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摘要 从生活实际情境出发,选择生活中的真实问题“面粉发酵”作为跨学科学习主题,带领学生探究面粉的发酵方式及发酵原理,让学生亲历探究性学习构建和整合的过程,并通过跨学科概念图的构建,帮助学生围绕主题“面粉发酵”,进行生物学、化学学科知识的学习,帮助学生以跨学科的视角认识与理解问题。
关键词 生物学 化学 跨学科概念图
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
科学是一个整体,对自然界的了解和探索需要综合运用多学科知识。生物学与化学在知识与方法上方面均有密切的关联,化学对于解释生命本质起到重要作用,生物学的发展为化学研究开辟了新的领域。为了让学生能够从跨学科的视角去了解与探索生活中的现象与问题,教师需要适當地去除学科间的壁垒,进行生物学与化学的跨学科教学。跨学科教学的一种比较有效的方式是主题式教学,即围绕某一主题,引导学生从不同学科视角对主题相关知识进行建构,将原本没有直接联系的学科有机地融合在一起,其互相补充与促进,从而提高学生能力、促进学生发展。下面以“探究面粉发酵的方式及原理”为例,从跨学科知识的整合、课堂教学的组织、双师的配合三个方面对跨学科主题式教学的实践活动进行初步探索。
1跨学科知识的整合
课例“探究面粉发酵的方式及原理”来源于生活中的实际问题——馒头制作。馒头在制作时需要经过“醒面”这一步骤,而这个步骤其实就是发酵。面粉发酵方式有很多种,有先用酒曲发酵,然后加入苏打或小苏打进行酸度调节的;有直接使用泡打粉发酵的;也有用酵母粉进行发酵的……因此不同的人对“面粉发酵”这一概念的理解也不尽相同,有的认为仅是无机物之间的化学反应,有的则是认为是利用了酵母菌呼吸的产物(生物化学反应)。但无论用何种方法发酵,其本质都是通过发生化学反应产生气体作用(二氧化碳)使面团内部产生气孔,蒸熟后才会蓬松。
笔者参考2010年陈英和等提出的“跨学科概念图”的构建方法,围绕“面粉发酵”这一主题,从生活中的事实案例(实例)出发,抽象出一般概念,再进一步归纳、抽象出具有学科取向的核心概念,最后从跨学科的视角整合出跨学科核心概念,构建了“面粉发酵”跨学科概念图(图1)。跨学科概念图的使用,有助于学生对学科之间知识的联系以及对问题本质的认识。
2课堂教学的组织
本课以科学探究课的形式展开,在教师的指导下,学生进行“面粉发酵方式及原理”的探究,亲历“提出问题——作出假设——实验设计——进行实验——观察结果——得出结论”的过程,在实践中对科学知识进行建构,从而将感性的生活经验上升为理性的科学认知。
(1)提出问题:教师提问:“由面粉变成馒头需要发酵吗?”同时PPT提出生活中常用的泡打粉、小苏打、酵母粉等。教师追问:“不同的发酵方式蒸出来的馒头有区别吗?”
