论创造性整合教材,本文主要内容关键词为:创造性论文,教材论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
长期以来,课堂教学中教师的教和学生的学都是以教科书的内容为依据。教科书的内容,就是教学的主要目标,甚至把教科书视为“法典”,不敢擅自改变。这种把教科书等同于全部教学资源的狭义教材观已不能适应新课程理念的教学改革。新的广义的教材观认为,教材是教学活动中教师和学生所利用的一切素材和手段。既包括教科书、教学参考书、阅读材料、学习手册、实验报告等文字资料,也包括围绕教学内容开发的录音、录像、多媒体等视听资料,还包括从社会和生活中考察调研、实践获取的资料以及从网上下载的信息等。
新课程理念认为,教学资源中不仅包含学生应学习的知识和技能,还蕴含知识形成和发展的过程,蕴含研究客观事物的思维方式和科学方法以及塑造意志品质、陶冶情操的素材。为了挖掘和落实教材中这些潜在的功能,在课堂教学中必须有计划、有目的地让学生通过阅读、讨论、交流、实验、实践等自主探究活动,将教科书中的静态知识转化并发展为动态的教学资源。为此,教师首先应该创造性地整合教材,在教学过程中灵活运用教材,并且注意把握时机,促进教材的持续生成与发展。
一、创造性整合教材的原则
1.落实“课标”要求,恰当选取内容
这次新课程改革,为了给学生提供自由选择和发展的空间,高中化学设置了必修和选修8个模块,每个模块都有各自的目标和要求,互不相同。各个模块之间既有联系又有分工。因此,在教学中应认真把握每个模块教材内容的深度和广度,严格控制各个模块,特别是必修模块的知识限度。例如,在必修Ⅰ中学习“离子反应”时,只需了解离子反应的概念及发生条件,不要学习在《化学反应原理》模块才学习的如何根据平衡常数及熵变、焓变判断离子反应方向的问题。
2.确保知识的科学性和先进性
学生在课堂上学到的知识,既有前人研究发现的间接经验,也有个人经过探究获得的直接经验。有些写在教科书上的间接经验,虽然在一定历史时期内被公认为是正确的、科学的,但随着科学技术的发展,人们对客观事物的认识不断深入,可能有新的发现和认识,对原有的结论提出了修正或补充。为了保持教材的科学性和先进性,教材应该引进最新并已公认的科研成果。例如,铝跟氢氧化钠的反应,曾经被认为生成偏铝酸钠和氢气,现在发现实际上是生成四羟基合铝酸钠和氢气:
又如,蛋白质跟硫酸铜溶液的反应,一直公认是重金属盐使蛋白质变性而生成了沉淀。当继续加入硫酸铜溶液,沉淀被溶解,有人认为这是由于生成了可溶性的络合物。最近有人通过实验研究发现,鸡蛋清中蛋白与硫酸铜反应生成沉淀,并不是发生了变性反应,当向沉淀中继续滴加酸性的硫酸铜溶液(防止水解),使反应液的pH变小(pH<4.0),远离了蛋白的等电点,沉淀就会溶解。这种新的观点尽管还要经过进一步核实、论证,在教学时还是可以介绍给学生,以便启迪他们的求异思维和创新精神。
在学习元素化合物时,为了联系实际,往往要结合性质介绍它的用途。随着科学技术的迅猛发展,新产品层出不穷,新技术逐渐取代传统技术,而教科书中介绍的传统技术又不能随时更新,因此,就希望教师能及时搜集相关信息,更新教学内容。例如,固态二氧化碳——干冰过去曾用于人工降雨,现在人工降雨已改用碘化银以及对大气无污染的液氮。又如,净水剂已经用高铁酸钠(钾)代替明矾;医药上的麻醉剂已不再使用毒性较强的氯仿,而是使用氟烷。教学时应该让学生不仅了解这些新技术,还知道更新换代的原因,以便培养学生与时俱进的创新精神。
3.丰富联系实际的内容
