促进“概念建构”的化学教学策略_化学论文

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化学基本观念作为化学科学认识物质世界的基本思想方法和处理问题的价值取向,它不是以结论的形式呈现在课程内容中,而是蕴含于具体化学知识当中并借助于它们表达出来,此时的化学基本观念只是一些没有和学生内心世界建立意义关联的客观存在。正是因为化学基本观念客观存在于具体化学知识当中,使得通过知识教学来促进学生化学观念的建构成为可能。在学校教学中,学生通过对化学知识的深刻理解和反思应用,将蕴含于具体知识中的化学思想、观点、方法等抽象概括出来,形成对化学基本观念的“基本理解”,这些基本理解与学生已有的经验、观念融合在一起,从而形成具有个性特点的化学基本观念,它影响着学生分析和解决化学问题的思维方式、情感态度和价值取向。

促进“观念建构”的化学教学要解决的一个核心问题,就是如何通过具体知识的教学将客观存在的知识形态的化学观念转化为学生个人形态的化学观念。为此,教师在教学过程中所采取的每项策略都要有利于增进学生对化学学科特征和本质规律的认识,有利于激发学生高水平的思维活动,确保化学知识的教学始终朝着增进学生理解力的方向推进。

一、以化学基本观念统领具体知识教学

尽管化学基本观念可以以“基本理解”的形式表达出来,但是观念的建构却不是让学生去背诵记忆知识形态的基本理解来实现的,若缺乏个人持续的心智努力和情感付出,缺乏对相关事实、概念的深入理解,任何学习都只能是浅层次的认知行为。化学基本观念的建构是遵循认识发展的一般规律,借助于由浅入深的知识教学循序渐进地发展的。

鉴于基本观念对具体事实、核心概念的依赖性,促进观念建构的教学更加注重对知识的选择和使用,只是教学的重心从讲授记忆知识转移到思考使用知识。这就要求教师在进行某一单元知识教学之前要先于学生实现对本单元知识的观念性理解,以便把具体知识的教学与对单元主题的理解和观念的建构联系起来,增强知识教学的目的性和针对性。

具体分析,促进“观念建构”的教学要求教师首先要具备学科观念意识,在进行单元知识教学之前能从学科高度对本单元教学内容在学科体系中的地位、作用做出判断,明确单元教学内容中蕴含着哪些可以帮助学生更加透彻地认识物质及其变化规律的思想方法,将其确定为单元教学的观念目标,为学生的思维活动指明方向。

确定了单元教学的观念目标之后,教师需要根据学生已有经验和教学内容将目标观念转化为基本理解。基本理解是化学观念的具体表达,是期望学生在单元知识学习中自我建构的认识或见解,它使单元教学目标更加明确具体。在此基础上,教师需要进一步考虑单元中哪些知识能够有效推动学生的认识水平向基本理解的层次发展,这是一个对具体知识进行筛选、发现核心概念并用核心概念整合学习材料的过程。核心概念在单元学习中起着突出单元主题、凝聚学生思维的作用,它是架设在事实性学习材料和预设的基本理解之间的桥梁。因此,对核心概念的深入理解是单元教学的中心环节,它不但能整合具体知识的学习,关键是它能把学生的思维聚焦并引向更为深入的基本理解。如果教学没有围绕对核心概念的深入理解展开,那么基本理解就停留在较低的认知水平,学生就会倾向于对与基本理解相关的事实进行死记硬背。

我们以山东教育出版社出版的义务教育课程标准实验教科书·化学(以下简称鲁教版)第二单元“水和溶液”为例,说明如何以化学基本观念来统领具体知识的教学。

首先,教师要对单元知识内容做整体考察,确定单元教学的观念目标,为学生思维指明方向。通过对单元内容的整体分析,发现教材中“水的三态变化、水的天然循环、水的人工净化、水的分解与合成、物质在水中的溶解”等事实性学习材料的呈现都指向同一目标,那就是引导学生逐步学会从微观粒子的角度认识物质的宏观变化与现象,因此单元的主题是发展和深化学生对宏观物质的微粒性认识,为后续学习奠定化学思想和方法基础。从观念建构的角度来看,可以把促进“微粒观”的建构确定为单元教学的观念目标,这样既有利于深化单元主题,又能突出事实性学习材料的认识价值。

为发挥观念目标对单元知识教学的引领作用,需要进一步将“微粒观”转化为更加具体的基本理解,而基本理解蕴含于具体的单元知识当中。本单元观念建构教学期望学生达成的基本理解是:物质是由分子、原子等微观粒子构成的;微观粒子很小很小,我们的肉眼是看不到的;微观粒子本身是有能量的,是不断运动的,彼此之间是有间隔的;微观粒子之间存在着相互作用力。