(2)作出假设:学生做出相应假设:由面粉变成馒头需要发酵,不同的发酵方式蒸出来的馒头可能在外观、蓬松度、味道、口感上有差别。
(3)设计实验:学生分组讨论,进行实验方案的设计,并在全班进行交流分享,最终得到如表1所示的实验方案。教师需要强调控制变量思想在实验设计中的应用。
(4)进行实验:全班分为四组,每组6名学生(本校实施选课走班制,通常一个班不超过24名学生),每一个组分别承担实验设计中的一组实验。实验过程包括和面、醒面、切面、蒸馒头。在等待醒面的15 min内,首先安排学生花5~6 min阅读材料,了解酵母菌、碳酸氢钠、泡打粉的相关知识。再让学生结合所学知识,观看演示实验:化学教师演示碳酸氢钠的两种化学反应——加热分解以及与酸(白醋)的反应,并分别使用澄清石灰水验证所产生的气体是二氧化碳;生物教师演示酵母菌产生气体,并使用澄清石灰水验证所产生的气体是二氧化碳。演示实验直观地向学生揭示了面粉发酵的不同原理。
(5)观察结果:每组蒸好四个馒头,装在事先贴好标签的碟子里,并分别给其他组各一个。这样,每组都有经4种不同发酵方式(D组为未发酵的空白对照)蒸出来的馒头。以小组为单位,学生对馒头的外观、蓬松度、味道、口感进行观察与体验。
(6)得出结论:学生总结得出,由面粉变成馒头需要发酵,不同的发酵方式蒸出来的馒头有显著区别,主要区别如表2所示。
(7)交流反思:探究结束后,学生自然生出许多问题:如经酵母粉发酵出的馒头为什么味道发酸、色泽发黄?是否可以结合每种发酵粉的优点,进行多种发酵粉的混合发酵呢?不同的发酵方式蒸出来的馒头在营养成分上是否有区别?由于课堂时间有限,这些问题将由学生在课后通过查阅资料、线上交流探讨等形式解决。
(8)总结提升:学生在教师的引导与帮助下,完成跨学科概念图的补充与完善,对面粉发酵的原理进行总结,同时对“面粉发酵”这个现象有了更为本质的认识——无论用何种方法发酵,其本质都是通过发生化学反应产生气体(二氧化碳)使面团内部产生气孔,蒸熟后才会蓬松。
3双师的课堂配合
为创设真实的教育情境,凸显课程的专业性,本课在厨艺教室进行,并采取生物学、化学(兼职厨艺教师)双师共同授课的模式:全程由两位教师分工配合进行教学活动,同时又各自偏重本学科知识的讲解与实验演示。教师的分工与配合如表3所示。
4教学反思
本课例从生活实际情境出发,选择生活中的真实问题作为学习主题,大大激发了学生的热情与兴趣。在教学设计上,本课例遵循科学探究的基本流程,强调科学方法(如控制变量法、观察法)的掌握,同时能科学地统筹规划课堂时间,学生们在各个环节活动中松弛有度,效率较高。最后,通过跨学科知识整合媒介“跨学科概念图”,帮助学生对围绕该主题的生物学、化学知识进行科学地建构,有助于学生形成良好的知识结构,加深对问题本质的认识。该课例为初中生物学、化学跨学科教学的内容与形式提供了重要参考。
关键词 生物学 化学 跨学科概念图
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
科学是一个整体,对自然界的了解和探索需要综合运用多学科知识。生物学与化学在知识与方法上方面均有密切的关联,化学对于解释生命本质起到重要作用,生物学的发展为化学研究开辟了新的领域。为了让学生能够从跨学科的视角去了解与探索生活中的现象与问题,教师需要适當地去除学科间的壁垒,进行生物学与化学的跨学科教学。跨学科教学的一种比较有效的方式是主题式教学,即围绕某一主题,引导学生从不同学科视角对主题相关知识进行建构,将原本没有直接联系的学科有机地融合在一起,其互相补充与促进,从而提高学生能力、促进学生发展。下面以“探究面粉发酵的方式及原理”为例,从跨学科知识的整合、课堂教学的组织、双师的配合三个方面对跨学科主题式教学的实践活动进行初步探索。
1跨学科知识的整合
课例“探究面粉发酵的方式及原理”来源于生活中的实际问题——馒头制作。馒头在制作时需要经过“醒面”这一步骤,而这个步骤其实就是发酵。面粉发酵方式有很多种,有先用酒曲发酵,然后加入苏打或小苏打进行酸度调节的;有直接使用泡打粉发酵的;也有用酵母粉进行发酵的……因此不同的人对“面粉发酵”这一概念的理解也不尽相同,有的认为仅是无机物之间的化学反应,有的则是认为是利用了酵母菌呼吸的产物(生物化学反应)。但无论用何种方法发酵,其本质都是通过发生化学反应产生气体作用(二氧化碳)使面团内部产生气孔,蒸熟后才会蓬松。
笔者参考2010年陈英和等提出的“跨学科概念图”的构建方法,围绕“面粉发酵”这一主题,从生活中的事实案例(实例)出发,抽象出一般概念,再进一步归纳、抽象出具有学科取向的核心概念,最后从跨学科的视角整合出跨学科核心概念,构建了“面粉发酵”跨学科概念图(图1)。跨学科概念图的使用,有助于学生对学科之间知识的联系以及对问题本质的认识。
2课堂教学的组织
本课以科学探究课的形式展开,在教师的指导下,学生进行“面粉发酵方式及原理”的探究,亲历“提出问题——作出假设——实验设计——进行实验——观察结果——得出结论”的过程,在实践中对科学知识进行建构,从而将感性的生活经验上升为理性的科学认知。
(1)提出问题:教师提问:“由面粉变成馒头需要发酵吗?”同时PPT提出生活中常用的泡打粉、小苏打、酵母粉等。教师追问:“不同的发酵方式蒸出来的馒头有区别吗?”
