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文章编号:1005-6629(2010)05-0032-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
问题的产生:
新老教材的“质量守恒定律”一课中知识脉络非常一致,主要是质量守恒定律的内容和微观解释,但呈现顺序完全不同。老教材中教学内容的呈现是遵循从具体到抽象的顺序,先宏观实验,后微观解释。在教学实践中,教师们也认为“先具体后抽象”的过程符合初中学生的认知规律,而“先抽象后具体”的过程会使学生感到困难,不易理解。但是,新教材的呈现顺序恰恰就是先微观解释后宏观实验,先抽象后具体。为什么新老教材会出现这样不同的呈现顺序呢?
笔者仔细研读了“上海市中学化学课程标准”,其中对化学课程定位描述是“通过对化学问题的科学探究活动,帮助中学生了解科学、科学过程以及科学、技术与社会的联系,学习应用化学知识和方法解决实际问题,提高科学技术素养”。这说明新课程要求教师关注“科学探究活动”,以帮助学生形成“科学素养”,而以往教师更关注“知识目标”。这种对教学目标的不同定位,决定了新老教材中教学内容呈现的不同顺序。下面笔者试着通过对不同教学过程的对比分析,解读新教材“质量守恒定律”的科学探究过程。
1假设要有一定的根据
按照老教材上课的教学过程:
师:物质发生化学变化的前后,总质量是否发生改变?你认为有几种可能?
生:有三种可能。①不变;②增加;③减少。
这是一种没有根据、不讲究逻辑的、随机的猜测。就如日常生活中,大人两只手分别握成拳头,让孩子猜猜哪只手里有糖,可能在右手,也可能在左手。
对老教材稍作加工的另一种教学过程:
师:我们前面主要从物质种类的角度研究了化学反应,那么,化学反应后物质的总质量是否发生改变呢?同时PPT配上精选的“蜡烛燃烧,铁钉生锈,木材燃烧”等图片。
生1:总质量会减少。比如说,蜡烛在空气中燃烧,什么都没有了,蜡烛燃烧发生了化学变化,所以化学反应后物质的总质量减少了。
生2:总质量会增加。比如说,铁钉让它生锈后,好像比原来重了。
生3:木材燃烧后变成质量很轻的灰烬。所以,化学反应后物质的总质量减少了。
生4:质量可能不变。
师:好!同学们的思维很敏捷,思路也很开阔,想法不太一致,下面请大家根据课桌上的仪器与药品,自己设计实验方案。
根据典型图片的引导,加上学生的自我观察或日常经验,学生提出了三种假设,而且表述得有理有据。此过程中,学生提出的假设具有了一定的“经验证据”。在教学过程中,教师应有意识引导学生养成这种“有证据的猜测”的习惯。提出几种有矛盾冲突的假设后,教学过程自然进入“设计实验,验证假设”阶段,但学生后续的设计实验五花八门,常常无法高效完成。老师抱怨“一让学生自己设计,他们就乱做,成功率太低”。为什么呢?如果教师细细品味学生“有理有据”的表述过程,不难发现学生对“质量变化”的认知思路:以某单一物质反应前的质量为基准,判断反应后的质量变化。(如以“蜡烛”、“铁钉”、“木材”的质量为基准)。学生一开始不可能从“质量总和”的角度,去思考反应前后物质的质量关系,因此,学生不能明确地形成“质量守恒”的假设。由于假设与科学探究活动的设计有着重要关系,清晰的假设对后续实验的设计和观测成功有着重要意义。学生没有清晰假设的指导,高效的“质量守恒”实验设计就无从入手。
按照新教材上课的教学过程:
①请学生以电解水为例复习物质的微观构成。
②请学生阅读教材第56页水分解的微观图示。
③请学生解说微观图示。
④请学生动手模拟微观过程。(提供教具,4个小橡皮泥球和2个大橡皮泥球)
⑤请学生回答问题:化学变化前后元素种类、原子个数、原子质量是否变化。
⑥请学生从微观本质思考:物质发生化学变化的前后,总质量是否发生改变?
⑦生:化学反应前后物质总质量应该相等。
教师通过复习物质微观构成,引导学生进行看图,说图,动手模拟图示等活动;学生在这些活动的经历中,在“拆拆、合合、讲讲”的过程中,自然建构出新知识:化学反应的本质是原子重组。在此新理论的指导下,在充分的活动中,学生才能推理出“反应前后总质量守恒”。此 “质量守恒”的提出过程中,学生依据了一定的理论基础和活动经验,是符合逻辑的提出,而不是随意的猜测。这种以活动为基础提出假设的过程,容易促使学生进入奥苏贝尔所称的“有意义的学习”状态⑴。
2 实验设计需要假设的指导
按照老教材的教学过程:
师:讲述实验内容及实验步骤(或学生阅读教材)。
教师演示:“白磷燃烧前后质量的测定实验”
学生实验:“氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应前后质量的测定”
生:按照实验步骤,分组实验,观察天平是否平衡。
学生实验的共同结果是——反应前后质量不变。
此“先教师演示,后学生实验”的教学过程基本上就是“照单抓药”,实验操作性强,便于教师掌控。学生实验过程中就是在调节天平平衡上花费些时间,其他实验环节都很顺畅。但整个实验过程中,学生的思维不会有较多的变化。
按照新教材的教学过程:
①阅读课本上NaOH溶液和CuSO4溶液的反应原理。
②提问:此反应的反应物是什么?生成物是什么?
