化學作為一門自然科學,其引人入勝之處就在于當認知這一充滿感性的科學世界時,需要認知者豐富而抽象的理性智慧。這種對學習者認知能力的跨度要求,構(gòu)成了認知過程的和諧統(tǒng)一,但也造成了部分學生的認知困難。學好一門科學,關鍵在于理解它的概念。化學為學生引入了許多新的概念和術語,對初涉化學的學生來說,它們是陌生的,因為它們在化學中的意義跟其在生活中的意義是不同的�；瘜W教學,乃至科學教學的宗旨就在于幫助學生轉(zhuǎn)變對身邊生活世界的日常觀點,形成科學理解。但是,實際的化學教學并不是一種簡單、容易的實踐,學生們常常對一些基本的化學概念不能建構(gòu)起正確的理解,從而使對化學的深入學習缺乏可依賴的基礎。這樣,如何根據(jù)學生的思維能力和認知水平,設計合理的教學途徑與方法,引導學生建構(gòu)科學理解,就成為搞好化學教學的關鍵。
一、概念學習與教學困難原因的實踐反思
初中化學概念教學一直是一個難點,當教學進行到抽象的理論、概念時,學生的學習興趣、成績開始出現(xiàn)明顯的分化。如:當教學進行到原子結(jié)構(gòu)、化合價與化學式時,這種分化就尤為突出。是什么原因?qū)е铝诉@種分化呢?筆者基于對多年教學實踐的反思,認為可能有這樣幾個原因:
首先,學生的已知(即前概念)作為新知建立的基礎在很大程度上影響著新內(nèi)容的學習。作為初涉化學的學生,總是帶著一些直接的生活體驗和觀念接觸化學,而化學為學生引進的多是一些借助新的話語體系表述的抽象概念和解釋。如果教師不了解學生的已有經(jīng)驗,不關注他們的直覺邏輯,就難以使學生將抽象的認知內(nèi)容與已有經(jīng)驗發(fā)生聯(lián)系,從而很難使他們建立認知理解。
其次,學生個體之間經(jīng)驗的習得方式與認知能力存在著差異,初三學生的思維能力正處于從具體運算到形式運算的關鍵發(fā)展階段,個體之間的思維發(fā)展并不平衡,不少學生由于缺乏科學學習的具體經(jīng)驗積累,難以直接接受抽象概念并運用概念進行思考和高級的認知建構(gòu)。
第三,化學學科本身也有著極端感性和極端理性的特點,經(jīng)常要跨越宏觀與微觀來實現(xiàn)對某一概念意義的融通,來達到兩個極端的和諧統(tǒng)一,學生對這樣的學科體系邏輯不適應。
第四,從教師的教學來看,教學的指導思想和教學方法往往僅立足于教材本身,目標定位在對教材內(nèi)容的掌握,很少考慮將學生、教材以及教師的教法有機地統(tǒng)一。教師們常常只關注自己怎么教、教了什么,學生應該記住什么,而很少考慮學生遇到這些內(nèi)容會怎么學,在不經(jīng)意之中,常常忽視引導學生探索各種因果之間的聯(lián)系,去啟發(fā)他們追問一些為什么,或者遇到需要深層理解的東西只是蜻蜓點水一帶而過。
第五,有些需要理解的內(nèi)容與升學考試無關,從而使一些學校和教師只是針對考試目標,強制學生識記一些概念和用法,而對學生進行概念理解所需的信息處理、加工能力的要求不高,更極少關注跟日常經(jīng)驗的聯(lián)系。有的教師甚至采用“解題”的方式教化學,學生可以不理解化學,只要能解出題。這種一時的“好成績”,不過是無源之水、無根之木,隨著時間的推移,問題就暴露了出來:當遇到需要尋找解決實際或復雜問題的依據(jù)和方法時,相當一部分學生便迷失了方向,甚至發(fā)現(xiàn)不少學生根本沒有養(yǎng)成基本的化學素養(yǎng)。這種教學與評價所追求的內(nèi)容效度長期兩立的現(xiàn)狀也造成教師的教學設計的自我中心和缺乏遠見。在課堂上,學生只能是被動接受知識的客體,這不僅對學生的成長與發(fā)展不利,也制約了教師自身的成長與發(fā)展。
二、促進化學概念理解的策略。
1. 建立三個水平理解之間的聯(lián)系
尋找概念理解困難的原因一直吸引了國內(nèi)外眾多學者的注意力。國外科學教育研究揭示,從表征方式角度看,對化學概念及現(xiàn)象的理解有三個水平或?qū)哟?
