高中化学教学中学生思维梯度搭建的桥梁方法研究课题 高中化学教学Word下载.docx
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数学的建模能力
四个属性:
第一个属性——思维的敏捷性:
培养敏捷与机智。
具体是指:
不过多地受思维定势的影响,善于从旧的模式或通常的制约条件中解脱出来,及时转向,迅速找到解决问题的途径。
主要表现在速度和技巧两个方面。
第二个属性——思维的严密性:
要求严格与精确。
思考问题符合逻辑、严密、准确、无误,不停留于事物的表面,从事物的本质中观察分析事物的内在联系,揭示推理的逻辑关系。
主要表现在准确理解概念和严密推理两个方面。
第三个属性——思维的整体性:
不断开拓新的思路
对一个问题能从多方面考虑,或是对一个对象能用多种角度观察。
或是将各事物间的内在关系进行逻辑的联系,形成一个整体。
主要表现在善于多向分析问题和善于逆向思维两个方面。
第四个属性——思维的创造性:
学会独立思考。
对已有的表述和论证能提出自己的见解,能独立思考,不盲从、不轻信。
主要表现在对思考问题方法的评价和提出自己不同的见解上。
这样,化学思维梯度就是由思维的能力层次要求,思维的品质属性和教学内容这三维构成,示意图如下:
思维的能力层次要求
教学内容
思维的品质属性
1.2桥梁方法?
即从低级向高级过度的设计。
桥梁方法实际上是一种媒介,怎样结合复习中的教学内容,采用什么方法提升学生思维能力层次要求,深化思维品质的培养。
在本课题的研究中,它是需要呈现出的最终的研究成果。
我们设想按照不同的知识点(考纲要求);
按照课本不同章;
按照五大块知识类别(基本概念和基本理论、元素化合物、有机化学、化学实验、化学计算);
按照高考题型;
按照高考热点;
按照讲评试卷的方式;
按照思维的方式和思维的品质属性等展开研究,希望能够提供出不同层面的桥梁方法。
1.3学生认知发展阶段?
抓住16—18岁中学生的逻辑思维和抽象思维的发展阶段性、递进性、上升性展开研究。
1.4学生的认知差异与教育
心理学的研究表明,人的智力水平是呈常态分布的,有些人智力发展水平较高,有些人智力发展水平较低,而大部分人的智力处于中等水平。
为了衡量智力发展的程度,心理学家引进了智商(IQ)这一概念,据IQ的大小,将智力等级分为超常、优秀、中上、中等、中下、偏低、低常,统计表明,智力超常和低常的各占2、2%,智力优秀和偏低的各占6、7%,智力中上和中下的各占16、1%,智力中等的人数比率达50%。
思维梯度的研究要根据学生的生源状况来展开。
1.5现实中的问题解决
自然科学中核心的内容是培养学生的思维能力,不能把知识、技能作为学习的重点,它们只是思维的载体。
2.本课题研究的价值取向
2.1有效教学要求
在全社会减负的背景下,中学教学应在一定的时间内,提高效能,建设有效、高效的课堂。
2.2人才培养的需要
培养全面发展、思维能力强、创新能力强的建设者。
2.3改变当前课堂教学现状
加德纳认为,智力是每个人都不同程度地拥有并表现在生活各个方面的能力,可见,能力是在解决现实问题中才表现出来的,离开环境孤立抽象的谈智力是毫无意义的。
在当今的教学中,要做到:
(1)知识的学习、应用要以现实问题为背景,与STS相联系,学以致用,不能纸上谈兵,重复一些枯燥的公式运算。
(2)课堂教学设计中应提供多元的起点以激发学生多方面的兴趣。
加德纳列举了七个起点:
叙述起点、数量起点、逻辑起点、存在起点、美学起点、亲身实践起点、人际起点。
有时候一个好的案例可以将以上多种起点融合,调动起多种不同类型学生的兴趣,这里需要指出的是,加德纳所说的起点,是指知识的、兴趣的起点,是学生真正意义上的身心熔入,并不是狭义的课题的引入。
(3)在分科教学的今天,建立起本学科重点培养智能的途径和方法。
(4)与课改精神吻合,多元智能理论要求学校多开设选修课、活动课、社会实践课、社区服务、研究性学习和多种兴趣小组等,发挥学生某些方面的个性特长,促进其智能发展。
2.4教师课堂价值取向改变的要求
现实中的课堂教学的具体表现有:
(1)课堂设计程式化,按部就班,缺乏变通,不能与学生的的实际需要相呼应,更不能随机应变,
(2)只重视知识、技能,忽略了过程、方法,情感、态度、价值观的教育,比如:
语文教学只强调字词的训练,不利用教材培养学生质疑问难的精神和体味语言文字的韵味与美感;
数学教学则过分强调运算能力,较少引导学生认识和发掘数学在生活中的价值,培养其思辩能力。
(3)教师急于和盘托出学习结果,不能照顾学生的个别差异,把教学当成是机械化大生产,不能照顾学生的个别差异,不重视对不同学生不同学习过程与方式的指导,使得学生之间没有机会取长补短。
(4)课堂教学中教师过分强调自己的权威性,把学生的服从看成是教学的首要前提,忽视了教学的互动价值和学生为主的现代教学本质。
多元智能理论强调每一种智能的发展实际上都有其独特的轨道,有的发展得早些,有的发展的晚些。
比如:
自我认识智能,各人的感悟能力不一样就说明了这一点。
不仅如此,在每一个个体身上,智力的结构组成也不相同,因此,教学形式的多样化是发展学生多元智能的前提,特别是一些富有个性的课堂教学设计。
教学应从重知识、技能到重方法、观念;
特别是思维能力的培养。
2.5化学教师专业成长的抓手
课题主持人和他的团队希望通过本课题的研究提高自己的化学课堂教学的品质,课堂是提高教学质量的主阵地,课堂教学中应紧扣“教什么?
