基于化学核心观念教育的教学内容分析和教学目标设计教育论文
在课堂教学评价中,我们常常涉及的指标和维度有教学目标、教学内容、教学方式、教学手段和教学管理等,对这些维度的关系是否清楚直接影响着教师的备课方式,长远看也影响着教师的专业发展。它们当中,教学目标决定教学内容的选择,教学目标和教学内容共同决定以什么方式进行教学最佳,而教学手段则是为上述维度提供服务和技术支持。教学管理常常是教师长期积累的对课堂的驾驭能力的体现。可见,教学方式、教学手段等属于“怎么学”的问题,教学目标和教学内容是“学什么”的问题,教学目标是影响教学效果最首要的因素。
一、中学化学课堂教学目标设计的现状和不足
1.忽视化学学科教学的根本价值,夸大考试大纲的指挥作用
一些教师备课的主要工作是熟悉与教学内容相关的练习题、考试题,从如何帮助学生懂得答好这些题目的角度选择和设计教学内容。这种教学往往可以让学生在短期内获得比较理想的考试成绩,但并不能让学生感受到化学学科的乐趣和价值从而喜欢上化学这门学科,也不利于培养学生在生活实践中运用化学学科的观点和视角分析问题的能力。另外,由于教学过度关注考试,教师常常忽视重点主干知识的形成过程,学生的思维被一些细枝末节的所谓考点所拖累,最终无法构建完善的学科知识体系。
2.缺乏对中学化学课程内容的整体把握,局限于孤立的章节或课时内容
长期在初中任教的教师不熟悉高中化学的教学内容和要求,同样一直任教高中的教师对初中化学的教学现状也不太关心,这是很常见的现象。而且新课程理念下的教材内容设置注重概念的螺旋式发展,同一主题内容在不同的模块和年级有不同的要求。如果不能把每一个章节、课时的教学放在整个中学化学课程体系和中学化学总体教学目标中进行思考和设计,往往给人感觉教学缺乏灵魂,而且很容易发生难点知识一步到位、重点知识不到位的情况。
新课程理念下的教材内容鲜活、栏目丰富,吸引了很多教师开展对教材栏目教学功能的挖掘和研究。这种教学研究方式总体来说是积极的、有效的,但这种研究如果陷入“只见树木,不见森林”的误区,也会使一些经验缺乏的教师把大量的课堂时间用于一些非重点问题的探究上,造成教学目标出现偏差。单独看一节课也许会认为有新意、有思维深度、有探究力度,但从整个课程目标的达成看也许价值并不大。我们更倡导在找准核心教学目标的情况下发掘教材的功能和价值。教材有几种版本,不同版本内容的设置、活动的设计有很大差异,但都是服务于相同的课程标准,这一事实也告诉我们孤立地深挖教材欠妥。
3.曲解新课程理念在实践中的作用,架空教学目标的导教、导学、导评作用
教育心理学研究指出,教学目标必须有导教、导学、导测评的功能,但在新课程理念的冲击下,很多教师的教学目标设置逐渐与课堂实际脱离,成为教学设计中一顶华丽的“帽子”。其中最主要的几个误区是:
(1)认为课堂教学必须有完善的三维目标陈述,把课程目标误用作课堂教学目标,导致目标达成情况无法评价,教师们被迫把一些空泛、大概念的词语放入课堂教学目标中,如“严谨求实”“勇于创新”“科学精神”“探索能力”等。
(2)认为三维目标就是在落实知识与技能的基础上还要加入方法、情感的目标,不理解过程与方法、情感态度与价值观都是渗透在具体的知识和技能学习之中以及教学方式的转变之中。所以会在现在的课堂中听到教师把“方法”“能力”“态度”“精神”“观念”等词语常常挂在嘴边,唯恐听者不知,却没有真正让学生在思考具体问题时充分体验和养成的策略,学生也能感受到课堂的怪异和做作。
二、对中学化学课堂教学目标和任务的看法
1.长期的、最终的教学目标不同于具体的课堂教学目标
