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模型是所研究的系统、过程、事物或概念的一种表达形式,具体包括科学教学中运用到的电路图、图表、导图模型、公式等等。在模型构建活动中,往往需要学生身体力行进行观察或实验,进行归纳和演绎,运用已有知识进行假设、模拟,将复杂的事物进行简化、抽象出其本质属性,使之具体化、形象化。通过亲身参与这样的活动,学生可以在探索中,体会到模型建构的方法,获得成功的喜悦,最终才可能将模型方法内化为认知图式,获得认知水平上的提升。那么,我们应在教学中如何构建模型,提高教学有效?笔者将结合自己的教学实践中的一些尝试,谈谈自己的看法:
一、构建模型,突破教学难点
教学的难点是指学生不易理解的知识,或不易掌握的技能技巧。初中学生的思维特点是从简单到复杂,由具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡。所以在一般情况下,使大多数学生感到困难的内容,教师要着力想出各种有效办法加以突破,否则不但这部分内容学生听不懂学不会,还会为理解以后的新知识和掌握新技能造成困难。而模型非常形象直观地描述了变化的过程,它在新课教学中能有效地分化难点,加深学生对知识的理解,深化学生对问题的认识。
【实例一】八下第一章章第三节原子结构模型设计
原子有复杂的结构,但无法让学生直接观察到,也缺乏学生所熟悉的事实作为推断的依据,如果本节课采取简单的讲授法,把几个阶段的原子模型告诉学生,而没有进行探究,学生不会对模型建立的过程产生疑惑,也就无兴趣可谈,个别学生即使是有想法,那也只是一闪之间,会由于老师的灌输式教学而失去一次很好的探究机会,课堂显得平淡无趣。针对这些现象,我把本节课探究原子内部结构设计如下(片段):
师:你能猜想原子结构的模型吗?原子中带负电的微粒与带正电的微粒是如何在原子中分布的?建立新假设(猜想可能的模型)
活动:用圆形纸(纸上事先粘有双面胶)代表原子,用红豆代表带正电的微粒,绿豆代表带负电的微粒,在圆形纸上摆出原子模型,并加以说明,为什么这么摆。展示学生的各种模型。(可能有些同学只用一个红豆和绿豆,可以在后面的探究中进行补充完善;有些同学用的红豆和绿豆数目不等,我们可以在分析后进行纠正。)
师:让我们看看科学家汤姆生的猜想,他认为原子是个球体,正电荷均匀分布在整个球体内,电子像面包里的葡萄干那样镶嵌在其中,与我们有些同学的猜想一样。(也出示汤姆生的模型)
师:谁的猜想更接近原子真实的模型呢?请再看一篇材料。
出示材料2:1911年,英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔,实验发现多数α粒子穿过金属箔后仍然保持原来的运动方向,但有少数α粒子发生了较大角度的偏转,有些还返弹回来。质疑:请根据以上的发现作出猜想,哪些模型不会达到这样的结果,原子最有可能的模型为哪种?建立新的模型:因此可排除模型一、 模型二、 模型三……最有可能为模型四。与我们班某某建立的模型是一样的。
介绍波尔原子模型
师:介绍科学家还在不断的探索:1913年,丹麦科学家波尔改进了卢瑟福的原子核式结构模型,认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动。
活动:氦原子核外有2个电子,你能建立一个氦原子的模型吗?此时你会用什么代表带正电核的微粒,用什么代表电子?(事先提供了芝麻)
学生活动:(展示各种模型并进行分析谁的较合理,学生可能会用芝麻代表电子)。
8、交流体会
问:从原子结构模型建立的过程来看,你有什么收获与感想?
