進(jìn)階式物理建模教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

羅翀

摘? ?要

創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題，對(duì)提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義。圍繞化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)要求，采用問題引領(lǐng)、史實(shí)資料、新舊知識(shí)對(duì)比和網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)等五大情境策略，將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決問題的能力，提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞

核心素養(yǎng)? ?情境策略? 化學(xué)教學(xué)

在信息全球化的環(huán)境中，個(gè)體應(yīng)具有對(duì)陌生情境和復(fù)雜問題做出正確反應(yīng)的能力，核心素養(yǎng)是將知識(shí)、技能以及情感進(jìn)行融合，使學(xué)生具備適應(yīng)未來發(fā)展的關(guān)鍵能力和必備品格。核心素養(yǎng)的落實(shí)要以學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，學(xué)科思想和不同情境中的問題解決為媒介，在熟悉或陌生的情境中構(gòu)建知識(shí)體系、運(yùn)用學(xué)科素養(yǎng)應(yīng)對(duì)復(fù)雜情境，經(jīng)歷知識(shí)遷移和思維發(fā)展過程，提升應(yīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

一、基于核心素養(yǎng)發(fā)展的情境創(chuàng)設(shè)研究背景

情境教學(xué)的倡導(dǎo)者Brown Collin Duguid認(rèn)為知識(shí)絕不能從它本身所處的環(huán)境中孤立出來，學(xué)習(xí)知識(shí)的最好方法是在情境中進(jìn)行[1]，只有這樣知識(shí)才會(huì)產(chǎn)生意義。黨的十九大明確提出：“全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，培養(yǎng)全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人”?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》給出了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展方向：以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，重視開展素養(yǎng)為本的教學(xué)，倡導(dǎo)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)。核心素養(yǎng)不能由教師直接教出來，須要?jiǎng)?chuàng)設(shè)與所學(xué)知識(shí)緊密相連的情境，在情境中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，提升知識(shí)遷移能力，將知識(shí)內(nèi)化為核心素養(yǎng)[2]。情境創(chuàng)設(shè)與化學(xué)核心素養(yǎng)相結(jié)合有利于促進(jìn)知識(shí)的遷移運(yùn)用，對(duì)化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有著重要作用。

二、情境教學(xué)提升化學(xué)核心素養(yǎng)的理論依據(jù)

建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)過程與個(gè)體的認(rèn)知發(fā)展過程相互關(guān)聯(lián)，學(xué)習(xí)是在“情境”中對(duì)原有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行重組、對(duì)新信息分析并且構(gòu)建知識(shí)框架的過程，學(xué)習(xí)者在特定的情境中完成新舊知識(shí)的相互作用，知識(shí)與情境的相互假設(shè)和解釋驅(qū)動(dòng)認(rèn)知向縱深發(fā)展。在教學(xué)過程中為學(xué)生提供生動(dòng)有趣、具有思維價(jià)值的素材作為教學(xué)情境，幫助學(xué)生理解化學(xué)思想、掌握化學(xué)觀念、培養(yǎng)科學(xué)意識(shí)、提高化學(xué)素養(yǎng)。

人本主義心理學(xué)家認(rèn)為，教育的唯一作用是提供穩(wěn)定、自在、和諧的心理環(huán)境，激發(fā)學(xué)生優(yōu)異潛能的發(fā)揮。教師作為學(xué)習(xí)過程的輔助者和促進(jìn)者，通過創(chuàng)設(shè)利于知識(shí)建構(gòu)的情境引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，引發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，擴(kuò)大知識(shí)運(yùn)用的空間，開發(fā)學(xué)生潛能，時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和方法，根據(jù)反饋的信息及時(shí)調(diào)整后續(xù)教學(xué)。