有人说,新课程理念下中学化学不仅要教会知识还要培养学生的能力。能力是什么?布卢姆、加涅等教育心理学家在对学习结果进行分类时并没有“能力”的提法,而代之以具体的言语信息、智慧技能和认知策略等广义的知识,这些分类使教学更具操作性。能力是客观存在的,但无法在短时间里、在一件事情上就能发展起来,可以说能力是教学的最终目标,就好像课程标准的课程目标一样,它也是最终的目标,但并不适合作为课堂目标使用。而教学是由一个个课堂组成的,课堂教学必须有具体的可以达成的目标,即使要渗透一些思想和方法也要转化为具体的活动和任务。
2.化学核心观念在中学化学教育中的重要价值
学生通过化学课程的学习,根本目的是形成从化学的视角认识事物和解决问题的思想、观点和方法,即植根于学生头脑中的化学基本观念。山东师范大学毕华林教授将化学核心观念作如下分类(见附图)。
该分类体系清晰简洁,将学生学习的中学化学基本内容和学习的方法有机呈现出来。通过学习中学化学,人们可以理解世界万物都是以若干种元素(原子)为基本单元构成的,可以透过宏观物体“看到”其微观构成,能理解宏观物质为什么有相关的性质和用途,能理解一切自然界没有的新材料何以制造出来,也能理解有的物质为什么会逐渐失去它的性质,能理解周围的阳光、空气、水在物质的变化中起着什么作用;学习中学化学,人们能学会更有效地处理生活中大量复杂的信息和数据,具备透过事物外表认识其本质的思维习惯;学习中学化学,人们可以了解化学在创造五彩世界中的作用,可以纠正化学破坏了环境的片面认识,理解科学之于人类的意义。
3.实施化学核心观念教育在中学化学课堂教学中的具体作用
有一个经典的比喻:“没有基本观念统领的知识教学是把‘种子’磨成‘面粉’的教学。”意思是中学化学教学的学科知识是有限的,学生应该借助这些有限的知识形成终身有用的思想、观点和方法,把这些知识当做启发思维、训练思维的“种子”,而不在于要把知识本身嚼碎记牢。所以,具有实施化学核心观念教育理念的教师能转变学生的学习方式,更有利于知识向能力的转化。
实施化学核心观念教育,必然注重知识与核心概念的认知过程,必然强调概念间的联系和知识迁移,必然会引导教师关注整体、把握本质,引导学生不要过分注重细节,超越具体事实,从本质上认识和理解所学知识。
与不可捉摸的“能力”相比,化学核心观念更容易与具体的化学知识相互渗透和融合,教师落实三维课程目标便有了抓手,素质教育的可操作性大大增强。
三、基于化学核心观念教育的教学内容分析和教学目标设计思路框架及其解释
我提出分析教学内容和教学目标设计的思路框架是:
1.分析课程标准的相关要求;
2.分析教材具体的知识本体及其主线;
3.分析学生相关的原有认知和后续认知;
4.分析教学内容承载的化学核心观念、思想和方法。
课程标准将课程划分成若干模块,每个模块提出若干个主题,需要注意的是这些主题与教材的章题并不是一致的,主题注重体现学科价值,章题注重体现知识逻辑,但主题下的具体内容都能在教材的某个章节找到。所以课程标准最突出的功能是首先指出了具体内容的价值取向,即课程标准中的内容标准告诉教师为什么要教这个内容;其次课程标准对某一主题知识在中学各阶段要达到什么目标层次作了规定。因此,看课程标准看什么?一看这个内容为什么会出现在教材中,二看同一主题的内容在中学教材中出现了几次,要求有什么不同。
美国著名教育心理学家奥苏贝尔说:“如果我不得不将所有的教育心理学原理还原为一句话的话,我将会说,影响学习的最重要因素是学生已经知道了什么,根据学生原有的知识状况进行教学。”学生要理解新知识必须将新知识纳入到原有认知结构中去(或上位学习,或下位学习,或并列结合学习)。我认为,现在的新知识也必将成为今后学习的“原有认知结构”,所以教学也要着眼于学生的后续学习和发展。
在毕华林教授对化学核心基本观念的解释中,我从影响学生学习的角度提出这些基本观念中最应该落实的重点(见下页附表),这些重点应长期支持教师的指导和学生的学习。
四、应用实例
1.案例一:
人教版必修1“氧化还原反应”
(1)分析课程标准。