答:科学探索的不易等等
活动的主要目的:在探究过程中插入一个制作原子模型的活动,通过学生不断修正模型的过程中让学生体验模型不断完善的过程,使学生体验模型带来的真实感受,有利于培养模型思想,有利于解决本节的难点。还能为课堂带来欢笑,体验学习乐趣,激发学习科学的兴趣,并更加深刻的了解原子的构成。
二、构建模型,促进教学生成
生成性课堂可以培养学生质疑问难的能力,它要求教师要善于倾听学生的发言,要重视学生对各种现象的理解,鼓励学生之间相互交流和置疑,了解彼此的想法。而模型的构建过程就是一个科学探究的过程。通过学生主动体验和感受模型的内在要素,认识要素间是如何有机地联系在一起的。构建生物建模充分调动了学生的积极性,发挥小组的团队合作意识,突出了学生的主体地位。在师生互动、协作中较好的培养了学生的问题意识和探究意识。
【例二】八上第三章第一节《生物的行为》之《植物的向性》探究活动的教学
在通常教学活动中,学生对向水性的实验设计往往停留在如图<1>。这样的实验设计其实没有实质的意义,课堂几乎没有具体的生成。所以我将这个实验设计改为引导学生编画实验模型,具体如图<2>、图<3>、图<4>、图<5>的渐变过程。
基于初中学生的思维比较简单,教师要注意引导学生,图<1>模型中存在的一个大问题:用洒水的方式浇水,水往往被浇在土壤的表面而被蒸发,而植物吸收水分的器官是植物的根。这种模型在实际生活中即难达到目的,又浪费了水资源。图<2>中的进水口太小。图<3>难控制浇水的量。图<4>中又两个变量。在生生评价中完成图<5>,如此不断生成新的模型。
改进活动方式的优点:
1、利用模型的直观性,使学生讨论、作图更加方便。2、学生通过学习渐变的模型进行实验设计的能力逐步得到提升,这样更加符合学生的认知规律。3、增强学生节约水资源和环保意识。4、启发学生大胆创新改革,培养学生的创新意识。
在构建模型的过程中,教师要善于抓住有利时机,鼓励学生质疑,启发学生提出有思维价值的问题,以疑激思,思疑解疑。只要教师能够认真挖掘教材,拓宽学生的学习渠道,让学生成为学习的主体,变科学教学为生动活泼、主动的动态过程,就一定能促成科学课堂教学动态的有效生成,从而有效地激发了学生探究新知的欲望,激活了学生的思维,提高了学生的学习兴趣。培养了学生的创造性、创新性。 (三)构建模型,提高复习成效
导图模型就是把握全局,抓住事物的关键,通过联想和想象找到与事物的联系,用图像和色彩把这一过程放射性的画出来。构建导图模型是一种教学思维有效的模式,是应用于记忆、学习、思考等的思维“地图”,它对知识点进行了有效的分类和归纳整合,升华了知识点的含义,有利于学生思维的展开,对学生的复习、知识的巩固提供了很大的帮助 。在复习课教学中,可以通过构建导图模型动态呈现每章节的知识网络图,并能根据需要与新课中的情景进行超链接,能有效地激活学生的记忆,有利于促进知识的迁移,同时通过构建导图模型学生能把多而杂的知识变得少而精,将章节的知识结构系统化。
【例三】九上第四章代谢与平衡1-2节复习
笔者借助一道2010年莱芜中考题复习1-3节内容
下图是表示人体消化吸收过程,①-⑤表示消化液(⑤为肠液)。纵向箭头表示消化液对应物质的消化作用,abc分别表示淀粉、蛋白质和脂肪的最终消化产物,有关分析正确的是
A、④和⑤发挥作用的场所都是小肠
B、①为唾液,能将淀粉分解为葡萄糖
C、②与③都含一种酶,但酶种类不同
D、X表示大肠,是abc被吸收的主要场所
在学生思考回答的基础上我又提出以下问题进行引导拓展知识:
(1)①至⑤代表什么消化液,它们分别由哪些器官分泌产生?
(2)abc代表的消化产物是什么?
(3)这些消化液有哪些异同点?
(4)淀粉、蛋白质和脂肪最初在哪里消化?
(5)从图中你能说出为什么小肠是消化和吸收的主要场所?
(6)除了淀粉、蛋白质和脂肪外人体还需哪些营养素
通过学生思考讨论回忆,各种消化液分泌的器官,消化液所含的酶及作用;淀粉、蛋白质和脂肪被消化的场所及消化产物;小肠的结构与功能相适应的特点以及各种营养素等本章1-3节的内容,我与学生一起构建下面导图模型
这个导图模型能够直观形象的凸显“小肠是消化吸收的主要场所”这一主要的内容,也突破“酶的专一性和多样性在人体消化系统中的体现”这一难点问题。导图模型既有利于学生在宏观上把握整章的知识结构,又有利于学生微观上复习具体的知识要点。它让学生从整体上认识和把握其实质,已达到“既见树木,又见森林”之效。当学生渐渐由感性思维向理性思维过度,最终达成对核心概念的认识由具体到抽象的飞跃。它既避免复习中旧知识重现时的“炒冷饭”现象,又促成了学生对基础知识和基本方法的掌握,进而培养了学生的创新能力、实践能力和解决问题的能力。
总之,在科学教学中,建立和正确使用模型,重视模型思想的运用,能将复杂的思想简单化、明细化,使抽象问题直观、具体、形象、鲜明,对问题的解决起到事半功倍的效果,能大大激发学生学习科学的兴趣,提高学生的学习水平,有效优化科学课堂教学,提高教学效率。
参考文献
[1]托尼·巴赞(英国)著.李斯译.思维导图[M].北京:作家出版社,1999.
