论化学课堂教学情境创设的迁移能力价值

1 论化学课堂教学情境创设的迁移能力价值论化学课堂教学情境创设的迁移能力价值 化学课堂创设教学情境已呈常态 体现出化学新课程标准所强调的教学理 念 加强化学与生活 社会的联系 创设能促使学生主动学习的教学情景 引 导学生积极参与探究活动 激发学生学习化学的兴趣 迁移是人类认知的普遍 特征 凡有学习的地方就有迁移 1 M S James就将迁移定义为 在一种情境中 获得的技能 知识或形成的态度 对另一种情境中技能 知识获得或态度形成 的影响 2 可见 课堂教学情境的创设影响学生认知迁移能力的培养 一 一 迁移是教育的目标而情境是迁移的支撑迁移是教育的目标而情境是迁移的支撑 1 教育的主要目标之一就是使学生能够将所学的知识迁移到新的情境 并解教育的主要目标之一就是使学生能够将所学的知识迁移到新的情境 并解 决以前没有直接学过的问题决以前没有直接学过的问题 迁移 是化学新课程标准中对教育目标的表达用词 教育的一个最主要 目标 就是使学生能够将所学的知识迁移到新的情境 并解决以前没有直接学 过的问题 3 学习就是为了进一步的学习与应用 迁移能力是课堂教学的一个重要目标 学生在学习中获得的化学基本概念 与理论 元素化合物知识 有机化学 化学实验知识与技能等 以及在学习过 程中获得的认知策略均需要迁移到进一步的学习中或解决问题的情境中才有意 义 否则所学的所掌握的知识 技能和策略均是死板的认知 基础教育课程改 革纲要 在 具体目标 中有6个 改变 其中就有5个涉及到学生迁移能力的 培养 改变课程过于注重知识传授的倾向 提倡学会学习和形成主动的学习态 度 改变课程结构过于强调学科本位 科目过多 强调整合 改变课程内容 难 繁 偏 旧 和过于注重书本知识的现状 加强课程内容与学生生活以 及现代社会和科技发展的联系并关注学生的学习兴趣和经验 精选终身学习必 备的基础知识和技能 改变课程实施过于强调接受学习 死记硬背 机械训练 的现状 倡导学生主动参与 乐于探究 勤于动手 培养学生搜集和处理信息 的能力 获取新知识的能力 分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力 改变课程评价过分强调甄别与选拔的功能 发挥评价促进学生发展 教师提高 和改进教学实践的功能 这五个改变即是要求 从促进学习迁移的发生 对教 学内容要进行科学地选择 把最基本教学的内容和具有广泛迁移价值的学科知 识放在首位 依据学习迁移规律和影响学习迁移的因素 做到使学科知识体系 网络化 结构化 合理处理教学程序 教学过程中要发挥迁移的作用 培养学 生独立分析 概括问题 总结反思的能力 善于掌握知识 问题的共同特点和 规律以促进迁移的产生 重视对学生学习方法的指导 把认知策略和元认知能 力作为一项重要的教学内容以促进迁移 2 化学是在原子 分子水平上研究物质的组成 结构 性质及其应用的一门基 础自然科学 并且随着科学技术的进一步发展而能不断出现新理论 新物质的 自然科学 因此 教师不可能将所有的化学知识与技能教给学生 必须培养学 生迁移能力 才能使学生进一步运用原本所学的知识和技能去学习新的化学知 识或解决新的化学问题 化学课程标准从多个角度表述学生迁移能力目标的培 养 如说明通过对必修模块的学习 要使学生从以下一些方面得到迁移能力的 培养 初步认识物质的微观结构和化学反应的一般原理 从而迁移以了解它们 在生产 生活和化学科研的应用 初步掌握化学实验的基本技能和化学科研的 