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摘 要:掌握“核心概念”是課標(biāo)的基本理念之一。高中生在學(xué)習(xí)時,不能很好地構(gòu)建起生物學(xué)知識體系,課堂效率低下。結(jié)合對核心概念的理解,根據(jù)人教版高中生物必修教材,嘗試提出高中生物學(xué)核心概念教學(xué)的必要性和有效性。
關(guān)鍵詞:高中生物學(xué);核心概念;有效教學(xué)
一、高中生物學(xué)核心概念教學(xué)的必要性
高中新課程關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展,提高學(xué)生的基本素質(zhì)和終身學(xué)習(xí)能力。在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》的課程目標(biāo)中,明確提出通過教學(xué),學(xué)生可“獲得生物學(xué)基本事實、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識”。
1.以“核心概念”為引導(dǎo)進(jìn)行教學(xué)的迫切性
在課堂教學(xué)中困惑較多,比如:師生如何在新課程理念指導(dǎo)下進(jìn)行教與學(xué)?一節(jié)課中如何落實知識、能力、情感態(tài)度與價值觀三位一體的教學(xué)目標(biāo)?在人教版教材中,將知識劃分為各個模塊,每個模塊有若干主題,每個主題由具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和活動建議組成。由具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了本課程所要達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)、活動建議,列舉了有利于學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成的觀察、調(diào)查、資料的搜集和分析、討論、實驗、探究等活動。
2.學(xué)生在學(xué)習(xí)中以“核心概念”為主線,學(xué)習(xí)更有效
高中生學(xué)習(xí)科目多,難度大,學(xué)習(xí)中只有提高學(xué)習(xí)效率,才能學(xué)好各科知識。如果學(xué)生不能站在一定高度去認(rèn)識教材,很難將教材中的基礎(chǔ)概念、基本實驗技能內(nèi)化成自己的。
二、以“核心概念”為指引的有效教學(xué)
教師在課堂教學(xué)中最容易出現(xiàn)的偏差是對有關(guān)生物學(xué)現(xiàn)象的事實性知識內(nèi)容豐富度下了很大功夫,而對一般性概念的形成和核心概念的基本理解常常忽視,從而導(dǎo)致教學(xué)有效性降低。雖然核心概念的教學(xué)目標(biāo)一般很難在一節(jié)課內(nèi)完成,但每節(jié)課應(yīng)從不同維度指向核心概念,確立以其為中心進(jìn)行有效教學(xué)。下面以人教版必修1《分子與細(xì)胞》第五章《細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用》第三節(jié)《ATP的主要來源――細(xì)胞呼吸》為例,簡要說明基于核心概念進(jìn)行有效教學(xué)的一些優(yōu)勢。
1.確定出“核心概念”,能準(zhǔn)確選出一節(jié)課的有效學(xué)科信息
高中生物學(xué)的核心概念是教師或?qū)W生對生物學(xué)核心問題(生命實質(zhì)問題)的相對本質(zhì)的認(rèn)識或看法,這里的“概念”實際上就是認(rèn)識或看法或解釋,這里的“核心”是指生物學(xué)的核心問題。在實際教學(xué)中,如果教師在備課時就確定好核心概念,然后圍繞其選擇備課內(nèi)容,就會選擇出生物學(xué)概念,理解有效的學(xué)科信息。本章的核心概念為“細(xì)胞所需能量中ATP主要來自于細(xì)胞呼吸”,本節(jié)的核心概念為“酵母菌的細(xì)胞呼吸方式”,進(jìn)而選擇出本節(jié)有效信息為:酵母菌的有氧呼吸、無氧呼吸。當(dāng)我們篩選出有效信息時,本節(jié)課的主導(dǎo)知識就順其自然地展現(xiàn)出來,在教學(xué)中就會有的放矢。
2.整理出核心概念,能夠使零散的知識結(jié)構(gòu)化
教材中各個小節(jié)的知識可能是零散的,缺乏條理性。通過細(xì)致的梳理事實性知識概念圖或者思維導(dǎo)圖,能夠使零散的知識結(jié)構(gòu)化、條理化,學(xué)生在學(xué)習(xí)后能夠及時發(fā)現(xiàn)知識的關(guān)聯(lián)性,能夠理清知識間的關(guān)系,更能及時查找出自己知識的漏洞。這既可以使眾多的事實性知識形散而神聚,又可以使整節(jié)課的教學(xué)由淺入深,層次分明,脈絡(luò)清晰,重點突出。本節(jié)教學(xué)從我們?nèi)粘I钪械恼麴z頭和釀酒入手,切入酵母菌的細(xì)胞呼吸這個主題,引導(dǎo)學(xué)生探究它的呼吸方式(表1)。
3.聚焦核心概念,有利于達(dá)到教學(xué)目標(biāo),使教學(xué)流程更為順暢
教學(xué)目標(biāo)是圍繞核心概念而設(shè)定的。保證學(xué)生能夠通過課堂構(gòu)建核心概念,需要教師借助身邊可見的事實,情景化導(dǎo)入,再引入一般概念,然后使其形成知識體系。從知識體系的一個節(jié)點開始,設(shè)定恰當(dāng)?shù)乃季S流程,完成知識體系的架構(gòu),有利于學(xué)生掌握核心概念,達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。根據(jù)本章的核心概念,本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)可設(shè)定為:酵母菌細(xì)胞呼吸方式的探究,掌握對比試驗的設(shè)置。本節(jié)課的教學(xué)流程可設(shè)計如下:(1)以發(fā)面時需要敞口,釀酒時需要密封導(dǎo)入,引入酵母菌作為單細(xì)胞生物采取何種方式進(jìn)行細(xì)胞呼吸;(2)酵母菌在有氧和無氧條件下的產(chǎn)物是什么;(2)在實驗中如何控制實驗條件,檢測實驗結(jié)果,如何設(shè)計對照實驗。當(dāng)以上問題明確后,學(xué)生探究的過程就會成為探究學(xué)習(xí)細(xì)胞呼吸概念的過程,同時也是學(xué)習(xí)科學(xué)方法,養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和建立科學(xué)價值觀的過程。
4.整理出核心概念后,有利于選擇合適的檢測點,評價教學(xué)效果
傳統(tǒng)的教學(xué)檢測往往是從學(xué)生所學(xué)的知識中隨機抽取幾個有關(guān)的檢測點編制成試題,難以檢測學(xué)生對核心概念的理解。圍繞核心概念進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計,能在檢測環(huán)節(jié)設(shè)置合適的檢測點,特別是對核心概念形成的關(guān)鍵點,預(yù)設(shè)學(xué)生知識內(nèi)化后應(yīng)該發(fā)生的外顯行為,這樣可以通過觀察學(xué)生的外顯行為檢測學(xué)生對核心概念理解達(dá)成的程度。
綜上所述,圍繞核心概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計,有助于學(xué)生形成生物學(xué)知識體系。圍繞核心概念使知識進(jìn)一步結(jié)構(gòu)化,教學(xué)目標(biāo)更易達(dá)成,在實際教學(xué)中也易體現(xiàn)出知識的內(nèi)涵。
參考文獻(xiàn):
1.張穎之,劉恩山.核心概念在理科教學(xué)中的地位和作用;從記憶事實向理解概念的轉(zhuǎn)變[J].教育學(xué)報,2010,6(1):57-61.
2.丁志光.教師要正確面對新教材[J].湖北教育,2005(3):56-57.
