基于化学基本观念建构的系统化教学设计与实践.doc
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1、基于化学基本观念建构的系统化教学设计与实践俞建锋( 杭州市余杭高级中学 311100)摘要:本文从当前观念建构教学中存在的一些问题,阐述了化学基本观念建构的系统化教学设计的基本范式,并以教学案例的形式对学生前概念、展现教材编写意图、挖掘实验教学功能、灵活教学手段等系统化设计要素进行实践研究。以期提升化学教学的层次,为化学观念教学提供有益经验和范式关键词:基本观念 建构 系统化教学设计 1 问题的提出英国教育家斯宾塞曾提出“什么知识最有价值”的著名命题,引发了教育界对课程内容选择的思考,由此我们不得不思考这样的问题,中学化学到底应该教给学生什么,什么才是中学化学教学的核心目标,什么样的知识对人的
2、全面发展有较大价值。诺贝尔奖获得者冯劳厄曾经说过一句话,他说“教育所给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下来的东西”。什么是 “所剩下来的东西”呢?我想应该是学生通过化学知识的学习,学会从化学的视角去认识事物、解决问题的思想、观点和方法,即学生头脑逐步建立起来的化学基本观念。但是,纵观我们当下的化学教学,对基于化学基本观念的认识和研究还存在一些问题,突出表现在:(1)不少教师缺乏课堂用用化学基本观念去引领课堂,因此也就很难解决在繁多的化学知识点中选择哪些东西来教,怎么教的问题。(2)不少教师自身的化学基本观念、意识淡薄和缺乏,使得化学课堂教学目标的终极意识、引领意识低下。化学课堂演变
3、为只关注如何让学生取得好的成绩,而较少关注化学本身的价值与思想方法。(3)从已发表的文章看,对化学观念的分类研究多,但对基于化学观念的教学范式和化学观念的形成过程研究少。如基于研究学生、教材、学法促进基本观念形成的研究明显不足。基于以上认识,笔者认为,研究基于基本概念建构的化学教学设计是化学教学本身对教师提出更高、更专业的必然要求,也是教师走向专家型、学者型的必由之路。2 概念界定所谓的化学基本观念不是具体的化学知识,也不是化学知识的简单组合,而是学生在具体化学知识学习的基础上,通过其自主不断的概括提炼而逐步建构起来的对学科形成的一种总观性的认识,即不断建构该学生最基础、最本质的基本思想方法和
4、核心的认识构架。综合国内外学者有很多不同角度的研究和分类方法,认为化学基本观念一般分为知识类观念、方法类观念和情意类观念三个维度,其基本体系如下图。本文所指的系统化学教学设计是指将教学过程本身视为一个旨在引发和促进学生学习的系统,是一个由学习者、教师、教学材料以及学习环境等成分构成的系统;因此在教学设计中,应坚持系统观,充分重视教学系统中所有成分所起重要作用,充分重视这些成分之间的有效互动。3 基本观念建构式系统化教学设计的基本流程在观念建构的设计思路上,教师首先应明确认识到应建构的基本观念是什么,然后应从具体知识中提炼其中的核心概念是什么,并编写出相应的基本理解有哪些,接着教师依据学生已有的
5、知识经验(前概念)和新学知识之间的“冲突”创设情景进行思维碰撞,以实现学生对核心概念的多层次的理解,学生依据这些基本理解在新情景中多次成功地迁移应用,使自己的基本理解更加“成熟”,产生思维习惯与方法总结,基本观念在这个不断结构化的过程中也就慢慢形成了,该教学设计及观念的形成过程可用如下图表示:明确基本观念编写对核心概念的基本理解设计教学活动前概念核心概念的多层次理解迁移应用,反思概括观念的结构化阶段编制教学评价观念基础阶段观念的形成阶段4 基于基本观念建构的系统化教学设计的实践研究41充分关注学生的前概念,有序、有阶段地建构基本观念【案例1】以苏教版化学2第二单元微粒间的相互作用为例,学习之前
