建构主义在化学教学中的运用.doc

建构主义在化学教学中的运用赵国勇【摘 要】 本文在简要的介绍建构主义和目前基于建构主义而开发比较成熟的教学模式的基础上，重要探讨了建构主义在化学实验教学中的运用，并且简要的描述了建构主义在其他方面教学中的运用。【关键词】 建构主义、教学模式、化学实验当前国内外各级各类学校教学改革的关键在于：能否打破传统的教学模式。这种“以教师为中心，教师讲、学生听”为特点的教学模式既不能保证教学的质量与效率，又不利于培养学生的发散性思维、批判性思维和创造性思维，不利于培养具有创新精神和实践能力的人才。为了改变这种状况，国内外的许多教育工作者、教育学家、教育技术专家多年来从理论与实践两个方面作了大量的研究与探索，建构主义理论正是这种努力所取得的主要理论研究成果。随着多媒体计算机和Internet网络教育应用的飞速发展，建构主义学习理论正愈来愈显示出其强大的生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。一、建构主义简介建构主义是认知心理学派中的一个分支。1、图式、同化、顺应、平衡建构主义理论一个重要概念是图式，图式是指个体对世界的知觉理解和思考的方式。也可以把它看作是心理活动的框架或组织结构。图式是认知结构的起点和核心，或者说是人类认识事物的基础。因此，图式的形成和变化是认知发展的实质，认知发展受三个过程的影响：即同化、顺化和平衡。同化（assimilation）是指学习个体对刺激输入的过滤或改变过程。也就是说个体在感受刺激时，把它们纳入头脑中原由的图式之内，使其成为自身的一部分。顺应(accommodation)是指学习者调节自己的内部结构以适应特定刺激情境的过程。当学习者遇到不能用原有图式来同化新的刺激时，便要对原有图式加以修改或重建，以适应环境。平衡(equilibration)是指学习者个体通过自我调节机制使认知发展从一个平衡状态向另一个平衡状态过渡的过程。建构主义理论的内容很丰富，但其核心只用一句话就可以概括：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构(而不是像传统教学那样，只是把知识从教师头脑中传送到学生的笔记本上)。与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式为：“以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”在这种模式中，学生是知识意义的主动建构者；教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者；教材所提供的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。显然，在这种场合，教师、学生、教材和媒体等四要素与传统教学相比，各自有完全不同的作用，彼此之间有完全不同的关系。但是这些作用与关系也是非常清楚、非常明确的，因而成为教学活动进程的另外一种稳定结构形式，即建构主义学习环境下的教学模式。下面是化学教学中经常运用在建构主义的教学模式下比较成熟的教学方法：支架式教学支架式教学被定义为：“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架(conceptualframework)。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。”支架原本指建筑行业中使用的脚手架，在这里用来形象地描述一种教学方式：儿童被看作是一座建筑，儿童的“学”是在不断地、积极地建构着自身的过程；而教师的“教”则是一个必要的脚手架，支持儿童不断地建构自己，不断建造新的能力。支架式教学是以前苏联著名心理学家维果斯基的“最近发展区”理论为依据的。维果斯基认为，在测定儿童智力发展时，应至少确定儿童的两种发展水平：一是儿童现有的发展水平，一种是潜在的发展水平，这两种水平之间的区域称为“最近发展区”。教学应从儿童潜在的发展水平开始，不断创造新的“最近发展区”。支架教学中的“支架”应根据学生的“最近发展区”来建立，通过支架作用不停地将学生的智力从一个水平引导到另一个更高的水平。支架式教学由以下几个环节组成：（1）搭脚手架：围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。（2）进入情境：将学生引入一定的问题情境。（3）独立探索：让学生独立探索。