怎么教?
教得怎么样?
”这三个问题进行研究,怎么教不仅是方法问题,也是一个过程问题,结合课型和教学模式,形成一系列行之有效的研究成果,特别是操作模式,来努力提高化学课堂效益,掌握学生思维能力培养的举措和抓手,也是本课题研究的归宿。
3.课题研究的预期目标和方法
3.1厘清相关概念
3.2了解思维梯度搭建的方法
3.3在实践过程中体会已有的方法
3.4行动研究,即“寻找问题-理论支持-实践研究-总结提升”
3.5分类总结研究成果“课的案例、讲座、文章、书”
4.完成本课题的条件分析和理论依据
4.1主持人及研究团队
课题组成员均有承担国家、省、市级教研课题的经验,课题组负责人孙夕礼同志为江苏省333科技带头人,主持了五期省重点课题“高中化学各课型教学模式的研究”并获一等奖。
课题组成员陈懿老师参加省级立项课题《基于问题式学习在中学化学教学中的应用》的研究,
该课题获南京市科学技术进步二等奖。
课题组成员素质优秀、构成合理,学科知识、理论水平和学历结构理想,课题组研究人员中有南京市学科带头人、市青优、教育学硕士等。
课题组成员与高校及科研机构有经常的联系。
为了扎实推进本课题研究,我们还将从有关高校聘请专家教授担任课题研究顾问,进一步加强理论指导,提高成果的理论价值和应用价值。
本课题研究,主要采用调查研究、行动研究和案例研究等方法。
4.2已有成果及资料
4.3相关智力的理论
●心理测验理论:
心理测验的理论基础,是将人世间能力视为由若干智力因素组成的系统,测验的内容可以根据不同的智力因素来构成,通过考生在测验中的表现,就可以知道与这种表现相联系的具体智力因素的发展水平。
故心理测验的设计是以智力因素结构理论为基础的。
几种不同的智力因素理论:
1、斯皮尔曼理论
该理论认为,智力只可分为二种不同元素,即一般因素G和特殊因素S。
G因素对所有的智力活动都发生影响,S因素只对各种特殊的智力活动发生影响。
2、吉尔伏特的理论
与斯皮尔曼相反,吉尔伏特认为智力是由许多不同的因素构成的一个复合体,于1988年提出了一个由3个维度和180个相互独立的因素组成的智力结构模式。
这3个维度分别为:
操作、内容和产品。
3、瑟斯顿的理论
该理论介于上面二种较为极端的理论之间,一种关于智力结构的理论,它由7种最基本成分构成,为:
词语理解能力、词语流畅性、数字能力、空间视觉能力、记忆力、推理能力和知觉速度。
4、加缔尔的理论
该理论提出包含3种智力因素的结构,一种是类似于斯皮尔曼理论中的一般性遗失(G),另外二种是处于第2级别的因素:
流体因素和晶体因素。
加缔尔将流体因素定义为那些受生理因素所支配的智力因素,并认为这些流体智力因素更容易从“记忆广度”、“空间知觉能力”等测验中反映出来,而晶体能力因素更容易受文化和经验的影响,更容易从“词语理解”、“社会关系判断”等测验中反映出来。
●斯腾伯格认知三成分理论
自20世纪20年代以来,心理学家对人类智力状况的描述主要依耐于IQ分数。
对此,斯腾伯格认为,智力测验确实具有一些明显的优点,如智力分数与儿童的学业成绩有较大的相关可以作为对学生以后学业成绩的预测;
但它带有文化偏向,且很难测出个体的诸如学习新知识的能力、创造性能力等关键性的认知因素。
斯腾伯格于1985年提出了认知的三成分理论。
他认为智力可以分为:
元成分、操作成分和知识获得成分。
4.4心理学、脑科学的研究成果
习惯上把大脑的两个不同特色的处理中心称为左脑和右脑!