一般过程和方法 迁移到认识化学实验在学习和研究中的作用 正确认识科学 技术和社会的关系 从而迁移能用所学知识解释生产生活中的化学现象 解决 与化学有关的一些实际问题 对选修课程旨在通过对一些原理 专题的学习以 引导学生运用探究 调研 查阅 合作进一步学习新的化学知识 技能和研究 方法 从而迁移以更深刻了解化学与人类生活 科学技术进步和社会发展的关 系 从 基础教育课程改革纲要 与 化学课程标准 中对教育目标的分析 教学正是为了促进学生陈述性知识的迁移 促进学生自动化基本技能的发展 促进学生认知策略的迁移 4 而如何促进学生迁移能力的发展呢 2 从有意义的情境中获得的课堂知识 比较容易成为迁移的知识 因为情境为 从有意义的情境中获得的课堂知识 比较容易成为迁移的知识 因为情境为 这些知识的运用提供了支撑这些知识的运用提供了支撑 认知是一种错综复杂 对条件敏感的过程 知识与技能孤立于使用它们的场 景时 迁移就会受到阻碍 而从有意义的情境中获得的课堂知识 则比较容易 成为迁移的知识 因为情境为这些知识的运用提供了支撑 5 当前以认知心理学为基础的学习迁移观主要有三种 针对陈述性知识的认知 结构迁移理论 针对程序性知识的产生式迁移理论 针对策略性知识的元认知 迁移理论 在这些理论中对知识迁移机制的表述 均说明创设情境是有利于迁 移发生的条件 认知结构迁移理论的先行组织 产生式理论的最大重叠 元认 知迁移理论中的多情境运用 莫不如是 6 研究也表明一般的 抽象的知识和 技能常常不能发生知识的迁移 因为知识和技能高度依赖于学生获得这些知识 与技能时的情境 只有在一定合适情境下学习才较有可能支持知识和技能的迁 移 因此 化学教育过程中不能只作化学知识和技能传授的管道 而应该创设 具体的情境促进学生在学习中发生有效迁移 1 教材内容和呈现多有情境以促进迁移 以苏教版为例 为有效地改变学生 的学习方式 调动学生的学习积极性 又能起到提高学生科学素养 培养学生 科学探究能力 教材专题内容的选择就不是单纯从化学学科知识体系角度出发 而是从化学与社会发展的关系入手 教材中大量引用生活 生产与现代化学科 学与应用的实例 以作为化学基本知识学习的载体 如镁铝冶炼的工业流程 3 原子结构模型的发展等等 教材的呈现方式更是设置大量的情境性标志 如必 修 1 和必修 2 模块的教材中章节名称也是情境性的 如 化学家眼中的物质世 界 化学科学与人类文明 而教材内容的栏目设置也多用情境学习方式名称 如 交流与讨论 就是设置一系列的知识或问题情景 引导学生展开讨论 让 学生充分表现才智和想象力 活动探究 是让学生积极投身实践活动 引导 学生大胆猜测 设计方案 进行实验 收集材料 分析推理 得出结论 在自 主探究中享受知识迁移运用后发现未知的乐趣 你知道吗 却是引导学生回 顾已有知识 联系自己原有的经验 为新旧知识之间的迁移架起桥梁 提倡在 教学过程结合学生已有的知识和生活经验 贴近生活创设学习情景 引导学生 自主学习 主动探究使他们在学习过程中充分体验知识不断丰富和充实的过程 2 教师更用创设情境以作为课堂教学的平台以促进迁移 例如 有教师创设 本地区的酸雨概率与酸雨危害现象并辅以实验为情境 以引导学生探究 SO2的 物理 化学性质 并对酸雨的防治作方法上的思考 促进了化学学习中从现象 到性质再到现实应用的知识的迁移 再例如 苏教版必修 1 中物质的分离与提 纯的教学 有教师用混有泥沙的模拟海水为原料 以创设物质分离与提纯的情 境 不但先行组织了初中科学所学的过滤知识 