提高中学生数理逻辑智能的手型动作策略研究

1 提高中学生数理逻辑智能的手型动作策略研究提高中学生数理逻辑智能的手型动作策略研究 摘要 加德纳在 1983 年提出了多元智能理论 他将人的智能划分为如下七种 语言智能 数理逻辑智能 音乐智能 空间智能 身体运动智能 人际交往智能 自我认识智 他 指出 这七项智能不是完全独立的 而是可以相互协同的 笔者利用这一原理 针对现 在中学中一些数理逻辑智能弱项的学生在化学学习中存在困难的现象 利用智能协同的 原理 提出了一些假设 利用学生的优势智能 身体运动智能 协同学生的数理逻辑智 能提高 在这里 笔者选用了手型动作策略作为研究对象 提出了一些假设 并对所提 出的假设进行了一系列的验证 关键词 数理逻辑智能 身体运动智能 智能协同 手型动作策略 1 课题的提出与意义 1 1 概念的界定 数理逻辑智能 数理逻辑智能 加德纳在 智力的结构 一书中提出多元智力理论 他认为 人类通常具有如下七 种智能 语言智能 数理逻辑智能 音乐智能 空间智能 身体运动智能 人际交往智 能 自我认识智 后来 随着研究的深入 加德纳和其他学者又将智能增设到 8 种 1 数理逻辑智能作为人类必备的一种智能 它是指有效地运算和逻辑推理的能力 它 表现为个体对事物间各种关系如类比 对比 因果 逻辑等关系的敏感 以及通过数理 运算和逻辑推理等进行思维的能力 这项智能包括对逻辑的方式和关系 陈述和主张 功能及其他相关的抽象概念的敏感性 智能协同策略 智能协同策略 根据加德纳的多元智力理论 我们每个人都同时拥有相对独立的多种智力 每个人 身上的相对独立的智力在现实生活中并不是绝对孤立 毫不相干的 而是错综复杂地 有机地 以不同方式不同程度地组合在一起 加德纳还指出 智力是由同样重要的多种 能力而不是由一两种核心能力构成的 各种智力是多维度地 相对独立地表现出来的而 不是以整合的方式表现出来的 也就是说 不同的智能虽然相对独立地进行作用 但是 各种不同的智能之间有着比较密切的联系 一种智能的作用好坏会影响其它几种智能的 作用效果 心理学研究也证明 九种智能间有一定的相关性 表现在用一种智能可以促进另一 种智能的发展 即智能具有迁移性 智能迁移包括三方面的内容 其一 自信心与自尊 感的迁移 其二 学习方法的迁移 其三 学习习惯的迁移 2 采用智能协同策略 将学 生的某项智能迁移到另一项智能领域 能促进学生扬长补短 在智能协同的过程中 真 正实施智能迁移的是学生 教师起着引导作用 教师要从情感 思维方法 学习策略 学习目标 学习方式 教学媒体 教学环境以及学生的各种感觉器官等方面寻找和使用 促进学生智能迁移的策略 1 2 课题提出的背景 新一轮基础教育课程改革的核心理念是 立足于学生的全面发展 我国新世纪 全 1 霍力岩 加德纳德多元智能理论及其主要依据探析 J 比较教育研究 2000 年第 3 期 2 李建 基于多元智能的生本课程开发 J 中国教育报 2004 11 12 2 面发展 的理念已上升到不仅注重学生发展的全体性 全面性 主动性 而且注重学生 发展的差异性 持续性 全面发展 的理念必然要求我们关注学生各种智能的共同发 展 个体由于先天和后天的诸多因素 同样的智能在不同的学生身上的发展水平是不同 的 即便是同一个学生 它的各项智能的发展水平也是不一样的 也就是说 学生具有 自身的智能发展独特性 这就要求教师针对不同学生不同的智能优势 通过智能协同教 学策略 促进他们弱项智能的适当发展 充分发挥他们的智能强项 以便让他们每个人 在学好化学的同时 增强他们的自信心 智能得到全面发展 毫无疑问 数理逻辑智能是学生所有可持续发展智能中最为重要 最为关键的智能 为此 