6、学生已经建立了物质是由原子、分子、离子等基本微粒构成的“微粒观”,为“微粒间的作用观”建立创造了前概念,但是,如果我们缺少对前概念和基本理解的足够关注,教学设计上就往往会从Na、Cl、H原子的原子结构分析,直接引出核心概念,从知识到知识,缺乏化学基本观念的引领。教学设计基本理解编制建构观念微粒作用观三重表征观价值观【演示实验】灼热的铁板上放冰块与食盐【问题1】表述现象,从微观角度可以得出哪些结论?(1)微粒之间存在相互作用;(2)作用力有强有弱。现象论阶段宏观表征【问题2】以你的生活经验,你感觉中的化学键是怎样的?【学生课堂动态生成记录】(1)甲同学:化学键就是原子间有一根东西把它们连接在一起
7、。(2)乙同学:化学键就是原子间的一种吸引力,好比磁铁间可以吸引,不需要连接。(3)丙同学:化学键就是原子出现正负端,然后相互吸引。【过渡】刚才几位同学讲得都很好,讲述化学史上的几种化学键模型,见右侧备注。【问题3】但是这两种学说都面临这一个难题那就是“促使原子间强烈作用的本质性微粒是什么呢?你认为是什么呢?【学生大胆猜想】是电子【追问】是哪一层电子呢?(最外层电子)【讲述】讲得很好,但19世纪的科学家无法清晰的提出这种作用力的本质性微粒是电子,因为当时还不知道原子中存在电子,直到1904年汤姆生发现了电子,多位化学家眼中的化学键才逐渐清晰起来。【呈现】1916年前后,柯塞尔、路易斯、朗缪尔等
8、科学家认为原子间的作用力的实质性微粒是电子,每个原子都力图达到外层充满的结构(八电子稳定结构)化学键是怎样的一种强烈作用力。产生这种作用力的本质性微粒是什么?(备注:甲同学提出的其实就是古希腊哲学家提出的“连接式模型”,乙、丙同学提出的其是就是近代多位化学家提出的“引力式模型”。)实体论阶段微观表征从回答看:学生的前概念与科学发展史的不同阶段吻合。科学的猜想受限与人们认识水平。当电子没有被发现前,人们无法清晰表述化学键到底是什么,所以科学是不断被证伪的过程【问题4】当氯原子遇到像钠这样的活泼金属原子时,两种原子选择怎样的方式使双方都达到稳定的稀有气体结构呢?【问题5】当氯原子遇到同样缺少一个电
9、子的氯原子时,选择怎样的方式达到稳定结构呢?(学生表述,并配合动画演示)推理微粒间有怎样的作用力,作用力的类型有哪些?实体论阶段微观表征【问题6】显然,用语言或者用原子结构示意图表示离子键或者化学键太难理解或者太麻烦了,有没有更简略的表示方法呢?说明理由?【自然生成】用电子式来表示,并理解为什么电子式只要表示最外层电子即可。同时进一步也就很好理解结构式等化学用语的表示意义化学键该如何简洁的表示实体论阶段符号表征从符号表达的演变,感受符号的简约之美【拓展视野】对一些有潜质的学生在学习之后的不长时间内很快会发现有些物质如BCl3、PCl5中B和P均不是稳定的稀有气体构型,他们会好奇地向老师提出质疑
10、。【引导提问】你如何看待20世纪初期化学家提出的化学键模型?显然,20世纪初的化学键理论很不完善,有待进一步发展。指导有竞赛潜质学生学习现代价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论。本质论阶段科学是可以被证伪的;由于我们在教学设计中充分关注并认真诠释学生的前概念,学生对科学知识的认识就变得非常自然,科学的知识观、方法观、价值观得到很好地建构,至少,学生在学习化学键的内容时,绝不再是在接受一种不会犯错的结论,并在不断的电子式练习中去理解及记忆它。在这样的情景中学习,化学变得更加美妙与愉悦。42 研究并充分展现教材应有的编写意图,凸显化学学科价值观苏教版教材相比于以往的老教材,不再以帮助学生建立完整的
11、化学知识体系为编写目的,而是十分突出化学与生产、生活的密切联系,展现化学使我们的生活更美好的化学价值观,所以如果不能很好地理解这一点,在使用苏教版教材时就会感觉到这样那样的不好。因此,要在教学设计中很好地凸显这种意图,使知识的学习变得更有意义。例如在化学2有机化学部分,教材均是按照化学之于人类的三个层面的意义认识物质、改造物质,应用物质的观念来编写教材。【案例2】以苏教版化学2食品中的有机物乙酸的教学为例教学设计基本理解编制建构观念变化观价值观【学生实验1】提供A、B、C三瓶未知液体,请同学们闻气味,猜测可能物质(备注:A、B、C依次为酒精、无水乙酸、乙酸乙酯)【学生实验2】在两支试管中分别加
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