并思考了化学实验应根据实验 目的而选择不同实验方法的策略 促进了陈述性知识与认知策略的迁移 具体 而情境化的课堂教学能充分利用学生已有的知识和经验 层层引导 启发学生 思考 引导学生分析 这样不仅可以激发学生学习化学的积极性 培养学生的 探究欲望 而且很好地利用了迁移规律 使学生不但巩固了基础知识 而且使 学生体会到生活环境中感觉得到的化学 并能运用知识解决实际生活生产中的 问题 提高学生的迁移能力 奥苏贝尔的 为迁移而教 不但说明了教学的目的是为了学生的知识迁移 能力和问题解决迁移能力的提升 同时也说明了教师对教学方法应该思考 如何为迁移而教 当前化学课堂中教师根据化学科学的特点创设大量基于学 生认知与经验的教学情境而进行教学 不但是新课程理念的具体体现 也是对 如何为迁移而教 思考的实践体现 二 化学课堂教学情境创设要素是促进学生进行有效迁移的必要条件二 化学课堂教学情境创设要素是促进学生进行有效迁移的必要条件 余文森教授撰文提出有价值的教学情境具备以下特性 生活性 形象性 学科性 问题性 情感性 7 可以说这也正是极大多数教师在创设课堂教学情 境时自觉或不自觉的设计原则 而奥苏贝尔曾对学习的迁移问题进行了明确的 论述 认为认知结构的清晰性 稳定性 概括性 包容性 连贯性和可辨别性 等组织特性是迁移得以产生的重要中介 此种观点代表了从认知的角度来解释 迁移的一种主流倾向 8 化学及其发展与现实生活 生产 科技密切相关 情 境资源随处可撷 合适的情境就能使学生对情境中蕴涵的知识与技能 过程与 4 方法 情感态度与价值观等三维目标信息作深度的加工 相应地重新构建认知 系统 然后灵活地运用知识和技能解决相关问题 以修正与完善新的认知系统 学习就是一系列的迁移过程 1 1 适宜的情境可以克服化学教学的简单化 抽象化 记忆表征的单一化 促进 适宜的情境可以克服化学教学的简单化 抽象化 记忆表征的单一化 促进 学生对化学知识的理解和记忆的保持 有利于学生在进一步学习中对知识的强学生对化学知识的理解和记忆的保持 有利于学生在进一步学习中对知识的强 化和迁移化和迁移 在化学教学中我们总是认为 如果让学生掌握了化学基本知识的系统结构 如基本概念与基本原理的内涵与处延 典型物质的性质和用途 则学生就能驾 驭所学知识 由此而能自动开发知识的深度和广度 认识和解决新的问题 并 能认知迁移而进一步获取新知识 这种观点是基于格式塔心理学家的一种假设 学生能够使这些知识和技能一般化 然后运用这些知识和技能力以迁移于具体 任务或情境 强调一般的 抽象的知识与能力的概括 例如 化学能转化为电 能 一节教学 有的教师先抽象出 自发的氧化还原反应的化学能都可以转化 为电能 的一般原理 再概括出构成原电池的组成条件和正负极判断 活 泼性不同的两电极 电解质溶液 形成一个闭合回路 负极 活泼的电极 溶解的电极 发生氧化反应的电极 正极 相对不活泼的电极 析出氢气或金 属的电极 发生还原反应在的电极 以及装置中电子的流动方向 电极反应式 的书写等规律 然后教师设计各式各样的模型让学生判断是否为原电池及练习 书写电池反应式 这种教学产生的结果往往只能应付类似电解质溶液与金属电 极构成的原电池的相关问题解决 而不能用于对结构不良问题的解决 学生就 表现出不擅长分析生活中应用的各类电池及燃料电池的电极问题及电池反应 即不能迁移至相对较为复杂的真实情境 近年来基于建构主义的研究人员经研究提出 抽象的 一般的知识与技能 常常不能促进知识的迁移 