AG真人 AG平台AG真人 AG平台AG真人 AG平台活化能是化学动力学中的重要概念,是教师教学、学生学习的难点内容,也是近年来高考命题的热门选择。目前的大部分高中化学教材给出的活化能的定义,给读者的信息都是,一个化学反应的活化能既不可能是零,更不可能是小于零的负值,活化能是负值在理论上是没有意义的,相应地,高考命题时也默认了活化能只有正值。正如2011年海南省理综高考11题:
某反应的ΔH=+100 kJ?mol-1,下列有关该反应的叙述正确的是( )
再看C选项,在与学生交流的过程中发现,学生通常认为,如图1所示的反应物A生成物C时,必须要经过一个吸收一定的能量达到活化状态B的过程,只有比反应物的平均能量EA高出E1(或E1以上)的数值时,才能越过能峰,变成产物的分子,也就是说,活化能一定是正值,因此正反应活化能一定大于100 kJ?mol-1,而不是C选项中的不小于(即大于或等于)100 kJ?mol-1,因此C选项错误。
这种解释在高中阶段似乎没有什么错误,甚至能提出此解释的往往是成绩较好的学生。但是,我们知道,常见的化学反应,其实都不是分子间直接碰撞而完成的,它们都要通过许多单个反应步骤才最后变成产物分子,这每一步骤的化学反应就是基元反应。常见的化学反应实际是许多基元反应组合后的结果,即总包反应。基元反应的活化能有简单而清晰的物理含义,都是正值;而总包反应的活化能是若干基元反应活化能的数学上的混合,失去了清晰的物理含义,仅是一表观量,其值可正、可负,甚至可能为零,取决于该反应的温度效应。
一个反应的活化能跟其温度与反应速率的关系密不可分,一般说来,温度对反应速率的影响大致有五种类型[1],如图2所示:
a.随温度的升高,反应速率有规律地呈指数上升。这种情形最为普遍,属于一般反应类型。
b.在温度较低时,升高温度对化学反应速率的影响不大,但当温度上升到某一值时,反应速率突然剧增,发生爆炸。这种反应称为爆炸反应。
c.开始反应速率随温度升高而上升,温度升高到一定值后,反应速率反而随温度的升高而降低。某些催化反应和酶反应属于这种类型。
d.反应速率随温度的上升而出现加快减慢再加快的曲折变化,如碳的氢化反应就是这种情形,当温度升高时可能有副反应发生而复杂化,使反应速率呈上述变化。
高中阶段接触到的化学反应大多属于a,即反应速率随温度的升高而加快,我们称之为正温度效应,只有少数如图e,反应速率随温度的升高而降低,称为负温度效应,如在183K至773K的温度范围内,反应2NO+O2=2NO2随温度的升高而降低。而实验发现,在极少数情况下,某一很小的温度范围内,温度升高或降低,反应速率常数不变化,正如在773K以上时,上述NO转化为NO2的反应速率几乎不随温度变化而变化。
化学反应活化能的概念,是瑞典物理化学家阿仑尼乌斯于1889年提出来的。他在研究反应温度对反应速率的影响时,受范特霍夫等前人实践的启发,得到了阿仑尼乌斯图,即用速率常数k的自然对数(lnk)对温度的倒数(1/T)作图而得到的一条直线,其线性关系用阿仑尼乌斯公式来表示,即k=Ae-Ea/RT,式中的k为反应速率常数,A称为指前因子,而Ea就是其定义的活化能。按照IUPAC(1996)推荐的观点[2],活化能Ea的准确定义是阿仑尼乌斯图上该直(曲)线在温度T时的斜率:
据此,我们能得到总包反应的活化能,以及基元反应的活化能。阿仑尼乌斯公式不仅较好地说明了反应速率与温度的定量关系,还说明了活化能对反应速率的影响以及活化能和温度两者与反应速率的关系。而在高中阶段,几乎所有的化学反应,其反应速率都是随着温度的升高而加快,即图(a)的形式,因此根据上式可以得到,反应温度T升高,速率常数k相应增加,即正温度效应,其活化能Ea必为正值。
但事实上,根据以上速率-温度图也可知,并不是所有的化学反应都是正温度效应,也有些化学反应,速率随着温度升高而减慢,即负温度效应,对应的活化能便是负活化能。而随温度变化而速率常数不变化的,则对应零活化能。如有机氧化机理中的高热反应[3]:CH3OO+HO2-CH3OOH+O2,此反应的活化能是-2580 cal/mol,即-10.78 kJ/mol;又如大气污染机理中的一氧化氮夺氧反应:RO+NOR+NO2(R=Br、Cl、OH等),活化能在-2 kJ/mol左右。另外,一些原子复合反应也有负活化能,如:I+I+MI2+M(M=He、Ar、O2、CO2等)。
然而,阿仑尼乌斯公式有一定的适用范围。由阿仑尼乌斯公式k=Ae-Ea/RT可以看出,符合该式的反应,反应速率只能是随温度升高指数升高或指数下降,但很多反应,如图b~e,显然已经不符合阿仑尼乌斯公式了。对于这些特殊反应或复杂反应,就不能简单地套用阿仑尼乌斯公式来判断活化能的正负大小,而应该根据实验结果或一些动力学数据加以具体分析。
从上述对活化能的分析我们已经知道,基元反应的活化能是正值,而总包反应的活化能与其本身的温度效应有关,其值可正、可负也可为零,高中阶段接触的反应并不都是基元反应。那么,高中阶段对于活化能是如何定义的呢?查阅目前三个版本的高中化学教材如表1所示:
可以看出,只有鲁科版提出了“基元反应”的概念,笔者认为,人教版与苏教版对活化能的定义都不尽科学,尤其是人教版提到的“多出的那部分能量”,极有可能会给学生以“活化能都是正值”的暗示。
由此可见,在没有指明特定的化学反应、不明确该反应的温度效应的情况下,不能够判断其活化能的正与负。明确了这一点之后,再来分析2011年海南省这道化学高考题的C选项,此题并没有提供具体的化学反应,活化能可正可负可零,因此正反应的活化能可以大于、小于或者等于100 kJ?mol-1,C选项错误。虽和原先的判断一致,但理由却大相径庭。
化学在发展过程中,为了研究的需要,依据研究物质的类别、结构、性质、用途以及研究手段、目的、任务的不同,派生出了许多不同层次的化学概念,掌握这些化学概念是学好化学知识的基础。但化学概念的学习往往比较枯燥,是学生掌握的难点。如何让学生准确记忆,深刻理解,水到渠成的应用化学概念?在教学实践中,总想探求一种切实有效的教学方法,化学概念教学更贴近学生,更易让学生学得轻松,这需要经历一个长期不断学习,反思总结的探索过程。
教师“讲”的功夫深,不一定教学效果好。开始几年,总在一个误区徘徊,一味的想把化学概念的内涵和外延给学生讲深刻讲透切,但往往是讲得汗流浃背,学生听得枯燥无味。把化学概念教学的重心放在了讲,学生听和记的上面,但实际学生掌握的效果不好。概念本身抽象难懂,枯燥乏味,很容易导致让学生误认为化学是一门死记硬背的学科,从而丧失了学习的兴趣。根据学生的个性特点和求知欲十分旺盛的特征,我开始转变教学方法,让学生共同参与到概念教学的活动中,教师引导学生抓住化学概AG平台真人 真人AG 平台官网念的关键词,学会分类、比较概念的联系和区别,让学生在课堂上学会动脑,展开讨论,通过比赛,各抒己见。俗话说:没有比较就没有鉴别。通过让学生比较分类,找出概念之间的联系和本质的差异,科学的将概念形成知识网,让学生准确有序的记忆储存。如原子和离子,电离和电解,原电池和电解池,元素、原子、核素和同位素,同分异构体和同素异形体等的学习,让学生在教学活动中不是简单作笔记的机器,而是在和谐气氛中,老师与学生,学生与学生共同回顾,比较、分析、综合,把前后学习的化学概念串联起来,形成各种网图。让学生在课堂上真正的动起来,每一个学生都成为了学习的主角。