關(guān)鍵詞:生物學(xué)核心素養(yǎng);概念教學(xué);實驗教學(xué)
引言:
對于生物學(xué)核心素養(yǎng)的理解以及進(jìn)行高中生物概念教學(xué)和實驗教學(xué)的整合性研究,其前提都離不開對于核心素養(yǎng)的理解。核心素養(yǎng)是新時期教育改革中所提出的一個全新的命題,是指“生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力,突出強調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷,更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實踐”。從這一概念中,我們不難看出,所謂核心素養(yǎng)的培養(yǎng),就是要扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的應(yīng)試教育以分?jǐn)?shù)決定一切的僵硬模式,使學(xué)習(xí)的目的得以體現(xiàn),能力得以提高,讓學(xué)生更加全面的發(fā)展自我。
一、生物學(xué)核心素養(yǎng)概念的內(nèi)涵
高中生物,雖然內(nèi)容較為淺薄且基礎(chǔ),但依然處處充滿了生命科學(xué)的基本要求,其對于生物學(xué)核心素養(yǎng)概念的明確依然是極其重要的,具體來說,主要有四點:
其一,是尊重生命的生命觀。什么是生命?生命是“生命是源于自然隨機事件且能在與環(huán)境互作中保留下來的具有新陳代謝和自我復(fù)制特征的物質(zhì)形態(tài)”,生命與生俱來一律平等,沒有高低貴賤之分。尊重生命的生命觀是要求對于所觀察到的生命現(xiàn)象及其相互之間的聯(lián)動關(guān)系,以一種審慎客觀的態(tài)度來進(jìn)行解論證。因此,在高中生物的學(xué)習(xí)中,學(xué)生應(yīng)當(dāng)在理解生物學(xué)概念性知識的基礎(chǔ)上,對于生命的結(jié)構(gòu)與功能、進(jìn)化與適應(yīng)、穩(wěn)定與平衡、物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)換有一個清晰地認(rèn)識,并能夠用科學(xué)的道理去解釋認(rèn)識生命現(xiàn)象,解釋生命現(xiàn)象。
其二,是理性的思維邏輯。生物學(xué)是屬于自然科學(xué)的范疇,其對于科學(xué)的思維有著極高的要求,要求學(xué)生們具備有歸納與總結(jié)、推理與演繹、批判性思維、辯證性思維等自然科學(xué)的思維邏輯,嚴(yán)謹(jǐn)、審慎、誠實、認(rèn)真,基于這樣的科學(xué)態(tài)度,才能夠?qū)W好生物。
其三,科學(xué)的探究方法。對于生物學(xué)研究,注重實踐、觀察,不盲從、不輕信,以客觀數(shù)據(jù)說話,以正確的實驗理解。
其四,高度的社會責(zé)任感。生物學(xué)科的研究,在高中階段,尚屬于基礎(chǔ),但已經(jīng)具備了一定的社會影響性。生物學(xué)科的學(xué)習(xí),必須具備有高度的社會責(zé)任感,要求宣揚健康的生活方式,尊重和關(guān)愛生命,尊重和愛護(hù)環(huán)境,在科學(xué)合理的范圍內(nèi)進(jìn)行生物實驗。
二、高中生物概念教學(xué)的內(nèi)容
高中生物教學(xué)當(dāng)中,概念教學(xué)為其基礎(chǔ),同時也是傳統(tǒng)教學(xué)中最為重要的一部分。所謂概念教學(xué),就是理解生物教學(xué)中許多重要的概念。以浙科版高中生物教材為例,在無機物那一課中,我們學(xué)習(xí)到了水的概念,知道水在細(xì)胞中的存在形式分為自由水和結(jié)合水這兩類。這一知識點的關(guān)鍵,就是掌握結(jié)合水、自由水這兩種水的概念。什么是自由水?它是以游離的形式存在的那種可以自由流動的水,這一類水占大多數(shù)。比如在植物的光合作用當(dāng)中所涉及到的水,大多數(shù)都自由水。那么什么是結(jié)合水,就是在細(xì)胞當(dāng)中已經(jīng)與其他的物質(zhì)相結(jié)合的存在,已經(jīng)作為細(xì)胞存在結(jié)構(gòu)的一部分。理解這兩種水的形態(tài)至關(guān)重要,他的概念清晰,不僅是能夠了解這兩種水的區(qū)別,更是有利于理解什么是是新陳代謝和新陳代謝中水的的變化。那么在新陳代謝旺盛的時候,自由水的含量會升高,而在新陳代謝降低的時候,自由水的含量也就隨之降低。此外,還有自由水的生理功能,其不僅是一種良好的溶劑,而且是是一種運輸介質(zhì),可以運輸營養(yǎng)物質(zhì)和新陳代謝的廢物,同時也可以調(diào)節(jié)體溫。在調(diào)節(jié)體溫這一知識點上,我們知道為什么發(fā)燒的時候,人要多喝水,其實就是要加快自由水的流動,加快新陳代謝的速度,從而盡快的把病毒排除。由此可見,掌握概念知識非常重要。傳統(tǒng)對于高中生物概念教學(xué)的內(nèi)容,主要集中在講的一方面,即講解知識點,然后附帶進(jìn)行拓展。在新教改的背景下,這一傳統(tǒng)的模式遭到了否定。還是在上文中對水的學(xué)習(xí),應(yīng)該讓學(xué)生們對于水本身的作用進(jìn)行自主學(xué)習(xí),在自我理解的基礎(chǔ)上,舉出相關(guān)的例子,然后由老師來判斷是否正確,經(jīng)過這樣的學(xué)習(xí),才能夠?qū)Ω拍钪R把握的更清楚。
三、高中生物實驗教學(xué)的內(nèi)容
與概念教學(xué)相對的,是高中生物的實驗教學(xué)。實驗教學(xué),其本質(zhì)其實是對于知識點的具體認(rèn)識,以便于加強掌握。例如在在呼吸作用的實驗當(dāng)中,學(xué)生通過對于植物呼吸作用的具體實驗,來理解呼吸作用的過程。其是植物在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行一系列的氧化分解,易產(chǎn)生二氧化碳和水的一種過程,并在此過程中產(chǎn)生ATP,為植物的生長提供能量。通常來說,簡單的概念教學(xué),并不能讓同學(xué)們對于呼吸作用有個深入的理解,而實驗教學(xué),則可以通過物質(zhì)的測定、前后對比,來清楚地暫時呼吸作用消耗了什么,產(chǎn)生了什么。當(dāng)然,在傳統(tǒng)的教學(xué)里面,實驗教學(xué)的內(nèi)容,多數(shù)以老師演示為主,學(xué)生的作用主要是觀察,理解。在新教改的過程中,這一過程也變成了,在老師的指導(dǎo)下,學(xué)生親自設(shè)置實驗的步驟,并進(jìn)行動手實驗,從而使實驗的實踐性大大增加。很多學(xué)生通過自己設(shè)計實驗,理解實驗的步驟,并在之后的學(xué)習(xí)中,逐漸深化這些理解,從而加強了相關(guān)知識點的記憶。
四、基于核心素養(yǎng)的概念教學(xué)與實驗教學(xué)的整合教學(xué)模式
所謂概念教學(xué)和實驗教學(xué)的整合,就是要將這兩類教學(xué)模式變成不可分割的有機整體,以概念教學(xué)促進(jìn)實驗教學(xué),以實驗教學(xué)來強化概念教學(xué),從而整體的提高高中生物教學(xué)的課堂成效。例如在上文中所說的水的分類和呼吸作用的實驗當(dāng)中,二者原本是不相干的兩部分知識內(nèi)容,但其內(nèi)在卻存在著重要的關(guān)聯(lián)。在呼吸作用的實驗中,所涉及到的,產(chǎn)生的水,就是自由水。細(xì)胞在有氧的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等的有機物徹底的分解產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放能量,產(chǎn)生許多的ATP,或沒有氧氣參與的無氧呼吸,最終還是產(chǎn)生水。而與呼吸作用的實驗相反,我們還有另外一個實驗,即光合作用的實驗。在光合作用實驗當(dāng)中,植物從外界吸收了二氧化碳和水,然后進(jìn)行光合作用,呼出空氣,其過程上與呼吸作用是相反的。這些實驗當(dāng)中,水都是作為一種重要的元素而存在并參與其中的。那么對于水的概念的理解就極其重要。
從這一點,我們可以看出,某種程度上來說,概念教學(xué)為實驗教學(xué)提供了基礎(chǔ)性的概念。例如如果不能夠理解自由水和結(jié)合水的概念,在之后凡是涉及到水的知識點當(dāng)中,都會存在問題。而同時,實驗教學(xué)可以進(jìn)一步強化對于概念的理解。例如在上文中,關(guān)于呼吸作用和光合作用的實驗,與水的參與,可以進(jìn)一步強化對于自由水和結(jié)合水的概念的理解,從而使概念教學(xué)更上一層樓。因此,與傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,將概念教學(xué)和實驗教學(xué)分離所不同,新教改之下的教學(xué)方法,是將二者緊密結(jié)合,其最終的目的就是基于生物學(xué)核心素養(yǎng)來促進(jìn)能力的提升,最終培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。在當(dāng)前,很多高中生物教學(xué)當(dāng)中,這一方法已經(jīng)進(jìn)行大量的普及,其意義非凡,充分體現(xiàn)了生物學(xué)核心素養(yǎng)的基本要求。
總結(jié):
綜上所述,我們不難看出,當(dāng)前,針對“核心素養(yǎng)”進(jìn)行的教學(xué)以及卓有成效,尤其是在高中生物的教學(xué)當(dāng)中,很多老師已經(jīng)意識到了將概念教學(xué)與實驗教學(xué)進(jìn)行整合教學(xué),在傳統(tǒng)的教與新時代的學(xué)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行一種新的整合互動,從而使學(xué)生真正做到掌握知識,提高能力。由此也為高中教育的改革開辟了一條可供啟迪的新的路徑。
參考文獻(xiàn):
[1]鄧永鵬. 利用“七步逐層推進(jìn)法”進(jìn)行高中生物學(xué)核心概念教學(xué)的研究[D].陜西師范大學(xué),2014.
關(guān)鍵詞: 高中生物教學(xué) “遺傳與進(jìn)化”模塊 核心概念 教學(xué)策略
《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》在課程目標(biāo)的知識目標(biāo)中要求學(xué)生“獲得生物學(xué)基本事實、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識”。高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中這些要求無疑傳遞了這樣一個重要信息:新課程絕不是輕視知識,也不是要降低對知識教育的要求,而是要求重視“核心概念”的教學(xué)。簡而言之,即由追求對繁雜的生物學(xué)事實性知識的記憶,轉(zhuǎn)向?qū)Α昂诵母拍睢钡纳顚哟卫斫猓w現(xiàn)了國際科學(xué)教育“少而精”的原則。