确定基本理解之后,教师需要考虑什么样的知识能够把学生的理解力推进到上述基本理解的层次。这时,教师需要找到单元知识中的核心概念并用核心概念整合具体知识,以便把学生的思维从事实性认识提高到深入的可迁移的基本理解。该单元由“水分子的运动、水的分解与合成、原子的构成、物质在水中的溶解”四部分内容组成,看似孤立的四部分内容都可以借助于“分子”这个概念联系在一起,而对“分子”概念的认识则是借助于更加具体的“水分子”概念来实现的,“水分子”成为深入认识课程内容、实现基本理解的思维工具。若单元教学中缺乏“分子”这个核心概念的引领,则事实只是表象,概念只是臆断,学生只能就事论事地学习相关知识。

二、突出化学学科的思维方式

学生通过化学课程的学习,不仅仅是理解和掌握化学的基础知识和基本方法,更重要的是在认识化学学科特点的基础上,形成化学学科的思维方式,促进学生化学基本观念的发展。

化学学科有哪些基本特点?这是一个一直在讨论和争议的问题。有学者认为,化学科学具有以下五个特点:第一,化学科学是实验性较强的学科之一;第二,化学科学使用特定的概念、定律和理论;第三,化学科学有自己的一套科学语言;第四,化学科学具有较强的经验性;第五,化学科学与工农业生产联系比较密切。如果说上述特点物理学、生命科学和地学等其他自然科学也部分具备的话,化学的基本特点则是在分子水平上研究物质的组成、结构、性质和变化规律,这是化学不同于其他学科的本质区别。化学家不仅从宏观上对物质的变化进行观察和描述,更重要的是从微观结构上对其进行解释,以深刻把握物质变化的本质规律。宏观与微观的联系是化学不同于其他科学最特征的思维方式,离开这个基本点就不是化学了。建立对微观化学世界的想象力是中学化学不同于其他课程的特点,也是其他课程不能代替的。

因此,要体现化学学科不同于其他自然科学学科的特点,中学化学教学必然要使学生获得从宏观与微观两个视角认识物质及其运动的思维方式,并最终转变为学生分析问题和解决问题的思想方法。这就要求教师在促进“观念建构”的化学教学中,一定要突出化学学科的思维方式,引导学生从微观的视角分析和解释物质的宏观变化,重视培养学生对微观世界的想象力,把对物质宏观变化的观察与微观结构的想象紧密地结合起来,深刻理解和认识物质及其变化的本质规律。例如,在初中化学中学习“物质在水中的溶解”时,就不能仅仅满足于让学生观察氯化钠、蔗糖等在水中溶解的现象,告诉学生物质溶解的过程同时伴随着热量的变化;而是要尽可能通过图片、动画等形式模拟物质溶于水时水分子与构成物质的微粒间的相互作用,引导学生通过想象,认识和理解物质溶于水的微观过程,从而为理解电解质的“电离”以及物质溶解过程中的热量变化奠定知识和方法基础。

化学学习的基本领域主要包括“可观察现象的宏观世界,分子、原子和离子等微粒构成的微观世界,化学式、方程式和符号构成的符号与数学世界”。在实践教学中,重视化学用语的教学,引导学生从宏观、微观和符号三种水平上认识和理解化学知识,并建立三者之间的内在联系,是促进学生化学学科思维方式形成的一种有效手段。

三、深入挖掘化学知识的内涵

化学知识作为人类认识物质及其变化规律的智慧结晶具有多重含义。在事实层面,知识借助于具体事实阐述具体物质及其变化;在概念层面,知识是对认识对象本质特征的概括反映;在思想方法层面,知识的发现过程就是一定思想方法的运用与产生过程;在情感态度价值观层面,知识的发现过程是人类智慧与情感的付出和价值追求的过程。这四个层面相互支撑,相互依赖,客观存在于任何一个具体知识点中,事实、概念是方法和价值存在的基础,而方法和价值观则是事实、概念存在的意义,缺少任何一个环节都不是完整的知识,也都不利于个体认识的发展。也就是说,事实、概念、方法、价值观都是同一个知识点在不同层面的存在形式,它们由表及里层层推进着学生的理解力。

事实、概念比较直观具体,在教材中是显性的,容易引起学生的注意,而方法、价值观则是隐性的,具有不思则无、思则深远的特性。如果教师不是有意识地引导学生去挖掘它们,那么学生很难体会到它们的存在并从中获得感悟,学习就会停留在事实性认识的层次。可以说,教师在教学中对知识的内涵挖掘到什么层次,就决定了学生的思维发展到什么层次。因此,为促进学生思维的发展和观念的建构,要求教师在化学教学中必须深入挖掘具体知识的深刻内涵。