学以致用,举一反三,触类旁通,才会真正地掌握知识。学习一个新概念,强调处于机械的记忆阶段,可能学生自以为掌握了,事实上时间一久又糊涂了,这就需要引导学生在学习的过程中加深对概念的应用落实到位,要让学生明白流畅的背诵概念并不意味着真正理解掌握了概念。我也困惑了很长一段时间,学生一讲就懂,一考就错,学生头痛,老师也头痛。重视基础,重视教材,加强基本概念的应用,通过教学实践,针对化学概念的教学实际,学会把握重心,能舍能放。通过与化学备课组共同研讨,精心选择题目,尤其是针对基本概念为载体的选择题,题目难度尽可能适合学生实际,这样来巩固加深对概念的理解应用,抓住学生掌握概念的易错点,学生学起来也相对轻松一些,收到了良好的效果。反复应用巩固化学概念,让学生能够全方位理解概念知识的内涵和外延,也是学习整个化学系统知识很好的途径。教师要充分揭示概念的本质特征在教授概念的时候,要向学生交代清楚组成句子的关键和重要的词句,使学生对所讲概念可以理解的比较确切。例如,“分子是保持物质化学性质的一种微粒”是教材上对于分子的概念。在这不多的字数里有非常深刻的含义:物质的化学性质决定于分子,同种物质的分子具有相同的性质,不同种物质的分子具有不同的性质;分子只是组成物质的多种微粒中的一种;分子是一种微粒,肉眼看不到。教师这样分析、讲解概念对于学生来说不仅便于记忆也容易理解。
学生在理解概念和应用概念的过程,也是学生实验能力,理解能力,创新能力以及分析、综合、比较、抽象等能力的培养过程。概念基础知识和应用创新能力是相辅相成,就是对教材的基本概念的延伸,通过对比分析知识间的内在联系,真正达到知识源于教材而又高于教材的过渡。教师不可就题论题,而要联系旧知识,增设同类,对比启发,指导学生利用教材,深入思考,仔细把握教材与大纲的内在联系,启发诱导学生思维,教师应用心设计,选择题目,依据不同概念的特点,该直观的不延伸,该剖析的一定要搞清概念的内涵和外延,比较概念异同,防止含混不清,教会学生应用已有的知识,同化新概念,真正做到巩固强化,理解掌握,包括规范答题,表达能力的提升。在教学过程中,先了解学生对当前知识的想法,再联系教师自己或者课本的见解。然后,采用探究式或者开放式的问题揭示学生的想法。例如,采用“提出问题、学生猜想”、“如果……将会如何”的形式探测学生的想法。
虽然概念的教学是高中化学的重点,但也是难点,从讲概念到理概念,让学生动起来的同时,能力层次也随之提高,但学生的实际学习能力和基础不一样,收到的效果也就截然不同,能力强,自觉性高的学生就会在教学活动中得到提高,而能力弱,自觉性又差的学生对概念都很难把握,加上前后知识的脱节,容易导致学生失去学习化学的信心,甚至放弃,这就容易引起两极分化,加上对学生学习的跟踪和反馈掌握不够,学生知识点没有落到实处,这样老师再好的想法在学生那里大打折扣,导致了想法与实际的脱轨,我们不得不在教学中继续完善我们的教学方法来扬长避短。由于化学上的概念较多,有些概念名称“相近”,组成“类似”,将这些概念传输给学生之后,有的学生抓不住其本质,难以把握,容易混淆,故称为易混概念。如:无机化学中所学的同位素、同素异形体与有机化学中的同分异构体、同系物,无机化学中的“根”与有机化学中的“基”,缩聚反应与加聚反应等。进行这类概念的教学,可采用类比法。通过类比,使学生真正找出其区别的根本所在,帮助学生理解和记忆。如在讲完了无机化学中的“根”之后,再来学习有机化学中的“基”,可以拿“-OH”和“OH-”加以对比,画出各自的电子式,从是否带电荷、性质、产生的途径等方面加以比较,使学生真正找到“根”与“基”的^别。
化学概念如何教学?俗话说:教无定法。在教学活动中,适合自己的就是最好的,学会善于利用以前的经验,汲取以前的教训, 无论是基本概念的教学还是其他板块的教学,关键是要用心去学习,去探索,借鉴别人好的东西来充实自己,让自己在教学的迷惘中不至于迷失,让自己加快成熟的步伐,在教学活动中就一定会有硕果。让每一项学习充满生命活力,让学生共同参与学习过程,教育教学充满智慧挑战,只要我们不断反思教学方法,就一定会让教学活动充满勃勃生机。
对于高中生来说,准确地理解和掌握化学概念可使他们形成基本的化学观念和科学探究能力,提高科学素养的要求.但在日常的教学活动中,化学概念一直是高中化学教学的一大难点,是学生学好化学知识的重要障碍.在传统的课堂教学中,教师往往采用简单的方式,就概念来讲,抽象难懂,索然无味,大大打击了学生的学习兴趣,致使课堂教学效率低下.自新课程改革以来,倡导学生在教学中的主体地位,重视学生在教学中的主动性、积极性的发挥,高中化学课堂发生了很大的变化.笔者通过自身的教学实践,认为要提高化学概念教学的有效性,需要从生活中的化学现象入手,引出概念,通过探究分析形成概念,再将概念运用于练习实践,提高对概念的认识.
化学概念是通过高度概括的语言来表述的,学生理解有较大难度.教师在教学中如果以简单的文字直接呈现出来,必然生涩无趣,难以激发学生兴趣,从而影响教学的效果.化学概念是人们对于物质发生化学变化的本质属性的归纳,因此,不管多么抽象,它都有一个动态的形成过程.如果我们在教学中,从概念的形成过程上下功夫,从生活中的化学现象入手,以动态、直观的方式引出概念,必然能起到更好的效果.
如,笔者教授“焰色反应”的内容时,可从学生感兴趣的放烟花活动引入教学.师问:大家有没有在现场看过美丽的烟花晚会啊?你们知道五颜六色的烟花是怎么形成的吗?学生对美丽的烟花都很感兴趣,这样的话题引起了学生的好奇,激发了他们的兴趣.然后,在课堂上进行演示实验,分别将氯化钠、氯化钾、碳酸锂等盐放在酒精灯上燃烧,让学生仔细观察发生的不同反应,并记录下相应的火焰颜色.通过这样的实验,让学生明白了不同的金属离子在燃烧中会发出不同的颜色,然后引出焰色反应的概念.在这一案例中,由于以学生熟悉和感兴趣的烟花引入,使学生产生了很强的好奇心和求知欲,然后通过演示实验,使学生获得了直观的体验,并且明白了化学概念源于生活又应用于生活,提高了学生的学习兴趣.
传统的化学课堂在进行课堂实验时,往往采用验证性实验方式,这种实验结果已知,忽视了概念的形成过程,效果有限.探究性学习方式是新课改以来所倡导的,在高中化学概念教学中,教师应指导学生在科学理论和方法的指导下,通过自主探究、合作探究,体验化学概念的形成过程,构建化学知识体系,以激发学生的兴趣,提高课堂教学的效率.