③根据前面化学变化的微观分析,此反应前后物质质量如何变化?请在书上写出你的假设:_________=_________(请学生汇报交流。)
④如何根据给定仪器及药品设计实验来验证你的假设?
⑤分组实验、交流。
分析此“先提出假设,后实验探究”的教学过程,我们发现根据充分的“看图示、说过程、拆分子”的活动,根据“原子重组”的理论,学生能理解:以各物质质量总和为基准,判断化学反应前后物质质量变化,总质量守恒。结合具体的化学反应,学生把“总质量守恒”用具体的物质质量关系表述出来。这种清晰的“总质量守恒”假设为学生后续实验探究提供了方向,学生需要自主思考选择什么实验仪器,需要收集什么证据来体现出“总质量”。在这个过程中,学生有自我思维的空间,有自主选择和决策的机会。
3 探究的关键在于学生的自主发现
按照老教材的教学过程是:
提出问题——实验证明——归纳定律——微观说明。
在此过程中,学生关注的是 “反应后,天平还保持平衡吗?”。学生在关注结果的过程中,一般不会去主动思考“为什么是这样的装置?”、“为什么只需称量两次?”等问题。虽然教材上的实验过程中有“整体称量”的思维方法,但由于学生对“实验结果”的关注程度大于对“思维方法”的关注,因此,学生的探究过程主要就表现为“观察实验”而已,不会有思维上的发展。
按照新教材的教学过程是:
微观分析——提出假设——实验探究——形成定律。
在“实验探究”过程中,学生磕磕绊绊的尝试着。如对于“NaOH溶液和CuSO4溶液的反应”,很多学生都要进行 “试管1、试管2、试管1和NaOH溶液、试管2和CuSO4溶液、试管1 NaOH溶液 CuSO4溶液”五次称量,收集五个数据,再通过数据处理,计算得出“总质量相等”的结论。这种复杂、多次的称量过程会促使学生主动思考如何改进实验,学生自主讨论、交流后,发现只需两次称量,深刻体会到“整体称量”的便捷。在整个实验过程中,学生的思维经历了从“分步称量”到“整体称量”的发展,建立了从“总质量”到“整体称量”之间的逻辑联系,从中能或多或少感悟到科学理论对科学实验设计的指导作用。所以,新教材提倡的“探究”,不是让学生动动手热闹一下,而是要让学生有自主发现,有思维的发展。
4学具的探究中突破教学难点
在新教材的“实验探究”环节,有些教师不仅组织学生设计实验步骤,甚至让学生挑选实验学具。这些开放的教学环节是“作秀”吗?
如学生分组实验:
实验名称:①氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应
②大理石和稀盐酸的反应
实验仪器:小试管两个,烧杯两个,锥形瓶一个,矿泉水瓶(附着瓶盖)一个。
面对矿泉水瓶,学生的选择自然出现了 “盖瓶盖”和“不盖瓶盖”两种情况。教师引导学生讨论、选择,在对两套装置的对比中,学生自己感悟出“开放体系与密闭体系”的选择依据。在“反应结束后,对矿泉水瓶中为什么还有大理石”的问题解答中,学生也体会到化学反应的有限性,加深了对质量守恒定律中“参加”两字的理解。
综上所述,新教材“质量守恒定律”的科学探究过程中,学生分别经历了对“质量总和”、“整体称量”、“密闭体系”、“参加”等教学难点的突破,学生的思维也随此探究过程发展了。不同的教学过程,学生经历的思维冲击是不同的。因此,在新课程的教学过程中,教师要多多体会教材的意图,不能“新瓶盛旧酒”,要给予“让学生自己从活动中提出问题,让学生明确所要探究的问题,让学生知道利用证据得出结论⑴”的种种机会,这样,学生的学就不仅仅是感知、理解和记忆,而是批判、反思和意义建构能力的发展。
参考文献:
[1]张红霞. 科学究竟是什么[M].北京:教育科学出版社.2003,12.
[2]上海市中学化学课程标准[S].上海:上海教育出版社. 2004,10.
[3]崔允漷.基于课程标准的教学[J].教育研究.2009.1.