創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境不僅促進(jìn)學(xué)習(xí)者主動(dòng)從已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中提取知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，將被動(dòng)學(xué)習(xí)的方式轉(zhuǎn)換為主動(dòng)學(xué)習(xí)，而且為課堂教學(xué)的開展提供保障，為學(xué)生分析解決問題能力的提升和學(xué)科思想生根發(fā)芽提供平臺(tái)。教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)要密切聯(lián)系學(xué)生所學(xué)新知，但不是將知識(shí)本身復(fù)制粘貼，而是作為體現(xiàn)知識(shí)發(fā)現(xiàn)過程以及意義價(jià)值的場(chǎng)景出現(xiàn)，使新舊知識(shí)在應(yīng)用情境中相互作用，形成正確的觀念并納入已有的知識(shí)體系，達(dá)到知識(shí)間相互融合。

三、化學(xué)核心素養(yǎng)提升的情境設(shè)置策略

對(duì)于知識(shí)的同化過程，教師可采用問題驅(qū)動(dòng)、化學(xué)史實(shí)資料引領(lǐng)和探究性活動(dòng)等情境創(chuàng)設(shè)策略進(jìn)行教學(xué)，在情境中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想建立知識(shí)間的相互聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，形成從化學(xué)視角解決問題的能力和素養(yǎng)。對(duì)于知識(shí)體系的建構(gòu)過程，教師可采用新舊知識(shí)對(duì)比、網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)等作為背景材料創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生通過對(duì)情境材料的分析快速進(jìn)入“最近發(fā)展區(qū)”獲取專業(yè)知識(shí)，建構(gòu)恰當(dāng)?shù)闹R(shí)體系，獲得科學(xué)的學(xué)習(xí)方法與技能。運(yùn)用情境材料，完成科學(xué)探究、證據(jù)推理與模型認(rèn)知等活動(dòng)，拓展學(xué)生的“潛在發(fā)展區(qū)”，有利于逐步落實(shí)創(chuàng)新意識(shí)與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。

1.問題驅(qū)動(dòng)型策略

將知識(shí)轉(zhuǎn)化為問題情境，以問題為起點(diǎn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的愿望，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)質(zhì)疑能力的發(fā)揮。以情境問題解決中構(gòu)建知識(shí)體系和形成學(xué)科思維方式為目的，引導(dǎo)學(xué)生大膽質(zhì)疑，多方位挖掘問題情境中的信息，在學(xué)生自主參與和主動(dòng)探究知識(shí)的過程中提高發(fā)現(xiàn)、提出和解決問題的能力。問題情境中關(guān)鍵要素的判斷把握、分析鑒別、推理論證和交流反思等認(rèn)知發(fā)展過程，有利于提高學(xué)生的宏觀辨識(shí)、微觀探析、科學(xué)探究、證據(jù)推理和模型建構(gòu)等化學(xué)核心素養(yǎng)。因此，運(yùn)用問題驅(qū)動(dòng)策略學(xué)習(xí)知識(shí)對(duì)學(xué)生素養(yǎng)提升是有意義和價(jià)值的，以化學(xué)“原子核外電子排布”的學(xué)習(xí)為例（見表1）。

通過問題情境使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，促使其認(rèn)真思考和探尋答案的行動(dòng)自主產(chǎn)生。一個(gè)教學(xué)情境可以涉及多個(gè)素養(yǎng)的培育，教師運(yùn)用驅(qū)動(dòng)性問題創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的問題，根據(jù)問題解決的思想和觀念挖掘所隱含的化學(xué)素養(yǎng)，從不同的認(rèn)知視角設(shè)置問題正向刺激學(xué)生運(yùn)用所挖掘出的素養(yǎng)解決不同問題，真正落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)的提升目標(biāo)。

