让学生在“经历”中提高科学素养

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  摘要:以“人类重要的营养物质”的教学为例,剖析了课堂内容的选取是如何基于“经历”的,简评了课中开展的各个教学活动,阐述了学生在经历中的收获,同时也明晰了课堂教学中存在的问题和后续教学的改进措施。
  关键词:经历教育;初中化学教学;科学素养
  文章编号:1008-0546(2019)02-0023-05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
  一、教学前思
  义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨,激发学生学习化学的兴趣,帮助学生了解科学探究的基本过程和方法,发展科学探究能力,获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能;引导学生认识化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用,通过化学学习培养学生的合作精神和培养学生的民族自尊心、自信心和自豪感;引导学生学会学习、学会生存,更好地适应现代生活[1]。以“人类重要的营养物质[2](人教版初中化学教材下册第十二单元课题1)”为载体,如何组织教学才能有效达成上述课程目标呢?为此,笔者坚持“教师围绕‘经历’而教、学生围绕‘经历’而学”,课堂中为学生创设更多“经历”学习的机会,丰富他们能“带得走的东西”。
  《义务教育化学课程标准(2011版)》中,关于“人类重要的营养物质”主题规定的内容见表1,其中明晰了对发展学生的“知识与技能和情感、态度、价值观”两个方面的具体要求,而对于发展学生的学习“过程与方法”则是隐匿于“活动与探究建议”。
  “人类重要的营养物质”主题在教材中主要编排了蛋白质、糖类、油脂、维生素4类营养物质的存在、组成元素、重要作用、主要种类和食物来源等内容,把重点放在对蛋白质的介绍上,同时还介绍了不良嗜好和空气有害物质对人体中蛋白质活性会造成损害等重要内容,体现了“从学生的生活经验和社会发展的现实中取材[4]”高度吻合了课程标准中设定的相应目标要求以及对教材编写的建议。
  九年级学生在七年级生物课程的学习中,已经知晓建造人类的身体需要蛋白质、糖类、油脂、维生素、水、无机盐等六大营养物质,会通过简单的实验来鉴定鸡蛋清、馒头、花生中分别富含蛋白质、淀粉、油脂,会描述相关实验的现象并能据此推理得出实验结论,但对蛋白质等营养物质的组成、种类和重要作用缺乏全面的认知。因此,本节课的教学起点则是帮助学生进一步完善对蛋白质、淀粉、油脂的认知,形成合理膳食的观念;学习一种鉴定维生素C的实验方法,提升科学探究水平。
  基于对课程标准、教材内容以及学情的分析,笔者从以下2个方面重构了教学内容:一是“增設”。增设“描述七年级生物实验现象与结论”,以引导学生调出已有知识;增设“粗略计算摄入营养物质的总能量”,以渗透“定性。定量”的学科观念;增设“柠檬汁液中维生素C的鉴定和含量的测定方法”,以提升学生科学探究水平;增设“观看《合理选择饮食的意义》的视频”,以拓展学生认知广度和丰富课堂学习形式。二是“外显”。外显学习内容的内在逻辑主线(如教材编写蛋白质的主线是“存在→构成→组成→作用→种类→食物来源”等),以促成学生能够更快地在新知学习过程中将其加以运用(如学生阅读、圈画和标注出教材编写蛋白质的内容主线的学习经历,在之后的认知糖类、油脂和维生素时也是采用了阅读、圈画和标注出内容主线的方式)。
  另外,为了更好地让经历教育课堂显现其基本特征,我们做好了充分的教学准备:一是准备了“《黄帝内经》中有关均衡膳食”的视频。二是准备了小胖的午餐食物包[牛肉(100g)、猪舌(100g)、油炸鱼块(100g)、5个大米饼]和豆芽的午餐食物包[凉拌黄瓜(100g)、药芹炒山药片(100g)、青菜炒香菇(100g)、面包(单个装)],除面包之外,两份食物包中的其余食物均采用真空包装,卫生保证,打开后可直接食用。三是准备了“胶头滴管2支、试管架1只、小烧杯1只(100mL)、盛有 2mL高锰酸钾溶液(0.2%)的试管2支、柠檬(1/4只)、装有25mL维生素C溶液(0.2g/l00mL)的试剂瓶”等实验用品。
  二、教学过程
  1.新课引入
  师:让学生观察小胖和豆芽的午餐食物包,并要求他们思考他俩搭配的午饭食物是否合理?人类需要哪些营养物质建造自己的身体?