问题的产生:
新老教材的“质量守恒定律”一课中知识脉络非常一致,主要是质量守恒定律的内容和微观解释,但呈现顺序完全不同。老教材中教学内容的呈现是遵循从具体到抽象的顺序,先宏观实验,后微观解释。在教学实践中,教师们也认为“先具体后抽象”的过程符合初中学生的认知规律,而“先抽象后具体”的过程会使学生感到困难,不易理解。但是,新教材的呈现顺序恰恰就是先微观解释后宏观实验,先抽象后具体。为什么新老教材会出现这样不同的呈现顺序呢?
笔者仔细研读了“上海市中学化学课程标准”,其中对化学课程定位描述是“通过对化学问题的科学探究活动,帮助中学生了解科学、科学过程以及科学、技术与社会的联系,学习应用化学知识和方法解决实际问题,提高科学技术素养”。这说明新课程要求教师关注“科学探究活动”,以帮助学生形成“科学素养”,而以往教师更关注“知识目标”。这种对教学目标的不同定位,决定了新老教材中教学内容呈现的不同顺序。下面笔者试着通过对不同教学过程的对比分析,解读新教材“质量守恒定律”的科学探究过程。
1假设要有一定的根据
按照老教材上课的教学过程:
师:物质发生化学变化的前后,总质量是否发生改变?你认为有几种可能?
生:有三种可能。①不变;②增加;③减少。
这是一种没有根据、不讲究逻辑的、随机的猜测。就如日常生活中,大人两只手分别握成拳头,让孩子猜猜哪只手里有糖,可能在右手,也可能在左手。
对老教材稍作加工的另一种教学过程:
师:我们前面主要从物质种类的角度研究了化学反应,那么,化学反应后物质的总质量是否发生改变呢?同时PPT配上精选的“蜡烛燃烧,铁钉生锈,木材燃烧”等图片。
生1:总质量会减少。比如说,蜡烛在空气中燃烧,什么都没有了,蜡烛燃烧发生了化学变化,所以化学反应后物质的总质量减少了。
生2:总质量会增加。比如说,铁钉让它生锈后,好像比原来重了。
生3:木材燃烧后变成质量很轻的灰烬。所以,化学反应后物质的总质量减少了。
生4:质量可能不变。
师:好!同学们的思维很敏捷,思路也很开阔,想法不太一致,下面请大家根据课桌上的仪器与药品,自己设计实验方案。
根据典型图片的引导,加上学生的自我观察或日常经验,学生提出了三种假设,而且表述得有理有据。此过程中,学生提出的假设具有了一定的“经验证据”。在教学过程中,教师应有意识引导学生养成这种“有证据的猜测”的习惯。提出几种有矛盾冲突的假设后,教学过程自然进入“设计实验,验证假设”阶段,但学生后续的设计实验五花八门,常常无法高效完成。老师抱怨“一让学生自己设计,他们就乱做,成功率太低”。为什么呢?如果教师细细品味学生“有理有据”的表述过程,不难发现学生对“质量变化”的认知思路:以某单一物质反应前的质量为基准,判断反应后的质量变化。(如以“蜡烛”、“铁钉”、“木材”的质量为基准)。学生一开始不可能从“质量总和”的角度,去思考反应前后物质的质量关系,因此,学生不能明确地形成“质量守恒”的假设。由于假设与科学探究活动的设计有着重要关系,清晰的假设对后续实验的设计和观测成功有着重要意义。学生没有清晰假设的指导,高效的“质量守恒”实验设计就无从入手。
按照新教材上课的教学过程:
①请学生以电解水为例复习物质的微观构成。
②请学生阅读教材第56页水分解的微观图示。
③请学生解说微观图示。
④请学生动手模拟微观过程。(提供教具,4个小橡皮泥球和2个大橡皮泥球)
⑤请学生回答问题:化学变化前后元素种类、原子个数、原子质量是否变化。
⑥请学生从微观本质思考:物质发生化学变化的前后,总质量是否发生改变?
⑦生:化学反应前后物质总质量应该相等。
教师通过复习物质微观构成,引导学生进行看图,说图,动手模拟图示等活动;学生在这些活动的经历中,在“拆拆、合合、讲讲”的过程中,自然建构出新知识:化学反应的本质是原子重组。在此新理论的指导下,在充分的活动中,学生才能推理出“反应前后总质量守恒”。此 “质量守恒”的提出过程中,学生依据了一定的理论基础和活动经验,是符合逻辑的提出,而不是随意的猜测。这种以活动为基础提出假设的过程,容易促使学生进入奥苏贝尔所称的“有意义的学习”状态⑴。
2 实验设计需要假设的指导
按照老教材的教学过程:
师:讲述实验内容及实验步骤(或学生阅读教材)。
教师演示:“白磷燃烧前后质量的测定实验”
学生实验:“氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应前后质量的测定”
生:按照实验步骤,分组实验,观察天平是否平衡。
学生实验的共同结果是——反应前后质量不变。
此“先教师演示,后学生实验”的教学过程基本上就是“照单抓药”,实验操作性强,便于教师掌控。学生实验过程中就是在调节天平平衡上花费些时间,其他实验环节都很顺畅。但整个实验过程中,学生的思维不会有较多的变化。
按照新教材的教学过程:
①阅读课本上NaOH溶液和CuSO4溶液的反应原理。
②提问:此反应的反应物是什么?生成物是什么?