知识与认知技能双方均高度地依赖于学习者获得它 们的情境 9 即知识的获得和应用是在具体情境中运行的 知识是情境化的 是活动 情境和文化的产物 在特定情境中获得的知识比所谓的一般知识更容 易进行迁移 例如 有教师对 Fe2 Fe3 的检验及相互转化 设计如下教学情 境过程 情境创设 从我国缺铁性贫血的数据引出补血药 速力菲 然后屏 示 速力菲 的药品说明书 内容主要有 规格 每片含琥珀酸亚铁0 1g 组成与性状 内含Fe2 34 36 的无水碱式盐 为薄膜糖衣片 储藏 在 避光 密封 阴凉处 药物相互作用 与维生素C同服 可增加本品吸收 及其它说明 提出问题 分别设问并展开探究如下几个方面的问题 速力 菲 保存方法的理由 如何检验 速力菲 是否被氧化并设计步骤 如何检验 速力菲 溶液中存在Fe2 并检验 维生素C同服为什么能增加吸收并设计实验 检验 如何定量分析 速力菲 中Fe2 的含量并误差分析等 实验或理论分 5 析 归纳总结 这样以探究市售补血药 速力菲 说明书条目为明线 以 Fe2 Fe3 的性质及实验设计等知识为暗线 强调真实的生活情境与化学基础知 识密切结合 引导学生进行推测 设计 探讨 实验 合作 分享 学习了 Fe2 Fe3 的性质 氧化还原反应知识 离子反应方程式书写 离子检验 实验 设计 滴定及计算等化学基础知识 将化学学习与现实世界联系了起来 学生 处于积极思维和良好的情绪状态中 思维与情感真正地融入到教学内容中 情境影响认知 但不能确保学习的进行 情境与镶嵌在其中的内容不可分 割地联系在一起的 情境为学习提供组织框架 而内容则决实学习的真实性 10 在体现着生活感知却又体现着认知结构清晰性 稳定性的适宜情境 学生既可 获得知识 同时也可感觉到何时和怎样运用知识 呈现出迁移的特性 情境是 渗透在任何学习过程和迁移中的潜在影响因素 2 2 适宜的情境可以让学生克服过分关注记笔记 记忆概念和化学用语 解题技 适宜的情境可以让学生克服过分关注记笔记 记忆概念和化学用语 解题技 巧的课堂学习策略 而强化确立目标 识别问题 摄取信息 择选解决问题途巧的课堂学习策略 而强化确立目标 识别问题 摄取信息 择选解决问题途 径和方法的动态学习策略 促使学生发挥联想和迁移径和方法的动态学习策略 促使学生发挥联想和迁移 化学是一门强调符号表达及运用规则 侧重实验 推理和思辨的自然科学 因此在教学中教师常运用个人学识 在基于化学基本知识之上创造出具有个性 的 化学法则 或化学知识理解的步骤或结构 或某类问题的解题技巧等等 因此较为注重的是 去情境化 的有序认知 可以看作是一套 学习程序 例如 盐类水解 的教学过程 有些教师设计如下 复习回顾 提出溶液酸 碱性与PH值大小的关系 实验 用PH试纸或PH计测定一些酸 碱及盐溶液 的PH值 从诸如NaCl CH3COONa NH4Cl等盐溶液具有不同的PH值而得出盐 溶液也可呈酸 碱性 提出问题 有的盐溶液为什么呈酸性或碱性 概念与实质 分析盐溶液中的离子种类与平衡体系 分析盐类水解的条件与结 果 得出盐类水解实质与概念 特征 归纳出盐类水解为中和反应的逆反应 遵循平衡原理等特征 练习 让学生分析判断各类盐溶液的酸碱性 类型 与规律 弱酸强碱盐 弱碱强酸盐的水解规律 影响盐类水解程度的因素 表达 盐类水解离子方程式的写法 应用 溶液中离子浓度大小及恒等关系 及生产生活中的应用 这种教学过程虽有实验的情境 但只是现象的展示 虽 有应用的情境 但只是盐类水解规律应用的一种场景而不是概括前的问题情境 