[2]戚宝华.试论“思维导图”在新课程背景下中学化学教学中的应用[J].化学教学,2007,7.
[3]张克龙 . 建模思想在化学复习中的运用[J].中学化学教学参考,2005(4),33-34.
一、构建模型,突破教学难点
教学的难点是指学生不易理解的知识,或不易掌握的技能技巧。初中学生的思维特点是从简单到复杂,由具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡。所以在一般情况下,使大多数学生感到困难的内容,教师要着力想出各种有效办法加以突破,否则不但这部分内容学生听不懂学不会,还会为理解以后的新知识和掌握新技能造成困难。而模型非常形象直观地描述了变化的过程,它在新课教学中能有效地分化难点,加深学生对知识的理解,深化学生对问题的认识。
【实例一】八下第一章章第三节原子结构模型设计
原子有复杂的结构,但无法让学生直接观察到,也缺乏学生所熟悉的事实作为推断的依据,如果本节课采取简单的讲授法,把几个阶段的原子模型告诉学生,而没有进行探究,学生不会对模型建立的过程产生疑惑,也就无兴趣可谈,个别学生即使是有想法,那也只是一闪之间,会由于老师的灌输式教学而失去一次很好的探究机会,课堂显得平淡无趣。针对这些现象,我把本节课探究原子内部结构设计如下(片段):
师:你能猜想原子结构的模型吗?原子中带负电的微粒与带正电的微粒是如何在原子中分布的?建立新假设(猜想可能的模型)
活动:用圆形纸(纸上事先粘有双面胶)代表原子,用红豆代表带正电的微粒,绿豆代表带负电的微粒,在圆形纸上摆出原子模型,并加以说明,为什么这么摆。展示学生的各种模型。(可能有些同学只用一个红豆和绿豆,可以在后面的探究中进行补充完善;有些同学用的红豆和绿豆数目不等,我们可以在分析后进行纠正。)
师:让我们看看科学家汤姆生的猜想,他认为原子是个球体,正电荷均匀分布在整个球体内,电子像面包里的葡萄干那样镶嵌在其中,与我们有些同学的猜想一样。(也出示汤姆生的模型)
师:谁的猜想更接近原子真实的模型呢?请再看一篇材料。
出示材料2:1911年,英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔,实验发现多数α粒子穿过金属箔后仍然保持原来的运动方向,但有少数α粒子发生了较大角度的偏转,有些还返弹回来。质疑:请根据以上的发现作出猜想,哪些模型不会达到这样的结果,原子最有可能的模型为哪种?建立新的模型:因此可排除模型一、 模型二、 模型三……最有可能为模型四。与我们班某某建立的模型是一样的。
介绍波尔原子模型
师:介绍科学家还在不断的探索:1913年,丹麦科学家波尔改进了卢瑟福的原子核式结构模型,认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动。
活动:氦原子核外有2个电子,你能建立一个氦原子的模型吗?此时你会用什么代表带正电核的微粒,用什么代表电子?(事先提供了芝麻)
学生活动:(展示各种模型并进行分析谁的较合理,学生可能会用芝麻代表电子)。
8、交流体会
问:从原子结构模型建立的过程来看,你有什么收获与感想?