在“遺傳和進(jìn)化”模塊體系中,模塊核心概念占主導(dǎo)地位,一般概念和具體概念對理解核心概念起支撐作用。很多一般概念和具體概念承上啟下,反映一定的基本原理和規(guī)律,運用得好,不僅對某些生物學(xué)問題進(jìn)行理解、作出合理判斷和推出正確結(jié)論的基礎(chǔ)有很大幫助,而且對學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量的提高有突出意義。模塊核心概念教學(xué)策略的原則是——一般概念和具體概念的教學(xué)是圍繞核心概念展開,為學(xué)科主題和學(xué)科思想服務(wù)。開展核心概念教學(xué)的目標(biāo)是學(xué)生忘掉一些學(xué)過的具體事物之后,仍然能長期保留的廣泛而重要的理解。
一、構(gòu)析“遺傳和進(jìn)化”模塊的核心概念的策略
1.構(gòu)析核心概念是進(jìn)行教學(xué)的前提和關(guān)鍵。
要想正確地構(gòu)析知識的核心概念,需要對知識有相當(dāng)深度的了解和理解,并且在構(gòu)析原理的時候貼近學(xué)生生活實際,如果能夠用具體的實例說明問題的,就盡量選用學(xué)生熟知的實例。若是構(gòu)析的概念比較抽象,學(xué)生在理解概念的時候就會很困難,不利于課堂教學(xué)的順利進(jìn)行。
2.完成從核心概念到一般概念和具體概念的關(guān)聯(lián)。
有了事物的核心概念僅僅是教學(xué)的前提,如何將教材上的一般概念、具體概念與核心國內(nèi)進(jìn)行關(guān)聯(lián)就是教學(xué)過程的關(guān)鍵部分,這種聯(lián)系的建立不是強行安插的,而是合理的、流暢的。合理就是要符合學(xué)生思考方式,流暢就是要保證思維的連貫性,避免出現(xiàn)跳躍,因為核心概念教學(xué)是從具體概念到一般概念再到核心概念的,學(xué)生是從不了解不知道的狀態(tài)自然而然過渡到知的狀態(tài),所以不應(yīng)出現(xiàn)跳躍性思維。例如:變異是生物個體間出現(xiàn)差異,這種差異是指表現(xiàn)型不同,表現(xiàn)型受到生物遺傳物質(zhì)和外界環(huán)境的共同影響,遺傳物質(zhì)分為核遺傳物質(zhì)和質(zhì)遺傳物質(zhì)……依次順延下去,就能夠和基因突變、基因重組、染色體變異建立聯(lián)系,不但順暢,容易明了。
3.引導(dǎo)是教學(xué)的關(guān)鍵,應(yīng)用是提升核心概念的根本途徑。
在課堂教學(xué)過程中,從核心概念出發(fā)通過思維活動完成對教材知識的聯(lián)系,實現(xiàn)對事物的構(gòu)析和概念的形成,這個過程中教師要做的而且必須做好的是引導(dǎo)工作。教師的引導(dǎo)不僅是幫助學(xué)生實現(xiàn)思維活動的關(guān)鍵,而且是圈定學(xué)生思維活動范圍的必需,因為思維并不是天馬行空地亂想瞎說,而是基于一定的理論依據(jù)。至于如何進(jìn)行思維活動,則是學(xué)生的事情,而且一定要成為學(xué)生的事情。
教師在引導(dǎo)過程中,既要關(guān)注預(yù)想(設(shè)想)的思維結(jié)果,又要關(guān)注在預(yù)想之外,但又有理論支撐的思維結(jié)果,而不能因為學(xué)生的思維活動超出了你的設(shè)想,就置之不理或者粗暴扼殺。比如在無籽果實的培育中,學(xué)生提出曾經(jīng)碰到過的一個習(xí)題,題目的關(guān)鍵點是有一個基因能夠?qū)е滦坌曰ǚ鄄挥?,他進(jìn)而提出如果有基因會導(dǎo)致卵細(xì)胞或受精卵不育,也可以做到無籽果實。這種說法雖然在教材中沒有出現(xiàn),但這種說法有其理論依據(jù),并且能夠?qū)崿F(xiàn)目的。教師不能因自己沒有設(shè)想到,而置之不理,而是要引導(dǎo)學(xué)生做好分析。
核心概念教學(xué)的最終目的是讓學(xué)生在面對問題的時候,能夠自己分析構(gòu)建核心概念,完成自我學(xué)習(xí),而這個問題不一定是生物學(xué)上的問題,還可以是其他學(xué)科或生活中遇到的問題,當(dāng)然本文所言及的問題僅僅局限在生物學(xué)問題上,通過在生物學(xué)問題上的應(yīng)用,使得學(xué)生具備遷移能力。
二、運用概念圖,建立概念間聯(lián)系的策略
概念圖是一種將有關(guān)某一主題不同級別的概念或命題置于方框或圓圈內(nèi),再用各種連線將相關(guān)概念或命題連接,形成關(guān)于該主題的概念或命題網(wǎng)絡(luò)。它包括節(jié)點、連線、連接詞、層次四個基本要素,節(jié)點是置于方框或圓圈中的概念,連線表示節(jié)點概念間的意義關(guān)系,連接詞是置于連線上兩個概念之間的意義聯(lián)系詞,層次是指關(guān)鍵概念置于頂層,一般概念位于其次,依次類推顯示等級關(guān)系。
遺傳和進(jìn)化是一個內(nèi)在有著聯(lián)系緊密的完整性、系統(tǒng)性很強的知識體系,每一章節(jié)表面是獨立的,實質(zhì)上知識點之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系,如果不能正確理解概念的本質(zhì),僅僅采取死記硬背的方式學(xué)習(xí),則必然造成學(xué)生知識體系的零散、欠缺和不完整,給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來很大困難。通過讓學(xué)生構(gòu)筑概念圖能很好地解決這個問題,能幫助學(xué)生構(gòu)建核心概念。遺傳和進(jìn)化概念很多,絕大多數(shù)概念之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系,但有些具體概念聯(lián)系不易區(qū)分層次,有些概念由于學(xué)生認(rèn)知水平的限制還不能做到廣泛聯(lián)系,教師也不能為了概念圖教學(xué)引入新概念從而加大學(xué)生負(fù)擔(dān),因此教師在使用概念圖時應(yīng)視情況而定。新授課中知識比較孤立,能聯(lián)系的只有學(xué)生的經(jīng)驗和已有的知識,這樣建立的概念圖是不完整的,給學(xué)生的不是整體知識,因此是否適用概念圖教學(xué)還有待研究。利用概念圖進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué),能對概念進(jìn)行有效整合,能利用概念之間同、異及內(nèi)在聯(lián)系實現(xiàn)知識的遷移和歸納。
三、實現(xiàn)與核心概念直接關(guān)聯(lián)的有效探究過程的策略
1.巧設(shè)情境,引導(dǎo)學(xué)生提出與核心概念直接關(guān)聯(lián)的問題。
“疑是思之始,學(xué)之端”(孔子語)。問題既是思維的起點,又是思維的動力。沒有明確的科學(xué)問題就是沒有目標(biāo),而沒有目標(biāo)的探究始終是停留在感性認(rèn)識階段,而不能上升到理性階段即形成科學(xué)概念乃至核心概念??梢娕c核心概念直接關(guān)聯(lián)的“問題”對科學(xué)探究活動的重要性,當(dāng)然科學(xué)問題也只能由學(xué)生在活動中遇到不解或矛盾時自己提出來,不應(yīng)該、也不可能在教師的追問下“逼”出來。而矛盾是產(chǎn)生問題的母體,因此教師要想辦法給學(xué)生設(shè)置困惑或矛盾。
2.精選材料,引導(dǎo)學(xué)生參與與核心概念直接關(guān)聯(lián)的探究活動。
探究活動應(yīng)該有足夠的材料,足夠材料的意義不在于每個學(xué)生都有每樣材料,但學(xué)生應(yīng)該都有在探究中起關(guān)鍵作用的材料。同時,提供的材料要能激發(fā)學(xué)生的興趣。事實上,大多材料都能激發(fā)學(xué)生的興趣,關(guān)鍵在于應(yīng)該通過這些材料,帶給不同水平的學(xué)生不同層次的體驗和經(jīng)歷。另外,材料應(yīng)該蘊涵著比較典型的科學(xué)概念,能讓學(xué)生的思維碰撞出火花。所以有結(jié)構(gòu)的材料是學(xué)生展開探究的前提之一。
例如要形成染色體組概念,給學(xué)生提供撲克牌,去掉大王和小王,分成相同花色的四組,每一組可以看成是一組染色體,通過這樣的材料把染色體組、減數(shù)分裂、遺傳信息的傳遞和表達(dá)聯(lián)系起來,教師用明確、關(guān)鍵的語言直接指向?qū)W生的形成概念的認(rèn)識過程。
教學(xué)是一個用時較長的較為系統(tǒng)的一種過程,不同的教學(xué)策略和教學(xué)方法是建立在一定的教學(xué)理念上,核心概念的教學(xué)也是如此,而且要長期地堅持,才能卓有成效。
概念是人思維的基本元素,人們的思維是以概念為基礎(chǔ)的,生物事實的構(gòu)建可以靠單純的記憶就可以完成,而概念的形成必須靠理解才能完成。隨著時間的推移,大量的生物學(xué)事實學(xué)生可能忘記,生物學(xué)核心概念卻留在學(xué)生心中內(nèi)化為學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng),從而指導(dǎo)學(xué)生在今后的生產(chǎn)、生活中作出科學(xué)的決策。所以說生物科學(xué)核心概念的掌握,應(yīng)該作為生物學(xué)教學(xué)的重要教學(xué)目標(biāo)和理念來實現(xiàn),它是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)素養(yǎng)最重要的一個方面。
目前,傳統(tǒng)、單一的以知識傳授為基礎(chǔ)的教學(xué)嚴(yán)重阻礙了學(xué)生能力的發(fā)展,以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教育理念已成為深化基礎(chǔ)教育改革的新方向和新動力。所謂“核心素養(yǎng)”是指適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格與關(guān)鍵能力,是所有學(xué)生應(yīng)具備的最關(guān)鍵、最必要的共同素養(yǎng)。[1]科學(xué)課程改革的核心是提高學(xué)生的核心素養(yǎng),核心概念是科學(xué)規(guī)律和原理的基礎(chǔ),更是學(xué)習(xí)科學(xué)的思維過程的核心所在。因此,探究核心素養(yǎng)視角下的初中科學(xué)核心概念教學(xué)具有前瞻性及重要意義。
一、初中科學(xué)核心概念教學(xué)現(xiàn)狀分析
目前,初中科學(xué)核心概念教學(xué)存在的問題有:
(1)教材編寫時沒能突出核心概念的產(chǎn)生及發(fā)展過程,教師對核心概念的把握能力不足。如浙教版初中科
學(xué)教材將生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與空間設(shè)計為一個整體,注重突出學(xué)科綜合性,但教師對相關(guān)核心概念的
把握能力明顯不足。
(2)從學(xué)生概念學(xué)習(xí)行為的統(tǒng)計(如圖1)來看,占絕對比例的還是“做大量習(xí)題學(xué)習(xí)”,而核心的“實驗探究學(xué)習(xí)”比例較低,未能體現(xiàn)科學(xué)學(xué)習(xí)本質(zhì)。[2]
