学习视角下的课堂教学:分析框架与案例_可燃物论文

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      课堂教学的目的是为了学生的发展,其中一个重要的方面是增进学生对所学内容的理解,包括学生的知识、观察及认识、组织事务的方式产生变化[1]。经过教师的教学后,学生在知识及其认识方式等方面是否发生了某种变化、发生了什么性质的变化[2]等就成为探讨课堂学习效果的重要指标。尽管学生的学习过程是复杂的、内隐的,但学生在课堂上是如何学习的、学生学后有哪些进步和变化,可以通过学生的行为表现如学习的内容与活动方式、提出的问题、对教师问题的回答、学生学习作品(练习、作业完成的情况)等体现出来。学生学习中的这些外在行为表现是伴随学生学习经历的外部证据,教师的教学是否引起了学生的知识及其认识方式的变化,可通过学生的这些学习行为表现加以透视。为此,本文将围绕从学的视角反观课堂教学的基本框架、个案研究等来展开探讨。

      一、从学的视角反观课堂教学的基本思路与框架

      将课堂上学生的学习比作一次旅行的话,课堂教学涉及4个基本问题:希望学生去哪里(学习目标)、学生目前在哪里(学习起点)、怎么让学生到那里去(学习过程);学生是否到了那里(学习结果)。其中,“学生是否到了那里”反映了学生的学习结果,是对学习目标达成情况的评估。学习起点、学习过程、学习目标、学习结果是关乎课堂学习质量的关键要素,由此将这些关键要素作为探讨课堂教学、分析学生学习情况的基本维度(见表1所示)。

      

      教师确定的“学习目标”,即“要教什么”,从学生的角度看就是“要学什么”。一节课或一个单元的教学希望达成什么目标,取决于教师对教学内容及其教学价值的理解、对学生学习和发展需要的分析。理想的学习目标应切合学生的实际发展需要,体现学科本质与内容的特点,有利于促进学生对化学知识本质的理解,有利于学生从化学的视角认识事物和解决问题等。

      学习过程包括学什么(学习内容)和怎么学(学习方式)两大方面。学习过程是为实现学习目标服务的,是为学生从学习起点走向学习目标、跨越“障碍点”、获得认知发展而架设的“桥梁”。学习过程的设计应致力于促成和引领学生的知识及其认识方式的变化[3]。

      学习结果主要是指经过教师教学后学生的进步与收获。就所学习的内容而言,学生的进步一般包括两大方面:一是知识的改变,如:知识量的扩充、概念转变、知识结构的拓展与完善等;二是认识方式的变化,如认识角度的转变与拓展、认识方式的丰富、认识内容水平的深化、认识思路与方法的形成与发展等。

      教师的课堂教学是按照“学习起点→学习过程→学习目标”这一流程来进行的。教师“教了什么”、“怎么教的”直接影响和决定学生的“学习结果”。按照“学习结果→学习过程→学习起点”这一流程,可以从学生学习的实际情况来考察教师的教:从“学习结果”来考察学生学习后的进步与收获,以此为依据来反观学习目标定位的合理性、学习目标的达成情况等问题;从“学习结果”来考察学生的学习是从哪里开始的、学生学的是什么,是通过怎样的方式来学习的,以此为依据来反观教师对学生学习起点(学生已有的知识积累)的把握、对学习过程的设计、学习目标实现过程的合理性等问题。

      二、从学的视角反观课堂教学的个案研究

      按照“观察学习情况—对观察到的现象进行分析—教学改进建议”这一思路,对“燃烧的条件”教学案例展开探讨。

      (一)案例呈现——观察了解学生学习的实际情况

      下述案例呈现的是对学生学习的内容、学习经历的过程,以及学生对相关问题的看法等的观察与记录,以此来描述学生学习的实际情况。

      根据义务教育化学课程标准(2011年版)和人教版教科书,Y老师设计的“燃烧与灭火”一课包括两部分内容:燃烧的条件、灭火的原理和方法。其中针对“燃烧的条件”的学习,Y老师设计的教学活动主要如下:

      [课的引入]介绍燃烧的用途、定义。变魔术(演示实验“烧不坏的手帕”),引出燃烧条件的问题。

      [学习任务]探究燃烧需要哪些条件。

      活动1:学生分组实验。

      (1)探究如果缺少可燃物能否燃烧(仪器药品:木炭、石块、火柴、酒精灯)

      学生:用镊子分别夹取一根小木条和一块小石子,放在酒精灯上片刻。观察现象。

      (2)探究如果缺少空气(氧气)能否燃烧(仪器药品:蜡烛、火柴、酒精灯、集气瓶)

      学生:分别点燃两支小蜡烛,将其中的一支用烧杯罩住。观察现象。

      (3)探究如果温度没有达到着火点能否燃烧(仪器药品:酒精灯、火柴、小棉花团、水)

      学生:用镊子分别夹取一个蘸有水、一个没蘸水的小棉花团,放到酒精灯的火焰上片刻。观察现象。

      师:观察上述实验,你能说出物质燃烧与哪些因素有关?

      生:汇报实验结果,燃烧需要的条件是……

      活动2:观看“燃烧条件”实验视频,分析并回答问题(实验视频及问题取自人教版教科书的内容,在此略去不再赘述)。

      师:总结燃烧的三个条件及其关系,介绍“着火点”知识……

      [课堂练习]

      (1)下列物质中具有可燃性的是(

       )

      A.石灰石 B.氮气 C.铁丝

      D.红磷 E.二氧化碳

      (2)小明在纸叠的小船中加入适量的水,用酒精灯直接加热,纸船安然无恙。纸船没有燃烧的原因是(

       )

      A.不是可燃物 B.没有与氧气接触

      C.没有达到着火点 D.水能灭火

      [课的小结]师生总结所学的知识。

      师:通过今天的学习,请总结一下物质燃烧需要哪些条件。

      生:(几位学生脱口而出)“点燃”是物质燃烧的条件。

      师:确实,一些物质如天然气、酒精灯需要“点燃”。“点燃”与我们今天学习的什么知识有关呢?请再想一想……

      课后,参与听课的教师对部分学生进行了访谈,以下是访谈的部分记录。

      师:通过这堂课的学习,你对燃烧和燃烧的条件有哪些新的认识?

      生:通过控制变量可以探究燃烧需要的三个条件。

      生:以前知道一些灭火的方法,今天学习了燃烧的三个条件缺一不可,这样就容易想到多种灭火方法。

      师:你们知道哪些物质是可燃物?请大家举例说明。

      生:纸片、木条、煤块、木炭、汽油、酒精、天然气等。

      师:金属铁是可燃物吗?

      生:不是,铁不能燃烧。

      师:你能说明铁不是可燃物的理由吗?

      生:铁锅被用来炒菜做饭,它肯定是不会燃烧的物质。

      被访谈的8位学生没有人说出镁条、铁丝、硫、磷、一氧化碳等是可燃物。其实在这之前,学生已经学过“镁条的燃烧”、“铁丝在氧气中的燃烧”、“硫在氧气中的燃烧”等知识内容。

      (二)案例分析——对观察到的现象进行分析和解释

      案例分析包括两方面:一是基于学生学习现实情况的观察结果,要分析学生的学习存在怎样的问题;二是要对学生学习存在问题的原因进行分析和解释。

      在上述案例中,学生的学习是围绕“认识燃烧的条件”来展开的。经过学习后,学生对“燃烧的条件”认识是怎样的?存在什么问题?其可能的原因有哪些?下述的分析将围绕这些问题来展开。

      1.学生学习存在的问题

      通过课堂观察和课后访谈发现,学生对“燃烧的条件”已有基本的认识,但存在以下的问题:学生对“可燃物”的认识仍然局限于生活常识;部分学生仍然认为“点燃”是燃烧的条件;关于灭火原理之一“使温度降到着火点以下”,学生往往说成“降低着火点”。学生对于“点燃”、“降温”与“物质燃烧需要达到一定温度(着火点)”的认识不清或说法不准确…