(2)作出假设:学生做出相应假设:由面粉变成馒头需要发酵,不同的发酵方式蒸出来的馒头可能在外观、蓬松度、味道、口感上有差别。
(3)设计实验:学生分组讨论,进行实验方案的设计,并在全班进行交流分享,最终得到如表1所示的实验方案。教师需要强调控制变量思想在实验设计中的应用。
(4)进行实验:全班分为四组,每组6名学生(本校实施选课走班制,通常一个班不超过24名学生),每一个组分别承担实验设计中的一组实验。实验过程包括和面、醒面、切面、蒸馒头。在等待醒面的15 min内,首先安排学生花5~6 min阅读材料,了解酵母菌、碳酸氢钠、泡打粉的相关知识。再让学生结合所学知识,观看演示实验:化学教师演示碳酸氢钠的两种化学反应——加热分解以及与酸(白醋)的反应,并分别使用澄清石灰水验证所产生的气体是二氧化碳;生物教师演示酵母菌产生气体,并使用澄清石灰水验证所产生的气体是二氧化碳。演示实验直观地向学生揭示了面粉发酵的不同原理。
(5)观察结果:每组蒸好四个馒头,装在事先贴好标签的碟子里,并分别给其他组各一个。这样,每组都有经4种不同发酵方式(D组为未发酵的空白对照)蒸出来的馒头。以小组为单位,学生对馒头的外观、蓬松度、味道、口感进行观察与体验。
(6)得出结论:学生总结得出,由面粉变成馒头需要发酵,不同的发酵方式蒸出来的馒头有显著区别,主要区别如表2所示。
(7)交流反思:探究结束后,学生自然生出许多问题:如经酵母粉发酵出的馒头为什么味道发酸、色泽发黄?是否可以结合每种发酵粉的优点,进行多种发酵粉的混合发酵呢?不同的发酵方式蒸出来的馒头在营养成分上是否有区别?由于课堂时间有限,这些问题将由学生在课后通过查阅资料、线上交流探讨等形式解决。
(8)总结提升:学生在教师的引导与帮助下,完成跨学科概念图的补充与完善,对面粉发酵的原理进行总结,同时对“面粉发酵”这个现象有了更为本质的认识——无论用何种方法发酵,其本质都是通过发生化学反应产生气体(二氧化碳)使面团内部产生气孔,蒸熟后才会蓬松。
3双师的课堂配合
为创设真实的教育情境,凸显课程的专业性,本课在厨艺教室进行,并采取生物学、化学(兼职厨艺教师)双师共同授课的模式:全程由两位教师分工配合进行教学活动,同时又各自偏重本学科知识的讲解与实验演示。教师的分工与配合如表3所示。
4教学反思
本课例从生活实际情境出发,选择生活中的真实问题作为学习主题,大大激发了学生的热情与兴趣。在教学设计上,本课例遵循科学探究的基本流程,强调科学方法(如控制变量法、观察法)的掌握,同时能科学地统筹规划课堂时间,学生们在各个环节活动中松弛有度,效率较高。最后,通过跨学科知识整合媒介“跨学科概念图”,帮助学生对围绕该主题的生物学、化学知识进行科学地建构,有助于学生形成良好的知识结构,加深对问题本质的认识。该课例为初中生物学、化学跨学科教学的内容与形式提供了重要参考。