  生:小胖和豆芽的午餐食物包都不合理,没有均衡营养。人类需要蛋白质、糖类、油脂、维生素、水、无机盐等6种营养物质建造自己的身体。
  [设计意图]将小胖和豆芽的午餐的真实食物包展示于每组学生面前,以诱发他们对食物中所含营养物质的思考,营造出富有趣味性的、轻松的课堂学习氛围,同时也是为环节7中“合理搭配午餐”活动做好铺垫。
  2.实验回顾
  师:请回忆图1中3个实验的现象和结论。
  生:略(能准确回答)。
  师:(过渡)蛋白质、糖类、油脂都是人体所需的能源物质,首先让我们从化学的视角来认识生命的存在方式——蛋白质。
  [设计意图]引导学生再现已有知识,以将他们带入到从化学视角上来认知蛋白质,同时也为他们提供了生物、化学课堂学习中可以进行比较的具体内容。
  3.认知蛋白质
  师:请同学们先阅读课本90一92页蛋白质的具体内容,后通过讨论的形式谈谈课本介绍了蛋白质的哪些方面?同时将其在课本相应处标注出来。
  生:热烈讨论并在课本上进行圈画。
  师:下面老师再借助7个问题来考一考大家的学习效果。问题1:蛋白质维持生长发育和提供能量的过程中存在哪些反应?问题2:人体中不同的蛋白质具有不同的功能,血红蛋白具有什么特殊功能?酶呢?问题3:我们可以采取哪些措施保护蛋白质正常发挥生理功能?问题4:香烟烟气中含有哪些有害物质?一氧化碳为什么会使人中毒?问题5:为什么要绝对禁止不法商贩用甲醛水溶液浸泡水产品呢?问题6:如何测定空气中甲醛含量是否超标呢?问题7:如何避免室内空气中的甲醛污染呢?   生:略(基本能回答到位,老师仅需稍加补充或修正)。
  师:(过渡)下面让我们用刚才的学习方法来学习糖类和油脂。
  [设计意图]让学生体验“阅读-讨论-标注”的经历,引导他们将蛋白质的内容主线(存在→构成→组成→作用→种类→食物来源)外显出来,并直观化地定格在课本的相应处,便于他们将这样的学习经历在后续学习活动中运用得更为自然通畅。口答问题1~7的活动过程,不僅考量了学生对文本的理解水平,而且对他们后续阅读态度的改变起到了很好的鞭策作用。
  4.认知糖类和油脂
  师:请同学们先阅读课本93~94页“糖类和油脂”的具体内容,再将其内容主线在课本相应处标注出来。
  生:细心阅读并在课本上进行圈画。
  师:下面老师再以4个问题来检验大家的学习效果。问题1:糖类和蛋白质中含有哪些共同的组成元素?问题2:在人体里,葡萄糖是如何发挥作用的?问题3:霉变的食物中滋生有什么毒素?我们为什么绝对不能食用霉变的食物?问题4:在人体内完全氧化相同质量的蛋白质、糖类、油脂,放出能量最多的是哪种?
  生:略(能回答到位,基本不需要老师的修正)。
  师:(追问)在蛋白质、糖类、油脂中,哪种是人体的主要供能物质呢?
  生:糖类。
  师:(过渡)糖类供给人体生命活动所需能量的60%~70%。青少年每日大约需要摄入多少能量呢?
  [设计意图]让学生运用“‘阅读一标注’的经历”来认知糖类和油脂,可以促成他们对内容主线进行再次强化、增进对“学习方法”的理解,活化他们的应用水平。口答问题1~4以及追问的活动过程,有效检测了学生的阅读效果,帮助他们清除了认知上的盲点,从而将课标要求落到了实处。
  5.粗略计算食物中的总能量
  师:(投影内容如下)一般情况下,青少年每日需摄入的总能量约为12500kJ,其中午餐提供40%,则午餐摄入的能量约为__________kJ。已知:ρ(植物油)≈0.9g/mL,若将小胖午餐摄入的营养物质折算为200g葡萄糖、20g油脂300g蛋白质,则小胖午餐摄入_________kJ的能量,超摄入_________kJ的能量,放出这些能量大约需要氧化_________g(约_________mL)植物油。
  生:先运算,后交流结果(基本能正确)。
  师:(过渡)刚才学习的都是供能物质,维生素是不是供给能量物质?请阅读课本94页。
  [设计意图]增设的计算,引导学生对供能营养物质认知从定性视角转向了定量视角,借助运算所得的数据让他们感知了小胖之所以胖的缘由是能量过剩得较多,当最后展示出实验盘内标有100mL字样的烧杯并以“小胖多喝了这样的满满一烧杯植物油”进行感性描述之后,他们都会非常惊愕。
  6.认知维生素
  师:请阅读课本94页,并将“维生素”的内容主线在课本相应处标注出来。
  生:阅读并在课本上进行圈画。
  师:请大家口答如下2个问题。问题1:维生素是不是供能物质?问题2:缺乏维生素A会患什么病?缺乏维生素C呢?