化学与社会、生活、生产始终有着密不可分的联系。传统化学教学由于过分强调学科知识体系而淡化了化学与生活、生产和社会的联系,因而使部分学生感到枯燥无味。新课程理念倡导“从生活走进化学,从化学走进社会”,引导学生从身边的现象和与化学有关的社会问题入手,学习有关物质构成、性质和变化的知识,并运用所学的化学知识解决社会生活中的问题。
在教学中加强与实际的联系,应特别注意搜集以下三方面的信息。
第一,与化学相关的科技新成果、新发明以及对今后的展望。例如,纳米材料、碳纤维、功能高分子材料、DNA和多肽的合成、氢能的开发、可燃冰的利用等。
第二,在社会上造成较大影响,而且范围较广的与化学相关的事件。例如,居室装修材料中甲醛超标、饮酒中掺入甲醇、某些食品中加入苏丹红、在奶品中加入三聚氰胺等事件以及防治甲型H1N1流感药物达菲的成分及主要性质等。
第三,本地区影响较大的与化学相关的事件。例如,重庆川东北气矿井喷硫化氢气体致243人死亡;陕西铜川煤矿瓦斯爆炸造成100多名矿工遇难;松花江水域被苯的衍生物污染,导致数百万居民饮用水发生困难;杭州一些市民频繁过量地使用过氧乙酸或含氯消毒剂,导致身体器官受损,影响健康等。
搜集的这些信息,应该恰当地融入相关知识的教学中,作为创设学习情境的重要资源,分别运用于“引入新课”“学习新课”和“巩固运用”各个教学环节。例如,以长江水域中发生的金属钠爆炸事件,引入对金属钠的性质探究;以江苏某公路上液氯泄漏,造成人畜伤亡、农作物损害等情景,展开对氯气性质的探究;以商品“管道通”为何能疏通堵塞的管道巩固和运用铝的性质。
不仅在学习元素化合物知识时应尽量联系实际,在学习一些概念、原理等理论性知识时,也应尽量搜集相关信息联系实际。例如,学习“配位键”时,联系人体血液中血红蛋白的输送过程;学习“沉淀溶解平衡”时,联系为什么医疗上钡餐造影使用硫酸钡而不使用碳酸钡;学习“原电池”时,联系为什么用补牙剂补过的牙碰到铝箔会感到疼痛。这样不仅会使学生对知识理解得更深刻,还能使他们感到化学就在我们身边,更加热爱化学。
4.强化学生自主探究活动
建构主义认为,知识不是独立于认知主体而存在的各种规则、定律和理论的集合,而是人类永无止境的探索和研究过程。在课堂教学中应该让学生通过质疑、猜想、观察、实验、测量、推论、解释等活动,在获取知识的同时感受知识的形成过程、体验探究过程。为此,重整教材时,要有意识地将教科书中用叙述性语言直接呈现的知识设计为有利于学生自主探究的程序。例如,学习“离子反应”时,不直接介绍什么是离子反应,而是首先让学生用电流计分别测量稀硫酸和氢氧化钡溶液的导电强度,然后向滴有酚酞试液的氢氧化钡溶液中滴加稀硫酸,观察溶液及指针的变化,分析导电强度下降的本质是溶液中的离子发生反应,生成了硫酸钡沉淀和极难电离的水。再继续探究氢氧化钡溶液跟稀盐酸的反应及碳酸钠跟盐酸的反应,最后概括出离子反应的定义和发生的条件。
又如,学习金属钠跟盐溶液的反应时,首先提出问题:会发生什么现象?有什么结果?学生猜想可能生成氢气和氢氧化钠,再跟盐溶液反应;或者猜想钠能将排在金属活动性顺序表后面的金属从它的盐溶液中置换出来。为了验证猜想,让学生亲自动手进行金属钠跟氯化钡、氯化铝、硫酸铜三种溶液反应的实验,观察并记录实验现象。经过分析、论证,证明第一个猜想是正确的。学生经过自主探究获得的结论比被动地接受知识理解得更深刻、掌握得更牢固。
二、创造性整合教材的策略