如,在上“氧化褪色、中和褪色”的内容时,给学生做了以下的实验:在NaOH溶液中滴入几点酚酞溶液,学生发现溶液变红色,然后逐渐滴入氯水,直至红色全部褪去.然后提出问题情境,发生这种变化的原因是什么?学生分小组讨论,大胆假设,最后得出两个观点:(1)氢氧化钠与氯水中的HCl+HClO产生了中和反应,最后使溶液褪色;(2)是氯水中的HClO破坏了酚酞的结构,使溶液褪色.
然后,让学生在小组内设计方案再去验证以上的假设.学生经过讨论后,有的学生采用了以下的方式:(1)在氢氧化钠溶液中滴入几滴酚酞变红,然后逐渐滴入盐酸,褪色,又再滴入氢氧化钠,溶液又成红色;(2)在氢氧化钠溶液中滴入酚酞变红,然后逐渐滴入新制氯水,褪色,再滴入氢氧化钠,溶液不变色;(3)在上述2的实验中改用久置氯水,溶液又变成红色.通过这样的实验,学生使用不同的方法验证,最后得出了几点结论:(1)溶液中酸碱的变化导致指示剂颜色的变化;(2)新制氯水有很强的氧化性,使溶液褪色;(3)久置氯水由于成分中没有HClO,所以溶液仍然呈现红色.通过这样的动手实验、主动探究,学生基本上得出了相应的结论,然后通过教师的点拨形成完整的化学概念.
在这一案例中,由于学生通过亲自的实验验证,经历概念形成的过程,大大地激发了学习的兴趣,提高了学习的效率.
化学概念的定义、原理、规律等在语言表述上都具有严谨性和科学性,学生在学习上难免会出现认识的偏差.为了帮助学生全面的理解和把握化学概念,教师需要通过设计练习,指导学生在应用的过程中强化对概念的认识,在学以致用,解决实际问题中,深化对概念的理解.
概念是构建政治学科的基础,是正确理解、运用政治学科知识的前提,准确阐释概念是高中思想政治课学习的首要环节。从当前高中思想政治课教学现状来看,概念教学陷入了一些误区。
当下的高中政治课堂中,概念教学正面临着越来越弱化的趋势。尤其新课改推行后,许多教师认为高中思想政治课对概念教学没有提出明确的要求,而且全国各地新高考中]有名词解释这类型的题目,所以在实际教学中,他们对很多概念一带而过,甚至不讲。还有部分教师在政治教学中能够创设各类问题情境,并且充分利用探究、体验、合作学习等方式让学生对概念的相关现象进行描述,从而解决相关问题,但是对政治学科概念本身的内涵和外延探讨不够。
政治学科概念,是对现实生活中经济、政治、文化等现象本质特征的抽象概括,这注定了其与现实生活之间的密切联系,也意味着在学习政治学科概念之前,学生或多或少已有了一定的生活体验,对认知对象有了一定的感知。然而,不少教师在进行概念教学时仍然把学生看成零基础,进行重复讲解,结果要么让学生对政治概念学习失去兴趣,要么让学生搞不清楚重点,不能正确理解概念的本质特征,对概念产生曲解或误解。
知识之间是相互联系的,学习是一个渐进过程,因此,教师在讲授某一概念时,必须借助于已有的概念和知识,给学生搭好支架。高中政治教学中,不少教师还不能充分认识到这一做法的必要性,还是一味地强行对学生进行灌输。比如在进行经济生活“货币的本质”教学时,必须先让学生了解一般等价物的含义和货币的产生过程,在此基础上理解货币的本质就水到渠成了,但有的教师就是不能做到这一点。
学习概念需要理解到位,但是不少政治教师在教学中,还是片面强调概念的机械记忆,疏于引导学生对概念的理解,把高中政治课堂变成了读书、背诵和默写课。有的教师只满足于让学生简单复述概念的大意,不注意政治学科概念表述的规范性和科学性。还有的教师不重视概念的运用,不指导学生在具体问题情境中利用概念来分析和解决问题。比如在经济生活试卷中,经常有这样的题目:商场里一台电视机标价2000元,在这里货币执行了什么职能?对这一问题经过反复训练后,学生应该很容易写出答案。教师在讲解时,需引导学生从价值尺度和价格两个概念入手来思考,但不少教师想不到这一点。
1.对概念教学的意义不了解。概念是高中政治学习的起点,是进行逻辑推理、判断的依据,也是形成政治学科思想、方法的出发点。只有形成正确的概念,才能全面理解政治学科的体系和结构,才能熟练掌握和运用政治学科知识,从而形成学科素养和能力,体现政治学科价值。
2.曲解新课改理念。新课程改革要求改变过去过于注重知识传授的倾向,适当淡化知识讲授,不少教师就把适当淡化等同于弱化,认为政治学科要弱化概念教学,弱化基础理论学习。新课程改革要求以学生生活逻辑为基础,学科知识为支撑,不少教师就认为高中政治教学不需要构建学科知识体系。新课程改革强调学习方式多样化,倡导自主、合作、探究等学习方式,不少教师就认为高中政治教学要少讲甚至不讲基本概念和知识。
3.教学功利主义的影响。教学功利主义直接表现为强烈的应试导向。应试导向下,考纲不涉及的概念和知识坚决不讲。应试导向下,学科知识体系被碎裂为一个个考点,教学日常设计不再遵循知识的内在逻辑和学生的认知规律,课堂教学直奔考试这一主题,教学中应试训练成为常态,解题套路强化成为重点。
4.缺少基本的教学素养。教学是一门艺术,它需要教师有一定的教学基本理论和教学经验的积累。如果教师缺乏对建构主义教学理论的了解,其就不能理解学生是建构知识的主体,而教师在学生主动建构意义的过程中要担任帮助者和促进者的角色,在进行具体知识讲授时,教师要从学生的经验出发,联系生活实际,引导学生的主动建构。如果高中政治教师缺乏对认知同化理论的了解,其就不能理解在概念教学时应该与相关知识有机联系,将零散的感性认识系统化、理性化,从而形成良好的认知结构。
经济、政治、文化概念是高中政治学科知识的细胞,学生需要弄清楚每一个概念的内涵和外延,理解概念的实质。为此,高中政治教师一定要避免概念教学中的误区,重视概念教学,寻找概念教学的有效策略。
1. 重视概念教学的主次性。政治学科中有许多概念,它们在教材和学科体系中的地位是不一样的,所以在课堂教学中,对于各个概念的讲解要有所区别。教师要从高中生的认识和发展规律出发,根据课程标准的要求,区别对待各种概念。有些核心概念必须要讲清讲透;有些一般概念应该以学生自学为主,教师点到为止;有些概念虽然出现在教材的辅助文中,但教师还是需要进行专门说明。比如经济生活中“价值”这一概念,新教材为了降低学生学习难度,把它放在辅助文中,但这一概念是经济生活中的基本、核心概念,教师还是要给学生阐释到位,否则经济生活的很多知识学生很难弄清。
2. 重视概念学习的生活性。感性材料与经验是概念形成的基础。政治学科概念教学必须加强与日常生活、时代的联系,让学生在已有生活经验的基础上进行自我构建。具体途径有:一是积极创建生活化的教学情境,引导学生思考、探究、解决生活中的实际问题;二是努力寻找生活与经济、政治、文化、哲学知识的契合点,让学生在生活中感知、体验概念,比如在学习政治生活“公民的政治权利和义务”时,教师可以结合学生的网络经历来分析。另外,政治概念教学还要充分运用时事来说明,比如在讲授经济生活“走出去战略”时,可以结合“吉利收购沃尔沃”“联想收购IBM个人电脑业务”等事例来解释说明。
在概念教学中,教师要了解学生基本的认知规律,明晰学生在思考特定问题时的方法和思路,透过对于这些信息的掌握合理构建教学模式.很多概念在理解的时候需要一个突破的过程,学生普遍对于那些未曾接触过且十分抽象的概念产生理解障碍.了解到这些后,教师可以在这类概念教学中采取情境创设或者是实例构建的方法,将这些抽象的理论知识点生活化与生动化,为学生理解这些内容构建桥梁.概念的学习是很多知识点学习的开端.学生如果在一开始无法对于一些核心概念形成正确的认知,在学习后面的知识时就会难度很大.因此,教师要将这个教学开端处理好,在充分了解c掌握学生认知规律的前提下选取那些针对性强的教学引导策略,化解学生理解相应概念时的认知障碍,让学生轻松快速地掌握这些知识点.