例如,如果地球是運動的,當(dāng)人跳起來后不應(yīng)落在原來的位置上,但實驗的事實卻是落在原處,那只能說明地球是靜止不動的。這個問題直到慣性知識的出現(xiàn)才得以解決。教師如果能將這些關(guān)鍵事實呈現(xiàn)給學(xué)生,那么學(xué)生對此的看法將是完全不同的。
要避免這種科學(xué)性問題,教師對基本事實要充分了解,要給學(xué)生提供足夠多的事實依據(jù)讓其判斷,不能僅進(jìn)行簡單片斷的呈現(xiàn)。如上面講到的,教師不能只是展示古人的錯誤結(jié)論,而更應(yīng)當(dāng)展示古人對問題的思考過程及艱苦的探究過程。學(xué)生只有全面地掌握事實資料,才能做出正確的判斷。同時,教師還要創(chuàng)設(shè)符合當(dāng)時科研水平的情境,用語言讓學(xué)生“穿越”到當(dāng)時的環(huán)境中,讓學(xué)生有身臨其境的體會,學(xué)會從古人的角度來看待問題。例如,在講小行星發(fā)現(xiàn)史時,如果只是給學(xué)生介紹“1801年1月1日,意大利天文學(xué)家皮茨在觀測星空時偶然發(fā)現(xiàn)有一顆‘星星’每天晚上都要改變位置,因為它個頭太小,不能和大行星相比,因此被稱作‘小行星’。這拉開了小行星帶發(fā)現(xiàn)的序幕”,那么就會讓學(xué)生感覺小行星的發(fā)現(xiàn)是一件輕而易舉的事情,只要拿起望?h鏡就能發(fā)現(xiàn),但事實并非如此。在浩瀚星空中尋找一顆星是一個巨大的工程,其實在發(fā)現(xiàn)“小行星”之前,德國天文家波德進(jìn)行了二十年的努力探索,發(fā)現(xiàn)后又要經(jīng)過大量的確認(rèn)。只有這些大量的信息呈現(xiàn),才能給學(xué)生一個真實的科學(xué)史。
關(guān)鍵詞:分子和原子;學(xué)情診斷;模型方法;核心概念
文章編號:1005C6629(2016)10C0028C04 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
1 教材解析
“分子和原子”是人教版義務(wù)教育教科書《化學(xué)》(九年級上冊)第三單元課題一的內(nèi)容。
本節(jié)課是學(xué)生從微觀角度認(rèn)識物質(zhì)的起始課。教材安排在學(xué)習(xí)空氣、氧氣等宏觀物質(zhì)基礎(chǔ)上,結(jié)合學(xué)生已有經(jīng)驗,通過觀察、實驗來了解分子基本性質(zhì)為突破口,進(jìn)而通過分析化學(xué)變化過程的本質(zhì),初步得出分子、原子的概念。
這樣的編排體現(xiàn)了“認(rèn)識物質(zhì)的微粒性,知道分子、原子等是構(gòu)成物質(zhì)微?!币约啊澳苡梦⒘5挠^點解釋某些常見的現(xiàn)象”這一課標(biāo)具體要求[1]。
本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)重點是分子、原子概念的建立,而教學(xué)難點則是形成分子、原子行為的微觀想象,以及從微觀分析宏觀物質(zhì)性質(zhì)的意識與能力。如何落實教學(xué)重點,化解教學(xué)難點?以往我們的教學(xué)思路如圖1所示。
2 教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)的問題
2.1 教材探究活動的設(shè)計遠(yuǎn)離學(xué)生經(jīng)驗,忽視學(xué)生已有知識,且易產(chǎn)生模糊概念
教材設(shè)計有兩處值得商榷的地方:
一是簡單重復(fù)的設(shè)計忽視學(xué)生已有知識。在初中物理“分子熱運動”中剛學(xué)過了“分子作無規(guī)則的運動,溫度高熱運動加快;分子和原子之間有間隔,氣體分子間隔較液體和固體大”等知識,教學(xué)要求比化學(xué)教材只會高不會低,化學(xué)教材仍然當(dāng)作新課來編寫,這是在“重復(fù)昨天的故事”,僅僅換了一些例子而已,重復(fù)的設(shè)計不能促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。
因此,本節(jié)課的重點應(yīng)放在“在化學(xué)變化中分子可分,原子不能分;分子保持物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)”等內(nèi)容。
二是教材實驗探究設(shè)計遠(yuǎn)離學(xué)生經(jīng)驗,且易形成錯誤觀念。教材有關(guān)“分子運動現(xiàn)象”探究,實驗藥品及原理(氨水使酚酞變紅)學(xué)生太陌生,遠(yuǎn)離學(xué)生已有知識經(jīng)驗,因為導(dǎo)致酚酞溶液變紅的粒子是氫氧根離子,而不是氨分子。然而,就學(xué)生當(dāng)前有限的化學(xué)知識及陌生的實驗內(nèi)容(氨水、酚酞)而言,不利于學(xué)生建構(gòu)新知識,反而極容易形成“氨分子使酚酞溶液變紅”的錯誤推論,而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中一旦形成錯誤觀念,轉(zhuǎn)變起來可就困難了。
2.2 教學(xué)設(shè)計忽視學(xué)生對原子、分子已有的認(rèn)識,不利于學(xué)生對概念的正確理解
學(xué)生不是空著腦袋走進(jìn)課堂,而是帶著原有認(rèn)識進(jìn)入新知識的學(xué)習(xí)。當(dāng)原有認(rèn)識與科學(xué)概念存有偏差時,對后續(xù)的學(xué)習(xí)會產(chǎn)生消極影響。因此,新知識的教學(xué)應(yīng)該從揭示學(xué)生原有認(rèn)識開始。
化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)。對于原子、分子概念的正確認(rèn)識程度關(guān)系到學(xué)生能否深入認(rèn)識物質(zhì)的變化本質(zhì),進(jìn)而認(rèn)識化學(xué)的本質(zhì)。
圖1所示的“原教學(xué)思路”顯然是忠實于教材,卻忽視了學(xué)生頭腦中關(guān)于分子原子的已有認(rèn)識(即有關(guān)分子原子的心智模型)。這樣的教學(xué),對于“什么是原子、分子?”、“分子和原子共同特征和區(qū)別是什么?”等問題,學(xué)生也能說出跟教材一樣的“標(biāo)準(zhǔn)答案”,但是并沒有揭示和轉(zhuǎn)變學(xué)生對分子、原子的原有認(rèn)識。
3 新的教學(xué)思路
新的教學(xué)思路如圖2所示。
3.1 創(chuàng)設(shè)真實情境,揭示原有認(rèn)識,促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變
科學(xué)探究,不僅是一種具有一定操作程序的探究學(xué)習(xí)方式(或探究過程),同時也是學(xué)生建構(gòu)知識實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變的認(rèn)識過程[2]。因此,學(xué)生在實施科學(xué)探究的同時是以概念轉(zhuǎn)變的方式實現(xiàn)對知識的建構(gòu),形成新的理解,即是一個由前概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的認(rèn)識過程。
為促使概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的發(fā)生,必須創(chuàng)設(shè)一定的情境,使學(xué)生在真實的情境中對一些現(xiàn)象所包含的原有概念明朗化,自主發(fā)現(xiàn)原有經(jīng)驗與新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象或事實之間的不一致,從而產(chǎn)生認(rèn)知沖突,反思并修改自己的原有認(rèn)識,提出或接受(重建)科學(xué)的觀念(新解釋、新假設(shè)、新概念)。
[任務(wù)一]
(1)塑料袋的變化
(演示)在透明塑料袋中滴入幾滴酒精,將袋擠癟,排盡空氣后用繩把口扎緊,然后放入熱水中(如圖3所示)。
①填表:你會觀察到什么變化?怎樣解釋這些變化?仿照示例把你觀察到的現(xiàn)象和解釋填入下表。
②畫圖:圖4a表示實驗初變化前的部分酒精,“”表示一個酒精分子,請在圖4b的橫線上畫出變化后該部分酒精微觀模型示意圖。
③拓展:如果降溫變成固態(tài),酒精分子又會發(fā)生怎樣的變化?
(2)實錄整理
①填表(見表中下劃線部分)。
②呈現(xiàn)三幅較為典型的學(xué)生作品(如圖5所示)。
師:你畫的與哪幅圖接近?你認(rèn)為比較合理的是哪一幅?說說其他不合理的理由,把你的想法跟同組同學(xué)分享。
生1:甲不合理,變化后分子的體積不變。
師:(追問)塑料袋不是膨大了嗎?
生1:塑料袋膨大是由于酒精分子的間隔增大,而酒精分子本身大小不變。
生2:乙、丙都正確,變化過程中酒精分子的數(shù)目和大小都沒變,改變的僅是分子之間的間隔增大了。
生3:乙也不合理,由于分子在做無規(guī)則運動,在氣態(tài)時酒精分子不可能排列那么整齊。
“任務(wù)一”在真實情境(酒精揮發(fā))中運用列表來復(fù)習(xí)舊知(分子的基本性質(zhì)),采用畫圖的方式對學(xué)生有關(guān)分子的心智模型進(jìn)行探查和糾正。初步建立起“宏觀-微觀”相互聯(lián)系的思維方式,為下一階段學(xué)習(xí)(物理變化和化學(xué)變化的本質(zhì)區(qū)別及化學(xué)變化的實質(zhì))掃清障礙。
3.2 運用模型方法,注重學(xué)習(xí)評價,建構(gòu)核心概念
[任務(wù)二](模型示范)
[教師](投影)
(3)圖6是氧化汞分子受熱分解的微觀示意圖,“”表示汞原子,“”表示氧原子,“”表示氧化汞分子。
①從物質(zhì)微觀構(gòu)成的角度發(fā)現(xiàn)了什么?
②從變化的角度,氧化汞分解屬于什么變化?是如何變化的?對比酒精汽化,你還發(fā)現(xiàn)了什么?
[學(xué)生](觀察、比較、思考、討論)歸納出新認(rèn)識:
物質(zhì)是由微粒構(gòu)成,有的是由分子(如氧化汞、氧氣)構(gòu)成,有的是由原子直接構(gòu)成(如汞);
分子(氧化汞分子或氧氣分子)是由原子(如汞原子、氧原子或氧原子)構(gòu)成的;
在化學(xué)變化中,氧化汞分子可以再分,分成汞原子和氧原子,氧原子再重新組合成氧分子(新的分子),多個氧分子聚合構(gòu)成新物質(zhì)氧氣,許多汞原子聚合成新物質(zhì)汞。
[任務(wù)三](仿模、畫模、評模)
[教師](投影)
(4)請在橫線上以相應(yīng)的方式(名稱、符號或模型圖)表示三個變化。其中,“”、“”分別表示氫原子、氧原子。
①水沸騰
(i)在橫線上填上變化后相應(yīng)物質(zhì)的名稱、符號并畫出其微觀示意圖;
(ii)屬于物理變化的是 ,屬于化學(xué)變化的是 ,依據(jù)是 ;
(iii)從宏觀、微觀、性質(zhì)的角度思考物理、化學(xué)變化前后哪些變了?哪些沒變?宏、微觀間的改變有何關(guān)聯(lián)?