传统教材为了便于学生学习知识,往往按照学科知识内在的逻辑关系编排。例如,学习元素化合物时,一般都按结构、性质、制法、用途等顺序编排,并且直接呈现结论性知识。这种呈现形式经过多年来不断摸索改进,确实有利于学生理解、掌握知识,但学生很难体验和感受到知识形成和发展的过程,也很难学到前人探究客观事物的思维方式和科学方法。为此,在整合教学内容时,既要传承传统教材呈现形式的优点,注意学科知识的内在逻辑关系,又要根据学生年龄和生理特点以及认知水平,为落实“三维”教学目标,根据不同内容,采用不同策略,构建层次分明、衔接紧密、逐步深入、循序渐进的教学内容主线。
例如,在《化学与生活》模块中“科学使用补铁剂”一节的教学,可以按学生认知顺序构建以下流畅有序逐步深入的教学内容主线:
你身体中缺铁吗→怎样检验身体是否缺铁→铁在人体中的含量及分布情况→铁与人体健康→每人每日应补充铁的数量→通过哪些渠道可以补铁→哪些食物富含铁元素→市场上补铁保健食品有哪些→治疗贫血症常服用哪些药剂→补铁剂中铁元素的价态及其检验方法→怎样科学使用补铁保健食品和补铁药剂。
构建教学内容主线,应该根据不同内容和要求采取多方位、多角度的不同策略。下面介绍几种策略及案例,仅供参考。
1.按学科知识的内在逻辑关系构建主线
传统教材中大多数内容是按学科知识的内在逻辑关系构建内容体系的。新课程教材中也有许多内容传承了这种构建教学内容主线的策略。例如,在学习高中化学必修Ⅰ“氧化还原反应”时,应以初中学过的得氧是氧化反应、失氧是还原反应为基础,然后进一步分析得氧、失氧时化合价的升降变化规律,再从表征深入到本质,分析在氧化还原反应中电子的转移情况。最后再讨论氧化剂、还原剂,并且延伸到氧化性和还原性。
又如,氨的教学可以从演示氨的喷泉实验引入,分析讨论:为什么形成喷泉?为什么变色?根据氨极易溶于水的现象以及相似相溶原理,按照由表及里、由现象到本质的逻辑思维方式,推断氨分子一定具有极性。另外,根据喷泉时氨溶于水并使滴加在水中的酚酞变红也可以判断氨分子的极性,然后讨论氨分子的结构及什么是极性键、极性分子。经过归纳完成了由感性到理性的转化。继而提出:氨分子既然具有极性,能跟水发生反应,是否能与酸反应呢?通过氨跟氯化氢反应生成白烟的实验,运用演绎推理的方法提升了对氨性质的认识。在此基础上还可以继续延伸,讨论氨分子是否具有还原性。通过氨在催化剂作用下的氧化反应,证实了氨具有还原性。最后再根据氨的性质分析它的用途。
2.按有利于体验探究过程构建主线
探究性学习就是在教师指导下,学生运用原有的知识和直接经验,结合新的现象事实,以探索者、研究者的姿态,积极主动地模拟科学探究的过程。通过探究活动,感受和体验科学研究的基本过程。
例如,在学习“化学反应速率”时,可指导学生运用控制变量法进行下列三组实验。
(1)比较镁条、镁粉分别与0.1盐酸、1盐酸在常温下的反应情况以及把盛反应物的试管放入冰水中、沸水中的反应情况。
(2)比较过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰和不加二氧化锰,在常温下以及在冰水、沸水环境中的反应情况。
(3)比较粒状大理石、碳酸钙粉末分别与0.5盐酸、1盐酸在常温下、冰水中或沸水中的反应情况。
通过以上三组实验,总结归纳出反应物的接触面积、反应物的浓度、反应温度以及是否使用催化剂等对化学反应速率的影响。同时也体验了探究过程,感悟了“规律”“原理”等知识的形成过程。
3.按有利于学习科学方法构建主线