      由此看来,在这节课上,经过教师的教学,部分学生不能从化学的视角认识“燃烧的条件”,对与之直接相关的知识如可燃物、着火点等知识的认识没有获得实质性的提高。通过观察和访谈,学生学习中存在的上述问题很容易被发现,若发现后能给予及时的指导,这些问题也容易得到改善和修正。不过,这样的问题是表观的浅层问题。燃烧是日常生活中常见的现象。在学习“燃烧”、“燃烧的条件”之前,初三学生基于日常经验以及之前学过的一些知识对此已有了一定的认识,但这种认识是零碎的、不清晰的,有的甚至是错误的[4]。教师的教学就是要引导学生从化学的视角去认识燃烧及燃烧的条件,将认识清晰化、正确化和系统化。但上述案例说明,教师的教并没有导致部分学生的认识发生这样的改变。

      经过教师的教学,学生学到了什么,学生学习后的进步与收获是什么,这是值得反复思考的深层问题。

      2.从教师教的角度寻找问题的原因

      教是为了引发学生的学,但为什么学习在一些学生身上并没有发生呢?尽管这其中有学生方面的原因,但更需要从教师教的角度来寻找问题的原因所在。

      从“燃烧的条件”学习活动设计来看,活动1中教师提供的实验素材(木条、石块、蜡烛、棉花团等)是生活常识的简单重复,探讨的问题是燃烧需要的三个条件。与活动1相比较,活动2中的实验素材(红磷、白磷)有变化,但所讨论的问题是活动1的重复。由于学生在学习前对燃烧的三个条件已有所了解,因此上述的探究活动对学生知识的增加、认识方式的改变没有太大的用处,这样的学习是肤浅的或低效的。

      之所以设计这样的学习活动,这与Y教师确立的教学目标是密切相关的。“利用控制变量实验探究燃烧所需要的条件”,是Y老师根据课程标准和教科书而设计的教学目标之一。这样的目标定位注重了科学探究的学习和体验,是符合新课程理念的。通过实验探究学知识、以知识为载体进行科学探究这是两种不同的设计思路,上述案例中的活动设计侧重前者,即通过探究认识物质燃烧需要的条件。但是,关于“燃烧的条件”的学习,Y老师将探究的结论停留在教材所归纳的可燃物、氧气和着火点三个方面,只是强调了燃烧的三个条件缺一不可。这显然是不够的[5]。关于燃烧需要三个条件属于科学常识。在化学学习中,需要凸显从化学的视角认识燃烧及燃烧的条件,需要帮助学生形成相应的化学知识,这是化学学科学习的基本任务之一,也是学生需要发展的重要方面。

      以学生学习后的进步与存在的问题为参照,来思考教师课堂教学目标以及教学目标实现过程的合理性问题,不难发现,Y教师将教学目标、学习活动定位在具体知识的识记上,没有为学生的知识结构、认知方式的发展创造一定的空间,在一定程度上限制或阻碍了学生的学习和发展。

      (三)教学改进建议——帮助解决所发现的问题

      针对上述问题,如何进行教学改进呢?在此提出以下改进建议。

      1.聚焦学科本质,确立促进学生认知发展的学习目标

      要超越习以为常的科学常识,需要引导学生从化学的视角看问题。为此,学习目标的确立需要关注以下问题:学习目标是否体现了学科本质与学科的重要概念及方法、是否关注了学生的基础与认知发展、是否凸显了关键的学习内容。

      首先,学习目标要体现学科知识内容的本质和特点,要反映透过具体知识内容背后更深层的化学观念或重要概念。将具体的燃烧事实、概念与学科中普适性更高的概念或重要观点,如物质的分类(常见的可燃物及分类)、物质的性质(助燃性、可燃性、活泼性)、化学反应及其条件等建立联系(见图1所示),理清具体知识所蕴含或承载的化学观念,以此统领为教学指引方向,把学习的重心定位于帮助学生建立起有利于新知识获得的学科知识结构、引导学生学习化学学科独特的认识事物的视角和思维方式,发展学生的化学思维。

