化学实验“教学理念”与“教学行为”专家的比较研究_化学实验论文

化学实验“教学观念”与“教学行为”的专家——新手比较研究,本文主要内容关键词为:化学实验论文,观念论文,新手论文,专家论文,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。

本研究提出3个标准认定专家教师:一是教学效果良好,教学深受学生欢迎;二是教学能力突出,被同行公认;三是学校领导首肯。经过推选,S市Y区Z中学高中部的一位化学特级教师和该校初中部的一位化学高级教师被选中;以到该校实习的12名化学教育专业的本科生作为新手。

选取“氧气的化学性质”“启普发生器的使用原理”“一氧化碳的毒性”“金属钠的密度”和“氯气的实验室制法”5个实验,请两位教师和实习生分别进行教学设计并阐述设计意图,通过比较他们的教学方案并采取听课、谈话和提问等方法,选择具有普遍性和典型性的具体案例来说明问题。

一、氧气的化学性质——“统筹规划”与“就事论事”的差异

氧气的化学性质包括氧气与硫、磷、碳、铁等物质的反应,实习生和专家教师都采用表格的形式来呈现各自的设计结果(如表1,表2)。

两种设计的主要区别在于:一是实习生的设计更加突出几种物质“在空气中”与“在氧气中”燃烧现象的差异;二是专家教师的设计把几种物质划分成“金属和非金属”并且增加了一个栏目“反应的特点”;他们的设计为什么会不同?主要是出于什么考虑?

表1 实习生的设计

编号物质 在空气中 在氧气中 化学方程式结论

燃烧的现象燃烧的现象

表2 专家教师的设计

编号类别物质 化学方程式 反应的特点 结论

1. 非金属 磷

2.

金属

[案例1]与实习生的谈话

研究者:请问你们的设计为什么突出几种物质“在空气中”与“在氧气中”燃烧现象的差异?主要是出于什么考虑?

实习生:氧气的化学性质是重点,通过比较几种物质在“空气中”和在“氧气中”燃烧现象的差异,可以使学生认识到氧气的化学性质很活泼,具有助燃性。

[案例2]与专家教师的谈话

研究者:老师,您的设计主要是出于什么考虑?

专家教师:从知识来看,实验的主要目的不是使学生认识“氧气有助燃性”,因为“氧气有助燃性”学生在小学科学课就已经学过,而是使学生认识“氧气是一种化学性质比较活泼的气体”,同时形成“化合反应”和“氧化反应”等概念。通过分类,氧气既能与金属反应,又能与非金属反应,所以“氧气是一种化学性质比较活泼的气体”;学生通过归纳反应的特点,找出共性,以便形成“化合反应”和“氧化反应”等概念。

确实,“氧气的制备和性质”作为一个经典实验,小学和初中都学。但是,学习的目的、内容、难度和侧重点却不一样。小学生由于抽象思维能力不发达,仍然处于以形象思维为主的阶段,所以他们的学习任务只是“认识氧气的助燃性”,方法是把点燃的硫、磷、碳、铁和蜡烛等物质依次放进盛有氧气的集气瓶中,通过观察就很容易发现几种物质在氧气中燃烧得更旺,这就达到教学目标了。至于几种物质为什么能燃烧,燃烧生成了什么物质,发生了什么化学反应不是他们的学习任务,这样的任务太难。对初中生来说,他们已经具备了一定的抽象思维能力,所以他们的任务是学习“氧气是一种化学性质比较活泼的气体”,并形成“化合反应”和“氧化反应”等概念,方法也是把点燃的硫、磷、碳、铁等物质依次放进盛有氧气的集气瓶中,但观察的重点却不在于燃烧得更旺,而是通过观察实验现象,说明几种物质发生化学反应了,那么,这些反应生成了什么物质?这些反应有什么特点?通过归纳,发现这些化学反应“都是物质与氧气发生的化学反应(氧化反应)”“都是两种物质生成一种物质的反应(化合反应)”。