科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和行为方式,是科学研究中解决问题采用的方法、途径和手段。科学方法的正确运用,既能决定科学研究的成败,也能影响学生学习的效率和结果。随着对科学方法的感悟、了解和运用,解决问题的思路会更加开阔,学习效率也能迅速提高,更主要的是能提高适应未来生存和发展所需要的能力。因此,新课程理念下的课堂教学应该尽量创造有利于学生学习科学方法的契机。新教材中有许多内容的呈现凸显科学方法。例如,鲁科版教材必修Ⅰ在刚开始学习高中化学时,就以研究金属钠和氯气的性质为载体,专门学习研究物质性质的方法和程序。
又如,在《有机化学基础》选修模块中,设置“有机合成”课题,一方面是将已学过的烃、醇、醛、酸、酯、酚等有机化合物知识进行疏理、整合、应用,另一方面就是以这些知识为载体,总结出有机合成的一般方法和原则,学习科学方法。为达成此目标,可以设计以下教学主线。
首先提出任务,设计以乙烯为基础原料,经过中间产物最终合成目标产物——乙二酸乙二酯。学生利用球棍模型模拟由乙烯生成卤代烃,再逐步转化为乙二醇、乙二酸等中间产物,最终生成目标产物乙二酸乙二酯。通过这个活动体验了“正向合成法”。在此基础上又提出新的任务,让学生讨论:要合成乙二酸乙二酯需要经过哪些步骤?有哪些中间产物?基础原料是什么?由于这个反应与前一个反应的目标产物差别不大,中间产物还有相同的,属于在最近发展区的知识迁移,所以经过演绎推理很容易得到正确答案。通过这个实例,学生又体验了“逆向合成法”。然后再引导学生结合这两个合成的实例,分析在实现有机物的转化时,主要关键是增长或缩短了分子中的碳骨架,或者是引入、转化了官能团。在归纳、提炼、总结出有机合成的方法之后,再指导学生推断采用逆向合成法合成苯甲酸苯甲酯的基础原料和中间产物。如果以甲苯为基础原料,可以选择几种不同的反应路线,中间产物也不尽相同。由此而引出如何优选反应路线的问题,总结出有机合成的原则。
这条主线结合实例介绍了正向合成法和逆向合成法,还进一步深化研究了实现物质之间转化的方法以及优选反应路线的原则,而且是从实例总结出方法,再从实例总结出原则,相间排列,螺旋上升。在分析实例和总结有机合成的方法和原则时,多次运用了比较、类比、归纳、演绎以及模型法等多种科学方法。
4.按学生熟悉的生活问题构建主线
我们身边的物质世界,时时处处都有化学变化发生。衣、食、住、行、用,处处离不开化学。如果在教学时能密切联系生活实际,把一些看似枯燥无味的化学概念、原理及化学反应跟生活联系起来,例如,学习过氧化钠与二氧化碳的反应时,联系潜水员在水下呼吸过程;学习醇类氧化的性质时,与如何检验司机是否酒后驾车联系起来,学生就会感到化学是一门有趣、有用、有意义的科学,就会对学习化学产生浓厚的兴趣。
例如,学习“铝及其化合物”时,结合生活中常用的铝制品的性能、用途,可以总结铝的重要物理性质及部分化学性质,然后提出:为什么铝制餐具不宜贮存酸性或碱性食物?让学生设计实验,探究表面有氧化膜和去掉氧化膜的铝片分别跟稀盐酸和氢氧化钠溶液的反应情况。经过对实验现象的分析判断,归纳出铝、氧化铝和氢氧化铝的化学性质。再进一步通过实验研究氢氧化铝的两性。最后在巩固运用阶段,让学生讨论家庭常用于疏通堵塞下水道的“管道通”(主要成分含铝粉和氢氧化钠)的反应原理。通过这一节充满生活气息的课堂教学,学生不仅学到了铝及其重要化合物的主要性质,还懂得了生活中的一些科学道理,使他们生活得更明白、更科学。
5.按工业生产过程构建主线
化工生产为人类的生存和发展提供了千千万万种物质。每一种物质的制取、分离、提纯、检验都离不开化学知识。如果在课堂教学中,能恰当联系化工生产实际,有利于学生了解什么是化工生产,提高其对化学在国民经济中重要作用的认识。
