因核心概念是可以遷移的,教師只要選取可以支持概念理解的典型事實(shí),把師生的主要精力用在這些關(guān)鍵內(nèi)容的理解上,就可以達(dá)到“少即是多”的教學(xué)境界。

　　3如何以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)化學(xué)教學(xué)

　　3.1構(gòu)建核心概念的發(fā)展體系以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)教學(xué)的首要工作是構(gòu)建核心概念的發(fā)展體系。在不同階段,學(xué)生需要理解的核心概念不同、理解層次也不同。各學(xué)科應(yīng)該聯(lián)動(dòng)以從整體角度構(gòu)建核心概念的發(fā)展體系與結(jié)構(gòu),因?yàn)槟承┖诵母拍钍强鐚W(xué)科的,如“當(dāng)事物發(fā)生變化或被改變時(shí),會(huì)發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化,但是在宇宙中能量的總量不變”這個(gè)核心概念在物理、化學(xué)和生物等學(xué)科學(xué)習(xí)中都會(huì)涉及。溫?哈倫提出了核心概念應(yīng)該具有的標(biāo)準(zhǔn)是[1]:(1)能夠用于解釋眾多的物體、事件和現(xiàn)象,而它們是學(xué)生在他們學(xué)校學(xué)習(xí)和畢業(yè)以后的生活中會(huì)遇到的;(2)提供一個(gè)基礎(chǔ)以幫助理解遇到的問題并作出決策,而這些決策將會(huì)關(guān)系到學(xué)生自己和他人的健康與幸福,以及環(huán)境和能源的使用;(3)當(dāng)人們提出有關(guān)自身和自然環(huán)境的問題時(shí),他們?yōu)槟軌蚧卮鸹蚰軌驅(qū)で蟮酱鸢付�感到愉快和滿意;(4)具有文化上的意義,例如對(duì)人類自身有關(guān)的觀點(diǎn)———反映科學(xué)史上的成就,來自研究自然的靈感和人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響。溫?哈倫據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)提出了科學(xué)教育上的14個(gè)核心概念,但并沒有提出在不同階段,學(xué)生需要理解的核心概念層次與內(nèi)涵。對(duì)于化學(xué)學(xué)科而言,構(gòu)建出學(xué)科核心概念發(fā)展體系是擺在課程專家與一線教師面前的迫切任務(wù)。

　　3.2以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)組織教學(xué)單元以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)組織教學(xué)單元有2種方式,一種是先選定核心概念,然后依據(jù)核心概念選取教學(xué)素材以組成教學(xué)單元;另一種是分析教材內(nèi)容,區(qū)別事實(shí)與概念,再把這些事實(shí)和概念與某個(gè)核心概念聯(lián)系起來。下面舉例談后一種。人教版初中化學(xué)教材第八單元“金屬和金屬材料”有以下內(nèi)容:課題1介紹了一些金屬的物理性質(zhì),常見合金的主要成分、性能和用途;課題2介紹金屬與氧氣反應(yīng)以及金屬與稀酸的反應(yīng),給出了金屬活動(dòng)性順序;課題3介紹常見金屬礦物、鐵的冶煉、鐵的腐蝕和金屬資源的保護(hù)。通過對(duì)教材知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分析可以得到圖1所示的關(guān)系圖,即金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)以及合金的成分、性質(zhì)等是事實(shí)性知識(shí),其上位的是金屬和合金這2個(gè)概念,這些事實(shí)與概念可以與“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”這個(gè)核心概念相聯(lián)系。當(dāng)確定了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”這個(gè)核心概念后,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生先前所學(xué)習(xí)的有關(guān)物質(zhì)構(gòu)成的相關(guān)知識(shí)也納入本單元的知識(shí)體系中,這些知識(shí)自然地有機(jī)地結(jié)合在了一起。

　　3.3通過問題與活動(dòng)的設(shè)計(jì)激活學(xué)生原有知識(shí),幫助學(xué)生建立事實(shí)、概念和核心概念間的聯(lián)系對(duì)核心概念的理解不能一蹴而就,也不能是貼標(biāo)簽、喊口號(hào)式的,要把核心概念與具體的教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系起來,這種聯(lián)系可以通過基本理解來表述,通過問題來激發(fā),通過活動(dòng)來認(rèn)識(shí)與理解。仍以“金屬與金屬材料”單元為例,表1給出該單元部分內(nèi)容的問題與活動(dòng)設(shè)計(jì):挖掘化學(xué)史的創(chuàng)新教育功能,應(yīng)用于培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于批判、積極追求真理的創(chuàng)新意識(shí)。如在空氣一課題教學(xué)中,通過拉瓦錫研究空氣實(shí)驗(yàn)及對(duì)稀有氣體性質(zhì)的認(rèn)識(shí)為重點(diǎn),介紹空氣的探索史,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類對(duì)空氣的認(rèn)識(shí)不斷深入,對(duì)空氣的認(rèn)識(shí)不斷豐富。對(duì)空氣的認(rèn)識(shí)過程,其實(shí)就是我們認(rèn)識(shí)發(fā)展的縮影,每一次認(rèn)識(shí)的突破都是以創(chuàng)新為基礎(chǔ),這些背后蘊(yùn)藏的認(rèn)識(shí)發(fā)展規(guī)律都能給學(xué)生較多的啟發(fā)。

　　4.2發(fā)揮實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的創(chuàng)新教育功能化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中扮演重要的角色。化學(xué)實(shí)驗(yàn)有許多開展創(chuàng)新教育的素材,其中以實(shí)驗(yàn)改進(jìn)對(duì)開展創(chuàng)新教育尤為突出。新課程提倡化學(xué)實(shí)驗(yàn)的人性化。教學(xué)中可以從綠色化、探究化、趣味化、簡約化和生活化對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思,并進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),深入進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐。在本課題的教學(xué)中,應(yīng)用課本的裝置對(duì)空氣里氧氣的含量進(jìn)行測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中,存在燃燒產(chǎn)物污染空氣、操作要求高及容易產(chǎn)生誤差等等問題。教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中這些問題進(jìn)行討論,提出改進(jìn)措施,并讓學(xué)生利用課外時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)等等。這些不僅讓學(xué)生能更理解本實(shí)驗(yàn)的原理,而且能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),為他們提供創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會(huì)。創(chuàng)新教育是當(dāng)代的主旋律。其關(guān)鍵在于教師具有創(chuàng)新的理念,教學(xué)過程中應(yīng)充分挖掘化學(xué)史、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新教育的功能,努力營造創(chuàng)新教育的氛圍,讓學(xué)生能以創(chuàng)新的視角認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容,發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)識(shí)水平跨躍式發(fā)展。總之,不同的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界“橫看成嶺側(cè)成峰,遠(yuǎn)近高低各不同”,對(duì)于促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展有著不同的作用。但是以上4種視角應(yīng)該成為教學(xué)中最基本的認(rèn)識(shí)角度。教學(xué)中,可以從STS視角切入,從探究的視角深入,從理性視角提升,最后以創(chuàng)新視角達(dá)到認(rèn)識(shí)的升華,高效地促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)的發(fā)展,提高中學(xué)化學(xué)的教學(xué)水平。

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