答:科学探索的不易等等
活动的主要目的:在探究过程中插入一个制作原子模型的活动,通过学生不断修正模型的过程中让学生体验模型不断完善的过程,使学生体验模型带来的真实感受,有利于培养模型思想,有利于解决本节的难点。还能为课堂带来欢笑,体验学习乐趣,激发学习科学的兴趣,并更加深刻的了解原子的构成。
二、构建模型,促进教学生成
生成性课堂可以培养学生质疑问难的能力,它要求教师要善于倾听学生的发言,要重视学生对各种现象的理解,鼓励学生之间相互交流和置疑,了解彼此的想法。而模型的构建过程就是一个科学探究的过程。通过学生主动体验和感受模型的内在要素,认识要素间是如何有机地联系在一起的。构建生物建模充分调动了学生的积极性,发挥小组的团队合作意识,突出了学生的主体地位。在师生互动、协作中较好的培养了学生的问题意识和探究意识。
【例二】八上第三章第一节《生物的行为》之《植物的向性》探究活动的教学
在通常教学活动中,学生对向水性的实验设计往往停留在如图<1>。这样的实验设计其实没有实质的意义,课堂几乎没有具体的生成。所以我将这个实验设计改为引导学生编画实验模型,具体如图<2>、图<3>、图<4>、图<5>的渐变过程。
基于初中学生的思维比较简单,教师要注意引导学生,图<1>模型中存在的一个大问题:用洒水的方式浇水,水往往被浇在土壤的表面而被蒸发,而植物吸收水分的器官是植物的根。这种模型在实际生活中即难达到目的,又浪费了水资源。图<2>中的进水口太小。图<3>难控制浇水的量。图<4>中又两个变量。在生生评价中完成图<5>,如此不断生成新的模型。
改进活动方式的优点:
1、利用模型的直观性,使学生讨论、作图更加方便。2、学生通过学习渐变的模型进行实验设计的能力逐步得到提升,这样更加符合学生的认知规律。3、增强学生节约水资源和环保意识。4、启发学生大胆创新改革,培养学生的创新意识。
在构建模型的过程中,教师要善于抓住有利时机,鼓励学生质疑,启发学生提出有思维价值的问题,以疑激思,思疑解疑。只要教师能够认真挖掘教材,拓宽学生的学习渠道,让学生成为学习的主体,变科学教学为生动活泼、主动的动态过程,就一定能促成科学课堂教学动态的有效生成,从而有效地激发了学生探究新知的欲望,激活了学生的思维,提高了学生的学习兴趣。培养了学生的创造性、创新性。 (三)构建模型,提高复习成效
导图模型就是把握全局,抓住事物的关键,通过联想和想象找到与事物的联系,用图像和色彩把这一过程放射性的画出来。构建导图模型是一种教学思维有效的模式,是应用于记忆、学习、思考等的思维“地图”,它对知识点进行了有效的分类和归纳整合,升华了知识点的含义,有利于学生思维的展开,对学生的复习、知识的巩固提供了很大的帮助 。在复习课教学中,可以通过构建导图模型动态呈现每章节的知识网络图,并能根据需要与新课中的情景进行超链接,能有效地激活学生的记忆,有利于促进知识的迁移,同时通过构建导图模型学生能把多而杂的知识变得少而精,将章节的知识结构系统化。
【例三】九上第四章代谢与平衡1-2节复习
笔者借助一道2010年莱芜中考题复习1-3节内容
下图是表示人体消化吸收过程,①-⑤表示消化液(⑤为肠液)。纵向箭头表示消化液对应物质的消化作用,abc分别表示淀粉、蛋白质和脂肪的最终消化产物,有关分析正确的是
A、④和⑤发挥作用的场所都是小肠
B、①为唾液,能将淀粉分解为葡萄糖
C、②与③都含一种酶,但酶种类不同
D、X表示大肠,是abc被吸收的主要场所
在学生思考回答的基础上我又提出以下问题进行引导拓展知识:
(1)①至⑤代表什么消化液,它们分别由哪些器官分泌产生?
(2)abc代表的消化产物是什么?
(3)这些消化液有哪些异同点?
(4)淀粉、蛋白质和脂肪最初在哪里消化?
(5)从图中你能说出为什么小肠是消化和吸收的主要场所?
(6)除了淀粉、蛋白质和脂肪外人体还需哪些营养素
通过学生思考讨论回忆,各种消化液分泌的器官,消化液所含的酶及作用;淀粉、蛋白质和脂肪被消化的场所及消化产物;小肠的结构与功能相适应的特点以及各种营养素等本章1-3节的内容,我与学生一起构建下面导图模型
这个导图模型能够直观形象的凸显“小肠是消化吸收的主要场所”这一主要的内容,也突破“酶的专一性和多样性在人体消化系统中的体现”这一难点问题。导图模型既有利于学生在宏观上把握整章的知识结构,又有利于学生微观上复习具体的知识要点。它让学生从整体上认识和把握其实质,已达到“既见树木,又见森林”之效。当学生渐渐由感性思维向理性思维过度,最终达成对核心概念的认识由具体到抽象的飞跃。它既避免复习中旧知识重现时的“炒冷饭”现象,又促成了学生对基础知识和基本方法的掌握,进而培养了学生的创新能力、实践能力和解决问题的能力。
总之,在科学教学中,建立和正确使用模型,重视模型思想的运用,能将复杂的思想简单化、明细化,使抽象问题直观、具体、形象、鲜明,对问题的解决起到事半功倍的效果,能大大激发学生学习科学的兴趣,提高学生的学习水平,有效优化科学课堂教学,提高教学效率。
参考文献
[1]托尼·巴赞(英国)著.李斯译.思维导图[M].北京:作家出版社,1999.
[2]戚宝华.试论“思维导图”在新课程背景下中学化学教学中的应用[J].化学教学,2007,7.
[3]张克龙 . 建模思想在化学复习中的运用[J].中学化学教学参考,2005(4),33-34.