      

      其次,从学生的角度看,以上述的知识结构图为框架,分析学生已有的知识经验、学生对要学的新知识及其所蕴含的化学观念的了解情况、学生学习中可能存在的困难等,从而确定分析学生需要学习哪些内容及其认知过程。

      基于上述考虑,初中阶段关于“燃烧的条件”的学习目标,重在从化学的视角认识燃烧及燃烧的条件,具体表述如下。

      (1)基于对一些常见物质的燃烧实例的比较,抽象概括出燃烧的化学本质。

      (2)整合所学知识发展对“可燃物”的认识,能够基于物质分类的角度说出一些金属如铁丝、铝片、镁条等,一些非金属如硫、磷、碳等,一些化合物如一氧化碳、酒精、甲烷等是可燃物。

      (3)学习“着火点”知识,澄清并转变关于“点燃是物质燃烧条件”的错误认识,建立可燃物燃烧需要达到一定温度的正确认识。

      (4)知道可燃物与氧气(助燃物)在一定温度下能发生燃烧,控制条件可以调控燃烧的发生。

      上述学习目标的设计,一方面注重从化学的视角来认识燃烧及燃烧的条件,体现了学科知识的性质和特点,可以保证教学内容的适时性、基础性和相对系统性;另一方面,基于学生已有的知识经验与发展需要,上述学习目标的设计不仅关注了学习的具体内容,还关注了学习这些内容的认知过程和思维特点。

      需要说明的是,对于刚接触化学的初三学生,帮助学生形成从化学的视角认识燃烧及燃烧的条件,这是根据学生学习需要而确立的基础性目标,是期望每个学生经过学习后能够达成的学习目标。

      根据学生的实际和发展需要还可确立比基础性目标有所拓展的目标(可称为拓展性目标)。如,化学反应是初中化学学习的重要内容,包括化学反应的本质与特征、化学反应发生的条件、化学反应的类型与规律,化学方程式、化学反应的合理利用等多个方面。将“燃烧的条件”与化学反应建立关联,可以发展学生从新的角度认识和研究化学反应,即化学反应的发生受反应物和外界条件(如温度等)的影响,研究一个化学反应,首先就要明确该反应的反应物,其次要考虑外界条件。由此“通过燃烧条件的学习,初步形成研究化学反应条件的思路与方法”也应是一项重要的教学目标;如,还可将物质的可燃性、助燃性与物质的性质(稳定性、活泼性)建立联系[6],增进对学科知识的深入理解,为后续高中阶段的进一步学习打下一定基础。当然,拓展性目标为学生的发展提供了一个更大的空间,这个空间是有“弹性”的,需根据学生实际的发展水平与发展可能性来确定。

      2.基于学生经验与发展需要,设计促进学生思维发展的学习活动

      学习是通过经验而发生的,学生已有的知识经验对新知识内容的学习起着重要的作用。教学中,需要关注学生已有的知识经验和将要学习的新知识之间的关系和差别,做好新旧知识之间的联系与贯通,以实现学生的知识改变和认知方式的发展。

      首先,需要寻找学生已有知识经验的生长点,激活和调用学生的已有知识来学习新知识。就“燃烧条件”的学习而言,学生学习的生长点大致分为两个方面:一是对燃烧、可燃物等知识的学习,其学习活动设计见任务1。二是基于对几种物质燃烧的化学反应方程式的比较和分析,从探究燃烧条件的角度,发展学生对化学反应的认识,其学习活动设计见任务2。

      任务1 从化学的视角认识燃烧与可燃物

      [问题1.1]回忆所学过的一些物质燃烧实例,其中可燃物是什么?这些物质燃烧时有哪些共同特征?(引导学生讨论已学过的燃烧现象,师生共同总结归纳)

      [问题1.2]根据上述燃烧的本质,梳理所学知识,基于物质分类的角度你对可燃物有哪些新的认识?