探索内容包括：确定与给定概念有关的各种属性，并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导，然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。（4）协作学习：进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的属性增加或减少，各种属性的排列次序也可能有所调整，并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。（5）效果评价对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容包括：自主学习能力；对小组协作学习所作出的贡献；是否完成对所学知识的意义建构。抛锚式教学这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了(就像轮船被锚固定一样)。建构主义认为，学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验(即通过获取直接经验来学习)，而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解。由于抛锚式教学要以真实事例或问题为基础(作为“锚”)，所以有时也被称为“实例式教学”或“基于问题的教学”或“情境性教学”。抛锚式教学由这样几个环节组成：（1）创设情境：使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。（2）确定问题：在上述情境下，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容。选出的事件或问题就是“锚”，这一环节的作用就是“抛锚”。（3）自主学习：不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索，并特别注意发展学生的“自主学习”能力。（4）协作学习：讨论、交流，通过不同观点的交锋，补充、修正、加深每个学生对当前问题的理解。（5）效果评价：由于抛锚式教学的学习过程就是解决问题的过程，由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价不需要进行独立于教学过程的专门测验，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。随机进入教学由于事物的复杂性和问题的多面性，要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握、即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的。往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病，在教学中就要注意对同一教学内容，要在不同的时间、不同的情境下、为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。换句话说，学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解，这就是所谓“随机进入教学”。显然，学习者通过多次“进入”同一教学内容将能达到对该知识内容比较全面而深入的掌握。这种多次进入，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般的知识、技能而实施的简单重复。这里的每次进入都有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。因此多次进入的结果，绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固，而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。随机进入教学主要包括以下几个环节：（1）呈现基本情境：向学生呈现与当前学习主题的基本内容相关的情境。（2）随机进入学习：取决于学生“随机进入”学习所选择的内容，而呈现与当前学习主题的不同侧面特性相关联的情境。在此过程中教师应注意发展学生的自主学习能力，使学生逐步学会自己学习。（3）思维发展训练：由于随机进入学习的内容通常比较复杂，所研究的问题往往涉及许多方面，因此在这类学习中，教师还应特别注意发展学生的思维能力。（4）小组协作学习：围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识展开小组讨论。