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在传统化学教学中,我们习惯于把知识的获得与知识的应用分成是两个独立的阶段,学习者先通过学习获得知识,然后才能应用这些知识去解决有关的问题。而实际上,知识的应用并不是知识的套用,在应用知识解决有关问题的过程中,学生常常需要具体问题具体分析,在原有知识的基础上建构出解决问题的方案。而PBL(Problem-Based Learning)可译为“基于问题式学习”或“问题本位学习”,是一种新的能贯彻新课改理念、达到新课改目标的教学方法,它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,通过让学习者合作解决真实性问题,来学习隐含于问题背后的科学知识,形成解决问题的技能,并形成自主学习的能力。笔者在高中化学课堂教学中,开展了PBL教学尝试,并针对实践中存在的问题提出了几点意见。以期探索出一个适合化学PBL教学的模式,提高学生各方面的能力。
—、PBL教学法的理论基础及指导思想
1.建构主义理论
建构主义理论认为,知识不是通过老师传授得到的,而是学生通过一定的情境,借助他人的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式获得的。只有通过学生真正参加活动,去观察、实验、猜想、验证、反思与交流,才能促进学生学习,完成知识的意义建构。
2.新课程标准
《普通高中化学课程标准》(实验)提出化学教学应“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。”要求学生具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考的能力。
3.《基础教育课程改革纲要》(2001)指出:“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背,机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”。
二、PBL教学法在化学教学中的尝试
开展PBL教学使整个教学过程以问题为主线,以学生为主体,教师扮演辅助的角色,激发学生对问题的兴趣,引导学生在课本和各种教学资源中寻找解决问题的思路和方法,使学生在探究中深入掌握知识。故笔者把教学实践过程分为准备阶段、自主探究阶段、发表阶段、评价阶段和反思阶段。
1.准备阶段
(1)教师钻研教材,设置问题情景
问题情景的设置是PBL的教学的重要环节,从有关文献来看,问题的设计应体现以下特征:①问题必须能引出与所学领域相关的概念原理。②问题应该是开放的、真实的,复杂的(包含许多相互联系且重要的部分)。③问题需能够激发学生的动机,鼓励他们去探索、学习。④问题的选择要具体考虑教学目标以及学习者的知识、技能水平和动机态度等因素。如笔者在钠的过氧化物性质的教学中,在学生已经掌握了过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气后,设计了如下问题:在过氧化钠与水反应后的溶液中,若滴加几滴酚酞试液,会产生什么现象呢?学生根据已掌握的知识很快就回答是“变红”。然后引导学生用实验来验证,实验结果是:先变红后褪色。那到底是什么原因呢?这时,学生的学习兴趣变得很浓厚,个个都想探个究竟。
(2)师生准备必要的物质和知识
PBL教学法要求设置的问题必须源于教材又高于教材,文献资料是解决问题不可缺少的学习工具,笔者认为课前可准备一些相关文献资料供学生查阅;计算机具有各种媒体信息处理和人机交互功能,并能实现网上多媒体信息传递和多媒体信息资源共享,形成一种较为理想的多媒体网络化学学习环境,有条件的学校可准备在教室配备计算机。笔者认为,知识准备可通过“导学稿”来实现。教师在讲课的前一天把“导学稿”发给学生,让学生在课前预习。通过预习,使学生明确——学习目标和内容;教师要提的问题;自己不懂的地方,以及听课的重点和难点等。学生带着问题上课,可提高听课的效率。例如在讲授“钠的化合物”这一节内容时,笔者发给每个学生一份简单的“导学稿”,主要是介绍要学习的重点及难点,并提出了一些简单问题和拓展了一些课外知识供学生阅读和思考,使全体学生共同体验和理解既定课题,作为大家的共同基础。最终的目的是为了使学生脑中形成总体上的印象,初步发挥学生学习的主体作用。
2.自主探究阶段
(1)分组分任务