但是这并不完全准确,虽然一般认为左脑是低速的逻辑脑(意识脑),右脑是高速的图像脑(潜意识脑),但是大脑科学家们发现,在因特殊原因被切除掉一半大脑的人,在对信息处理的速度上,仍然具有低速和高速的区别!
这证明大脑不是简单地分为左右的问题。
更新一些的研究表明大脑的海马区和膑邸体可能是高速信息处理区,除非经过特别的训练,成年人的大脑,特别是受过教育的成年人,已经习惯了主要使用逻辑脑,擅长于计算和符号记忆等不需要高速信息处理的功能,也就是所谓思考的功能,他们一般都是由低速脑也就是学术脑来完成!
它具有良好的逻辑记忆功能,也负责逻辑判断和推理,具有短时记忆,总体记忆容量比较小,如果一个信息经常出现,逻辑脑就会把它转移到另一个大脑,也就是深层记忆中保存下来!
所以逻辑脑很容易遗忘!
从生理上说,三岁以后,儿童的逻辑和意识开始建立,到六岁以后开始上学,学习字符和数学,这就是人类有意识地使用和训练逻辑脑的开端。
八岁的时候,有意识脑开始占据主导地位,学习新语言的能力开始降低。
十二岁的时候,大多数儿童经过长达六年的学习训练,儿童基本上习惯了用逻辑脑—也就是低速脑来学习任何学科的知识,潜意识脑的直觉学习和理解能力开始消失,学习变成一项需要费时费力的工作!
因为一切都处在有意识大脑的控制之下!
研究表明,学生的思维发展有一个成熟期,为16—18岁,可见,中学六年特别是高中三年正是学生理论型抽象逻辑思维培养的好时机,必须好好抓住!
5.课题研究的实施过程和已取得的阶段性成果
5.1课题研究的实施过程
我们将总课题分为若干个子课题(事实学习、规律学习、技能学习、活动学习、复习课型、讲评课型、网络学习等),参加此课题研究的老师大多为市学科带头人、市优秀青年教师和硕士等,师资力量雄厚。
强化对课题研究过程的管理,每一次子课题的活动均有活动记事,活动后都有活动效果总结,在研究过程中,子课题共进行了12次活动,每次均以课堂为落脚点,将研讨、点评结合起来。
大体过程为:
2005、9—2007、.9学习、调研、分析前期准备;
2007.9—2009.9深入研究构建模式阶段;
2009.9—2009.12实施、总结、推广研究成果。
5.2阶段性成果
5.2.1构建思维培养的化学教学模式
例如,自然科学新授课几种课型结构的同异比较如下表:
课型
教学过程结构
事
实
学
习
形态
获观察整理比较结构
问题→取实验→加工分类→结论性质→应用
事……事实……特征
实……
概
念
比较
获观察整理分类
问题→取实验→加工抽象→结论(概念)→应用
事考察事实概括
实…………
规
律
获观察比较
取实验整理抽象规律
问题→事考察→加工概括→结论→应用
实查资料事实推理原理
…………
联
系
获观察分析结A、B解释现象
问题→取实验→整理综合→C、D→应用说明原理
事考察加工系统论之间的预测现象
实……事实……联系……
方
法
技
能
讲解示范分步模仿连贯模仿熟练
心理和操
生理定向作初步尝试讲解示范再次尝试操作
技能运用
自动化操作
问题解决
5.2.2思维导图来进行学科知识和学科教学知识的整合,改变教学方式
化学学科知识与化学学科教学知识?
化学学科知识包括学科的内容知识(基本概念和理论、元素及其化合物、有机化学、化学计算、化学实验等),基本技能和基本方法;
化学学科教学知识包括了课程资源的利用和整合方法、处理特定教学内容的策略、知识表征的途径和方法、化学实验综合能力、化学课堂组织实施的一些方法和手段等。
研究表明,教学应根植于深刻的学科知识和广博的学科教学知识。
有效的化学课堂设计大多拟合了教师必须对学科内容“心理化”,对教学内容有个人理解,结合了知识的发生、发展过程,并使这些东西更好地为学生理解;
还要具备有关学生的知识(思维方式、能力、学习策略、学习需要、学习困难、年龄和发展水平、态度、动机等),并在和学生打交道的过程中丰富这些知识;
还应自己将所拥有的学科具体知识,如事实、概念、原理、定义、规律等转化为易于学生理解的表征形式的知识。
我认为,智慧型的化学课堂还应体现在课堂教学中对以下学科教学知识的应用,如:
教学怎样体现学生发展性目标?