      

      上述“燃烧”、“可燃物”学习活动的改进设计,看似简单,但其实际蕴含着相对复杂的思维过程。学生要通过比较、归纳概括出燃烧的共同特点,必须找出所观察到的重要、不重要的信息,需要对所观察的信息进行归纳提炼和语言表达。概括有助于学生扩大知识面及认识层次,基于“燃烧”概念的概括,可以适用于更多不同的实例情况。但要做到正确概括,学生必须以例证为支撑,为此教学要唤醒学生对一些重要的燃烧实例的回忆。按照化学上物质分类的角度对可燃物进行分类,其中分类标准的改变可以影响学生的认知和行为,能够超越学生的生活常识,改变学生的看法。

      任务2 初步建立研究化学反应条件的一般思路

      [问题2.1]比较任务1中几种常见物质燃烧的化学方程式,你认为燃烧需要哪些条件?请说明你的理由。

      [问题2.2]通过上述讨论,你认为研究化学反应条件需要考虑哪些因素?如何设计实验证明你的看法。

      上述任务2学习活动设计,是在学生已有知识的基础上,以“燃烧的条件”为载体,发展学生从一个新的角度来认识和研究化学反应,即化学反应的发生受反应物和外界条件的影响,以此为基础构建研究化学反应的思考框架,可以帮助学生初步形成探究化学反应条件的一般思路。这一思路为“提出问题(燃烧需要什么条件)”、“实验验证方案(对比实验)的设计与收集证据”等内容的学习提供了基本依据和方法上的支撑,使得学生的认识不只是局限于简单地去做三组对比实验,而能让学生体会研究燃烧条件所蕴含的“大思路”,并且这一思路可以成为学生分析和解决相关问题的方法工具,进而可以转化为学生认识和研究化学反应的能力[7]。

      其次,学生学习新的概念,必须克服与新概念相冲突或不完全一致的错误或模糊概念。为此学习活动的设计需要直面学生的错误概念。

      案例中,学生之所以认为“点燃”是物质燃烧的条件,主要原因是基于日常经验和之前的化学学习,如一些常见物质在氧气中燃烧的反应,其反应条件都是“点燃”(见下述化学方程式)。

      

      学生的模糊或错误概念通常是根深蒂固的。为此,在教学中,新知识的学习要注意引导学生对原有的不合理的经验做出改造,以实现概念的转变。错误概念向科学概念转变的过程就是认知冲突的引发及其解决的过程,包含以下几个部分:分析具体问题,揭示学生的错误认识,通过实验等手段帮助学生理解概念的实质;应用新的概念解释或解决实际问题,建构新的科学理解。如“着火点”学习活动设计如下[8]。

      任务3 认识可燃物燃烧需要达到一定温度(着火点)

      [问题3.1]纸、天然气、木炭、煤是4种常见的可燃物,请回答如何点燃它们?为什么点燃的方式不同?

      [问题3.2]观察实验视频,请解释观察到的现象。

      [问题3.3]请思考并回答“点燃”与“着火点”、“燃烧”之间的关系?

      上述“燃烧”、“可燃物”、“着火点”以及“初步建立研究化学反应条件的一般思路”等学习活动的改进设计,都是基于学生经验与发展需要来设计的,但其中蕴含的新知识学习的思维过程却有着明显的不同。新知识学习中的思维活动,主要是由新的学习内容与学生原有的知识结构之间的关系所决定的。分析“新旧知识之间的相互关系”,明确新知识学习中的思维类型,有利于确定对学生思维活动的启发方法,有利于实现知识对学生思维培养和方法领悟的启示意义。

      综上所述,在教与学的关系中,教师的教是为了学生的学,教需要依据学来进行,教必须通过学才能实现其目的。现实中,学生学习的“学习结果”往往与预期的“学习目标”不一致,教师“想教什么”和学生“学到了什么”也时常会存在一定距离。要了解化学课堂上学生是如何学习的、学习得怎样,需要聚焦于知识的本质与特点、学生的基础、知识获得过程的性质[9]等问题。从学生学习的实际情况来考察课堂教学,研究学生的发展需要、学生的学习过程以及学生学习后的进步与收获等问题,这对于教师的教和学生的学都具有重要的意义。

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