2.史實(shí)資料型策略

化學(xué)史內(nèi)容豐富，潛在教育價(jià)值巨大，其作為情境素材既可穿插出現(xiàn)在課堂教學(xué)某一環(huán)節(jié)，也可作為教學(xué)主線貫穿于化學(xué)課堂教學(xué)始終。以真實(shí)的科學(xué)研究過程和科學(xué)家潛心科學(xué)研究的史實(shí)為背景材料創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生圍繞知識(shí)發(fā)展的演變過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)審思，理解知識(shí)邁進(jìn)的背景和研究方法，揣摩科學(xué)家當(dāng)時(shí)的研究思路，學(xué)習(xí)他們鍥而不舍的科學(xué)精神，激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成勇于反思和探究的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

表2? ?“元素周期律”中史實(shí)資料型策略的應(yīng)用

化學(xué)史實(shí)作為情境合情合理地運(yùn)用于化學(xué)教學(xué)過程中，使學(xué)生動(dòng)態(tài)審思知識(shí)的來源和動(dòng)態(tài)演變，了解科學(xué)發(fā)展過程中呈現(xiàn)出的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思想，在科學(xué)家運(yùn)用的科學(xué)方法中建構(gòu)化學(xué)思維方式，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法。化學(xué)史實(shí)資料中化學(xué)家的榜樣示范作用，使學(xué)生體會(huì)到推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的艱難與樂趣以及學(xué)習(xí)科學(xué)家們吃苦耐勞、堅(jiān)持不懈的精神，陶冶學(xué)生的情感，提升科學(xué)探究與創(chuàng)新精神，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

3.新舊知識(shí)對(duì)比型策略

新舊對(duì)比的情境策略是利用已有知識(shí)和所學(xué)知識(shí)間的聯(lián)系創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生以整合的方式存儲(chǔ)知識(shí)。新舊知識(shí)對(duì)比包括橫向?qū)Ρ群涂v向?qū)Ρ?，橫向?qū)Ρ瓤梢酝怀鲋R(shí)的連接點(diǎn)，縱向?qū)Ρ瓤梢酝貙捴R(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)。無論哪種對(duì)比方式，都要分析學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在認(rèn)知結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)上引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，更新學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。比如，“甲烷”“乙烯”“乙炔”的學(xué)習(xí)，創(chuàng)建有機(jī)物的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的教學(xué)情境，運(yùn)用結(jié)構(gòu)對(duì)比、解釋推理和模型分析等方法引導(dǎo)學(xué)生從已有知識(shí)出發(fā)，對(duì)新知提出合理的猜想并分析推理加以證實(shí)，將有機(jī)物烷、烯、炔的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)類型進(jìn)行知識(shí)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，培養(yǎng)“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的化學(xué)核心素養(yǎng)。學(xué)生通過新舊知識(shí)對(duì)比，運(yùn)用發(fā)散性思維建立知識(shí)間聯(lián)系，鞏固舊知識(shí)并降低新知識(shí)的學(xué)習(xí)難度，提高構(gòu)建知識(shí)體系的意識(shí)和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

4.熱點(diǎn)內(nèi)容型策略

化學(xué)與食品、環(huán)境、健康等生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密，在化學(xué)教學(xué)過程中利用熱點(diǎn)內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)情境，學(xué)生在特定的情境中分析解決問題時(shí)所表現(xiàn)出的價(jià)值觀念和關(guān)鍵能力是對(duì)知識(shí)內(nèi)化后產(chǎn)生的必備品格。社會(huì)熱點(diǎn)中的說法并不一定正確，利用網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)和化學(xué)觀念進(jìn)行討論，客觀辯證地研究社會(huì)熱點(diǎn)問題，提升尊重科學(xué)的社會(huì)責(zé)任感。例如，“溶液中的離子反應(yīng)”內(nèi)容，可用“酸堿體質(zhì)理論”[3]的創(chuàng)始人被法院判決一億零五百萬美元的巨額罰款為背景材料創(chuàng)設(shè)情境，圍繞熱點(diǎn)事件構(gòu)建認(rèn)知沖突解決如下問題：真的存在酸性體質(zhì)和堿性體質(zhì)嗎？人身體內(nèi)怎樣維持酸堿平衡？達(dá)到平衡反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？為什么會(huì)出現(xiàn)“酸堿體質(zhì)”這一騙局？通過剖析偽科學(xué)的虛假宣傳，完成緩沖溶液知識(shí)的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。通過對(duì)熱點(diǎn)信息真實(shí)性的分辨，教育學(xué)生正確對(duì)待網(wǎng)絡(luò)上看到的信息，會(huì)用科學(xué)的證據(jù)推理思想撕開偽科學(xué)的面紗，提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