怎样在教学中适应学生的最近发展区?
尊重个性差异与面向全体同学如何辩证统一?
活动式和接受式的课堂结构如何融合?
课堂教学中如何针对学生行为变化灵活应变?
如何在教学中加强学生非智力因素(方法、习惯……)的培养?
如何在学生知识建构中适时搭建“脚手架”?
这些,都需要强有力的学科教学知识的支撑。
思维导图
思维导图(mindmap)是英国人东尼·
布赞(TonyBuzan)发明的一种思维工具,最初是以记笔记的方法出现的,它是语义网络的可视化表示方法,是人们将某一领域的知识元素按其内在关联建立起来的一种可视化语义网络。
思维导图建立起来的是一个有序的发散图,具有以下三个特征:
第一,焦点清晰地集中在中央图形上,它是关键词,也是主题,这种关键词形式有效地帮助设计者把握重点;
第二,围绕主题向四周放射出许多分支,各分支与其上一层形成一个连接的节点结构并且末端开放,可以罗列更为细节的要点;
第三,将知识和思维过程进行图形化表征,使知识的获取、存储和提取更加便捷高效,一些特定分支还可以辅助以不同色彩和图形表示,丰富了视觉,增强了学生学习的趣味性。
两者通过思维导图融合的方式和隐线
我在具体的教学过程中,将所授内容先构画出思维导图,然后再根据思维导图设计出具体的教学流程,具体的教学流程实际上是思维导图的扩大化应用,它融合了学科知识和学科教学知识的内容。
笔者认为这是教学设计上的一种创造。
两者关系为:
扩大化的应用
思维导图教学流程
体现
在思维导图的设计中,将学科知识和学科教学知识进行融合,应体现以下几条隐线方式:
时间序
按照课堂教学的时间顺序进行内容分配,即先将A内容完成,再完成B内容。
知识序
化学学科知识是一个有机的统一体,其事实性知识、程序性知识、策略性知识等之间是相互联系的,具有内在的逻辑性、系统性、连贯性,故必须依据化学学科的科学的逻辑体系来组织两者,使之结合得更加合理。
认知序
学习心理学研究表明,学习者认知的发展也有内在的程序性,如从已知到未知,从感知到理解,从巩固到应用,从具体到抽象,从易到难,从简到繁,由近及远等。
另外,要有效地开展教学活动,学习者对学习内容的认知兴趣与智力积极性是一个首要条件,故要创造氛围,调动学习者积极性,创造趣味性是学科知识和学科教学知识融合的实施的重要策略。
简易性
何为简易性,即教学流程要简单明了,通俗易懂。
在许多化学课堂中,常出现这样的现象:
教师自以为已经取得了良好的教学内容组织方式,但学生仍会在课堂教学中迷失;
明明自觉是一堂好的教学设计,实施下来却不是想象的那样重点突出、干净利落,为什么?
大多数情况是教师没有重视教学方式呈现的简易性。
许多有经验的老师在这方面通过加强化学实验演示、将重点和难点标上序号、选择使观点精确具体化的例子、选择最少的字和最好的词来表述观点、多运用简单句子,不运用复杂句子等等,取得了较好的效果。
螺旋性
化学教材是将学科发展水平的最基本的概念和原理作为基础,并以螺旋上升的方式呈现教学内容,如氧化还原反应,初三只要从得失氧的角度了解,高一就要从化合价、得失电子角度要求,选修(4)的化学电源教学中进行了拓展的应用。
这种螺旋方式保证了各阶段教学内容既要有一定程度的重叠,同时更要全新的发展。
螺旋性告诉我们,学科知识和学科教学知识结合时不必一步到位。
具体应用案例
案例1NH4Cl溶液为什么能使Mg(OH)2沉淀溶解?