  生:略(能回答到位,不需要老师的修正)。
  师:(追问)喝柠檬茶可以补充维生素,如何鉴定柠檬汁液中含有维生素C呢?我们需要知晓维生素C哪方面的知识?
  生:维生素的化学性质。
  生:完成实验1。
  师:(过渡)刚才的实验现象一定是柠檬汁液中的维生素C的功效吗?你能设计证明的实验吗?
  生:用维生素C溶液与之做对比实验。
  师:如何粗略测定柠檬汁液中的维生素C的含量呢?
  生:设计并完成实验2(图3)。
  师:小组间柠檬汁液中维生素C含量测定结果不同的影响因素有哪些?
  生:(讨论-表达)柠檬汁液的不同;所滴液滴的大小不同;观察颜色改变时的误差;柠檬汁液自身颜色的干扰;实验过程中其他反应的干扰等。
  师:(过渡)学习营养物质之后,我们怎样才能均衡膳食呢?请听听中国传统医学经典名著《黄帝内经》是怎么描述的?
  [设计意图]在学生通过阅读知晓了维生素C的有关知识之后,增设2个实验活动,从表面看好像在鉴定柠檬汁液中含有维生素C,内核则是:在老师指导下,让他们经历“提出方案、修改方案、进行实验、收集数据、得出结论、讨论交流”等活动过程,帮助他们巩固和提高实验操作技能水平、初步形成具有控制实验条件的意识,促成他们在实验中注意观察和思考相结合,启迪他们从“定性→定量”视角来研究物质,从中更好地理解科学的本质和提高科学素养。
  7.学会合理搭配食物
  师:播放“《黄帝内经》中有关均衡膳食”的视频。
  生:观看视频后分析小胖和豆芽午餐食物中营养物质的失衡情况。
  生:利用提供的食物进行合理搭配午餐食物。
  [设计意图]通过观看视频,可以帮助学生进一步理解各种营养物质的作用和认知均衡营养的重要意义。借助问题引导学生分析出小胖的热量过剩和豆芽的热量不足,可以促进他们日后主动科学均衡膳食。让学生亲历重新搭配午餐食物的实践活动,可以帮助他们对不同食物中富含的营养物质进行一次再识别,初步形成科学合理膳食的意识。最后,每人都是伴着笑嘻嘻的面孔带回了一份营养午餐,想必那一刻的内心也是乐滋滋的。
  8.小结课堂及布置课后任务
  生:提出疑问,互助解答;从知识、方法、情意等方面小结本课的收获。
  师:布置作业(1)完成课本P96的“练习与应用”;(2)完成课本P95的“调查与研究”。
  [设计意图]本环节给学生提供解答疑问的机会,让他们的顾虑与困惑得以及时解除;对本课的小结,引导他们养成“回头看”的习惯。   三、教学后思
  1.从经历教育视域看
  “经历优先、身心统整、内化外践和根性成长”是经历教育的四大基本准则。基于此,课堂教学中的教师应该围绕“经历”而教、学生应该围绕“经历”而学,教与学的各项任务都应该在“经历”中加以完成,这样有利于达成教学效果的恒久优质高效。
  (1)实景融入经历
  课首将小胖和豆芽的午餐食物展现在学生面前,有效激起了学生的学习兴奋度,能使他们迅速进入学习状态以及缩短他们的“迷糊”时长,从而有利于教学内容的顺利开展。课尾让学生亲历选择合理搭配食物的活动,是他们的一次“化无形为有形”经历,虽然“内化外践”的时间不长,但是效果甚好。
  (2)学法应用经历
  本课中,学生进行了3次阅读课本活动。环节3中的第1次阅读活动,不仅让学生修习了陈述性知识(蛋白质的存在、构成、组成、作用、种类以及食物来源等),而且让他们汲取了程序性知识(阅读一提取信息一标注信息),这为环节4、6中的2次阅读活动提供了范式,“抛砖引玉”之功效得以充分发挥。
  (3)实践活动经历
  围绕问题开展亲历亲为的实践活动,回避了直接传授的陈旧方法,是一种以学生为主体的学习活动,也是经历教育课堂的核心版块。这样做,会使讲与听的课堂改变成做与思的课堂,会使课堂从口头或纸面上的教学走向具有丰富实践(即经历)活动的课堂,促进教学从偏向于“认知”扭转为偏向‘能力”。本课环节5中的实验1、2,是“做”的教学,亦是“体验”的教学,学生不仅参与实验活动的积极性很高,而且学会了分析、比较并从中悟得“滴人的液滴滴数与Vc含量之间存在着比例关系”,他们的思维深度得以有效提升,课堂教与学的活动效度显然会得到大幅提升。
  2.从实验能力视域看
  (1)动作技能表现
  通过课堂观察发现,学生对于简单的实践活动(如,搭配午餐食物)是可以顺利完成的,但对于专业性较强的基本操作(如,吸取液体前的瓶外排气和滴加液体的保持竖直悬空)却有1/2的小组不能规范、准确、娴熟地加以完成。笔者以为造成学生专业操作水(上接第18页)