[學(xué)生]畫模、展模、評模、修模(見圖中橫線部分),思考、討論并歸納出新認(rèn)識:
在化學(xué)變化中分子(過氧化氫分子、水分子)可以再分,分成原子(氫原子、氧原子),原子再重新組合成新的分子(水分子、氧分子、氫分子),新的分子聚合構(gòu)成新物質(zhì)(水、氧氣、氫氣);
原子是化學(xué)變化的基本微粒,在化學(xué)變化中不能再分的最小微粒;
分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微粒;同種分子構(gòu)成的物質(zhì)性質(zhì)相同。
“任務(wù)二”以氧化汞分解微觀模型圖為例說明物質(zhì)的微觀構(gòu)成及化學(xué)變化的微觀本質(zhì)。
“任務(wù)三”以多重表征(名稱、符號、模型)典型物質(zhì)的宏觀組成、微觀構(gòu)成及其變化過程,學(xué)生在畫模、展模、評模、修模中建構(gòu)分子原子的概念,初步建立起宏觀現(xiàn)象微觀解釋的觀念。
4 教學(xué)反思
4.1 關(guān)注已有知識經(jīng)驗,揭示日常概念,是有效實施化學(xué)教學(xué)的起點(基礎(chǔ)、前提)
研究表明[3],對科學(xué)概念學(xué)習(xí)的影響因素是多樣的,除了教師和教材以外,學(xué)生的生活經(jīng)驗和其他學(xué)科知識也起著更為強烈和持久的作用。
當(dāng)原有認(rèn)識與科學(xué)概念存有偏差時(也叫模糊概念),對后續(xù)的學(xué)習(xí)會產(chǎn)生消極影響。
即使在概念的改變發(fā)生的時候,學(xué)生仍然保留了他們原來的認(rèn)知和想法,只不過新的知識抑制了他們原來的認(rèn)知。
因此,化學(xué)教學(xué)應(yīng)該關(guān)注學(xué)生已有知識經(jīng)驗,揭示學(xué)生原有認(rèn)識即日常概念的前提下才能有效建構(gòu),同時在教學(xué)中盡量避免形成新的模糊概念。
本案例在“新教學(xué)思路”中果斷放棄各種教材廣為“流傳”的“氨水使酚酞變紅”探究實驗,轉(zhuǎn)而創(chuàng)設(shè)“(酒精使)塑料袋脹大”這一普通而又熟悉的真實情境,以及后面環(huán)節(jié)精心選擇的雙氧水分解、水通電、水沸騰、氧化汞受熱分解等在教材中已出現(xiàn)過的素材,意在喚醒和豐富學(xué)生的感性經(jīng)驗,進(jìn)而在這些熟悉的情境中用模型方法進(jìn)行微觀表征,在揭示出學(xué)生日常概念(即心智模型)的同時,初步形成“宏觀現(xiàn)象微觀解釋”的化學(xué)獨特思維方式,從而建立起“宏觀―微觀”相互聯(lián)系,以及形成“知微顯著”的化學(xué)觀念。
4.2 運用科學(xué)方法,建構(gòu)核心概念,是有效實施化學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵
科學(xué)教育的目標(biāo)不是去獲得一堆由具體事實和理論堆砌的知識,而應(yīng)該是實現(xiàn)一個趨向核心概念的進(jìn)展過程[4]。
埃里克森認(rèn)為,核心概念是指居于學(xué)科中心,具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的關(guān)鍵性概念、原理或方法,也包括對重要概念、原理、理論等的基本理解和解釋,是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分[5]。
由于化學(xué)是主要研究物質(zhì)的分子轉(zhuǎn)變規(guī)律的科學(xué),因此,分子、原子是初中化學(xué)的核心概念,學(xué)生對于原子、分子概念的正確認(rèn)識程度關(guān)系到他們能否深入認(rèn)識物質(zhì)的變化本質(zhì),進(jìn)而認(rèn)識化學(xué)的本質(zhì)。
然而在如圖1所示的原有教學(xué)過程中,有關(guān)分子原子的教學(xué)常常側(cè)重在“分子的特征”和分子、原子概念的文字辨析上,而忽視分子、原子概念的建構(gòu),學(xué)生獲得的是一些支離破碎的有關(guān)分子原子的知識,難以建立起宏觀與微觀之間的聯(lián)系。
科學(xué)方法有助于學(xué)生理解力的提高。模型是一種重要的科學(xué)方法,它可以幫助人們認(rèn)識某些變化過程或某方面的本質(zhì)屬性,有助于建立科學(xué)概念和科學(xué)理論。在本案例的“新教學(xué)思路”中,在不同的階段分別通過不同水平層次的模型方法(觀模、畫模、評模、修模)促進(jìn)分子原子概念的建構(gòu):在[任務(wù)一]酒精汽化這一真實情境中運用畫模、評模的方式進(jìn)行有關(guān)分子前概念的診斷與修正;在[任務(wù)二]中通過觀模(觀察氧化汞受熱分解微觀示意圖)進(jìn)行分子原子概念的初步建構(gòu);在[任務(wù)三]中對多個變化(水沸騰、水通電、過氧化氫分解等)通過畫模、評模中診斷、整合片段有關(guān)分子原子的認(rèn)識,歸納出物理變化、化學(xué)變化的微觀本質(zhì),從而建立起宏觀與微觀之間的聯(lián)系,形成“宏觀-微觀”相互聯(lián)系的思維方式。
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[3]魏冰.關(guān)于中學(xué)生的原子、分子心智模型的研究[J].化學(xué)教育,2001,(3):6~9.
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;電機學(xué);理工融合;教材內(nèi)容
中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)37-0027-02
一、引言
電機學(xué)是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課程,主要講授電機基本結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和運行特性等方面的內(nèi)容。該課程具有較強的理論性和實踐性,強調(diào)知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和動手實驗?zāi)芰1-5]。電機學(xué)課程對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有很大影響,但同時,電機學(xué)也是一門難學(xué)、難教的課程。該課程綜合了電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、機械學(xué)等多個學(xué)科的知識,這種多學(xué)科交叉、理論結(jié)合實際的特點使得學(xué)生在學(xué)習(xí)電機學(xué)的時候普遍感到困惑和困難。
電機學(xué)課程在電氣類專業(yè)課程中具有鮮明的特點和很強的代表性。根據(jù)多年教學(xué)實踐經(jīng)驗,要開展好電機學(xué)教學(xué)工作,需要從理學(xué)和工學(xué)兩個角度來進(jìn)行。理工融合的特點在電機學(xué)教學(xué)中體現(xiàn)得非常明顯,教學(xué)人員只有既具備理學(xué)思維模式也具備工學(xué)思維模式,才能真正開展好電機學(xué)教學(xué)工作。
二、“理工融合”的思想和理念
理學(xué)和工學(xué)是兩個非常重要、緊密關(guān)聯(lián)且具有豐富內(nèi)涵的學(xué)科門類。理學(xué)是研究數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等各領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué),其問題意識的根本在于對現(xiàn)象進(jìn)行本質(zhì)分析和解釋,一般所說的科學(xué)家往往就屬于理學(xué)領(lǐng)域。工學(xué)是覆蓋面最廣的一門學(xué)科,工學(xué)問題意識的根本在于實用性和具體應(yīng)用,肩負(fù)著提出解決問題的辦法并將其產(chǎn)業(yè)化的重要作用。一般所說的工程師、技術(shù)員往往就屬于工學(xué)領(lǐng)域。換言之,理學(xué)的興趣在于解釋“為什么”,工學(xué)的興趣在于“怎么辦”。
從基礎(chǔ)到應(yīng)用的過程中,理學(xué)和工學(xué)在截然不同的方向上發(fā)展,前者注重對事物本質(zhì)規(guī)律的思考,后者注重解決實際具體問題。對于理學(xué)和工學(xué),很少人能夠兼顧二者加以研究,大多數(shù)人往往會偏向其中一個方面。長期以來,在我國高等理工科教育的格局中,理工分離現(xiàn)象比較嚴(yán)重;只注重理學(xué)或者只注重工學(xué),都會造成理學(xué)和工學(xué)各行其是、無法進(jìn)行有效結(jié)合的問題。隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展、探索研究越來越深入和復(fù)雜,科技人員理工分離所帶來的弊病隨之更加突顯出來。許多工科專業(yè)的畢業(yè)生經(jīng)過若干年工作實踐之后明顯感覺創(chuàng)新乏力、后勁不足;許多理科專業(yè)的學(xué)生由于所學(xué)課程跟工程應(yīng)用脫節(jié)嚴(yán)重,就業(yè)面狹窄,難以適應(yīng)實際工作需要,發(fā)揮不出應(yīng)有的作用。因此,理學(xué)和工學(xué)融合在當(dāng)前變得尤為重要,只有“理工融合”才能真正培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型拔尖人才。
三、教材內(nèi)容組織中的問題及分析
由于電機這個研究對象本身的復(fù)雜性,為了盡可能清楚地把更多內(nèi)容包含到電機學(xué)教材中,傳統(tǒng)電機學(xué)教材的內(nèi)容顯得很龐雜,內(nèi)容多而且編排比較雜亂,非常不利于初學(xué)者學(xué)習(xí),其主要問題及分析如下。
1.電機學(xué)涉及的內(nèi)容包含工學(xué)和理學(xué)兩部分,這兩部分內(nèi)容在教材中交叉出現(xiàn),其線條和脈絡(luò)不清晰;初學(xué)者往往不能對教材中工學(xué)和理學(xué)部分進(jìn)行有效區(qū)分,并采取有針對性的學(xué)習(xí)方法。電機分析使用的基本理論工具是電磁學(xué)和數(shù)學(xué),二者屬于理學(xué)領(lǐng)域;而電機分析的對象本身(直流電機、交流電機、變壓器等)屬于工學(xué)(電氣工程)領(lǐng)域。長期以來,由于國內(nèi)高等教育在專業(yè)劃分上太細(xì),學(xué)生基本上只能在限定的學(xué)科專業(yè)范圍內(nèi)學(xué)習(xí),很少能夠有機會去了解其他學(xué)科門類的特點和學(xué)習(xí)方法。然而,理學(xué)的學(xué)習(xí)方法和工學(xué)的學(xué)習(xí)方法有很大區(qū)別,如果學(xué)生由于對理學(xué)和工學(xué)各自學(xué)科特點認(rèn)識不足,不能采用合適的學(xué)習(xí)方法,學(xué)習(xí)上勢必會事倍功半。采用理學(xué)的學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)工學(xué),或者采用工學(xué)的學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)理學(xué),是學(xué)生學(xué)習(xí)電機學(xué)的時候常走入的誤區(qū),造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)上的困惑和困難。
2.電機學(xué)教材中理學(xué)內(nèi)容和工學(xué)內(nèi)容各自所占的比例不合適。理學(xué)部分在電機學(xué)中是基礎(chǔ)內(nèi)容,但是電機學(xué)教材對這部分內(nèi)容的介紹往往過于簡單,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候常常感覺理論基礎(chǔ)不夠。工學(xué)部分是電機學(xué)的主要部分,工學(xué)部分主要是對電機進(jìn)行建模和分析,對于這部分內(nèi)容,學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候也有很多問題。工學(xué)部分學(xué)習(xí)的問題在于教材上內(nèi)容多而且雜,知識線條和脈絡(luò)不清晰。工學(xué)部分應(yīng)該注重電機工程分析方法的講解,許多與之無關(guān)的內(nèi)容可以去掉。例如,在直流電機的分析中,傳統(tǒng)電機學(xué)教材總是用很大篇幅來講解直流電機繞組的各種聯(lián)結(jié)方法,學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的時候?qū)W生總是感覺太抽象。但是,有實踐經(jīng)驗的人都知道,電機繞組的聯(lián)結(jié)方法只要在工作中多接觸就會不言自明;電機繞組的聯(lián)結(jié)其本身是個很簡單的問題,但是在書本上來講解這部分內(nèi)容卻顯得很難理解。
3.電機學(xué)教材中知識點很多,但是眾多知識點和核心概念缺乏合適的組織編排結(jié)構(gòu),使得初學(xué)者在學(xué)習(xí)的時候感覺很費力。根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗,如果在學(xué)習(xí)中能夠先對所有知識點的框架結(jié)構(gòu)有個整體認(rèn)識,然后再深入進(jìn)去學(xué)習(xí)各個知識點,學(xué)習(xí)效果會好得多。傳統(tǒng)電機學(xué)教材往往忽略了知識點的系統(tǒng)性和連貫性,初學(xué)者學(xué)習(xí)的時候始終有種只見樹木不見森林的感覺,抓不住學(xué)習(xí)的重點。