强调的还是将学生置身于精确 定义完善的问题与正式定义和符号处理之中 侧重抽象与宽泛的问题解决策略 设想当学生学到盐类水解规律与解决问题的 程序就能适用于各种各样的问题情境 而其实学生掌握这种一般的学习策略却 只能迁移到考试中 而很难应用于解决真实情境的问题即远迁移 许多迁移研 究案例也表明 抽象知识与技能常常不能成功地迁移 而实践说明 利用高度 相关的 具体有力的例证可促进迁移 6 学习中的情境则直接影响学生的学习兴趣 动机 理解 态度方法等因素 能帮助学生从愿意学习转变到善于学习 11 在具体而真实的情境中学生能运用 已有的认知结构而发挥出进行确认意义 判断 分析 推理 归纳结论等学习 策略 而策略在迁移中能协调不同的问题情境 以适应动态变化着的问题情境 例如 盐类水解 的教学过程 有些教师设计如下 情境创设 利用高一学 生对铝与硫酸铜溶液反应的异常现象 铝片与硫酸铜盐溶液反应不但析出红 色的铜 而且产生大量的气泡 老师说是氢气 而进行的研究性学习 活泼金 属与氯化铜溶液反应的实验探究之 镁条与氯化铜溶液反应实验探究 报告 中的研究问题 镁等活泼金属与氯化铜盐溶液反应也具有类似现象吗 产生的 气体真是氢气吗 为什么能产生气体 怎样的盐溶液与镁等活泼金属反应能产 生此类气体 实验验证 镁与氯化铜溶液反应现象观察 爆鸣实验 观察反 应后溶液浑浊现象 学生测定氯化铜溶液的PH值 提出问题 氯化铜溶液为 什么呈酸性 理论分析 电解质溶液中微粒 平衡知识 铜离子与水电离 产生的氢氧根建立反应平衡 促进水的电离 使溶液呈酸性 实验探究 盐 溶液的酸碱性 氯化钠 硝酸钾 氯化铵 硫酸铝 碳酸钠 醋酸钠等溶液 合作讨论 酸碱性归类 盐类水解概念 盐类水解的表达 离子水解离子方 程式 盐的类型 结论与应用 新的实验异常 碳酸氢钠溶液酸碱性与亚 硫酸氢钠溶液酸碱性为什么不同 为进入下一课时提供情境问题研究 在这个 情境化的学习过程中 学生在教师的指导与自身的体验下讨论 研究了盐类水 解的基本原理与实质 概括了盐类水解的知识并形成其相应的研究经验体系 学生的学习策略即遵循化学科学的一般研究策略 实验异常现象 提出问题 理论分析 结论假设 实验例证 归纳结论 应用 在以后相似 的情境中学生就会运用类似的学习策略而进行学习 发生策略的迁移 罗格夫认为 情境既是问题的物理结构与概念结构 也是活动的意向与问 题嵌入其中的社会环境 情境既包括一般氛围和物理环境 也包括共存的后台 事件 12 而利用类似研究性学习等真实的学生学习资源作为学习情境 能充分 体现情境的学科性 问题性 情感性 也能充分体现学生认知结构的连贯性与 可辨别性 有助于学生深化对概念和事实本身意义的理解 并牢固地掌握知识 应用的条件及其变式 有助于学生发展灵活的知识表征能力 有助于形成迁移 所必需的类比推理的机制 有助于形成对知识丰富而全面的理解 促进今后学 习的广泛迁移 3 3 适宜的情境可以让学生克服单纯化的惰性知识 产生认知上主动的迁移意识 适宜的情境可以让学生克服单纯化的惰性知识 产生认知上主动的迁移意识 从而通过主动的自我调控恰当而灵活地运用资源 经验和知识进行新的认知建从而通过主动的自我调控恰当而灵活地运用资源 经验和知识进行新的认知建 构构 一些研究和实际教学都可发现 有时尽管学生头脑中储存了迁移所必须的 7 经验 但这些经验似乎处于惰性状态 不能被有效地加以利用 这与缺乏主动 迁移意识是有关系的 可以说自我调控是促进学习与迁移的关键 13 教学中我 