  关于“饱和溶液”与“不饱和溶液”,教材中给出的定义是:“在一定温度下,向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,所得到的溶液叫做这种溶质的饱和溶液。”通过收集学生的发声思维数据,发现学生在理解饱和溶液时误认为:饱和溶液就是指不能再溶解溶质的溶液。由此可见,学生在理解概念时只关注到“饱和”的内涵——“不再溶解”,而忽略了“饱和”的外延——“该溶质的饱和溶液”。
  【案例二、微粒观的形成
  物质都是由微观粒子构成,这些粒子包括分子、原子和离子。教学中发现很多学生都错误地认为"H2O就是由两个氢原子和一个氧原子构成的”,而且经过教师讲解纠正之后,还是无法改变这种错误观点。经过出生思维诊断之后,发现学生的错误观点是这样形成的:水是由水分子构成的,水分子是氢原子和氧原子构成的,所以水就是由氢原子和氧原子构成的。显然,这种错误观点的形成是基于单纯的数学“等量代换”推理而来的,忽略了粒子间的层次关系。
  【案例三】工业流程题的讲解
  工业流程题是中考的热门题型,主要考查学生的综合分析能力,需要做到对流程的整体理解与认识。而学生对于流程的分析过程,教师往往难以知晓,所以教师在流程题讲解的过程中只能“大水漫灌”,无法做到“喷灌、滴灌”,这就使得课堂效率和针对性得不到保障。鉴于此,在习题讲解之前,可以让错题学生试后将流程理解过程通过微信语音发送给老师,教师在备课时,将学生的语音数据进行分析,找出学生的思维盲点,进行有效引导,可大大提高教学效率,突破教学瓶颈。
  教学的高效性是每个教师追求的目标,出声思维方法在化学教学中的运用,可以弥补传统教学中的一些短板,对于学生化学认知发展水平的监控以及一些迷思概念的纠正有着积极的作用。借助主流媒体软件的出声思维的运用也是适应了大数据化的发展形势,符合高效信息化教学的理念。当然,出声思维方法的使用需要学生具有一定的语言表达能力,对于学困生如何准确地描述出自己的思维过程值得进行更深入的研究。
  参考文献[1]郭秀艳,杨治良.基础实验心理学[M].北京:高等教育出
  版社,2011:89[2]张冰,刘继和.用出声思考法探查化学迷思概念[J].新课
  程研究,2010(11):113-115平低下的主要原因有二:其一是教师的课堂示范与指导工作未能落到实处;其二是学生进入实验室进行自主完成实验的次数偏少。基于此,我们应该存有加强实验教学的意识,对技能性教学目标进行细化,将其在实验教学活动中落到“实”处,而非教师口头的“虚”处。例如,课例的液体滴加实验教学活动中,教师可通过边讲解边示范的方式来指导学生双手协作稳妥地手持滴管進行加液或巡视到小组内进行个别指导与纠正;在学生进行氧气制取的实验活动之前,教师可指导他们通过分工合作(1个人准备发生装置,另1个人准备收集装置)来完成实验装置的搭建,引领他们在相互配合中逐步形成团队精神等等。
  (2)思维能力表现
  通过课堂观察发现,同学们除了需要发展动作技能水平外,思维能力也有较大发展空间,课例实验活动中学生的思维明显滞后于动作,在实验采集的数据均已记录于表格之后,还有不少组别的同学不能准确理解测定柠檬汁液中维生素C含量的实验思路以及运用数据进行求解的方法。笔者以为造成学生实验思维能力偏低主要原因有二:其一是教材选取的定性实验较多,弱化了定量或半定量实验;其二是教师缺乏定量研究实验的仪器设备和意识。基于此,一方面我们要主动争取资金及早地更新仪器和设备,改善原有的硬件设施;另一方面在平时的实验教学中我们要有意识地引导学生从定性与定量结合上收集证据,并帮助他们通过定性分析和定量计算推出合理结论,努力提升他们在实验中的思维水平,促进他们动作和思维的协同发展。例如,在完成课本实验6-4[5]的教学时,设计的教学活动可以是不同小组的同学加入不同体积的水,然后让他们通过相互比较获知向塑料瓶中加入约多少体积的水时实验效果最佳,以增进他们定量研究实验的意识。
  综上所述,我们认为“经历教育”不仅让学生提高科学素养,而且为教师提升专业素养提供了契机。
  参考文献
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