九年级:“二、身边的化学物质——(一)地球周围的空气——2.知道氧气、二氧化碳的主要性质和用途,认识氧气能跟许多物质发生氧化反应。”
必修1:“主题3 常见无机物及其应用——5.根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移,举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。”
选修4:“主题1化学反应与能量——
4.体验化学能与电能相互转化的探究过程,了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
5.通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
6.能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害,通过实验探究防止金属腐蚀的措施。”
分析课程标准内容,得到以下认识:初中学习氧化反应是为了让学生更好地了解氧气的性质,只需要形成一种观念:一定条件下氧气能与大多数金属单质和非金属单质反应生成氧化物。必修教材放在常见无机物及其应用这个主题下,显然是告诉我们学习氧化还原反应是为了更好地学习元素化合物的性质,是在准备一种学习工具。选修4是氧化还原反应这一工具更深入的应用且与生活生产紧密联系,因此对生活中常见的电化学现象要理解并会用化学语言解释。对氧化还原反应的认识在整个中学课程体系中是螺旋上升的:表面现象→概念的本质→概念的应用。
(2)分析本节教材具体的知识本体及其主线。
通过思考与交流活动,让学生回忆初中从得氧和失氧角度建立的氧化反应、还原反应概念,在此基础上,从化合价有无变化角度分析具体的化学反应,建立从化合价角度界定的氧化还原反应;然后从原子结构出发,以钠与氯气、氢气与氯气的反应为例,分析氧化还原反应的实质是电子的转移;通过“学与问”栏目,探讨氧化还原反应与其他化学反应类型的关系;然后从电子转移的方向角度给出氧化剂和还原剂的概念,同时提出氧化性、还原性,列举了常见的氧化剂和还原剂;举例说明氧化还原反应在生产和生活中有着广泛的应用。
教材的主体内容逻辑清楚,但是理论性很强,学生接受是有障碍的。这些学习障碍是:氧化还原反应和化学反应是什么关系?为什么要学习氧化还原反应?为什么把得失氧作为氧化还原反应的分类标准不再适宜?新的分类标准与得失氧的分类标准有什么联系?为什么有的反应化合价不会变化而有的会变化呢?
教材对氧化剂和还原剂、氧化性和还原性的介绍方式是先给出严谨的定义再让学生分析具体的反应,这种呈现逻辑并不符合学生认识一个新概念的心理规律,概念的形成应建立在诸多生动的事实的概括之上。因此,这些概念的学习应与氧化还原反应概念的形成融为一体,在具体化学反应的认识和分析中建构概念。可以尝试直接拿一些熟悉的反应问学生:谁把谁氧化了?你认为谁该称作氧化剂?反过来,谁把谁还原了?你认为谁该称作还原剂。
(3)分析相关的原有认知和后续认知。
原有认知:化学变化的本质是原子之间的重新组合;氧化反应和还原反应是独立界定的,学生还没有将两者统一在一个化学反应中;有若干个比较熟悉的氧化还原反应实例,但数量很有限;已经学习了两种对化学反应进行分类的标准(物质组成和种类;溶液中进行的离子反应。)
后续认知:能从元素化合价特点分析某物质的氧化性和还原性,能预测其发生的化学反应;能合理判断一个陌生氧化还原反应的可能产物;会配平一个氧化还原反应方程式。
从新知识与原有认知的关系看,兼有上位学习和并列结合学习。氧化还原反应概念的形成是从具体到一般的过程,但在认识这一类反应的时候又要运用与认识离子反应类似的思维,即用不同的分类标准对同一事物范畴进行分类。从新知识和后续认知的关系看,后续认知是下位学习,将氧化还原反应的一般概念具体化为众多的元素化合物知识和应用。故本节常见的氧化剂和还原剂这个环节的学习,重点不在于记住这些物质,而在于理解为什么它们是常见的氧化剂(还原剂),随着元素化合物学习的深入再逐渐去熟悉。本节教学形成“低价元素反应中有失去电子化合价升高的趋势,高价元素反应中有得到电子化合价降低的趋势”的观念对后续学习是最必要的。
