基于学习理论的化学教学设计

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  [摘要]当前,世界课程与教学改革的主旋律是充分发挥学生作为学习者的主体作用,使教学过程从以“教”为中心转为以“学”为中心,突出学生的“学”。化学新课程也要求教师改变传统的教学方式,尝试进行以学生为主体的教学设计。本文基于学习理论从学科知识结构设计、模块设计、主题设计和课堂教学设计四个层次对化学教学设计进行探讨。
  [关键词]学习理论化学教学设计
  
  教学设计是为促进学生的学习而对教材、教学过程和学习资源进行的系统安排,是对“教什么”、“怎样教”、“怎样学”以及达到怎样的教学效果的总策划,且化学新课程要求教师改变传统的教学方式,尝试进行以学生为主体的教学设计,引导学生主动参与、亲身实践、独立思考、科学探究[1]。要进行以学生为主体的教学设计,学习理论在教学设计中的作用应受到应有的重视。本文结合学习理论和化学学科的特点,基于学习理论对化学教学设计从学科知识结构设计、模块设计、主题设计和课堂教学设计四个层次进行探讨。
  一、学科知识结构设计
  布鲁纳认为,掌握事物的结构,就是以使许多别的东西与它有意义地联系起来的方式去理解它。他认为每门学科都存在一系列基本结构。所谓基本结构就是每门学科的基本概念和基本原则以及内在的规律性,这些基本结构反映了事物之间的联系,“具有普遍而强有力的适用性”[2]。选择学科的基本结构来教学生,有助于学生理解和掌握基本概念、基本原则,有助于学生记忆。只有首先搞好整体设计,才能进一步单元和课堂教学设计,使新课程实施取得较好效果[3]。在教学设计中要突出化学学科知识结构设计,应该从以下两方面入手。
  (一)解读剖析《普通高中化学课程标准(实验)》
  《普通高中化学课程标准(实验)》(以下简称《课程标准》)明确要求化学教学要使学生“形成基本的化学观念”。化学学科观念属于科学观念的范畴,它不是具体的化学知识,也不是化学知识的简单组合,而是化学知识的“浓缩和提炼”,是通过化学学习在头脑中建立起来的概括性认识[4]。《课程标准》对课程设计思路、课程结构以及各课程模块的目标和内容做了说明,提出了课程实施的一系列建议。广大教师要在课堂上实施课程,关键是在研究、吃透并依据《课程标准》对课程结构的说明进行教学设计[1]。
  (二)分析所用教材设计思路和结构体系
  教材的整体知识结构设计反映了教材内容的逻辑顺序与学生心理发展顺序相互制约的辩证关系,是教材中的所有知识要素和知识之间逻辑关系的总和,也是教材中最深广最复杂的设计。学科知识结构教学设计在吃透《课程标准》的同时,应该分析所选用整套教材的设计思路和结构。化学教材是使学生达到化学课程标准所规定的目标要求的内容载体,是将化学课程理念和化学课程内容按照一定的逻辑体系和一定的呈现形式加以展开和具体化、系统化的材料,是根据课程标准的内容,将化学知识、学科思想、社会生活素材精心整合,形成了新的知识线索和结构体系[4]。教材作为课程理念的载体,是课程改革的直接成果之一,也是人们关注的重点之一,研究新时代的教材编写和评价是这次课程改革的重要工作。学界同仁,包括教材主编对教材设计思路和结构体系做了深入研究[4,5],为化学学科知识结构教学设计提供了很好的参考依据。
  化学学科知识结构的设计既要考虑保证化学学科知识体系的完整性,更要充分考虑学生的身心发展规律,突出学生的主体地位,使教学设计更符合学生的认知规律,便于学生自主学习,有利于学生进一步了解化学学科的特点,有利于学生意义建构化学学科知识体系,完善学生的认知结构,为学生适应现代生活和未来发展打下坚实基础。
  二、课程模块设计
  课程模块是学科知识结构“逐渐分化”的产物,在学科知识结构体系中居于中层,起到“特定的组织和解释性原理”的作用。高中化学课程由必修2个模块和选修6个模块构成。就目前研究情况而言,学界同仁,尤其是教材主编正在对新课标教材模块进行深入剖析,所发表文章带有很强的系列性,为我们进行课程模块设计提供了很有价值的参考。教学设计时要充分发挥模块在学科知识结构体系中承上启下的“纵横贯通”作用,须处理好三个关系。
  第一,模块与学科知识结构的关系 模块是学科知识结构“逐渐分化”的产物,是学科知识结构的具体化。对模块的教学设计需要理清模块在学科知识结构中的位置、作用以及对学科知识结构体系的意义,突出模块对知识体系的“纵向”联系。
  第二,模块与模块的关系 模块与模块之间的关系包括必修模块和选修模块、2个必修模块以及6个选修模块之间的关系。显然,两个必修课程是选修课程的基础,选修课程是必修课程的进一步拓展和延伸。理清模块与模块之间的关系,能够很好地突出知识体系的“纵横”联系。
  第三,模块与主题的关系 模块进一步“逐渐分化”则是内容主题。而各个主题又要设计为若干个课堂教学设计。
  处理好模块与学科知识结构、模块与模块、模块与主题之间的关系,能够把化学科学中最重要的基础知识、基本技能、基本观点和方法有机地融合起来,有利于帮助学生意义建构。