表格设计的差异反映出实习生和专家教师对不同学段教学内容的认识和把握能力的差异。实习生往往就实验论实验,而不太注意从整体上考虑实验在教学内容体系中的地位和作用以及不同学段教学内容的衔接;专家教师不仅关注所教学段的有关内容,还且还能对小学阶段的内容进行统筹规划。事实上,同样一个实验,放在不同的学段来做,实验的教学目标和教学方式也应有所不同。例如同样是“溶液的导电性实验”,初中为了形成“电解质和非电解质”的概念,观察的重点就应放在小灯泡“亮与不亮”上;高中为了形成“强电解质和弱电解质”的概念,观察的重点就应放在小灯泡“亮的程度”上。

二、启普发生器的使用原理——“循序渐进”与“一步到位”的差异

启普发生器的使用原理很简单,就是利用氢气的压力使稀硫酸和锌粒随时接触和分离,从而使化学反应随时发生和停止。但这一简单的知识点却蕴涵着丰富的教育内容。实习生和专家教师的教学设计如表3所示;专家教师的设计过程可以用下页图1表示。

表3 设计过程

两种设计的主要区别在于引导过程:实习生的设计开门见山,主要靠教师的演示和讲解,学生的主要任务是观察和听讲;专家教师的设计循序渐进,主要靠提出一系列具有层次性的问题,学生的主要任务是思考和设计。应该说,实习生的讲解很精练,也很准确,但从“教为主导与学为主体相结合”以及“实验引导与启迪思维相结合”的角度看,专家教师的设计由于注重学生原有的知识基础和“师生互动”,更加突出了学生的主体地位。从教学的效果来看,实习生的教学设计只能使学生获得“启普发生器的使用原理”这一化学学科的基础知识;而专家教师的教学设计学生不仅能获得“启普发生器的使用原理”这一化学学科的基础知识,还能亲身体验化学实验方案的设计过程并获得“化学实验方案的设计”这一科学方法的基础知识。在设计实验方案的过程中,一些思维敏捷的学生可能会想到“不管用什么方法,只要能使稀硫酸和锌粒随时接触和分离,都能使化学反应随时发生和停止”。这样学生经过思考,就可能得出很多简易装置。实习生的教学设计只能落实“知识与技能”一维目标,而专家教师的教学设计能同时落实“知识与技能”和“过程与方法”两维目标。

图1

三、一氧化碳的毒性——“照本宣科”与“灵活变通”的差异

教师要“用教材教”,而不是“教教材”,对实验教学更是如此。为了更好地完成教学任务,达成教学目标,教师可以对教材上安排的实验进行改进,甚至用说服力更强的实验来代替。在“一氧化碳的毒性”的教学中,实习生和专家教师在实验内容的选择和处理上就有明显的差异(如表4)。

两种设计的主要区别在于:在“鸡血实验”(教材上安排的实验)之前,实习生先“展示一氧化碳中毒病人图片”,而专家教师先做“小白鼠实验”。尽管教材并没有安排“小白鼠实验”,这个实验也不是专家教师的首创,但是专家教师勤于积累素材并善于利用。就实验兴趣和实验效果来讲,“小白鼠实验”与“展示一氧化碳中毒病人图片”相比,前者更加吸引学生,学生的印象也更加深刻。值得指出的是,实习生在校学习期间,曾经看过“小白鼠实验”的教学录像,在观看的时候都觉得这个实验很有新意,但是课后没有一个人提出复制或者拷贝的要求。类似的情况还有很多,这说明他们平时积累教学素材的意识不强。笔者在跟实习生谈话的时候,他们说“网络上什么都有,要什么有什么”,因此很多人认为查找教学素材是一件很容易的事情,用不着刻意地去积累。但是就在本实验的教学中,笔者发现他们从网络上找到并且展示给学生的“一氧化碳中毒病人的图片”,并不一定是由于一氧化碳中毒造成的,因为笔者曾经在网络上看见过这张图片。图片的内容仅仅是在医院的走廊里,一些护士推着一个挂着输液管子的病人,图片下方并没有说明这个病人的病因。