透过分析我们能抓住教学的重点,从而轻易地排除一些“考点”对教学的干扰。如升降价元素处于同一物质中;氧化还原反应配平问题;一些没有实用价值的讨论(有单质参加的反应一定是氧化还原反应?有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应?有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应?四种反应类型与氧化还原反应交叉分类关系如何?)等。
(4)分析承载的化学核心观念、思想和方法。
化学核心观念对“氧化还原反应”学习的支持,具体内容如下。
变化观:化学变化是有条件的,这里主要是原子结构对元素性质的影响。
元素观:化学变化中元素保持不变的深化认识(原子的结构发生了变化但原子的种类、个数都不会变化,还原剂失去的电子与氧化剂得到的电子总数一定相等)。
微粒观:氧化还原反应的微观本质是原子外层电子的转移。
分类方法:可以用不同的分类标准对化学反应进行分类,便于从不同的角度研究运用。
化学价值观:氧化还原反应与生活、生产密切相关。
(5)“氧化还原反应”教学目标设计参考。
①知识与技能。
a.了解氧化还原反应的本质,并能区分化学反应的各种分类标准。
b.能通过分析化合价变化判断氧化还原反应,能指出氧化剂、还原剂、“得电子”、“失电子”、“被氧化”、“被还原”、“表现氧化性”、“表现还原性”。
c.初步学会计算化学方程式的电子转移总数。
d.能根据物质所含元素的化合价初步分析其氧化性或还原性。
e.能举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。
②过程与方法。
a.在氧化还原反应本质的探究过程中体会分类、比较、归纳、概括的学习方法。
b.能结合实例从微观上分析一个简单的氧化还原反应的本质。
2.案例二:
人教版必修1“碳酸钠和碳酸氢钠”
(1)分析课程标准。
九年级:“二、身边的化学物质——(四)生活中常见的化合物——5.了解食盐、纯碱、小苏打、碳酸钙等盐在日常生活中的用途。6.知道一些常用化肥的名称和作用;常用化肥的鉴别。”
必修1:“主题3 常见无机物及其应用——1.能根据物质的组成和性质对物质进行分类。
3.根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质。
4.知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离,通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法。”
选修4:“主题3溶液中的离子平衡——4.认识盐类水解的原理,归纳影响盐类水解程度的主要因素,能举例说明盐类水解在生产、生活中的应用。”
从三个模块对碳酸钠和碳酸氢钠的教学要求看,初中对盐的性质的要求是个别了解,高一对盐的性质要求是纳入类别并对本质有初步了解,高二则对电解质的性质达到微观分析的层次。
(2)分析本节教材具体的知识本体及其主线。
教材内容的主体就是一个科学探究,探究的顺序是碳酸钠和碳酸氢钠溶于水的情况、水溶液的碱性、两者的热稳定性、与酸的反应,其中与酸的反应教材没有要求做实验而是直接书写反应方程式。最后简要介绍其作为食用碱和工业用碱的用途。