  三、主题教学设计
  主题教学设计即单元教学设计,指的是对模块中的主题进行的整体教学设计。王磊等学者从教学目标设计、教学活动设计和单元教学设计反思三个方面对单元教学设计进行了详细论述[6],充分体现了以学生为主体、突出“学”的课程新理念,本文不再赘述。
  四、课堂教学设计
  课堂教学设计是对主题教学设计的“逐渐分化”,是教学设计最主要的部分。在进行课堂教学设计时,为了贯彻课程新理念,在保持学科逻辑顺序的同时应尽量做到化学学科知识与学生的认知规律相符合,主要体现在以下几个方面。
  (一)对课堂教学内容明确定位
  奥苏贝尔赞同布鲁纳的“课程—结构”主张,认为在教学设计之前,要找出这些决定学科基本结构的“强有力的观念”,学生一旦掌握了这些观念,就能简化信息,减轻记忆负担,产生新命题,推演出大量新知识。课堂教学内容是对主题内容的“逐渐分化”,也就是对“学科的基本结构”进行三次“逐渐分化”后的具体知识。因此,课堂教学设计应该首先明确属于课堂教学内容上位的“特定的组织和解释性原理”,以这些“强有力的观念”为“固着点”,以便于把这些具体的知识进一步“结构化”到学生认知结构中去,形成学科知识体系;同时,这些“特定的组织和解释性原理”又能够对课堂教学内容进行“组织”和“解释”。例如,对电离平衡、水解平衡等内容的教学设计应该充分运用化学平衡来做“固着点”,电离平衡、水解平衡都属于化学平衡,可以“结构化”到化学平衡中去;同时,化学平衡移动原理又完全适用于电离平衡、水解平衡。对于水的离子积常数的教学设计,应充分运用平衡常数作为“固着点”。
  (二)充分运用学生已有经验
  奥苏贝尔在他最有影响的著作《教育心理学:一种认知观》两版的扉页上写道:“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话,我会说:影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后,进行相应的教学。”可以说,这一条原理是奥苏贝尔整个理论体系的核心,他所论述的一切,都是围绕这一原理展开的[7]。建构主义学习理论认为,要把学生现有的知识经验作为新知识的生长点,引导他们从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验。新课程理念倡导的教学设计的基本特征之一就是既关心“教”,更关心“学”。教是为了学,学是教的依据和出发点,教师的教必须通过学生积极主动的学才能起到有效作用[8]。因此,在教学设计时必须弄清“学生已知的内容”并作为新知识的生长点。
  (三)明确教学目标
  桑代克认为,学习成功的条件有准备律、练习律和效果律。准备律包括三个组成部分:a.“当一个传导单位准备好传导时,传导而不受任何干扰,就会引起满意之感。”b.“当一个传导单位准备好传导时,不得传导就会引起烦恼之感。”c.“当一个传导单位未准备传导时,强行传导就会引起烦恼之感。”即,联结的增强和削弱取决于学习者的心理调节和心理准备。《课程标准》清晰地指出了学生必须达到的课程目标,具体包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面。课堂教学设计应该以《课程标准》中相关内容的“内容标准活动与探究建议”为标准,结合所选用教材相关内容设计特点以及学生的已有认知水平和认知准备状态来明确教学目标。通过明确教学目标帮助学生“准备好传导”,通过教学实施帮助学生“传导而不受任何干扰”,达到“引起满意之感”的效果。并且,教学目标对教学诸要素具有较强的控制作用,既控制着教学活动的方向,也控制着教学活动的大致进程、内容、程序和活动中主客体间的动态关系[8]。
  (四)注重知识的系统性
  建构主义认为,“如果发挥学科知识前后依存的逻辑序列优势,可以最大限度地提高有意义学习和保持原有观念的可利用性”。也就是说,有良好内在联系的教学设计,前一课题的学习是后一课题学习的前提,如果先前学习的材料内容其概括和包摄水平高于后面学习的知识,具有不断分化的组织性,学生认知结构中的原有“固着观念”就有最大的可用性。
  (五)注重学习的情境性
  学生是信息加工的主体,学生将其所获得的新概念与已有知识经验建立实质性联系,是完成意义建构的关键。建构主义认为,学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的,在实际情境下进行学习,可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同化和顺应当前学习到的新知识,从而赋予新知识以某种意义。人类对某些化学现象的认识都经历了一个长时间的演变过程,单纯地懂得许多重大的化学理论和化学定律的现在而不了解它们的过去,往往不能深刻地理解它们。教学设计应该注重运用化学史和化学前沿知识。这样,不仅给学生提供学习“情境”,而且可以教育感染学生,使学生受到科学态度和科学精神的熏陶,引导学生用发展的观点去看待它们,帮助学生了解它们现在的发展状况以及在日常生活中的应用。