四、教材內(nèi)容組織編排的改進(jìn)措施
根據(jù)上述分析,基于“理工融合”理念對傳統(tǒng)電機學(xué)教材內(nèi)容重新進(jìn)行組織和編排的教學(xué)改革勢在必行,其具體措施如下:
1.在電機學(xué)教材中增加對理學(xué)和工學(xué)特點進(jìn)行介紹的內(nèi)容,讓學(xué)生從學(xué)科角度來認(rèn)識理學(xué)和工學(xué)各自的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)方法。由于電機學(xué)教材中理學(xué)和工學(xué)的內(nèi)容交叉在一起,因此要盡量把理學(xué)內(nèi)容和工學(xué)內(nèi)容按照知識單元模塊各自規(guī)整在一起,同時在教材中對這些知識單元模塊進(jìn)行一定的標(biāo)識,指明該知識單元模塊是屬于理學(xué)領(lǐng)域還是屬于工學(xué)領(lǐng)域。
2.根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求,調(diào)整電機學(xué)教材中理學(xué)內(nèi)容和工學(xué)內(nèi)容的比重。如果專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是科研型人才,那么教材中應(yīng)該加大理學(xué)內(nèi)容部分的份量,著重培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力,以利于以后從事基礎(chǔ)科研工作或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí);如果專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是技術(shù)型人才,那么教材中應(yīng)該加大工學(xué)部分內(nèi)容的份量,著重培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用和解決實際問題的能力。
3.盡量把教材中眾多知識點按照一個整體的框架結(jié)構(gòu)組織和編排起來,并給出知識單元模塊的索引以便于對照查找。通過這種組織和編排方式,學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候,就能夠明白為什么要學(xué)習(xí)某個知識點以及該知識點在整個框架中的位置和重要性。通過這種組織和編排方式,學(xué)生很容易克服以前學(xué)習(xí)中只見樹木不見森林,知其然不知其所以然的問題,從而極大地提升學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。
五、結(jié)論
理科教育和工科教育有著明顯的不同,二者的差異主要體現(xiàn)在邏輯思維方式、人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程內(nèi)容安排等幾個方面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會需求的變化,高等院校學(xué)科設(shè)置和專業(yè)建設(shè)在高度分化的基礎(chǔ)上越來越呈現(xiàn)出交叉、融合的趨勢;在理工院校中促進(jìn)理工融合的教育教學(xué)改革早已成為教育界共識。本文正是在這個背景下,基于電機學(xué)教學(xué)中現(xiàn)有問題的分析,對傳統(tǒng)電機學(xué)教材編寫方式提出了一些改進(jìn)措施,這些措施將有力地推動該課程的教學(xué)改革。
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【關(guān)鍵詞】問題驅(qū)動 核心概念 生物學(xué)教學(xué)
在現(xiàn)在新課標(biāo)的改革應(yīng)用中,學(xué)校和老師更為注重學(xué)生的自身發(fā)展,努力加強學(xué)生對核心概念學(xué)習(xí)及其應(yīng)用體會。以核心概念教學(xué)的方法與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比,有效避免了學(xué)生死記硬背情況,使學(xué)生不再只是機械式的進(jìn)行學(xué)習(xí)。對學(xué)習(xí)的整體把控也更有整體感和理解力,對教學(xué)的中心思想和運用也更加靈活。本文將以生物學(xué)為例,對核心概念的教學(xué)策略進(jìn)行分析,同時也以問題驅(qū)動為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)策略的研究。
一、以問題驅(qū)動在核心概念教學(xué)策略成因分析
“問題驅(qū)動”本是一種需要建立于對理論學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)生對不理解或不清楚的地方進(jìn)行問題式的引導(dǎo)分析學(xué)習(xí),從而體現(xiàn)出問題的核心內(nèi)容和理解的知識點。教師通過問題驅(qū)動式的教學(xué),有利于讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中學(xué)會自我分析問題、找出問題、解決問題,從而加深學(xué)生自我學(xué)習(xí)、探究合作學(xué)習(xí)的動力。但是我們在對問題驅(qū)動式的教學(xué)過程中,也還需要遵循兩個原則問題,一是在問題的引導(dǎo)過程中,要以學(xué)生的學(xué)習(xí)和學(xué)生的要求為主體內(nèi)容進(jìn)行思考,實現(xiàn)主體式的原則;二是在教學(xué)過程中,不能一味的實行灌輸式的教學(xué)模式,要多建立自主式的學(xué)習(xí)方法,從而建立教學(xué)結(jié)構(gòu)的原則。這樣才能有利于學(xué)生將問題轉(zhuǎn)為自身學(xué)習(xí)的動力,構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)氛圍環(huán)境。
二、以具體應(yīng)用策略和實例進(jìn)行探究
1.核心概念沖突策略
在高中生物學(xué)教學(xué)中,生物學(xué)概念概念教學(xué)是意義教學(xué)里最為常見的類型,掌握生物概念教學(xué)策略是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)、掌握生命現(xiàn)象及其運動規(guī)律的有效保證。在核心概念教學(xué)過程中,學(xué)生容易被日常生活中習(xí)慣或者一些片面的理解所引導(dǎo),從而導(dǎo)致對問題的分析學(xué)習(xí)不全面或錯誤化,這樣在以后的學(xué)習(xí)過程中,很容易造成學(xué)生對知識的沖突理解,讓學(xué)生對學(xué)習(xí)的概念更為模糊化。因此,老師在教學(xué)過程中,可以將以前學(xué)過的知識和和現(xiàn)需學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行一個前綴化教學(xué),避免引起學(xué)生對知識的認(rèn)知錯誤,實現(xiàn)科學(xué)化的核心概念教學(xué),加深學(xué)生對知識的理解應(yīng)用。
2.前需知識潛伏策略
前需知識就是需要我們對新的知識的理解學(xué)習(xí)中,首先應(yīng)該具有其知識點的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)認(rèn)知條件,這樣才能保證對問題的分析更徹底,這也是實現(xiàn)學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。比如:在高中生物課教學(xué)過程中,對染色體組進(jìn)行學(xué)習(xí)時,首先,我們可以設(shè)計以下問題進(jìn)行引導(dǎo)進(jìn)入學(xué)習(xí):
問題1:秋水仙素誘導(dǎo)多倍體是怎樣形成的?
問題2:此技術(shù)主要誘導(dǎo)的是染色體組數(shù)加倍嗎?
問題3:此技術(shù)與生物體染色體加倍有何種關(guān)系?
在前面兩個問題中,我們可以通過我們所學(xué)的知識進(jìn)行回答,然后在對問題3的疑慮中進(jìn)行學(xué)習(xí)本課堂所需學(xué)習(xí)的內(nèi)容。從而引導(dǎo)學(xué)生對問題的探究,也有助于加深對所學(xué)知識的理解學(xué)習(xí)。當(dāng)我們對問題在探究的過程中,也可以實現(xiàn)對問題的學(xué)習(xí)所需應(yīng)用到的基礎(chǔ)點進(jìn)行搜尋,將我們所需學(xué)習(xí)的問題進(jìn)行細(xì)化,最后有助于對問題的總結(jié)分析。這種學(xué)習(xí)方法也是對核心概念問題的整合升華,對問題的細(xì)分遷移,從而幫助學(xué)生對問題的分析學(xué)習(xí)。
3.核心概念的完整性策略
我們在生物學(xué)教學(xué)的過程中,常常發(fā)現(xiàn)學(xué)生對生物知識的學(xué)習(xí)通常是采取的記憶式,這體現(xiàn)出學(xué)生對知識的理解不透徹,無法將知識點進(jìn)行延伸學(xué)習(xí)、應(yīng)用學(xué)習(xí)。因此,我們在教學(xué)過程中,首先應(yīng)該對學(xué)生的生物學(xué)習(xí)情況有一個整體的把控,將問題從學(xué)生的角度進(jìn)行細(xì)化,同時也要充分考慮到知識的學(xué)習(xí),對知識點進(jìn)行有策略化的設(shè)計,一步步加深學(xué)習(xí)探究,幫助學(xué)生對問題的理解應(yīng)用,同時也要幫助學(xué)生對不懂知識的教學(xué),把他們的問題進(jìn)行整合講解,有助于實現(xiàn)問題的更全面學(xué)習(xí)。這種核心概念的設(shè)計化教學(xué)策略中,老師通過對問題的一步步分析引導(dǎo),整合學(xué)生的問題教學(xué),最終有助于實現(xiàn)學(xué)生的自主思維探究學(xué)習(xí)。
4.關(guān)注定勢與認(rèn)知風(fēng)格
當(dāng)老師在對問題的設(shè)計過程中,一步步的引導(dǎo)分析學(xué)習(xí)可以有效地幫助學(xué)生減少死記硬背的習(xí)慣,也能加強他們對自我知識的學(xué)習(xí)探究。所以,老師對問題的講解過程中,應(yīng)該采取最為有效合適的方法,多多聽取其他老師的建議和聽取學(xué)生的要求需要,做到怎樣如何更好的體現(xiàn)問題的提出,同時也可以有助于學(xué)生對以前知識的學(xué)習(xí),在生物學(xué)概念教學(xué)中,讓學(xué)生從生活中的事物進(jìn)行自我分析學(xué)習(xí),提高學(xué)生對知識點的應(yīng)用,增加他們對知識更全面化的分析學(xué)習(xí),從而實現(xiàn)由簡到難、由局部到整體、由理論到實踐,更好將知識轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨淼慕虒W(xué)素養(yǎng)。
【參考文獻(xiàn)】
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【關(guān)鍵詞】對數(shù) 概念 認(rèn)知負(fù)荷 圖式建構(gòu)。
【中圖分類號】G【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】0450-9889(2015)06B-0072-03
對一個數(shù)學(xué)概念的學(xué)習(xí),并不僅僅在于能記住它、表達(dá)出它的定義、認(rèn)識它的代表符號,而且要真正能夠理解和把握它的本質(zhì)屬性,并能運用它來解決問題。對數(shù)函數(shù)是高考的一個熱點。對數(shù)概念掌握不好,將會直接影響到學(xué)生對很多與對數(shù)函數(shù)有關(guān)的題目的理解和把握,導(dǎo)致各種的錯誤的發(fā)生。所以說對數(shù)概念是數(shù)學(xué)的一個基本而又重要的概念。本文將圍繞對數(shù)概念的講解策略,從對數(shù)概念的應(yīng)用等方面對對數(shù)概念教學(xué)進(jìn)行探討。
一、問題的提出
高三的同步訓(xùn)練中有這樣一道題:
函數(shù)的定義域是( )
A.(1,2)∪(2,3) B.(-∞,1)∪(3,+∞)
C.(1,3) D.[1,3]]
解答過程如下:
由解之得,故選 A
這道題的考查目的就是為了讓學(xué)生熟練掌握函數(shù)的定義域的求法,把握好基礎(chǔ)知識,但結(jié)果答對的只有少數(shù)幾個,相當(dāng)多的學(xué)生根本不知道怎么入手,看見log就頭痛,20%的學(xué)生的答案為C。最后,很多學(xué)生對解答過程提出問題:可以理解,那是因為真數(shù)要求大于0,但為什么還要這個條件?若把題目換成求函數(shù)的定義域,大部分的學(xué)生馬上可以回答是。這時候才有同學(xué)醒悟過來,原來還要考慮分母不為0。可為什么是≠1?只有極少的學(xué)生知道原因所在。
高三了,仍有相當(dāng)多的學(xué)生對對數(shù)的定義和性質(zhì)掌握不好,理解膚淺,有的甚至連最基本的對數(shù)和指數(shù)的互化都不懂。其他班的情況也好不到那里去。在普通高中里,這種情況不是一屆兩屆學(xué)生的問題,而是我們在數(shù)學(xué)教學(xué)中一直都頭痛的問題。那么,我們的對數(shù)概念的教學(xué)應(yīng)該如何進(jìn)行才能讓學(xué)生理解并掌握呢?