例如,在讲“一一映射”的概念时,有些学生无法理解这个概念的实质,我利用构建实例的方法,让学生形象具体地感知“一一映射”的概念.如,设A={本班的学生},B={学生坐着的椅子},并规定:(1)一个学生只能坐一把椅子,这就是从A到B的映射;(2)不同的学生坐不同的椅子,这就是A中的不同元素在B中的象也不同;(3)每把椅子上都坐着学生,这就是B中的每一个象在A中都有原象.由此例引入“一一映射”的概念,学生容易感知和理解.很多时候,那些高度抽象且凝聚化的概念,学生理解起来有障碍.重要的是,教师要能意识到这一问题,并在教学模式和方法上进行调整,结合学生的认知规律,给予学生引导,化解学生理解与掌握知识的难关.
很多时候,一些特定概念在理解与接受过程中需要学生已有的背景知识作为依托.学生只有结合一些具体的内容作为辅助,理解新概念才会更顺畅.不仅如此,学生接触的一些新概念中还可能存在对于学生已有认知的冲突.在这种矛盾冲突下,学生的思维十分混乱,找不到理解概念的正确方法和思路.教师要了解这种状况,并且要认识到学生的认知结构,结合学生的知识结构和思维方式,给予学生合理有效的教学引导.这样,学生头脑中的认知冲突就容易化解,概念理解上的障碍也容易得到消除.当碰到新概念时,用已有的知识不能解决,就产生了矛盾.在具体的教学中,教师应当根据新概念与学生原有的认知结构间的差异去制造适当的矛盾情境,引发学生的认识冲突,辅助学生对于一些概念的理解.
例如,在讲“函数的零点”概念时,在学生原有的认知基础上,一般认为零点是点,应该既有横坐标,又有纵坐标.显然,这种理解是错误的.这就需要教师帮助学生对于几个易混淆的概念加以强化.如,函数f(x)的零点、方程f(x)=0的根和函数f(x)图象与x轴交点的横坐标.这几个都是相对独立的概念,是学生容易混淆的内容.教师可以通过和学生一同梳理这几个相关概念来了解学生的认知结构,梳理学生的思维和知识体系,帮助学生理解与掌握每一个独立概念.
建构主义学习理论认为,当学生在学习的时候,可能会受到原有生活经验的影响,在学习时产生与科学概念相异的概念,这样的概念就成为“迷思概念”。这种由于原有生活经验的代入所引起的“先入为主”的认识,对学生掌握科学的概念、形成科学的认识造成了障碍。在高中化学教学中设计科学有效的教学策略,促进学生迷思概念的转变是提高教学成效的重要途径。
通过对学生的调查了解,我发现,造成高中化学迷思概念的成因主要有以下几种:
在接触科学概念前,学生对事物已经有了一定的感性认识,即产生了“前概念”,这些概念与科学概念可能一直,也有些却恰恰相悖,例如,有的同学看到生活中的铁锅是黑色的,就认为纯铁是黑色的,碳酸钠在生活中被称作纯碱,因此就将碳酸钠归类为碱等等。
人们在生活中对一些化学现象的习惯称呼不一定是科学的,但就是这些习惯使学生对化学概念产生了曲解。例如,认为“白色污染”就是白色塑料的污染等。
化学中有很多含义相近,字面也相似的概念,这种“接近”对概念的形成产生了“负迁移”。例如同位素、同素异形体、同分异构体、同系物,反应完全和完全反应等概念都是学生经常容易混淆的。
现代社会信息传播高度发达,其中夹杂了很多不负责任的、有误的,甚至是伪科学的信息。例如,某矿泉水广告称“本矿泉水含有钾、钠、锌等微量元素”;某知名园林公司宣称它的有机堆肥“100%不含化学成分”等。
由于初中阶段对某些化学概念的阐述不够严谨,造成了学生进入高中学习后形成了迷思概念。如初中教材将复分解反应的条件阐述为“有沉淀、气体或水生成”,而高中则扩充为“有难溶物质、难电离物质或挥发性物质生成”等。
在看到一个概念的时候,一些学生习惯从字面去理解概念,造成迷思概念。例如,学生认为“平衡”就是静止,“电离”就要通电,“透明”就是无色或白色,“糖类”就是有甜味的物质等。
综上所述,迷思概念阻碍学生获得新的科学的概念。因此,摆在我们面前亟待解决的就是,尽快有效地促进学生迷思概念的转变,在此过程中,引导学生形成新概念,并在应用中理解新概念。
认知冲突是原有认知结构与新知无法包容的时候产生的矛盾。在促进迷思概念转变的教学中,教学可以创设学生无法理解的情境,引发认知冲突,在学生体验到认知冲突的时候,迷思概念才会被暴露出来,接下来才能进行认知结构的同化。
如针对部分学生认为“金属不能燃烧”的错误观点,在教学过程中创设问题情境“在节日里五彩缤纷的烟花是怎么形成的?”,而后让学生通过讨论、设计探究实验,总结出正确的结论。又如,在“物质的量”的概念教学中可以这样创设情境:
师:“科学家已经发现,一滴水中大约有17万亿亿个水分子,即 1.7×1021个,我们按60人算,每人都数到100岁,一共是2.0×1011S。”
师:看来这是一个“不可完成的任务”那么,像这样的粒子,我们要如何表示它呢?(引出概念)
在认知冲突发生以后,我们可以设计探究实验,引导学生主动参与概念的形成过程,如“提出问题――提出假设――实验验证――归纳总结”,通过实验获得的概念,理解的将更加深刻。由于很多化学概念都来自于实验,因此,这种方法在化学课堂尤其适用。
例如,对于“离子反应“的概念,可以设计下面的实验:(1)分别作50ml 0.1mol/L硫酸溶液和50ml 0.1mol/L氢氧化钡溶液的导电实验;(2)提出问题:若将硫酸溶液缓慢导入氢氧化钡溶液溶液至过量,灯泡亮度将如何变化?提出假设,实验验证;(3)现象分析:灯泡先由亮变暗,再变亮。原因是开始时硫酸与氢氧化钡反应生成了硫酸钡和水,溶液中离子减少,导电性下降(变暗),后面当硫酸加至过量时,溶液中的氢离子与硫酸根离子增多,导向性增强(变亮)。由此,得出反应的实质是“离子”反应,建立科学概念。
化学概念之间并不是完全独立的,彼此间有着千丝万缕的联系。通过绘制概念图,可以使学生在掌握单个知识点的基础上,形成整合的、良好的化学认知结构。一般来说,制作概念图,主要有以下几步:
(1)选定研究的知识范围,找出每一章节或实验和探究活动中要解决的具体问题是什么。
(2)从选定的知识范围中找出相关的概念,列在表中。例如与电解质相关的概念就包括:电解质、非电解质、强电解质、弱电解质、化合物、纯净物、混合物等。
(3)先确定核心概念,而后确定概念的等级,一般含义最广、概念性最强、最一般的概念放在图的顶部,最具体、最不包容的概念放在底部。
(4)按照概念间的关系,在概念之间画出单向或双向的连接线。有需要的地方用简要的文字表明两概念的关系。
(5)修正概念图,初步制作好的概念图,可能会由于以后学习的深入,需要不断补充、完善。
对学生来说,若能用好概念图技术,就能顺利进行概念的“移植和生长”。在制作概念图的同时,学生需要思考哪些是已有概念、哪些是不同概念、不同概念间是包含关系还是平行关系等。因此,制作概念图,对学生思维能力的发展也是一次很好的锻炼。
总之,迷思概念的存在是学生学习新知的大敌。但我们也要认识到,迷思概念的出现有可能是一些经年累月的习惯或经验造成的,它的转变非一朝一夕之事,促进学生迷思概念转变的教学策略,我们要长期坚持,不断探索,才能真正帮助学生科学有效的学习。
“物质构成的奥秘”是初中化学的核心内容,是 “双基 ”的重要组成部分,是学生今后学习化学的理论基础和必不可少的工具。由于概念多且抽象,课堂学习时间有限,学生学起来有一定的困难,特别是对分子、原子、离子这些微粒间的联系会把握不准,若结合组成的物质元素就更有难度,主要表现为:
很难对知识有整体的把握;对大量的事实和概念难以消化; 不能用系统的方法来组织内容,以便复习;不能将知识应用于新的情境,练习、考试时频繁出现错误,这部分内容往往造成了学生化学学习的分化点。