有必要深入探讨培养和发展学生数理逻辑智能的策略 而本课题从智能协同方面 开发培养策略 无疑也是当前基础教育化学课程改革的需要 多元智力理论问世以后 在中国教育界也引起了广泛的关注 由于多元智能理论隐 含了因材施教的教学原则 蕴涵着提高教育质量潜能的可能性 理论的精髓与素质教育 的理念在许多方面有异曲同工之妙 迎合了我国的基础教育改革 有不少教育理论工作 者和中学一线教师对这一理论产生了浓厚的兴趣 目前多元智能理论在实践中的应用已 成为国内研究的焦点 在基础教育领域中 有以多元智能理论为指导的课程整合的教学 模式的尝试 有开发幼儿和小学生的多元智能的教学实验 有多元智能理论指导下的办 学模式的探索 有注重学生兴趣 特长发展的校本课程的开设等 目前研究多元智能理论在化学教学中应用的文章和硕士论文在数量上具有上升的趋 势 但专门研究数理逻辑智能的文献却为数不多 而智能协同策略的研究几乎是空白 1 3 课题研究的意义 首先 通过本课题的研究 对教师的教学理念和教学方法将带来冲击 使他们了解 到发展学生数理逻辑智能的一种新的思路 在教学中 教师可依据本课题的研究成果 在课堂教学中引导学生自觉地发生智能的迁移 促使学生强势智能带动弱势智能的发展 增强自信心 激发学生学习的兴趣 使各项智能有一个和谐的发展 真正实现全面发展 其次 本课题虽然立足于数理逻辑智能的协同策略研究 但该策略却对其他智能的 培养具有启发作用 因而其具有一定的实践指导意义 可为中学化学教学策略的制定提 供有利的参考 再次 教师使用智能协同策略 需要有比较过硬的专业素养 不仅要在平时的教学 中积累丰富的实践经验 而且要分析哪些内容的教学需要并适合采用智能协同策略 要 具有一定的评价学生智能的技能 要有比较强的创造力 不仅仅局限于身体运动智能和 音乐智能对数理逻辑智能的协同作用 所以 本课题的研究还能促进教师的专业化成长 最后 本课题还可以充实多元智能领域的研究 近年来 化学教育理论和实践工作 者已重视并从事对多元智力理论的研究 并取得了可喜的进展 但作为多元智力理论的 一个分支 数理逻辑智能的研究才刚刚起步 尤其是一些关于促进数理逻辑智能发展 的具体教学策略的研究 更是少之又少 本研究提出的智能协同策略必然会为多元智能 理论的应用和化学教学策略的研究添砖加瓦 2 研究过程与方法 化学是一门以实验为基础的自然科学 在化学实验中 学生不仅要观察实验现象 还要动手进行各种操作 因而身体的协调性 动作的平衡性 动作的灵敏性等对于学生 化学实验技能的提高意义重大 笔者认为 学生的运动智能不仅可以充分发挥在实验学 习上 而且可以迁移到数理逻辑智能的培养上 其研究假设为 3 1 身体的运动 有利于增强学生的记忆能力 布莱恩 摩根在 大脑食物 Brain Food 一书中所指出的 任何营养不足都会降低某些神经信息传递因子的水平 并会 影响到相应的多种行为 产生负面影响 这其中 有充足的吸氧量也是大脑的营养之 一 个体的运动能促进吸氧量 能促进其血液循环 从而使他们的观察更敏锐 记忆更 深刻 2 学生身体运动智能的使用 能促进学生进行分析 推理等数理逻辑思维的兴趣和积 极性 为学生数理逻辑智能的发展提供内在动力 在以听 写为主的学习过程中 如果 创造一些条件 让学生运用其身体运动智能 则学生由于学习方式的改变 也会激发他 们学习的积极性 而这种积极性 会使学生更好地进行数理逻辑推理过程 学生学习过 程 尤其是思维过程需要一定的积极情感作为支撑 3 身体运动智能的使用 能促进学生发生情景联想 尤其对于一些抽象概念和理论学 习 对于理解和建构知识之间的联系提供帮助 学习的定义是指有机体由于反复经验而 产生的行为或行为潜能比较持久的变化 3 要产生这种变化 