们也总可以发现一些学生 尽管基础知识 扎实 但在解决一些情境性问题时 总是 一做就错 一讲就懂 例如化学平衡类问题 我们总感到学生学得 不灵活 究其原因 就是学生缺乏主动迁移的意识 主动迁移意识是学习或解决问题过程中自我调控的一种表现 即在学习过 程中能够明确地意识到迁移的重要性 并能主动地识别不同学习任务或问题之 间的相关性 识别可以迁移的具体情境 能主动 恰当地运用具有的认知结构 并灵活地应用 自我调控是元认知的具体体现 积极 主动 灵活的学习心向 必能减少惰性知识 高中化学教学较为注重培养学生的自主学习能力 在情境 上关注与化学有关的科学技术 社会经济和生态环境 在问题设计上注重 实 际联系理论 例如新课程高考卷中的主观性试题 问题的情境大多是通过对实 际事物或事件 实验现象 实物 模型 图形 图表的观察 以及对自然界 社会 生产 生活中的化学现象的观察 而让学生从试题情境提供的新信息中 准确地提取相关化学实质性内容 与已有认知结构整合 重构新的认知结构而 解决相关问题 适宜的情境中潜在着极大的动机资源 提供复杂的结构不良的问题 让学 生产生弥补知识信息不足的需要 形成积极的迁移心向 并进而增强迁移意识 增强学习的主观能动性和学习上的自我调控力 例如 沉淀溶解平衡的综合复 习应用 的教学设计 14 有的教师为改变学生迁移能力差 遇到真实问题情境 束手无策 或对学习感到乏味的不良现状 而创设以肾结石 胆结石成分与形 成为教学情境 情境创设 胆 肾结石现象与医学图片 提出问题 结石 的成分 如何预防 如何理解成因 提供新信息 医学上肾 胆结石成分说 明 合作探究 成分验证 结合知识提出生活上的注意点 应用 运用溶 度积常数的定量应用 整个教学过程中 有真实的 能感知的生活真实情境 又融合着沉淀的生成 溶解和转化等平衡原理知识 应用于现实的溶度积常数 等计算 这些让学生情不自禁地产生主动探究 合作探究 联系已学知识进行 解决真实的问题 引导学生在学习与解决问题过程中 变换视角 改变焦距看 风景 即增强学生在学习上的自我调控能力 课堂教学情境的创设有助于学生有效地进入知识的真实应用领域 能牢固 地掌握知识应用的条件及其变式 深化对概念和事实本身意义的理解 通过主 动学习 合作学习 生成学习 完成从识别目标到提出和达到目标的问题解决 即迁移的全过程 真正的任务是具有凝聚性的 有意义的 有目的活动 具有 潜在的动机资源 有可能转变为对学生具有自我参照意义的 学生参与的 有 目的的活动 15 情境不但影响迁移的主动性 在迁移过程中还产生对情境的反 8 思意识 拓宽对知识理解的深度和广度 三 三 当前化学课堂教学情境创设现状诉求当前化学课堂教学情境创设现状诉求 情境创设促进知识的迁移 在新课程背景下 我们越来越重视创设课堂教 学情境以沟通真实情境 但往往只注重了情境的趣味性 开放性 直观性 生 活性 而忽略知识性 发展性 情感的正面性 用访谈式与部分教师探讨对课 堂教学情境创设的认识 见表1 表1 问题选项 只能选一个 人数 共17人 经常创设 3 遇到容易创设情境的内容才创设 10 开公开课时才创设 2 你经常创设课堂教 学情境进行教学吗 基本不创设 2 激发学生兴趣 营造良好课堂气氛 11 促进知识迁移 提高教学效益 5 你认为创设课堂教 学情境的主要目的 是什么 希望达到 怎样的效果 关注现实 提高学生科学素养 1 情境素材与现实生活 生产的关系 7 情境素材中化学知识的容量 5 情境素材中的情感态度价值观 2 你主要依据怎样的