化學(xué)在促進(jìn)人類社會(huì)發(fā)展的過程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些負(fù)面影響，課堂中以社會(huì)熱點(diǎn)為情境素材，促使學(xué)生在面對(duì)化學(xué)與社會(huì)、生活、科技和環(huán)境等熱點(diǎn)問題時(shí)，正視化學(xué)帶給社會(huì)的積極和消極影響，形成正確的態(tài)度和價(jià)值觀，培養(yǎng)其社會(huì)責(zé)任感。

5.拓展型策略

一個(gè)情境可以培養(yǎng)多種素養(yǎng)，一個(gè)素養(yǎng)的形成往往需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)多個(gè)情境，除了上述情境創(chuàng)設(shè)策略之外，結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)還可以運(yùn)用生活常識(shí)、探究性活動(dòng)、詩(shī)詞文化進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)。探究性活動(dòng)的情境能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方式發(fā)生變化，詩(shī)詞文化的教學(xué)情境可提升學(xué)生的文化修養(yǎng)?；瘜W(xué)情境越貼近生活、貼近學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)越能拉近學(xué)生與化學(xué)知識(shí)的距離，激起學(xué)生的求知欲，主動(dòng)探究化學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用以及對(duì)人類生活的影響，樹立尊重科學(xué)，熱愛生命的人生觀。例如，學(xué)習(xí)“燃燒和滅火”[4]課題時(shí)，以學(xué)生已有的生活常識(shí)為情境材料，引領(lǐng)學(xué)生思考以下問題：（1）火是燃燒的一種現(xiàn)象，用灶臺(tái)生活做飯時(shí)，為什么在熊熊燃燒的灶火下面，泥土卻“安然無恙”，不為火所動(dòng)？（2）如果樹枝壓得太緊，火容易熄滅？（3）點(diǎn)燃篝火一般要先引燃樹葉，而大塊木柴不易被點(diǎn)燃？（4）為什么用扇子煽火，能使灶火越燒越旺？（5）飯做好了，灶火仍然在燃燒，如何熄滅？環(huán)環(huán)相扣的生活問題情境貫穿課堂教學(xué)始終，在活動(dòng)中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、體驗(yàn)化學(xué)活動(dòng)過程、識(shí)別化學(xué)現(xiàn)象和探析化學(xué)規(guī)律，不斷拓展思維水平，提高學(xué)生運(yùn)用化學(xué)觀念解決問題的能力。

化學(xué)核心素養(yǎng)提升視角下的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)，要以化學(xué)核心素養(yǎng)的五個(gè)方面為設(shè)計(jì)依據(jù)，配合有梯度的問題和探究的活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生積極分析情境信息，通過知識(shí)對(duì)比和恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)思想解決情境問題，建構(gòu)便于提取的知識(shí)體系，增強(qiáng)在真實(shí)情境中分析解決問題的能力。核心素養(yǎng)的形成是循序漸進(jìn)和逐漸滲透的過程，課堂教學(xué)中教師要高度關(guān)注學(xué)生證據(jù)推理、模型認(rèn)知、科學(xué)探究和變化觀念等素養(yǎng)的發(fā)展階段，根據(jù)學(xué)生發(fā)展水平對(duì)教學(xué)情境進(jìn)行調(diào)整，助推科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)和社會(huì)責(zé)任等人文素養(yǎng)的落實(shí)。

參考文獻(xiàn)

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【責(zé)任編輯? 郭振玲】