在讨论中，每个学生的观点在和其他学生以及教师一起建立的社会协商环境中受到考察、评论，同时每个学生也对别人的观点、看法进行思考并作出反映。（5）学习效果评价：包括自我评价与小组评价，评价内容包括：自主学习能力；对小组协作学习所作出的贡献；是否完成对所学知识的意义建构。在这个教育改革的大潮中，改变教师和学生在教和学方式中建构主义越来越显示出其强大的理论力量。而在实际的化学教学中几种教学方法总是综合的运用，只是以其中之一为主而已。中学化学实验教学现状和建构主义的提出化学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实，它具有目的性、探索性、现实性和易感知性。我国著名化学家戴安邦指出“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的，全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧，又训练科学方法与思维，还培养科学精神和品德，学生在化学实验中是学习的主体，在教师指导下，进行实验，训练用实验解决化学问题，使各项智力皆得 到发展。”所以化学实验是化学教育的一种最有效的教学形式，它可以帮助学生建立和巩固化学基本概念和基本理论，获取化学知识，培养科学素质。一创设良好情境激活学习的问题意识 情境创设：这是引发主动学习的启动环节。其基本功能和作用表现在两个方面：一是通过特定的情境，激活学习的问题意识，形成基于问题的学习任务，从而展开提出问题、分析问题、解决问题的学习活动；二是通过特定的情境，使问题与学生原有认知结构中的经验发生联系，激活现有的经验去“同化”或“顺应”学习活动中的新知识，赋予新知识以个体意义，导致认知结构的改组或重建。在中学实验教学过程中可设置假设性实验：提出问题，收集资料，论证假设，作出判断。是激活学生问题意识的有效途径之一。如在学习SO2还原性时，提出问题：SO2有还原性吗？假设SO2有还原性。学生自学教材收集资料，设计论证过程：1）SO2能被催化氧化，教师指出这是SO2在催化剂存在条件下所发生的氧化还原反应。2）提问：能否用我们已有的知识通过实验来证明它的还原性呢？学生根据教师提供的实验用品设计了：将SO2分别通入a.氯水，b.溴水中，c.通入水中再静置一会儿，d.通入酸性KMnO4溶液中。学生自己动手实验，分析SO2在反应中硫元素价态的变化，得出结论：SO2有还原性，假设成立。此后再引导学生认知H2SO3、Na2SO3的还原性，提示学生注意反应物间量的关系，并提供有效的应用场所使知识加以巩固。由此训练学生创造思维的新颖性和批判性，使学生由知识单一型转变为知识综合型。又例如：乙醇分子结构式的确定，教师可以通过问题-假设-实验事实-结论，这一教学模式。（1） 提出问题。乙醇分子具有怎么样的结构？（2） 收集理论依据。分子式：C2H6O。化合价：C、H、O的化合价分别为+4、+1、-2价。（3） 提出假设。根据分子式和化合价，提出乙醇分子的两种可能结构式（4）实验事实。测定和记录一定量的乙醇与金属钠反应所生成的氢气的体积。（5）得出结论。在教学过程中，学生对假说方法的运用，是在教师的组织引导下进行的。只要教师精心设计教学内容和组织教学过程，就可以最大限度地发挥学生的积极性、主动性和创造能力。二变演示实验、验证性实验为分组实验、探索性实验培养自主探索能力自主探索：这是主动学习的实质性的环节。不是教师直接讲授或讲解解决问题的思路、途径、方法，而是学生自主探索问题解决的思路、途径和方法。学生所要完成的主要任务是：在明确所要解决的问题的基础上形成解决问题的“知识清单”；确定搜集知识信息的渠道、途径和方法；搜集所需要的知识和信息并进行分析和处理；利用知识和信息为解决提出的问题，完成学习任务。我个人认为在中学化学实验教学中要改变现状首先要教师指导实验角色的改变：传统实验课 探究实验课 实验前 检查预习情况，再次演示一遍实验，反复强调实验注意事项 设置问题情景，激发学生 实验欲望 实验时 要求学生严格按照实验步骤，注意自己的操作，强调纪律 由学生自主设计实验步骤，学生间可以讨论，交流 实验后 不许交谈，走动，教师作讲评，布置有关实验习题 又学生评价，小结，并要求学生查找该实验的补充资料 变演示实验、验证性实验为分组实验、探索性实验。化学的发明、创造一般是从化学实验中获得的，化学理论的建立也必须依靠实验作佐证，化学实验是培养创造能力的主要途径。其中探索性实验是指学生在实验与观察的基础上通过科学抽象、逻辑思维，自己概括得出结论的一种教学形式。