對數(shù)概念是數(shù)學(xué)的一個基本而又重要的概念。對數(shù)概念掌握不好,將會直接影響到學(xué)生對對數(shù)函數(shù)的理解和掌握,影響到很多與對數(shù)函數(shù)有關(guān)的題目的理解和把握,導(dǎo)致各種錯誤的發(fā)生。而且,對數(shù)函數(shù)是高考的一個熱點,通常以選擇題或填空題的形式考查對數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì);或者與不等式等其它知識相結(jié)合,出現(xiàn)在解答題中。但我們知道,學(xué)好一個數(shù)學(xué)概念,并不僅僅在于能記住它,把它背下來,能表達(dá)出它的定義、認(rèn)識它的代表符號,而是要真正能夠理解和把握它的本質(zhì)屬性,弄清它的內(nèi)涵和外延,并能運用它來解決問題。而這一點,也正是學(xué)生要學(xué)好數(shù)學(xué)的原因所在。
在高一的課程中,首先安排了對數(shù)概念和對數(shù)的運算法則的教學(xué)和學(xué)習(xí),然后再安排對數(shù)函數(shù)的教學(xué)和學(xué)習(xí)。分步教學(xué),逐層加深。而“對數(shù)”這個概念對高一的學(xué)生而言,是個陌生而且抽象的東西,首先在心理上就對它產(chǎn)生了排斥;再次對新概念不理解,導(dǎo)致對性質(zhì)、公式的不理解,加上運算能力差,怕麻煩,對對數(shù)的計算不耐心,產(chǎn)生放棄的心理。因此,相當(dāng)多的學(xué)生在遇到對數(shù)時,情愿放棄也不愿多思考,多總結(jié),多練習(xí)。一而再,再而三,也就忽視了對這個概念的理解,導(dǎo)致遇到對數(shù)就避開,積累下來,問題就更難以解決了。本文將圍繞對數(shù)概念的講解策略結(jié)合自己的經(jīng)驗對對數(shù)概念教學(xué)進(jìn)行一點探討。
二、對數(shù)的講解策略
學(xué)生對概念的學(xué)習(xí)就是一個對概念的認(rèn)知過程。從認(rèn)知理論上來說任何教學(xué)都會引起三種認(rèn)知負(fù)荷。澳大利亞心理學(xué)家J.Sweller等認(rèn)為“認(rèn)知負(fù)荷就是將特定工作加在個體認(rèn)知系統(tǒng)時所產(chǎn)生的負(fù)荷量”。認(rèn)知負(fù)荷包括內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷三種基本成分。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷是指由于元素間交互形成的負(fù)荷,內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷取決于所要學(xué)習(xí)的材料的本身的難易程度和復(fù)雜性與學(xué)習(xí)者的原有的知識水平之間的交互,教學(xué)設(shè)計者不能對它產(chǎn)生直接的影響但可以進(jìn)行控制;外在認(rèn)知負(fù)荷是超越內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷的額外負(fù)荷,它與不合理的教學(xué)設(shè)計、教材的呈現(xiàn)方式和教學(xué)活動的組織有關(guān),也稱為無效負(fù)荷或無關(guān)負(fù)荷。能通過教學(xué)內(nèi)容的重組和設(shè)計進(jìn)行調(diào)整,降低額外負(fù)荷量;相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷是指與個體主觀領(lǐng)域相關(guān)的信息,指個體在圖式建構(gòu)和自動化過程中所投入的認(rèn)知資源的數(shù)量,它與個體的認(rèn)知努力有關(guān),提高學(xué)生個體的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷,可以引導(dǎo)學(xué)生利用剩余認(rèn)知資源進(jìn)行深層次的圖式建構(gòu),將知識存于長期記憶中,降低工作記憶的負(fù)荷量。由于內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷具有疊加性,且三者之和不超過工作記憶總的負(fù)荷量,若超過工作記憶所能接受的范圍,就會產(chǎn)生焦慮、壓力和煩惱,并影響學(xué)習(xí)的績效。因此,對于每一個教學(xué)內(nèi)容,若想要獲得好的學(xué)習(xí)效果,則對該教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和活動的組織必須考慮到這三種認(rèn)知負(fù)荷,使學(xué)生所承受的總負(fù)荷量不超過其工作記憶的總負(fù)荷量。對于對數(shù)概念的教學(xué),首先要引入得當(dāng),對教學(xué)設(shè)計要合理,這樣就會讓學(xué)生承受的內(nèi)在負(fù)荷與外在負(fù)荷降低,增加其相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。下面將從這三個方面具體談?wù)剬?shù)概念教學(xué)的一些體會。
(一)充分考慮教材的特點、學(xué)生的知識水平和接受能力的交互作用,控制內(nèi)在負(fù)荷量的增加
我們可以先從一個比較常用的問題出發(fā),在講對數(shù)的概念之前,先舉一個利息計算的問題的例子。如,你手頭有5萬元,存進(jìn)銀行,每年的利率為2.25%,試計算需要多久,連本帶利共有10萬元?
這是發(fā)生在學(xué)生的生活當(dāng)中一個常見的問題,是他們所熟悉的感興趣的問題,因而會激起學(xué)生強烈的好奇心。而且這與所學(xué)過的指數(shù)運算有關(guān),通過這樣一個平臺,降低學(xué)生所承受的內(nèi)在負(fù)荷與外在負(fù)荷。再因勢利導(dǎo),引導(dǎo)他們積極思考問題“應(yīng)該怎樣去解決這個問題呢?”因而可以這樣分析:
根據(jù)題意,我們可以利用方程的思想,由“求什么就設(shè)什么”,可設(shè)需要x 年,連本帶利共有10萬元,則可列出式子
5×(1+2.25%)x=10
化簡得 1.0225x=2
對于這個指數(shù)式,相當(dāng)多的學(xué)生是既熟悉又陌生的,若方程是2x=8,由于23=8,他們可以得出答案為x=3,因為2x=8=23,可求出x=3,但是1.0225x=2中,這個底數(shù)1.0225與右邊的2不像2和8那樣具有這種明顯的指數(shù)關(guān)系,因而要解決這個問題,就得另辟捷徑了。
在解決這個問題之前,我們可以先復(fù)習(xí)這樣一個問題:若2+x=6,怎樣求出x?這是小學(xué)生也能回答的問題。即x=6-2,x=4。提出x+2=6是加法,而求出x時,x=6-2=4所運用的是減法,那么加法和減法有什么關(guān)系?學(xué)生都可以回答是互為逆運算,進(jìn)而可以提出,互為逆運算,可以解決加減法的計算問題,同樣的,它也可以解決乘除法的計算問題,那么,它能否解決指數(shù)的計算問題呢?
通過這個問題的提出,給學(xué)生指出了一條解決問題的路徑,那就是找到指數(shù)運算的逆運算。但是它的逆運算是什么呢?此時,我們可以告訴學(xué)生,這就是我們將要學(xué)習(xí)的新內(nèi)容――對數(shù)。
通過這樣的一個課前引入,讓學(xué)生在接觸到新的概念之前,就已經(jīng)有了一個強烈的感知,他們要學(xué)的是指數(shù)運算的逆運算。減輕他們對新概念的排斥力,從心理上給他們吃下一顆定心丸,降低他們認(rèn)知的無關(guān)負(fù)荷,增強他們有效的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。
(二)合理設(shè)計教學(xué)過程,降低無關(guān)負(fù)荷對學(xué)生的知識的圖式建構(gòu)和記憶的負(fù)面影響
那么,什么是對數(shù)呢?引進(jìn)課本的概念,若a(a>0,a≠1)的b次冪等于N,就是ab=N,那么數(shù)b叫做以 a為底N 的對數(shù),記做lagaN=b,其中 a叫做對數(shù)的底數(shù),N 叫做真數(shù)。
其中“l(fā)og ”是對數(shù)(logarithm)的符號,是對數(shù)的拉丁文logarithm的縮寫,與“+”“-”的作用相當(dāng)。說明了“l(fā)og ”的作用和來源,減輕了學(xué)生對它的恐懼感,增加了學(xué)生對對數(shù)的理解和認(rèn)識。這樣,有助于降低外在負(fù)荷的影響,增強有效負(fù)荷的承受力。
由于概念中是直接由指數(shù)式ab=N定義對數(shù)式lagaN=b 的,那么這兩者之間的關(guān)系必然密不可分,這就讓學(xué)生不由自主地回憶起剛才的第一個認(rèn)識――它們是互為逆運算。再引導(dǎo)學(xué)生觀察指數(shù)式ab=N和對數(shù)式lagaN=b這兩個式子,看看對應(yīng)的字母的位置有什么變化?