表4 教学设计

四、钠的密度——“一带而过”与“深入挖掘”的差异

钠的密度属于钠的物理性质,教材并没有安排相应的实验。由于受到“化学性质比物理性质重要”“物理性质可一带而过”等思维定势的影响,实习生觉得钠的密度并不属于实验教学的范畴,因而他们在教学活动的设计上仅仅是“讲述”,但专家教师却通过对前后知识的重组而给出一个相对完整的局部探究活动(如表5)。

表5 教学方式

两种设计本身的难度并不大,其主要区别在于:实习生仅仅看到“钠的物理性质不属于重点内容”,而没有看到它与后面的“钠的化学性质”之间的内在联系,特别是没有看到这些内容在培养学生观察、思维以及问题解决能力等方面的“隐含价值”;专家教师正是看到了这些非重点内容背后的“隐含价值”,并进行深入挖掘,从而成功地将这些“隐性价值”转化成“外显的”教学活动。在化学教学价值观多元化的条件下,尽管两类教师都承认“方法比知识更重要”,但是在教学实践中,实习生因为囿于对“重点”与“非重点”的传统认识,却出现了“知行分离”现象,这也是值得我们进一步思考的。

五、氯气的实验室制法——“学术化”与“生活化”的差异

改变化学实验过于“学术化”的倾向,体现化学实验的“生活化”,是化学实验教学改革的重要内容。的实验室制法是学术性比较强的一个实验,实习生和专家教师分别给出了如下的教学设计:

【实习生的教学设计】

[教师行为]讲述、演示:实验室制的原理、装置和操作。

[学生行为]观察、听讲、思考、记录。

【专家教师的教学设计】

[教师行为]

创设情景:某地一位家庭主妇在打扫卫生时突然晕倒,经抢救无效于半小时后死亡。法医经过检验得出结论:该位主妇死于中毒。原来,为了获得更强的去污能力,她把“洁厕灵”和“84消毒液”混合使用,导致了悲剧的发生。

提出问题:“洁厕灵”和“84消毒液”的主要成分是什么?为什么两者混合会产生

实验探究:

(1)请各小组用试管、烧杯、试管夹、酒精灯、火柴、胶塞、导管和浓盐酸、稀盐酸、NaCl固体、固体、固体、NaOH溶液,探究实验室制取的反应原理。要求组装简易的制气装置、选择合适的试剂并找出反应条件,完成任务以后进行组间交流。

(2)根据学生发现的问题,通过教师的引导,以解决“在实验室如何制得大量?”“如何除去中混有的杂质?”“怎样吸收?”和“有毒,如何处理尾气?”等4个问题为主要任务,引导学生设计实验室制取的反应装置。

(3)指导学生分组组装成套装置并制取,根据学生在实验过程中发现的问题“烧瓶内压增大后,浓盐酸很难滴下”“连续制取多瓶时,更换集气瓶会导致泄露”“实验结束后,装置中还存在大量,拆卸装置时也会泄露”等问题,指导学生通过查找资料,设计实验室制取的“绿色化学方案”。

回归社会:2005年3月30日京沪高速公路上发生了泄漏特大事故。你能根据所学知识设计防止污染和逃生自救的办法吗?

【学生行为】听讲、记录、思考、观察、设计、实验、交流、决策。

两种设计的主要区别在于:实习生的设计主要着眼于“学术化”的实验知识,视野范围限于化学学科以内;而专家教师的设计从“洁厕灵”和“84消毒液”混合产生,导致家庭主妇中毒的生活案例出发,到有关的实验知识再到社会上发生的实际问题,视野范围超出了学科界限,很好地体现了“从生活走进化学,从化学走向社会”的新理念,学生除了能获取知识以外,还能受到科学方法的训练和科学思想的熏陶。

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