因此笔者将概念图策略用于初中化学“物质构成的奥秘”单元教学中,绘制概念图来帮助学生形成物质的组成、构成的知识体系,用概念图的结构特点,帮助学生处理复杂的概念和“内化”新的知识,来帮助学生系统地组织信息和增强学生对概念的理解。改变传统的机械学习方式,使学习过程更富有意义,这对初中生以后的化学学习非常有帮助。
研究对象为初三年级两个同层次班级的学生,初三(9)班为试验班级,初三(11)为非试验班级。
第一阶段,许多学生只是被动地抄笔记,很少有人积极主动地投入学习,没有很好地去理解它们的意义;多数学生不参加课堂讨论;一些学生很难跟上教师的讲解,对抽象的概念难于理解并记忆。
第二阶段,教师介绍概念图并教会学生如何使用。教师利用概念图复习“分子和原子”和“原子的结构”,利用概念图预习“元素”主题,引导学生用概念图来复习“分子和原子”和“原子的结构”这两个学习主题,并将其概念及命题用图形表示出来。随后用“填图”的形式,让学生完成概念图的构建任务,并用于“元素”主题的预习过程中。紧接着,教师在课堂上给出概念,让学生根据所给概念自己构建概念图。
观察得出:大部分学生能找出相应的连接词来表达概念间的关系, 这说明学生对概念的理解加强了; 对概念图比较熟悉的学生能主动帮助其他同学,这说明构建概念图的过程促进了学生之间的交流、互助。
第三阶段,教师让学生在课堂上自己构建关于“离子”主题的概念图。 学生从教材中提炼出主要概念,选取连接词,建立概念间的意义关系,通过个人或小组合作的方式来完成任务。观察发现:(1)小组合作完成概念图构建任务要比个人完成更容易;(2)学生构建概念图的能力比第二阶段有大幅度提高,概念图更规范,还有一定的创新;(3)在课堂教学中使用概念图,使学生更加投入,这说明其学习动机水平有了提高;(4)通过对概念图的使用,教师可以在教学过程中及时发现学生对概念的误解并即时给予反馈。
第四阶段,结束“物质构成的奥秘”的学习之后,众多的化学用语让AG平台真人 真人AG 平台官网学生应接不暇。通过在两个测试班级上不同类型的复习课,发现利用概念图教学策略上复习课的班级,无论是在课堂的参与度方面还是当堂的反馈情况来看都明显好于未参加测试的班级。
从表2所示单元测试成绩来看,试验班级的学生均分及高分数段的学生要高于非试验班级,从试卷分析来看,两个班级学生关于识记性知识的题目答得差不多,主要差异在于涉及到高阶思维能力的题目,试验班级要好于非试验班级。
(1)对于第一阶段的学习,学生主要表现为,可根据教师的陈述草草记下笔记,但很少去思考和理解笔记的内容。在研究开始阶段 ,学生大多不能很好地从概念图中读出相应的信息,画概念图特别困难;通过练习和实践,学生构建概念图的技能得到了提高。
(2)由于初三学习时间及学习任务很紧,一部分学生感觉到教师布置的课后自行构建概念图的任务增加了学习负担,不愿花费时间认真完成,而是习惯于传统的学习方式,学生的课后复习还是习惯停留在各个知识点的记忆、理解上,而没有把各个知识点连成线)学生普遍表示更喜欢教师预先设置概念图 ,而让他们在课堂上来“填充”。原因是,教师预先绘制的图更有结构性。少数学生认为,预先设置的概念图没有自由构建的好,因为思维受到了束缚,不能表达自己的想法。
(4)小组合作更利于概念图的构建,学生形成概念图的过程中以小组为单位,这样能够发挥出小组学习的优点,使一些基础薄弱的学生得到的外界的帮助。在讨论的过程中,小组成员各抒己见、取长补短,在交流中自我认识、自我反省,进一步梳理知识点,使得评价过程成为一次再学习的过程,达到事半功倍的效果。
化学用语的正确掌握及熟练使用历来是初三学生学习化学的难点及分化点。传统的化学用语复习教学中,经常出现这样的情况:复习时学生听得津津有味,可是一到实践应用时却错误百出,甚至无所是从。出现这种情况,说明学生的复习还是停留在各个知识点的记忆、理解上,而没有把各个知识点连成线、铺成面。复习的目的应该是让学生将学过的知识概括性地整理和加深,形成新的认识结构,使之获得系统提高。因此,笔者尝试利用概念图教学策略设计专题复习课来组织化学用语的复习教学,并开了一节区公开课,整节课划分为三个活动。
活动一,为化学用语与表征概念的连线结网。首先通过创设学习情境让学生在活动中书写有关氧的各种化学用语,然后引导学生将化学用语与前期学习整理的原子、元素、离子、分子等概念联系起来,让学生理解化学用语不是机械孤立的抽象符号,而是化学概念的符号表征形式,看似抽象却有其深刻内在的联系。然后迁移练习有关氯的化学用语,并进一步完善前面所建网络,将化合价及运用化学式判断物质的分类纳入网络并与相关化学用语离子符号进行对比联系,健全有关化学用语的概念图。
活动二,对照网络图,提取化学用语元素符号、化学式的意义,使学生摆脱机械记忆化学用语的复习方法,
更加理解化学用语其深刻的内在联系及高度的概括性、实用性,深刻感受到化学符号有着看似抽象却又能形象表征化学概念的丰富内涵之功能。
活动三,利用微观模型图帮助学生理解化学用语的微观表征功能,进一步理解化学用语的内涵及运用化学用语正确表达概念。
图1这堂专题复习课获得了广泛的好评,普遍反映这节课的复习思路清晰,学生积极主动,复习效率高。回顾前期的备课和课堂教学过程中的点点滴滴,对基于概念图的单元复习课教学设计有以下几点体会。
1.在单元复习课中恰当运用概念图教学有利于学生在巩固、梳理已学的知识和技能基础上,从宏观上把握知识的整体结构及其内在规律,提高学生的思维品质和学习能力。
在备课中首先明确化学用语是表达化学概念的工具,以物质微粒构成和宏观组成的概念图为载体,将凌乱复杂的各种化学用语进行对比联系,构建化学用语知识网络,整个复习过程就是概念图的逐渐形成完善过程。学生在教师的引导下使用已有的知识经验构建网络,亲身经历了知识的形成过程,促进了学生对知识的理解和掌握。不仅如此,通过复习课中教师的引导示范,学生将逐渐学会自己定期总结归纳构建知识网络的方法,有助于提高学生的学习能力,改进学习方法,提高学习兴趣。
为避免复习课“一讲到底”或“一练到底”, 在课堂教学中创设学习情景,设计三个学生活动贯穿于整个概念图的构建完善过程,使学生明确学习目标,调动学习的积极性,课堂气氛更加活跃,师生间的关系得到提升,学生能更加自信地在课堂上提问并与同伴交流、讨论。使多个个体参与到学习活动中,学生在探究活动中真正成为认识知识、理解知识、感悟知识、体验获取知识乐趣的主人。
选择的习题要具有目的性即选题时要在充分了解学生的基础上,围绕复习内容,针对中考考查的重点,学生学习的难点以及能力形成的关键点进行选题。选择的习题还要具有时代特色,要和生产、生活、科技、社会、环境紧密联系,让学生充分体会到化学在社会生活中的重要作用。
总之指导学生绘制“概念图”既有利于教师开展复习教学,更有利于学生系统地掌握知识脉络,便于学生形成系统化、网络化的整体知识结构,实现知识的有效迁移,提升学生的自主复习能力,对提高教学质量、减轻学习负担有着重要的意义。
【摘 要】随着我国经济的发展,社会对人才的需求不断加大,这就要求我国教育事业能够紧跟经济发展,为国家培养更多促进我国经济发展的人才。新一轮的课程改革充分证明了这一点,体现在其教材已不单单是以往的说教式内容,而添加了更多的图文解说和应用模块。高中化学的概念图就是一种新颖的教育改革创新方式,基于此(以苏教版教材为例)本文首先对概述了高中化学教学中概念图的应用,然后对概念图在高中化学教学中应用的功能和应用做了分析,最后总结全文。