教材突出了实验手段在元素化合物学习中的`作用,用实验提升兴趣、启发思维。教材对物质性质的探究基本遵循了外观观察→物理性质→化学性质的基本过程。但如何落实概念和理论对碳酸钠和碳酸氢钠学习的指导,教材没有具体的设计,没有安排讨论、思考与交流等活动。用途的介绍需适当补充。
(3)分析相关的原有认知和后续认知。
原有认知:碳酸钠和碳酸氢钠能与盐酸反应,程度好的学生可以写出反应方程式;了解化肥的鉴别的一般思路方法;物质的分类和离子反应及其条件已经学习,基本具备从类别和组成上认识物质性质的思维。
后续认知:铝盐和偏铝酸盐较为特殊,铁盐的学习重点在氧化还原反应;选修模块学习碳酸钠和碳酸氢钠溶液呈碱性的本质原因、溶液中离子浓度的关系。
可见,碳酸钠和碳酸氢钠的学习承载着大多数价态稳定的盐的性质学习方法,也承载着多元酸形成的盐的性质的学习方法,用怎样的方法和思维认识这些盐的性质是本节教学的重点。如果不这样认识,有可能降低本节教学的要求。
元素化合物的学习除了借助实验观察和分析,还要有有效的理论工具为指导,指导本节课内容学习的工具主要是离子反应理论、物质的类别(组成相似性质相似,同类物质性质相似),用以帮助学生理解具体的性质并形成长期有效的思维方式。首先从类别看,如果是熟悉的物质类别,那么它应具备此类物质的一般通性,比如金属、酸、碱等,但对盐的学习是无法借助同类物质通性的,盐的通性在高中阶段应该概括为在溶液中发生复分解反应,再从复分解反应的条件入手探究它们的性质和反应,在遇到具体问题和疑难时应抓住组成和结构决定物质性质的根本思维。
如,对于碳酸钠,一种合理的思维方式:溶于水会有和,猜测能否与某些离子生成沉淀、气体、水;猜测能否与某些离子生成沉淀、气体、水;然后再进行必要的实验探究。初中学过的大理石在组成上与碳酸钠有共性,大理石高温分解的性质碳酸钠有没有?碳酸氢钠可以使用非常类似的思维方式。也可能会有不同的思维方式,比如碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸的组成在学生看来都有一定的相似,能不能抓住这种组成特点突破对碳酸氢钠的认识呢?与碳酸钠相似故也能与酸反应,与碳酸相似故也能与碱反应,还可能受热易分解。最后将碳酸钠和碳酸氢钠的性质用分类工具扩展到其他碳酸盐和碳酸氢盐。
(4)分析承载的化学核心观念、思想和方法。
化学核心观念对“碳酸钠和碳酸氢钠”学习的支持,具体内容如下。
微粒观:碳酸钠和碳酸氢钠的组成的认识、电离特点。
变化观:离子反应是有条件的。
分类方法:电解质在溶液中的反应实质是离子的反应;同类物质性质相似。
实验研究方法:控制实验条件的方法。
化学价值观:碳酸钠、碳酸氢钠用途广泛。
(5)“碳酸钠和碳酸氢钠”教学目标设计参考。
①知识与技能。
②过程与方法。
a.进一步体会研究物质性质的一般过程:外观观察→某些物理性质→化学性质→特殊性质。
b.进一步体会对比实验中实验条件控制的方法。
c.初步学会以物质分类、离子反应等理论工具探究常见的盐的性质。
五、反思与建议
用上述思路和框架对教学内容进行分析和设计教学目标,是将每一个章节、课时的教学放在整个中学化学课程体系和中学化学总体教学目标中进行思考和设计,因此对把握教学的重点、知识的深广度、学生的认知障碍有积极的作用,能使新入职教师或经验不足教师的教学效果有最基本的保证。但此项工作仅为教学设计的第一个环节,还要据此选择和组织内容,设计教学方式和手段,设计评价方式等。
在上述应用实例中,我并没有明确提出情感态度与价值观目标,但并不表明该课例的教学没有情感态度与价值观目标,主要是基于教学目标的导教、导学和导测评功能,将本节教学不能完全达成的长期课程目标隐去,而将情感态度与价值观目标渗透在本节教学能够完成的具体活动和任务中去。我倡导的是教学目标的制定须对教与学有直接的、强有力的指引作用。
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