●符號水平:包括圖像式表征、代數(shù)式和術語符號表征等;
●微觀水平:包括可以用于描述電子、分子、離子及原子運動的特定表征
●宏觀水平:包括對學生日常經(jīng)驗的表征。
研究發(fā)現(xiàn),許多學生在這些水平的轉(zhuǎn)變上存在困難。理解化學需要對看不見摸不著的事物進行意義制定,若要對某一化學反應做出適當解釋,就要開發(fā)出心智模型或圖式來表征所觀察到的宏觀物質(zhì)中的看不見的微觀粒子。不幸的是,學生們經(jīng)常把物質(zhì)的宏觀性質(zhì)遷移給它的微觀粒子,譬如,認為硫是黃色的,所以硫原子也是黃色的。研究還發(fā)現(xiàn),學生做出宏觀水平的解釋多于微觀水平的解釋,而微觀水平的解釋又多于符號水平的解釋。這就是說,學生們更相信在宏觀水平上對化學現(xiàn)象的描述。這些研究提醒我們,必須真正認真對待學生的日常經(jīng)驗,通過大量的例證(包括正例和反例),幫助學生們在關于化學現(xiàn)象三個水平的理解之間建立連接,在教學中盡可能地減少學生的機械記憶量,注意引導學生尋找各種現(xiàn)象之間的聯(lián)系,在理解規(guī)則和規(guī)律的基礎上,來進行識記。
2. 做好化學實驗,指導概念探究
化學實驗是化學課程的重要組成部分,經(jīng)過仔細選擇的化學實驗可以為所教授的化學概念提供宏觀實例。由于通常是從微觀和符號水平來解釋化學概念及現(xiàn)象的,化學實驗就成為學校化學學習中主要的、且往往是唯一的化學概念及現(xiàn)象的宏觀水平表征。但是,由于實驗通常跟學年考試或升學無關,而常常被設計成“照方抓藥”式的任務,學生只要簡單地遵循教學指令,而不必理解自己在做什么,從而使實驗喪失了這一重要的功能。對此必須做出改革,要讓化學實驗真正成為激發(fā)學生學好化學、理解化學、提升科學素養(yǎng)的重要方式。建構(gòu)主義的教學思想為實驗教學提供了許多有效的策略,比如,允許學生發(fā)表個人見解,以使教師準確獲知學生的前概念,有的放矢地引導概念發(fā)展;提出具有挑戰(zhàn)性的問題,引發(fā)學生對實驗現(xiàn)象和結(jié)果的預測,啟發(fā)他們自行設計實驗開展獨立探究或相互協(xié)作,了解科學研究過程;鼓勵學生公開表達自己的預見和探究過程,闡釋科學理解的形成,等等。這些策略對增進團隊精神、培養(yǎng)科學興趣和自信具有重要意義。
三、引導學生學會反思,進行概念固定
以往在做演示實驗時,教師一般強調(diào)對實驗現(xiàn)象的觀察和對結(jié)果的認同,這無疑是重要的,但同時也忽視了另一條更重要的線索,即引導學生去反思為什么在這種條件下會產(chǎn)生這種現(xiàn)象?我的理解錯在哪里?這就步及到元認知問題。元認知是指學習者以自己的思考過程為認知對象,確定已知,自主探求如何“學會學習”的高級認知策略,它通常包括利用檢查、監(jiān)督、規(guī)劃、預測等認識活動,來控制自己的思維過程和學習活動。引導學生進行反思,可以采用一些元認知策略,如:
●為學生提供結(jié)構(gòu)化的“反思提示物”:譬如,在實驗報告單上寫明提醒學生反思的短語:你在研究中嘗試了哪些方法?這些方法中哪個最有效?你是怎么找到這個方法的?