例如,学习“铁的化合物”时,结合电子工业中使用的印刷线路板的生产,设计以下教学过程:首先指导学生实验,将绘有线路图的覆铜板浸入三氯化铁溶液中,片刻后,取出覆铜板,用水清洗、干燥,观察铜板蚀刻情况,分析发生的反应并写出化学反应式。然后引导学生分析蚀刻液中的成分,讨论:如何去掉其中的氯化铜?如何检验蚀刻溶液中是否含有?在学生做完、检验实验之后,再让学生设计如何将转化为,以便循环利用蚀刻液。最后再联系废液综合利用,设计如何将铁的氯化物转化为氢氧化物,并制取氧化铁,这样就可以将铁的重要化合物的有关制法、性质、检验等融合在印刷线路板生产工艺过程之中。
又如“铝及其化合物”也可以联系工业用铝矾土矿炼铝的生产过程中各阶段的反应原理,学习相关知识,了解化工生产中一些操作方法。
6.按社会关注的热点问题构建主线
化学既为人类的生存和发展提供了丰富物资,又可能对人们的正常生活造成不良影响。诸如温室效应、酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞、水域污染、煤矿瓦斯爆炸、居室装修污染、食品中添加有害物质等都与化学有密切关系。这些敏感的热点问题已经对化学造成程度不同的负面影响。如果在教学中能结合社会热点问题学习相关的化学知识,不仅能澄清一些模糊认识,还能收到良好的学习效果,更有利于提高科学素养。
例如,可以结合含酚废水的治理学习“酚的性质”。附图是处理含酚废水的工艺流程图。
附图 处理含酚废水的工艺流程
教学时可以结合这个流程图,依次提出下列问题组织学生讨论。
①怎样将废水中的苯酚富集起来?
②怎样检验脱酚后废水中是否含有苯酚?
③怎样将溶解在苯中的苯酚分离出来?
④如何证明苯酚具有弱酸性,而且比碳酸的酸性还弱?
⑤在处理含酚废水过程中,是如何体现循环利用物料、减少废弃物排放、提高原子利用率的科学发展观的?
此外,在学习“甲烷”时结合煤矿瓦斯爆炸、学习“硫的化合物”时结合酸雨的形成、学习“氮的氧化物”时结合光化学烟雾的形成等,都可以构建突出社会热点问题的教学主线,都会促使学生更加关注人类社会的发展,增强其责任感和使命感。
构建教学内容主线除上述几种策略外,还可选择其他内容为主线。例如,以社会上突发的与化学有关的事件,以某种化工产品的用途,或者以某个“定律”“原理”的形成过程、某种化工产品生产技术改进的沿革、某位化学家研究的足迹等化学史实为线索构建主线。
总之,创造性地使用教材,必须树立新的广义教材观。为落实课程标准要求的教学目标,以教科书为主要依据,多方位整合教学资源。为了给学生创造自主探究的契机,为了突出化学与社会的联系,应该从多角度构建课堂教学内容的主线。只有这样才能充分利用教学资源,才能使课堂教学活动流畅有序、生动活泼,才能有效地实现新课程理念下的化学教学改革。
后记:近十几年来,我曾多次参加全国及各省、市的中学化学优质课观摩评比,也曾多次指导一些优秀教师的课堂教学,在这些活动中,我学到了许多宝贵经验,也受到许多启发。在每一次参加优质课评比之后,回顾几十位参赛教师的教学,凡是创造性整合教材,构建科学有序的教学内容主线,教学过程就会使人耳目一新,收到良好的教学效果,获得好的成绩。因此将我的感悟写出来供广大化学教师参考。本文在写作时借鉴了北京景山学校林红焰、宁滨,北京二中佘平平、高修库,北京四中贺新,北京十二中赵虹华、蓝宁静,北京十五中徐敏、张绪姝,北京八十中于乃佳,北京中关村中学刘新宇,北京师范大学附属实验中学梁凯等优秀教师以及各地一些优秀教师的课堂教学内容设计思想和方案。在此谨表示谢意。