高中化学的教学重点不仅包括要求学生对化学概念的掌握和理解,而且要学生熟练运用概念知识理解化学实验过程,掌握高中化学的知识结构,从而达到高中化学的教学目的。如何让学生更好的理解和掌握基础概念是高中化学教学的重点,学生对基础概念的理解不够深刻或者不全面,势必会影响后续课程的学习,更谈不上对高中化学知识的掌握和熟练应用。苏教版的高中化学教材中,以概念图的方式清晰、明确地向学生展示基础概念的内容,各化学概念之间的联系以及综合运用。从图上学生可以系统的查看和理解各化学概念之间的关系,能够加深学生对化学概念的记忆。运用概念图设计高中化学教学不仅能够让老师更加准确、清晰地讲解化学概念知识,而且可以让学生在课堂更容易掌握化学基本概念。同时,运用化学概念图来设计高中化学教学不仅能够达到教学目的,而且学生在学习高中化学的基础知识的同时能够举一反三、活学活用,提高学生的实际动手能力。
概念图与系统图具有一定的相似性,都是将概念内容做出相关联系的一种体现,一幅概念图能够囊括许多用语言无法描绘出的内容。概念图在国际上的通用概念是展示出人能够识别、理解和思考的内容,以连线、节点、框图的形式表达各系统内容之间的关系,其中节点代表概念,连线代表各概念之间的关系。这种图示法展示化学内容的方式能够更加直观、清楚地把人脑中潜在的隐形知识串联起来,使其更加可视化。
例如,(如上图1所示)对电解化合物做概念图分析设计,可以从五个节点引出化合物电解的基本概念:化合物、电解质、非电解质、弱电解质、强电解质,然后再根据五个电解物质之间的等级关系用连线的方式联系起来,可以把最左边作为电解质的最低级,最右边作为最高级,框图内代表电解的基本概念,这样就能从直观地了解电解化合物的过程。概念图的构建步骤可以从根据中心主体确定知识领域、通过联系特征建立概念连接和罗列分析概念进行合理排序、不断修改完善增删概念的角度安排构建。
(一)高中化学概念图的构建应该能够建立起即将学习的新概念和以往学习的旧概念之间的关系,注重的是概念知识的完整性和系统知识的框架联系。因此,首先要做的是根据中心主题确立知识概念的领域,概念图的构建要确定中心和主体,如下图2所示,从重点知识的角度切入能够更加直观的表达出概念图所要传达给读者的信息。
(二)选定了主题之后,就要根据主体具体包括的内容罗列和分析概念,并且能够做到合理排序。例如(以苏教版高中化学教材为例)专题2化学反应与能量转化做概念图构建时先要对本专题的内容做一个罗列:化学反应速率与反应限度;化学反应中的热量;化学能与电能的转化;太阳能、生物质能和氢能的利用。然后根据对罗列的内容分别进行分析,将简单的、有关联的信息和概念用连线和连接词进行横向连接,表明关系。
(三)经过上述的过程,一个最基本的概念图已经成形,这仅仅是构建出了基础的概念关系,随着学习的不断深入,新旧概念的不断接触,需要对概念图上的概念做适当的完善和补充。这样不仅可以随时保证概念图根据学习内容的加深得到实时更新,而且可以让学生在学习原有知识的同时不断更新对概念的理解,对所学的化学知识的掌握和应用更加深入。
高中化学知识概念图一般是将高中化学概念、化学元素组合、化学实验和化学应用等联系起来,以连线和框图的形式展现出来。其包括的内容不仅有各高中化学概念与后续化学教学的联系和区别而且包括高中化学学习的应用背景和意义,这种整合到一起的系统图能够更加直观的展示给读者各学习章节和整体教材内容的学习脉络。下面就从几个方面具体阐述一下概念图在高中化学教学中的功能,
(一)概念图可以应用于高中化学教学的设计,让老师建立起宏观的教学过程和教学指导方案,同时概念图与数学中的树状图一样清晰地展示了高中教学的章节知识点、重点内容和教学计划等。例如,老师在讲解关于有机化合物知识章节时,其整体包括以下四个方面的内容:有机化学的获取与应用、化学染料与有机化合物、食品中的有机化学、人工合成有机化合物。老师在讲解这一章内容的时候可以根据这四块内容建立起联系框图,然后将每一块内容所包含的基础知识、概念联系起来。同时为了展示出课程讲解的过程可以有顺序和目的性地完成概念图的结构。
(二)概念图可以应用于教学反馈,通过对概念的设计,老师可以获取学生对基础化学概念的掌握情况,随时调整教学进度,改变教学方法,引导学生更好的理解化学知识。例如教师引导学生学习微观物质结构这一章学习时,可以让学生自己设计一个本章节的知识概念图,并且让他们自己讲解一下有关微观物质与物质多样化、核外电子排布与周期表、微粒之间的相互作用力以及从微观角度看物质的多样性四个内容之间的联系。让学生掌握从哪个角度切入能够把内容整理的清晰、自然而且能够体现各知识章节间的密切联系。通过学生自己梳理内容然后以概念图的形式展示出来,老师可以清楚地知道学生对这部分内容的掌握情况,由这种形式反馈回来的教学效果信息能够指导老师随时根据学生的知识掌握情况调整教学形式。
(三)概念图课提高学生宏观思维能力,锻炼学生对不同内容作出联系框架和系统搭建思维。我们在学习新内容时一般刚开始只是片面得学习本章节内容,很难将各章节内容联系起来。这种以概念图形式的讲解或练习,能够让学生在学习各章节内容的同时加强系统思维的培养。例如,教师在对碳、硫化合物一章讲解之前可以让学生首先设计一个化学知识概念图,让学生先从宏观角度了解本章节的内容,然后要求学生在设计的概念图上体现出自己遇到的问题以及与前几章的联系。这样不仅可以帮助学生整合知识点、整理已有知识而且帮助学生实现对系统知识的长期记忆。
高中化学教学设计要求教师根据教学要求、教学目标和教学内容制定适合老师教学和学生学习的一种教学计划。概念图在高中化学教学设计中的应用应该考虑其在高中化学教学中的作用和优势,其设计内容不仅包括阶段性学习的知识内容而且包括教师在这一阶段教学的安排和进度。根据教学计划的不同以及概念图设计的对象不同可以从教学内容计划安排、学生学习化学知识、复习课上化学内容总结和对概念知识的修正、补充等几个方面对高中化学教学设计的概念图制定应用策略,并且能够不断更新完善下一阶段化学内容的学习。教师在制定概念图教学方案时应该预留出对新概念更新和完善的设计空间,配合教学过程中的单元知识巩固,为今后的进一步学习做修正。下面就详细阐述一下概念图在高中化学教学设计中的应用。
(一)在高中化学教学设计中应用概念图来对教学内容进行计划安排是概念图在教学中的一个典型应用,教师通过系统全面的概念图设计能够大致掌握对高中化学的整体授课安排,帮助老师计划课时安排和内容讲解进度,让老师能够随时根据课时需要调整教课内容。同时,在设计化学概念图时,要考虑知识的难易程度和选择性教学的模块,这样能够提示教师在讲解相关化学知识概念时能够有选择的做好课程讲解的筛选工作。
(二)高中化学教学设计中应用概念图最大的受益对象是学生,系统、清晰的知识脉络和知识框架安排,将化学内容相互联系起来。这样,学生在做课堂预习时,能够根据概念图提供的知识系统框架和化学概念之间的联系做好对课上知识的预览。同样,在对学过的化学知识复习过程中,化学概念图是学生最好的帮手,概念图为学生提供的不仅是知识上的梳理,而且加强了学生知识系统化的思维。
(三)化学知识的特点是记忆和理解的内容比较多,而且要求学生具有一定灵活性和理解能力。所以教师引导学生复习化学知识时就可以发挥出概念图的优势,将前后知识点和新旧概念串联起来,建立联系。同时,学生自己动手构建一个化学知识概念图是检验学生复习效果的有效方法,通过构架化学概念图可以达到对化学内容熟练掌握的目标。
(四)教师在多年的教学中应该对化学的相关知识、课程授课方式以及教学的进度有大致的把握,然而随着社会的不断发展,尤其是在化学世界里,越来越多的未知事物被发现,这就要求化学教师应该具备随时更新化学知识,完善教学内容的能力。因此,教师在应用概念图对高中化学教学设计时,要充分考虑到知识的更新和完善,做好知识更新和完善的准备。