  (六)注重知识建构的过程性
  建构主义学习理论认为,知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。化学新课程将科学探究作为学生学习方式转变的重要突破口,也是学生体验化学乐趣、学习科学方法、形成良好的情感态度与价值观的重要途径。学生学习化学用语、化学概念、化学原理、元素化合物等陈述性知识,通过假设、观察、实验、交流、推理、归纳等过程所获得的知识比系统讲授更富有“含金量”:学生经历了“发现知识”的过程,完成了知识的建构,将“是什么”的知识和“如何获取这种知识”的过程融为一体,能有效地培养学生的科学素养[1]。为了贯彻课程新理念,转变学生学习方式,教学设计应注重知识建构的过程性。
  (七)注重知识的拓展应用
  建构主义认为,不能将知识的意义与应用割裂开来加以理解,知识或概念的意义和用法是密不可分的。知识的应用范围含有越多的因素、越精确,知识就会变得越灵活。教学设计应该对教学内容在化学和日常生活中的应用适当拓展。
  教学设计还应注意归纳与小结、习题设计以及评价。归纳与小结不仅要帮助学生对所学知识建构起知识小体系,还应把知识小体系“联接”到模块知识体系,直至学科知识体系中去。习题设计要真正实现对所学内容起到“强化”作用。评价不仅要有课前的诊断性评价和课后的终结性评价,更要注重学习过程中的形成性评价以及对教学设计本身的评价。
  五、小结
  教学设计犹如一场大戏开演之前的精心排练,必须纵横贯通,仔细雕琢[1]。当前,世界课程与教学改革的主旋律是充分发挥学生作为学习者的主体作用,使教学过程从以“教”为中心转为以“学”为中心,突出学生的“学”。化学新课程也要求教师改变传统的教学方式,尝试进行以学生为主体的教学设计。实施以学生为主体的教学设计的课程新理念,应重视学习理论在教学设计中的作用,从学科知识结构设计、模块设计、主题设计和课堂教学设计四个层次展开,并注重四个层次之间以及层次内部之间的有机联系,能够较好地达到“纵横贯通”的要求,有利于帮助学生意义建构化学知识体系,培养学生科学素养,真正达到“三维”目标。
  
  [参考文献]
  [1]王祖浩.教学设计是教师研究的永恒课题(代序)[J].化学教学,2006,(总235):代序.
  [2]邵瑞珍,张渭城(译).布鲁纳教育论著选[M].北京:人民教育出版社,1989:27.
  [3]吴俊明,骆红山.关于新课程教学设计的一些意见[J].化学教学,2006,(总235):1-4.
  [4]陆军.新课程高中化学教科书中的学科观念体系[J].中学化学教学参考,2008,(5):28-29.
  [5]王祖浩.化学学科知识与社会实际的有机整合——“苏教版”《化学1》教材解析及教学建议[J].中学化学教学参考,2008,(1-2):3-9.
  [6]王磊,黄燕宁.单元教学设计的实践与反思——以“氧化还原反应”教学单元为例[J].中学化学教学参考,2009,(3):9-11.
  [7]施良方.学习论[M].第2版,北京:人民教育出版社,2001:221.
  [8]全国十二所重点师范大学联合编写.教育学基础[M].第2版,北京:教育科学出版社,2008:208-209.
  (作者单位:西安卫星测控中心教导大队 陕西 渭南)
  
  作者教研成果:
  1.陈伟.氮试题一例.中学理化报,2003,(296):1.
  2.陈伟,周青,刘光琼.英国高中教材《高级化学》中化学平衡概念构建的四环节.中学化学教学参考,2007,(11):59-60.
  3.陈伟,周青,刘光琼.英国高中教材《高级化学》中化学平衡概念构建的四环节.中学化学教与学,2008,(1):61-63.(人大复印资料全文转载)
  4.陈伟,沙靖,周青.化学平衡移动概念的建立、理解与巩固——英国高中教材《高级化学》中“勒夏特列原理”的编排特点.中学化学教学参考,2008,(4):60-62.
  5.陈伟,杜喜保,周青.英国高中教材《高级化学》无机化学的编排特点分析.中学化学教学参考,2010,(1-2):123-125.
  6.陈伟,王维超,李宏亮.用拆分法配平多硫化钠与溴酸钠离子反应方程式.中学化学教学参考,2010, (3):44.
  7.陈伟,李宏亮,周青.英国高中教材《高级化学》化学平衡常数内容的编排特点分析.中学化学教学参考,2010,(5):59-61.
  8.陈伟,李宏亮,王心东.学习理论运用于化学教材设计的意义.化学教与学,2010,(9):12-13.
  9.邢丽娟,周青,陈伟.英国《高级化学》教材中基本概念与基础理论的设计特点分析.教育实践与研究(已录用).
  10.陈伟,杜喜保,周青.向2010年8月18日至20日在西安举办的“全国新课程中学化学实验和实验教学研究成果交流暨培训”会议提交的论文《实验化学的化学教育功能》经大会专家组评审荣获壹等奖。
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