分组是开展协作学习不可缺少的一个环节,一般可根据要解决问题的需要进行分组分工。实践证明,一般小组由6-8人组成最合适,这样有利于每个小组成员都参与到小组活动中,而且便于交流和组织管理。分组后,选出负责组长,按照小组员的兴趣和能力分配各自的任务,尽可能给他们提供扩展知识和能力的机会。注意,每组应选一个记录员,负责在黑板上记录解决问题的过程,包括问题中的事实信息、学生的想法和假设以及所确定的学习要点和活动计划。教师在这一阶段,要做好协调工作,整体策划,尽量保证每个学生都能承担一项具有挑战性,但又力所能及的任务。
(2)自主探究,合作交流
自主探究,合作交流阶段是整个过程的核心阶段。在这一阶段,各小组可通过教师提供文献资料、化学仪器药品和学校搭建的网络平台,按照各自的任务查找信息、传递信息、加工信息、讨论问题、实验探究并且定时地进行小组集合,汇报各自的完成情况。最后,整合探究成果。如针对上述“过氧化钠与水反应后的溶液中滴加酚酞,为什么出现变红后褪色现象?”这一问题的探究过程如下:学生分组查阅文献和网上搜索,找到以下资料:酚酞在c(OH-)为1.0×10-4mol/L～2.5mol/L时呈红色,且半分钟内不褪色;H2O2具有氧化性、漂白性和热的不稳定性,在MnO2催化条件下迅速分解。然后,根据所提的问趣,所查到的资料进行分组讨论,最后提出了以下可能的原因:1.过氧化钠具有强氧化性,生成物中氧气,过氧化氢(可能产物)等也具有强氧化性,可能是氧化漂泊了红色物质;2.红色褪色,可能是生成的氢氧化钠溶液浓度较大;3.反应后试管很热,可能是溶液温度较高使红色褪去。真正的原因到底是什么呢?这时,笔者设置若干问题引导学生通过控制实验条件的方法探究反应的原理。学生经过讨论,设计了如下几个实验:1.用定量的方法探究方案中是否有H2O2,方法是称取3.9gNa2O2固体,使之与足量的水反应,测量产生O2的体积,并与理论值比较。2.在反应后的溶液中加入MnO2,然后再加入酚酞,看酚酞是否不褪色;3.在反应后的溶液中加水稀释到不同程度,先用pH试纸测反应液的酸碱度,再加酚酞试液后看溶液是否变红;4.把反应后的溶液冷却后,再在其中加酚酞试液,看是否变红,最后进行分组探究实验,完成实验报告。通过设计这样的问题,让学生在自主学习,分析、验证的过程中培养自学的能力,提高解决问题的能力,同时也培养了他们创新精神和协作精神。
需要强调的一点是,笔者在这一阶段并没有采用“放羊式”,而是给学生必要而适度的帮助。
3.成果发表阶段
在这个阶段主要是学生以各种形式来发表探究成果。笔者认为单一模式不可能培养出有创造性的学生,也难以激发学生的兴趣和探索欲望,所以鼓励学生不拘形式地以多样化的方式展示自己的学习成果。如指导和组织学生以口头发言、书面报告的形式发表,还可以制作幻灯片与同学交流,甚至可以通过电子邮件或个人网站将自己的成果展示给师长、朋友等。本案例中的几个小组中,有三个采用代表口头发言方式,两组采用书面报告的形式,两组采用幻灯片报告。
—、PBL教学法的理论基础及指导思想
1.建构主义理论
建构主义理论认为,知识不是通过老师传授得到的,而是学生通过一定的情境,借助他人的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式获得的。只有通过学生真正参加活动,去观察、实验、猜想、验证、反思与交流,才能促进学生学习,完成知识的意义建构。
2.新课程标准
《普通高中化学课程标准》(实验)提出化学教学应“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。”要求学生具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考的能力。
3.《基础教育课程改革纲要》(2001)指出:“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背,机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”。
二、PBL教学法在化学教学中的尝试
开展PBL教学使整个教学过程以问题为主线,以学生为主体,教师扮演辅助的角色,激发学生对问题的兴趣,引导学生在课本和各种教学资源中寻找解决问题的思路和方法,使学生在探究中深入掌握知识。故笔者把教学实践过程分为准备阶段、自主探究阶段、发表阶段、评价阶段和反思阶段。
1.准备阶段
(1)教师钻研教材,设置问题情景