思维导图:
注:
1-5按照探究性实验的教学步骤设序
5.2.3以课例研究为主,寻找思维梯度搭建的方法
以Fe2+
Fe3+的转化为例。
人教版化学必修
(1)铁的第三章金属及其化合物第二节几种重要金属化合物,包括铁的氧化物、铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐及实践活动(铁盐的净水作用)。
重点内容是铁盐和亚铁盐中Fe2+
Fe3+的转化。
通过对课标、2008年江苏考纲及课本知识的整合,这一块的教学要求是:
1.知识技能目标:
使学生知道铁及其常见铁的化合物的物理性质(颜色、状态);
了解Fe3+的检验方法;
通过氯化铁,氯化亚铁的氧化性和还原性的探究试验,使学生掌握氯化铁、氯化亚铁之间的相互转化关系。
2.过程与方法目标:
使学生学会“运用已知物质的性质验证未知物质性质的科学探究的方法”;
学会结合氧化还原理论预测物质的性质,并通过实验探究得到证实。
3.情感、态度、价值观目标:
使学生体验实验探究成功的喜悦,同时培养他们善于与他人合作的良好心理品质。
从必修
(1)学过的理论知识看,包括离子反应和氧化还原反应,由于我校学生生源较好,在讲离子反应时,补充了强、弱电解质的概念,也强化了离子方程式的书写;
在氧化还原反应中补充了氧化还原方程式的配平、物质氧化还原性强弱的比较。
这些理论的学习,对于元素化合物知识的深入理解、归纳、提炼具有一定的指挥作用。
本节课是作者2007年12月17日在高一(6)班的一堂研究课,课前进行了学生分组实验和教师演示实验内容的准备,在设计时体现了以下的教学思路:
第一步:
提问Fe(OH)2、Fe(OH)3的相关性质,让学生书写Fe(OH)2、Fe(OH)3分别与HCl、HI(强酸)、HNO3等反应的化学方程式,从而复习旧知,启迪思维,留有伏笔。
第二步:
Fe3+的检验(分别SCN-,OH-)→Fe2+的检验(分别OH-,SCN-/H2O2)→Fe2+还原性
第三步:
Fe2+还原性,发散思考:
哪些氧化剂可以氧化Fe2+?
确定后实验之并记录现象,完成化学方程和离子方程式!
(氯水、过氧化氢、酸性高锰酸钾、稀硝酸…),追问Fe2+只有还原性吗?
从化合价Fe
Fe2+
Fe3+分析之;
过渡到第四步。
第四步:
Fe3+的氧化性,给出几种药品让学生设计实验来验证FeCl3中Fe3+的氧化性,药品有Fe、Cu、KI(淀粉,苯)、Vc……
第五步:
请设计实验,比较I-、Fe2+、Vc还原性的相对强弱。
教师帮助学生搭建思维台阶,学生设计方案并实验之。
第六步:
师生分析完成开头的Fe(OH)3+HI、Fe(OH)2+HNO3的反应,介绍FeCl3、FeCl2的保存(展示试剂瓶),讲解Vc在使用中应注意的问题,FeCl3净水的原理,练习除杂FeCl3(FeCl2);
FeCl2(FeCl3)。
教学过程精彩片断回放
片断1Fe2+的还原性
师:
你能从理论上推测Fe2+的氧化性、还原性吗?
生:
可能有氧化性和还原性。
为什么?
从化合价角度引导学生得出:
Fe
Fe2+
Fe3+
只有还原性氧化性和还原性只有氧化性
理论上的推测是否可靠,需实验的验证,请同学们自己动手设计实验来验证FeCl2中Fe2+的还原性。
投影:
要求:
方案可行;
操作简便;
现象明显
提供药品:
KSCN溶液,铁粉,铜片,KI溶液,淀粉溶液,苯,氯水,酸性高锰酸钾,稀HNO3,过氧化氢,Vc。
实验用品:
试管,胶头滴管
填表:
方案试剂实验现象离子方程式结论
学生实验后,师生共同小结,分析并展示学生书写离子方程式可能出差错的地方,有部分学生得Fe2++H++H2O2→Fe3++O2+H2O。
指出H2O2中O只能得电子到-2价,方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O(并用SCN-检验生成的Fe3+)。
片断2Fe3+的氧化性
从前面的理论分析来看Fe3+具有氧化性。
教师展示一瓶FeCl3溶液,问怎么来论证它的氧化性呢?
选择还原剂与之反应。
如何判断它发生反应了呢?
选择试剂指示反应终态;
或KSCN、FeCl3等自身颜色退去。
请同学们推测那些还原剂可行呢?
学生分别列举,大体有:
Zn、Fe、Cu、KI、K2S、Vc等。
师生实验1:
FeCl3+Cu→溶液颜色变蓝(点出印刷线路板反应原理)
师追问:
FeCl3+Fe→可以吗?
还原性Fe>
Cu,可以!
师生实验2:
FeCl3+KII2蓝色蓝色褪去
教师展示生活中常用的Vc片。
师生实验3:
FeCl3+KSCN血红色无色
结论:
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