对知识内涵的开发程度反映出教师的知识驾驭能力和教学思维深度。如何将知识的内涵恰如其分地向学生打开呢?“要在揭示自然现象或其他任何现象时,做到既是令人激动的,正确的,又是有益的,可以理解的,就需要把深刻的理解同详细正确结合起来。”布鲁纳的忠告在启发着我们,那就是需要把当前知识的教学与对学科整体的深入理解结合起来,在整体中教授部分,是敞开知识内涵的基本要求。例如,如果将原子、分子概念置于人类探索物质组成结构的历史长河中,那么知识的四个层面会也因此而丰满起来,其中折射出的不仅仅有它们是构成物质的不同层次的微粒这样的事实性结论,还有从微观视角认识宏观变化与现象的思维方式,以及人们对物质结构永无止境的探索精神和严谨务实的科学态度。

四、设计具有思考价值的问题

问题是思维的源泉,更是思维的动力。促进“观念建构”的化学教学要求学生对具体知识做出超越事实的思考,以便形成深层次的可迁移的基本理解。为此,教师需要精心设计有思考价值的问题来驱动并维持学生做出持续深入的思考,引导学生通过高水平的思维来学习,通过问题解决建构对知识的深层理解。

那么,什么样的问题具有思考价值呢?首先,问题应具有一定的思维容量。所谓思维容量是指思维的深广度水平。从思维方向来看,它应该具备一定的开放性,因为开放性的问题可以给学生更广阔的思维空间,有利于调动学生思维的积极性和主动性,确保思维活动持久地进行;从思维力度来看,它应该是学生通过深入思考才能解决的问题,而不是简单再现的问题,如果学生将记忆中的信息原封不动地提取就能解答,那么该问题就没有什么思考价值。从问题表达形式来看,思维容量较大的问题大多是以“为什么”“怎样”“如何”等启示性语言开头的问题,而非诸如“是不是”“是什么”这样简单回忆再现的问题。例如,在学习元素周期律内容时,“为什么元素的性质会随原子序数的递增呈现出周期性变化的规律?”要比“元素周期律的内容是什么”这样的问题拥有更大的思维容量,也更容易调动学生深入思考。

其次,问题应具有适宜的难度。有思考价值的问题应该是学生知其然但不知其所以然的问题。实践证明,问题过易或过难都不能有效地激发学生的思维活动。根据维果茨基的“最近发展区”理论,那些与学生已有的知识经验有一定联系,学生知道一点,但是仅凭已有的知识经验又不能完全解决,也就是说在“在新旧知识的结合点”上产生的问题,最能激发学生的认知冲突,最具有启发性,能有效地驱动学生展开积极思考。

例如,学生在学习化合价内容之前,已经建立起物质统一于有限元素、元素组成成分决定物质性质的观念性认识,但是,在面对同种元素组成的物质所表现出的巨大性质差异时,往往感到迷惑不解。为什么同为氢、氧元素组成的可以成为生命之源,而却可以杀菌消毒?同样,为什么CO可作燃料,而却可用来灭火?这类问题就处在新旧知识的结合点上,能够极大地激发学生的思考兴趣。通过对问题的深入思考并结合化合价知识的学习,学生会意识到物质的性质不仅与其组成元素有关,还与元素原子间相互作用的方式及其剧烈程度密切相关,把学生对物质性质与物质组成成分之间关系的认识提升到一个新的高度。

五、引导学生进行探究、体验和反思

从知识的产生历程来看,任何概念、理论的产生必然经历相应的探索、发现过程,任何探索、发现过程必然是一定思想方法的产生和运用过程,而思想方法的产生和运用过程又体现出人类特有的精神和价值追求。化学学科中那些曾经对人类认识产生重大影响的发现,如,原子、分子、电子、元素周期律、化学键等知识,它们对今天的学生来说依然是学习的难点和重点,依然具有较高的认识价值。促进“观念建构”的化学教学要求学生对知识做出深刻思考,以形成自己的见解或见识。就认识发展层次而言,认知是情感态度的前提,价值观则是知识内化上升为信念的结果,在这个过程中,没有哪一种方式能比亲身经历、体验和反思更能对人的认识产生深刻的影响。

所以,在促进“观念建构”的化学教学中,要为知识与学生的全面相遇创造情景,把学科中经典的概念理论还原到产生它们的历史背景下,引导学生沿着前人的思维脉络对知识的来龙去脉做出探索,掌握知识发现的思想与方法。学生为形成自己的见解,会主动把当前的知识学习与已有知识经验和生活经历联系起来,在独立思考以及与他人的交流合作中将知识内化为个人经验世界的一部分,这是一个走进知识并从中形成个人见解的过程。

学生初步形成的见解受个人知识经验的影响,不可避免地带有一定的局限性和片面性,为此,需要进一步引导学生对个人见解做出反思、锤炼,以形成正确的、科学的、可迁移应用的基本观念。这是一个对个人见解进行提炼、升华的过程,教师一方面要为学生运用个人见解解决实际问题创造条件,使个人见解接受实践的检验,另一方面又要引导学生结合问题解决情况对个人见解展开反思与讨论,在相互借鉴、辩论、质疑中使自己的认识得以不断地完善和提升。

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