问题情景的设置是PBL的教学的重要环节,从有关文献来看,问题的设计应体现以下特征:①问题必须能引出与所学领域相关的概念原理。②问题应该是开放的、真实的,复杂的(包含许多相互联系且重要的部分)。③问题需能够激发学生的动机,鼓励他们去探索、学习。④问题的选择要具体考虑教学目标以及学习者的知识、技能水平和动机态度等因素。如笔者在钠的过氧化物性质的教学中,在学生已经掌握了过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气后,设计了如下问题:在过氧化钠与水反应后的溶液中,若滴加几滴酚酞试液,会产生什么现象呢?学生根据已掌握的知识很快就回答是“变红”。然后引导学生用实验来验证,实验结果是:先变红后褪色。那到底是什么原因呢?这时,学生的学习兴趣变得很浓厚,个个都想探个究竟。
(2)师生准备必要的物质和知识
PBL教学法要求设置的问题必须源于教材又高于教材,文献资料是解决问题不可缺少的学习工具,笔者认为课前可准备一些相关文献资料供学生查阅;计算机具有各种媒体信息处理和人机交互功能,并能实现网上多媒体信息传递和多媒体信息资源共享,形成一种较为理想的多媒体网络化学学习环境,有条件的学校可准备在教室配备计算机。笔者认为,知识准备可通过“导学稿”来实现。教师在讲课的前一天把“导学稿”发给学生,让学生在课前预习。通过预习,使学生明确——学习目标和内容;教师要提的问题;自己不懂的地方,以及听课的重点和难点等。学生带着问题上课,可提高听课的效率。例如在讲授“钠的化合物”这一节内容时,笔者发给每个学生一份简单的“导学稿”,主要是介绍要学习的重点及难点,并提出了一些简单问题和拓展了一些课外知识供学生阅读和思考,使全体学生共同体验和理解既定课题,作为大家的共同基础。最终的目的是为了使学生脑中形成总体上的印象,初步发挥学生学习的主体作用。
2.自主探究阶段
(1)分组分任务
分组是开展协作学习不可缺少的一个环节,一般可根据要解决问题的需要进行分组分工。实践证明,一般小组由6-8人组成最合适,这样有利于每个小组成员都参与到小组活动中,而且便于交流和组织管理。分组后,选出负责组长,按照小组员的兴趣和能力分配各自的任务,尽可能给他们提供扩展知识和能力的机会。注意,每组应选一个记录员,负责在黑板上记录解决问题的过程,包括问题中的事实信息、学生的想法和假设以及所确定的学习要点和活动计划。教师在这一阶段,要做好协调工作,整体策划,尽量保证每个学生都能承担一项具有挑战性,但又力所能及的任务。
(2)自主探究,合作交流
自主探究,合作交流阶段是整个过程的核心阶段。在这一阶段,各小组可通过教师提供文献资料、化学仪器药品和学校搭建的网络平台,按照各自的任务查找信息、传递信息、加工信息、讨论问题、实验探究并且定时地进行小组集合,汇报各自的完成情况。最后,整合探究成果。如针对上述“过氧化钠与水反应后的溶液中滴加酚酞,为什么出现变红后褪色现象?”这一问题的探究过程如下:学生分组查阅文献和网上搜索,找到以下资料:酚酞在c(OH-)为1.0×10-4mol/L～2.5mol/L时呈红色,且半分钟内不褪色;H2O2具有氧化性、漂白性和热的不稳定性,在MnO2催化条件下迅速分解。然后,根据所提的问趣,所查到的资料进行分组讨论,最后提出了以下可能的原因:1.过氧化钠具有强氧化性,生成物中氧气,过氧化氢(可能产物)等也具有强氧化性,可能是氧化漂泊了红色物质;2.红色褪色,可能是生成的氢氧化钠溶液浓度较大;3.反应后试管很热,可能是溶液温度较高使红色褪去。真正的原因到底是什么呢?这时,笔者设置若干问题引导学生通过控制实验条件的方法探究反应的原理。学生经过讨论,设计了如下几个实验:1.用定量的方法探究方案中是否有H2O2,方法是称取3.9gNa2O2固体,使之与足量的水反应,测量产生O2的体积,并与理论值比较。2.在反应后的溶液中加入MnO2,然后再加入酚酞,看酚酞是否不褪色;3.在反应后的溶液中加水稀释到不同程度,先用pH试纸测反应液的酸碱度,再加酚酞试液后看溶液是否变红;4.把反应后的溶液冷却后,再在其中加酚酞试液,看是否变红,最后进行分组探究实验,完成实验报告。通过设计这样的问题,让学生在自主学习,分析、验证的过程中培养自学的能力,提高解决问题的能力,同时也培养了他们创新精神和协作精神。
需要强调的一点是,笔者在这一阶段并没有采用“放羊式”,而是给学生必要而适度的帮助。
3.成果发表阶段
在这个阶段主要是学生以各种形式来发表探究成果。笔者认为单一模式不可能培养出有创造性的学生,也难以激发学生的兴趣和探索欲望,所以鼓励学生不拘形式地以多样化的方式展示自己的学习成果。如指导和组织学生以口头发言、书面报告的形式发表,还可以制作幻灯片与同学交流,甚至可以通过电子邮件或个人网站将自己的成果展示给师长、朋友等。本案例中的几个小组中,有三个采用代表口头发言方式,两组采用书面报告的形式,两组采用幻灯片报告。