③根据前面化学变化的微观分析,此反应前后物质质量如何变化?请在书上写出你的假设:_________=_________(请学生汇报交流。)
④如何根据给定仪器及药品设计实验来验证你的假设?
⑤分组实验、交流。
分析此“先提出假设,后实验探究”的教学过程,我们发现根据充分的“看图示、说过程、拆分子”的活动,根据“原子重组”的理论,学生能理解:以各物质质量总和为基准,判断化学反应前后物质质量变化,总质量守恒。结合具体的化学反应,学生把“总质量守恒”用具体的物质质量关系表述出来。这种清晰的“总质量守恒”假设为学生后续实验探究提供了方向,学生需要自主思考选择什么实验仪器,需要收集什么证据来体现出“总质量”。在这个过程中,学生有自我思维的空间,有自主选择和决策的机会。
3 探究的关键在于学生的自主发现
按照老教材的教学过程是:
提出问题——实验证明——归纳定律——微观说明。
在此过程中,学生关注的是 “反应后,天平还保持平衡吗?”。学生在关注结果的过程中,一般不会去主动思考“为什么是这样的装置?”、“为什么只需称量两次?”等问题。虽然教材上的实验过程中有“整体称量”的思维方法,但由于学生对“实验结果”的关注程度大于对“思维方法”的关注,因此,学生的探究过程主要就表现为“观察实验”而已,不会有思维上的发展。
按照新教材的教学过程是:
微观分析——提出假设——实验探究——形成定律。
在“实验探究”过程中,学生磕磕绊绊的尝试着。如对于“NaOH溶液和CuSO4溶液的反应”,很多学生都要进行 “试管1、试管2、试管1和NaOH溶液、试管2和CuSO4溶液、试管1 NaOH溶液 CuSO4溶液”五次称量,收集五个数据,再通过数据处理,计算得出“总质量相等”的结论。这种复杂、多次的称量过程会促使学生主动思考如何改进实验,学生自主讨论、交流后,发现只需两次称量,深刻体会到“整体称量”的便捷。在整个实验过程中,学生的思维经历了从“分步称量”到“整体称量”的发展,建立了从“总质量”到“整体称量”之间的逻辑联系,从中能或多或少感悟到科学理论对科学实验设计的指导作用。所以,新教材提倡的“探究”,不是让学生动动手热闹一下,而是要让学生有自主发现,有思维的发展。
4学具的探究中突破教学难点
在新教材的“实验探究”环节,有些教师不仅组织学生设计实验步骤,甚至让学生挑选实验学具。这些开放的教学环节是“作秀”吗?
如学生分组实验:
实验名称:①氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应
②大理石和稀盐酸的反应
实验仪器:小试管两个,烧杯两个,锥形瓶一个,矿泉水瓶(附着瓶盖)一个。
面对矿泉水瓶,学生的选择自然出现了 “盖瓶盖”和“不盖瓶盖”两种情况。教师引导学生讨论、选择,在对两套装置的对比中,学生自己感悟出“开放体系与密闭体系”的选择依据。在“反应结束后,对矿泉水瓶中为什么还有大理石”的问题解答中,学生也体会到化学反应的有限性,加深了对质量守恒定律中“参加”两字的理解。
综上所述,新教材“质量守恒定律”的科学探究过程中,学生分别经历了对“质量总和”、“整体称量”、“密闭体系”、“参加”等教学难点的突破,学生的思维也随此探究过程发展了。不同的教学过程,学生经历的思维冲击是不同的。因此,在新课程的教学过程中,教师要多多体会教材的意图,不能“新瓶盛旧酒”,要给予“让学生自己从活动中提出问题,让学生明确所要探究的问题,让学生知道利用证据得出结论⑴”的种种机会,这样,学生的学就不仅仅是感知、理解和记忆,而是批判、反思和意义建构能力的发展。
参考文献:
[1]张红霞. 科学究竟是什么[M].北京:教育科学出版社.2003,12.
[2]上海市中学化学课程标准[S].上海:上海教育出版社. 2004,10.
[3]崔允漷.基于课程标准的教学[J].教育研究.2009.1.