化学概念是高中化学教学中最基本的知识组成部分,学生通过学习和理解化学概念与化学实验、化学原理公式、元素化学知识结合,充分掌握高中化学知识。如果学生对化学概念产生深刻理解,不仅有益于化学学习能力和知识水平的提升,而且能够激发学生将化学学习到的知识应用到日常生活中,这样既能更加深刻的掌握化学基础知识,又能锻炼学生对化学知识的实际应用能力。概念图在高中化学教学设计中的应用为学生对化学概念的理解提供一个很好的学习途径。
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数学概念是数学知识的细胞,也是思维的单元,是学生在学习数学中赖以思维的基础。只有树立了正确的概念,才能牢固地掌握基础知识,概念不清就谈不上进一步学习其他数学知识。数学教育改革的不断深入,对数学概念学习也提出了更高的要求,高中数学新课标的课程目标中指出:“获得必要的数学知识和基本技能,理解基本的数学概念、数学结论的本质,了解概念、结论等产生的背景、应用,体会其中所蕴涵的数学思想和方法,以及它们在后续学习中的作用。”从课程目标中可以看出,数学概念是高中数学的重要组成部分。因此,数学概念的学习与教学是最重要的课题之一。然而,传统的数学教学,注重数学概念内涵的教学,忽视概念的外延,忽视学生的认知结构,甚至灌输孤立的数学概念。于是,学生会在学习数学时出现种种问题,这与没有掌握好有关的数学
概念有很大的关系。本文在新课程理念的指导下,谈谈高中数学概念的教学设计。
教学设计(Instructional Design,简称ID)也称教学系统设计(Instructional System Design),国内外学者有自己的观点,如加涅(R. M. Gagne,1987)认为:“教学系统设计是计划教学系统的系统化过程。”国内学者乌美娜先生认为:“教学设计是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标、建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程,它以优化教学效果为目的,以学习理论、教学理论、和传播学为理论基础。”从上述对教学设计的定义可以看出,所谓教学设计,也就是为了达到教学目标,对“教什么”和“怎样教”进行的规划。教学设计的研究对象是对不同层次的教学系统的各个教学环节进行具体计划和决策的过程;教学设计是为解决教学实际问题而创设一个有效的教学系统;教学设计是基于一定的理论基础(如传播理论、学习理论、教学理论等)应用系统科学的方法对教学系统的各个要素、结构和功能进行整体研究,从而揭示教学要素之间必然的、规律性的联系,达到教学过程的优化控制,使教学效果最优化。教学设计与课堂教学是教学工作的两个很重要的环节,凡事“预则立,不预则废”,教学设计是课的“灵魂”,它很大程度上决定了教学过程和教学效果,事实上,教学设计的根本使命或许就是给学生提供一个良好的受教育的环境,为它们的发展设计一个“系统”的发展计划,使学生们能够在这样的环境中得到最合适的发展机会,能够最充分地用运自己的潜能发展自我。
数学教学设计是指基于一定的数学学习规律、数学教学规律、数学学科的特点等,应用系统科学的方法对数学课堂教学系统的各个要素、结构、功能进行整体研究,从而揭示教学要素之间必然的、规律性的联系,达到数学教学过程的优化控制,使数学教学处于有效教学的系统过程。数学课堂教学设计的确定既取决于具体的数学内容和培养目标,又依赖于具体学与教的理论的支持。
数学概念是数学知识的基本单元。从理解的层面看,掌握数学概念不仅要简单地用语言将数学概念表述出来,而且要真正理解概念的内涵和外延,表现为能对数学对象进行识别和归类,用自己能够接受和可以储存的形式对概念的本质属性或特征进行理解。数学概念的获得有两种基本方式:概念形成与概念同化。
概念形成是学习者在对客观事物的反复感知和进行分析、类比、抽象的基础上概括出某一类事物本质属性而获得概念的方式。近年来关于概念形成的心理活动过程的研究表明,概念的形成有以下几个阶段:
①辨别不同的刺激模式,在教学环境下,这些刺激模式可以是学生自己感知过的经验或事实,也可以是教师提供的有代表性的事例。
②分化和类化各种刺激模式的属性,各种具体模式的属性不一定是共同属性,为了找出共同属性,就需要将从具体刺激模式中分化出来的属性进行比较。
③提出和验证假设,一般来说,事物的共同属性不一定是本质属性,因此,在数学概念的学习过程中,学生首先要提出各个刺激模式的本质属性的假设,然后在特定的情景中检验假设以确认出概念的本质属性。
④把新概念从以前学过的相关旧概念中分离出来,把新概念的本质属性推广到这个类目的一切例子,这个过程实际上是明确概念外延的过程,也是新概念与其他旧概念相区别的过程。
概念的同化是指:在教学中,利用学生已有的知识经验,以定义的方式直接提出概念,并揭露其本质属性,由学生主动地与原有认知结构中的有关概念相联系和掌握概念的方式。以概念同化的方式学习数学概念的心理活动大致包括以下几个阶段:
②同化。建立新概念与原有概念实质性的联系,把新概念纳入已有的认知结构中,使新概念被赋予一定的意义。
然而,我国传统数学概念教学大多采用“属+种差”的概念同化方式进行的。学者张奠宙先生认为,数学概念具有过程―对象的双重性,既是逻辑分析的对象,又是具有现实背景和丰富寓意的数学过程,因此必须返璞归真,揭示数学概念的形成过程,让学生从概念的现实原型、概念的抽象过程、数学思想的指导作用、形式表述和符号化的运用等多方面理解一个数学概念,使之符合学生主动建构的教育原理,仅从形式上做逻辑分析(属+种差)让学生理解概念是远远不够的。
杜宾斯基(美国)等人对学习数学概念的研究表明,数学概念的认知过程经历四个阶段:①Acton(活动)阶段,通过活动让学生亲身体验、感受直观背景和概念间的关系;②Process(过程)阶段,过程阶段是学生对活动进行思考,经历思维的内化、概括过程,学生在头脑中对活动进行描述和反思,抽象出概念所特有的性质;③Object(对象)阶段,对象阶段是通过前面的抽象,认识到了概念的本质,对其进行“压缩”并赋予形式化的定义及符号,使其达到精致化,成为一个思维中的具体对象,在以后的学习中以此为对象去进行新的活动;④Scheme(图式)阶段,“图式”的形成是要经过长期的学习活动进一步完善,起初的图式包括反映概念的特例、抽象过程、定义及符号,经过学习,建立起与其他概念、规则、图形等的联系,在头脑中形成综合的心理图式。这个被称为APOS的理论,不但清楚地指明了学生建构数学概念的层次,而且为数学教师如何进行数学概念的教学提供了一种具体的策略。
(一) 概念形成模式:具体例子或形成概念域(系)――观察共性――抽象本质――形成定义――强化概念――概念应用。
* 操作程序:教师提供概念的正例――学生概括例子的共同、本质的属性――讨论、观察、思考――师生共同归纳实例的本质属性――给出定义――学生举正例、教师举反例――概念应用――形成概念域(系)。
1) 先给出两个实例,炮弹发射时间与高度的关系,归结为数集A={t0≤t≤26}与B={h0≤h≤845}的对应关系。臭氧层空洞的面积随时间变化情况,归结为数集A={t1979≤t≤2001}与B={s0≤s≤26}的对应关系。
2) 引导学生观察思考例子的共性,回答表中恩格尔系数和时间(年)的关系。进而设置思考题:“分析、归纳三个例子,它们有什么共同点?”