其特点是根据实验的目的利用已知、外加的因素去干扰研究对象看它发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果，这些实验一般都具有试探的性质。在教学中我们把演示实验改为分组实验，把验证性实验改为探索性实验，还根据教材内容设计系列实验研究培养创造能力。如高一硫一章：铜与浓硫酸反应实验，教学时一般描述的现象为：溶液变为蓝色，有刺激性气味的气体产生。果真如此吗？我们要求学生独立进行实验探索，发现有如下现象：加热初期，Cu片表面逐渐变黑；继续加热，有大量刺激性气味产生，形成墨绿色浊液，试管底部灰白色沉淀；再加热，管中出现白雾，浊液澄清，灰白色沉淀，Cu片消失；冷却、静置，将试管中液体倒入另一支盛水试管中，管壁发烫，溶液略带蓝色，将灰白色固体倒入水中，形成蓝色溶液。然后鼓励学生通过查阅资料，最后一起讨论解释现象： 上述探究使学生扩展了知识，训练了创新能力，同时初步了解科学实验的现象往往是复杂的、多因素的。又比如：，在讲原电池时，我先提出这样一个问题：家用手电筒中的电池、蓄电池、宇宙火箭中的高能电池是如何产生电能的？已具备一定化学知识的学生很快意识到是化学能转变为电能。然后我让学生利用桌上提供的如下药品和材料：铁片、铜片、石墨棒、稀硫酸、硫酸铜晶体、水、蔗糖溶液、电流计、导线若干。要求设计原电池，并验证在外电路（导线上）可获得电流，并观察该装置工作时发生的现象。显然，这是一个富有挑战性、富有创新能力的实验课题。通过学生对实验药品和材料进行尝试选择，并对实验条件进行适当控制，对现象进行仔细观察和记录，接着根据实验事实，对上述几种原电池的电极材料、溶液成份、电极上现象、电极反应进行归纳比较，可得出结论：构成原电池的条件；电极判定方法；电极反应书写规律。这种学习方法，学生是在主动探求中发现创造新知识的，体现了学生的主体作用。三学生设计实验培养协作能力 协作学习：这是主动学习的拓展性的环节。学生群体在教师的组织和指导下交流、讨论自主探索的学习成果，批判性地考察所提出的各种理论、观点、假说、思路、方法等，通过社会协商的方式使群体的智慧为每一个个体所共享，内化个体的智慧，拓展个体知识视野，是形成学生表现、交往、评价、批判能力的重要环节。发展学生的思维能力是中学化学教学中培养学生能力的核心和关键。在化学实验教学过程中，结合实验教学内容，以学生的经验与知识技能、实验能力为出发点，选择合适的实验设计题，教师提出实验课题，让学生大胆设计实验方案，并通过实验证明设计的合理性，优化出合理的实验方案，将激发起学生更大的学习热忱，成为学生进一步进行科学探究的强劲动力。而且，设计化学实验方案需要学生灵活地、创造性地运用所学的化学知识和技能，还可以培养他们解决化学实验问题的能力和创新能力。例如，只用一种试剂鉴别硫酸钦、氯化钾、氯化镁、硫酸铝、硫酸铁五种物质。教师可要求学生讨论和设计好实验方案，互相交流，可在教师的指导下选择合理的方法，但应注意让学生独立操作完成所设计的实验方案。通过这样反复训练，学生就会完全掌握解此类题的思路，同时，除提高了学生化学实验的基本操作技能外，既训练了书写化学方程式和离子方程式的习惯，又规范了学生如何正确地使用化学用语，并巩固了其己有的化学知识，培养了学习化学的兴趣，开拓了思路。四给学生自由实验的环境，多元评价（表扬为主）培养自信 效果评价：这是主动学习的延伸性环节。包括学生个体的自我评价和学习小组对每个成员的评价。评价的内容包括：是否完成规定的学习任务，学习活动中所表现出来的各种能力，协作学习中对群体活动的个体贡献等。建构主义的评价强调非量化的整体评价，反对过分细化的标准参照评价；强调学习过程的评价，尤其关注和重视学生在学习过程中所表现出来的发现知识、认知策略、自我监控、反省与批判性思维、探究与创新能力的评价；反对“答案惟一性”的评价，提倡一种开放的、多解的、多元的评价，以充分反映学生知识建构过程中的不同水平差异。研究表明，心理安全和心理自由是创造性产生和发展的基本条件，然而在现实实验教学中威胁学生心理安全和心理自由的观念随时可见，大多数学生害怕实验不当，不符合教师要求而被训斥，害怕实验失败，因此在实验探究中，我们要抓住学生情感变化，善于察言观色，创造积极自由的情感境界。参与他们的活动用自己的情感去感染学生，做到“以情动情”激发学生学习探究热情，真正使实验成为创新的重要途径。学生在这样的实验氛围中“手”“脑”有机结合，克服了“高分低能”的现象。并抓住每一个可以表扬的闪光点加以表扬。这样培养出来的学生才是新世纪所需的人才。很多化学知识的教学从初中的自然科学到高中的化学不是一蹴而就的，而是分批次，那么在这样的教学中如果按照传统的教学方式，学生在学习的过程中只是一味的接受新的知识和新的理论，新的概念，为什么概念要转变，为什么理论要扩充，为