在此過程中,教師的作用僅在于引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析,讓學(xué)生在觀察和分析的過程中建立自己對知識的圖式建構(gòu),內(nèi)化為自己的知識。
然后,通過讓學(xué)生自己觀察、填空,分組討論得出以下問題的結(jié)論。
(1)42=16 log4( )=2
(2)log42=( )
(3)102=100log( )100=2
(4)m-2=n logm( )=-2
(5)log525=25( )=25
(6)4-2=( )
(7)log1010000=4( )4=10000
(8)loge10=2.303e( )=10
通過圖形中字母的位置的變化,鞏固學(xué)生自己建構(gòu)起來的知識網(wǎng)絡(luò),增強有效的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷;也可以通過圖形中字母的位置的變化,明確指數(shù)運算和對數(shù)運算這兩個逆運算之間的變化規(guī)則,并用于實際計算中。通過這樣數(shù)形結(jié)合,加強學(xué)生的感性認(rèn)識,掌握指數(shù)式和對數(shù)式之間的互化的規(guī)律,達(dá)到掌握概念的目的。然后,因勢利導(dǎo),引進(jìn)常用對數(shù)(以10為底的對數(shù))和自然對數(shù)(以 e為底的對數(shù))的定義,分別簡記為lg N和lnN。
利用表格將指數(shù)式的一些性質(zhì)列出,讓學(xué)生對應(yīng)找出對數(shù)式的性質(zhì)。
學(xué)生通過此表格,可以利用指數(shù)式和對數(shù)式之間的互化,將loga1=0,logaa=1寫出,進(jìn)而用文字將“零和負(fù)數(shù)沒有對數(shù)”,“1的對數(shù)為0”,“底數(shù)的對數(shù)為1”這幾個性質(zhì)總結(jié)出來。
基于大腦皮層的結(jié)構(gòu)和人腦的認(rèn)知結(jié)構(gòu),人腦對圖形語言所反饋的信息的接受力比對文字?jǐn)⑹鏊答伒男畔⒌慕邮芰σ獜姷枚?。利用圖表來建構(gòu)數(shù)學(xué)知識,直觀形象,使學(xué)生更利于理解和接受,然后內(nèi)化為自己的更深層次的圖式建構(gòu),將信息存于自己的長期記憶中。這對增強學(xué)生的有效認(rèn)知負(fù)荷,降低無關(guān)負(fù)荷的影響,使工作記憶總負(fù)荷量達(dá)到平衡起到極為重要的作用。
通過圖表的類比策略,不僅幫助學(xué)生復(fù)習(xí)舊的知識,還通過新舊知識的遷移,達(dá)到學(xué)習(xí)新知識的目的。多個類比源多次類比,有助于學(xué)生形成更為抽象的圖式,它可以增長學(xué)生的類比經(jīng)驗,幫助學(xué)生形成感知知識結(jié)構(gòu)的思維傾向,更好地提取信息的一般規(guī)律,用于解決不同表征的問題,降低學(xué)生的無關(guān)負(fù)荷的影響力。
另外,學(xué)習(xí)環(huán)境也影響著學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的構(gòu)成,創(chuàng)設(shè)一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓學(xué)生伴隨著感知、聆聽、觀察、思維、陳述等認(rèn)知過程的介入,以及信心、興趣、成功或失敗等情感因素的介入,可以有效地降低無關(guān)負(fù)荷的影響,增強有效的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。因此,可以在課堂上組織學(xué)生進(jìn)行分組討論,合作學(xué)習(xí),將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給他們自己。這樣不僅促進(jìn)學(xué)生的自主思考,而且通過相互間的交流,鍛煉他們的表達(dá)能力和團結(jié)協(xié)作的精神,這要比教師唱獨角戲要有效得多。
(三)精選例題,鞏固概念,通過對概念的初步感知,將學(xué)生建構(gòu)的概念的圖式存于長期記憶中,降低工作記憶的負(fù)荷量,不超出工作記憶所能接受的總負(fù)荷量。
總而言之,我們要加強對數(shù)學(xué)概念教學(xué)的研究,合理運用各種教學(xué)策略,遵循學(xué)生的思維方式和認(rèn)知特點把復(fù)雜的概念簡單化。運用學(xué)生熟悉的情景教學(xué),舉例示范,變抽象為具體,能有效降低學(xué)生的內(nèi)在與外在無關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。讓學(xué)生多觀察,多思考,提煉自己對知識的圖式建構(gòu)。多分析概念中的關(guān)鍵詞,幫助學(xué)生弄清楚概念的內(nèi)涵與外延,增加有效的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),提高課堂效率。
【參考文獻(xiàn)】
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一、重視物理概念的引入
引入新概念的方法和途徑很多??梢詣?chuàng)設(shè)情境設(shè)疑引入,也可以采用演示實驗直觀引入等。但是不管采用什么途徑引入概念,都必須使學(xué)生認(rèn)識到引入新概念的必要性和重要性,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索新知識的愿望。這是教好物理概念的重要環(huán)節(jié)。
二、按照循序漸進(jìn)的原則進(jìn)行概念、規(guī)律教學(xué)
教學(xué)過程既是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程,也是學(xué)生領(lǐng)會方法、提高能力、接受熏陶的過程。而無論是掌握知識,還是領(lǐng)會方法、提高能力,都不可能一蹴而就,都要有一個符合學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的逐步積累的過程。因此,教師在教學(xué)目標(biāo)的制定、教學(xué)內(nèi)容的安排和習(xí)題的篩選等方式方面,都應(yīng)充分貫徹循序漸進(jìn)的原則,逐步滲透,分步到位。
比如,“加速度”的概念是高一物理教學(xué)的重點和難點內(nèi)容,讓學(xué)生正確理解“加速度”的概念,將會對其以后運動學(xué)及動力學(xué)部分的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。而要真正理解“加速度”的物理意義及定義公式,學(xué)生必須具有較高的抽象思維能力,而這時學(xué)生才剛步入高中不久,多數(shù)學(xué)生的思維水平仍處在形象思維階段,抽象思維能力不高,這就給“加速度”這一概念的學(xué)習(xí)造成了較大困難。因此,在教學(xué)中教師不能操之過急,應(yīng)分階段逐步進(jìn)行。在第二章初次學(xué)習(xí)“加速度”時,只要求學(xué)生在理解勻變速直線運動概念的基礎(chǔ)上,知道加速度的定義公式a=(vt vO)/t中各個符號的意義及a的單位、讀法;對于“加速度”的物理意義,在這里只要求學(xué)生理解類似如下情形:火車出站時a=O,3m/s2表示火車的速度每過1秒均勻增加0,3m/s;汽車剎車時a=-2m/s2表示汽車的速度每過1秒均勻減小2m/s;即:在勻變速直線運動中,a的-大小反映的是物體速度大小變化的快慢;然后再依據(jù)公式a=(vt vO)/t,結(jié)合實例引導(dǎo)學(xué)生弄清式中(vt-vO)和a的區(qū)別和聯(lián)系,知道a的大小是由(vt-vO)和t兩個因素決定的;至于a的方向,可以告訴學(xué)生等學(xué)習(xí)了“牛頓第二定律”之后就明白了。在第三章“牛頓第二定律”的學(xué)習(xí)中,結(jié)合演示實驗使學(xué)生理解F=ma的物理意義,知道力是產(chǎn)生加速度的原因,物體的加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比;a隨著F的變化而變化,當(dāng)F恒定時,a也是恒定的,此時物體的運動就是勻變速運動;a的方向與F的方向一致,若以vO的方向為正方向,則在勻加速直線運動中,a為正值;在勻減直線運動中,a為負(fù)值,從而使學(xué)生對加速度的方向及實際中采用的正負(fù)號有了正確的認(rèn)識。在第四章學(xué)習(xí)“勻速圓周運動”時,通過“向心加速度”的學(xué)習(xí),使學(xué)生對“加速度”的理解進(jìn)一步擴展和深化,知道在勻速圓周運動中,加速度是描述線速度方向變化快慢的物理量。至此,學(xué)生對加速度的物理意義:“加速度是用來描述物體速度變化快慢的物理量”就從速度的大小和方向兩個方面有了全面正確的理解。
三、重視概念、規(guī)律建立過程的學(xué)習(xí)
在物理概念、規(guī)律的教學(xué)中,一定要重視概念、規(guī)律的建立過程的教與學(xué)。這就要求教師要在認(rèn)真研究教材內(nèi)容,充分了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)、認(rèn)識特點和思維水平的基礎(chǔ)上,創(chuàng)設(shè)情境,設(shè)問引思,讓他們真正參與到形成概念、得出規(guī)律的過程中來,讓他們通過自己的切身體會、感悟,理解物理概念,掌握物理規(guī)律,尤其是弄清物理規(guī)律的“來龍去脈”。這樣以來,學(xué)生就會在理解的基礎(chǔ)上,記住概念、規(guī)律的定義、公式及物理意義、適用條件等,從而能夠熟練的應(yīng)用它們?nèi)シ治鰡栴}和解決問題。
四、及時消除概念、規(guī)律形成過程中的觀念干擾
學(xué)生在學(xué)習(xí)某些物理概念、規(guī)律之前,已根據(jù)自己的切身感受和生活經(jīng)驗在頭腦中形成了一些觀念,這些觀念中有些是正確的,可以作為形成概念、得出規(guī)律的基礎(chǔ),加一應(yīng)用。但其中有些觀念則是片面的或錯誤的,它們對概念的形成和規(guī)律的建立會產(chǎn)生一定的干擾。因此,在概念、規(guī)律教學(xué)過程完成之后,應(yīng)及時通過鞏固練習(xí)消除這些錯誤觀念。