3) 师生共同归纳上述几例的共性,得到:对于数集A中的每一个x,按照某种对应关系f,在数集B中都有惟一确定的y和它对应f:AB。
5) 强化概念,要求学生举例,如y=2x+1,y= ……教师可以举反例,如y=± ,下例是否为函数……
(二)概念的同化模式:先行组织者――定义概念――强化概念――概念应用――形成概念域(系)。
* 程序:呈现先行组织者――给出定义――概念的辨认、剖析与同化――强化概念――概念应用。
1) 呈现学生已经习得的生活中的例子(呈现先行组织者),如旗杆与地面的位置关系、大桥的桥柱与水面的位置关系等等。
3) 辨认、剖析概念。区别“任意一条”与“无数条”的关系,把直线与平面平行与垂直作一比较,从而完善直线与平面位置关系的认知体系。
4) 强化概念。除定义外,如何判断一条直线与平面平行?进一步研究直线) 直线与平面垂直概念的应用。
(三)问题引申模式:问题情境――问题解决――引入概念――强化概念――概念应用――形成概念域(系)。
* 程序:创设问题情境――引导学生解决问题――在解决问题中形成概念――强化概念――概念应用。
2) 引导学生思考解决上述问题的方案――采用逼近思想。如上述的电话线路的维修问题,可以从中间一根电话杆开始检测,若正常,则故障在后面;若不正常,则故障在前面,一直有这样的方法逼近故障点,最后把问题解决。
4) 用二分法求函数的零点。如怎样求方程x +2x-1=0的近似解。并归纳二分法求函数零点的步骤。
5) 概念强化与应用。借助计算器或计算机,用二分法解决求方程近似解问题。
总之,数学概念教学是高中数学教学的重要组成部分,新课标下的数学概念教学地位尤为突出,这一点一定要引起我们的重视。令人欣喜的是,人教A版数学新教材数学的概念大都是按照概念形成、概念同化与问题引申的模式编写的,因此,我们一定要在数学概念学习原理的指导下,按照学生的认知规律进行数学概念教学设计。
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生活中处处都是化学。植物进行光合作用是化学;哺乳动物的呼吸作用是化学;苹果氧化是化学;火的燃烧就更是化学。我们有着这么丰富的化学学习资源,我们怎么能不用起来呢?作为初中化学教师,我们要注重引导学生学习化学是要注重联系生活实际,在生活中感悟化学。例如在学生在学习九年级下册《生活中常见的盐》这一课题时,我先从生活中最常见的食盐来导入课文,逐渐引入化学上给食盐的概念定义。
教材在编排概念定义的时候,都是经过多次斟酌、几番修改的、概念如果错了,也就意味着学生的理解会完全出现偏差。我们教师在讲解概念时,应该牢牢抓住定义的关键词,引导学生找出关键所在,帮助他们更好地理解概念。例如在初中化学中常常容易弄混的三个概念“氨、铵、胺”,我们可以抓住“氨”概念中的无色气体,让学生记住它的气字偏旁,加深他们的记忆。而“铵”带一个单位正电荷的原子团,由此抓住他的金属特性继而记住它,“月”字旁的“胺”是有机物。抓住他们概念的关键所在更有助于学生的记忆和区分。
在讲解概念时,我们有时会碰到较为复杂、难懂的长概念,直接向学生讲的话,学生有可能会觉得抽象难懂。因此,教师必须学会对此类的长概念进行分解、剖析,将定义直观地展现给学生。如概念“电解,指的是电解质溶液在电流作用下发生化学反应的过程。”由于学生没有接触过太多关于电解的知识,所以这一概念对他们来说比较生涩难懂。因此,我们可以将这一概念分解成三个部分:电解质溶液、电流作用、化学反应。首先讲解什么是电解质溶液,然后解释电流反应,让学生对这一抽象概念能够了解地更清晰。
从教材出发,我们对概念的解读应该更加深入,拓宽学生的视野。教学不应局限于教材内,更应该有教师自己的思考和感悟。例如教材中给出“碳”的概念:一般指元素名称,是核电荷数为6的同一类原子的总称,有广泛、概括的含义。但我们知道生活中还有一个类似的“炭”,容易造成学生疑惑。我们教师应该注意到这一点,给出延伸的“炭”的概念:指具体的有形的物质,如焦炭、煤炭、炭黑、活性炭等,这些都是碳元素的游离态。这样不仅开阔了学生的视野,也让他们区分这两个相似的概念。
化学是一门实验科学,实验在化学的教学中必不可少。如果想要避免枯燥乏味的概念式教学,不妨试着用实验的结论去引出概念的教学。这样不仅有利于提高学生们的学习积极性,更引发了他们对实验的思考、加深了他们对于概念的理解。例如在课堂上我们可以用漂白剂漂白布料,提出问题:这里发生变化的究竟是什么呢?引导学生开始思考:这里的漂白是指染料(有机物)或有机色素变为无色物质,实质上是一种化学变化。这里发生变化的实质上不是布料本身,而是上面的有机色素。然后再次提出问题:生活上还有一种衣物的褪色,和这里的漂白是一种性质的吗?可以再设计一个小实验:把木炭投入盛有红墨水(用水稀释过)的锥形瓶里,轻轻振荡,溶液回变为无色。可以看出这里的有机物褪色不是漂白,这里并没有性质的变化,由此可见这是一种物理变化。在这两个对比实验下,本来对于学生来说模糊的概念,在他们自己的观察下变得清晰。所以,我们化学教师一定要善于利用实验来学生自主发现概念。