●教師在學生的探究過程中進行巡視,隨時觀察他們的研究進展,經(jīng)常過問:進展得怎樣?遇到哪些問題?這些問題是怎么產(chǎn)生的?你們是怎么解決的?
學生通過對教師提出的這些問題的思考,可以把解決問題的最好方法固定在認知結(jié)構(gòu)中,會把對現(xiàn)象的宏觀觀察自覺地深入對變化原因的理性探究中,從而形成對概念和方法的實質(zhì)性理解。
四、以學生的總體經(jīng)驗為教學基點,為個體的概念學習拓展空間
如果要求所有學生無條件地跨越由極端感性到極端理性的鴻溝,無疑是不現(xiàn)實的,這必然導致教學的失敗,對部分學生來說,化學這門新的充滿感性與理性和諧之美的新學科則會因其概念、理論的晦澀而使相當一部分學生望而卻步,表象的感性愉悅總是短暫的,這部分學生還沒來得及體驗感性與理性合奏的交響樂所帶來的深沉與持久之美,便已心生去意,失去了主觀能動性的學生,又如何能學好這門新的學科呢?所以,在教學中如遇到較為抽象的概念、理論時,教師要主動地建構(gòu)一種適合學生總體認知能力的模式,用學生已有的知識、經(jīng)驗為材料,運用類比的方法陳述抽象的理論、概念,拋磚引玉,激發(fā)他們的想象力和創(chuàng)造力,由他們自己來由此及彼地得出結(jié)論、定義,而后與書上的理論、概念加以對比,這樣學生就有了一個認識自己評價自己的機會,作為教師再不失時機地加以點評和鼓勵,就能順利地引導學生建構(gòu)起由感性到理性的橋梁。
五、創(chuàng)設情境,架設理解的橋梁
真正的學習,必須讓學生成為信息加工主體、意義的主動建構(gòu)者,教師應努力創(chuàng)設有助于學生自主建構(gòu)的課堂情境。然而,究竟什么樣的課堂情境才是教學所需?——因內(nèi)容而異、因?qū)W生而異、因教師而異�，F(xiàn)以“化合價和化學式”一節(jié)的教學為例,談談創(chuàng)設促進學生自主建構(gòu)的課堂情境的幾個策略。
●激活經(jīng)驗,類比遷移
第一階段,教師提出問題,學生討論回答:
問:從字面上看你對價的含義的理解是什么?
答:是商品的價格、價值;
問:價格應該體現(xiàn)一種什么樣的基本原則?
答:公平原則;
問:什么時候交易會發(fā)生?
答:發(fā)生在有供需要求時;
問:商品價值的體現(xiàn)是什么?
答:貨幣。
第二階段,進行模擬交易活動。
教師提出驅(qū)動性問題:假如有甲、乙、丙三位同學各持有1元(甲)、2元(乙)、3元(丙)面值的貨幣各若干枚,市場上有A、B、C單價為1元(A)、2元(B)、3元(C)的商品三種,問:在不找零的前提下,最簡單的成交方式共有幾種?用甲、乙、丙,A、B、C,1、2、3這九個符號組合在一起表達成交情況,看哪一組的表達方式最簡潔明了。
將學生分成四人一組進行討論,然后請部分小組的代表公開研討的結(jié)果。
通過這樣的類比,學生基于個人經(jīng)驗來理解化合價這一抽象概念就有了表象依附,新知便附于舊
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