势必要使学生能够从多个感 官获取信息 然后再脑中加以整合 这样 有了涵盖多种感官活动的身体运动智能的参 与 学生理解知识 记忆知识就更为容易 基于以上假设 结合中学化学的学科特征 我制定了手型动作学习策略 所谓的手 型动作策略是指借助手和其他的辅助道具构建模型 以促进学生进行空间想象 理解知 识的手段 学生在采用手和日常学习中常见物品动手建构模型时 必须对知识中的相关 信息进行分析 比较 概括 才能提炼出知识信息中最主要的特征 从而建构相应的模 型 因此 在此过程中 既让学生动手进行了操作 更让学生达到促进数理逻辑智能发 展的目的 2 1 研究设计与实施 笔者选择了加聚反应 甲烷两块内容的学习作为实证研究的载体 其主要的意图是 了解手型动作策略在概念 理论学习等方面 是否能有效地进行两种智能的迁移 在被试的选择上 力求选择高一未学过以上内容的学生 男女生人数相当 化学学 习成绩好 中 差人数均衡 并通过计算统计平均值的方法消除学生在已有知识经验 认知能力 学习风格 性别等方面的差异 实验过程中 将被试分为实验组和控制组 实验组控制的实验变量是手型动作策略 的指导和手型动模拟或创造过程 其他操作步骤两组均相同 控制控制组组 阅读阅读 两遍 两遍 测试测试 分析 分析 实验组实验组 阅读阅读 一遍 一遍 手型手型动动作策略指作策略指导导 学生模仿或自己学生模仿或自己创创造新的手型造新的手型动动作作 访谈访谈 分析 分析 需要说明的是 对于学习材料之所以控制组阅读两遍 实验组阅读一遍 目的是为 消除手型动作策略指导导致重新温习阅读材料带来的干扰 为了验证手型动作策略对学 生思维的影响 对实验组增加了访谈环节 三个研究内容的实验过程材料设计如下 研究一 加聚反应研究一 加聚反应 1 阅读材料 阅读材料 加成聚合反加成聚合反应应 3陈家麟 当代心理学 M 2003 年 第一版 江苏人民出版社 4 有机高分子是小分子化合物通过聚合反应制得的 聚合反应是什么样的反应 小分子 是怎样结合成高分子的 含有碳碳双键 或碳碳叁键 的相对分子质量小的化合物在一定条件下 互相结合成相 对分子质量大的高分子 这样的反应叫做加成聚合反应 简称加聚反应 加聚反应是合成 高分子的一类重要反应 加聚反应的第一步是 C C 中的一个化学键打开 形成 C C 无数个 C C 首尾相连 形成 C C n 完成加聚反应 2 测试题 测试题 写出乙烯聚合反应方程式 请总结加聚反应的特点 并与同学交流你的想法 你能举出一些其它加聚反应方程式的例子吗 3 手型动作策略指导 手型动作策略指导 由几个学生表演 手拉手 形成长链的情景 两个不饱和碳假想成人的 两个肩膀 手 握手放于胸前 表示双键 加聚反应时 胸前的手松开表示断键 从 肩膀 处伸出的两个手 彼此手拉手表示形成新键 丙烯及苯乙烯上的饱和碳假想成背在肩膀上的 挎包 在理解 并书写丙烯聚合反应方程时 把 挎包 即丙基从 肩侧 移放到 背上 这样就不影响 手拉 手 形成高分子聚合物 4 访谈提纲 访谈提纲 对上述阅读材料感兴趣吗 你能够和同学一起 参与到 这个 加成反应 中来吗 你觉着用这种形式学习有趣吗 这种形式的学习对你学习以上的材料有帮助吗 研究二 甲烷研究二 甲烷 1 阅读材料 阅读材料 甲甲烷烷 天然气是大家熟悉的气体燃料 它的主要成分和沼气的主要 成分相同 都是甲烷 甲烷的分子式为 CH4 甲烷的结构是正四面 体 结构如左图 5 甲烷是一种无色 无味的气体 难溶于水 甲烷燃烧后的产物可以直接参与大气循环 且与一氧化碳和氢气相比 相同条件下等体积的甲烷释放出的热量较多 所以甲烷常被称 为高效 较洁净的燃料 随着我国 西气东输 管线的全面贯通 越来越多的地区将使用天然 气 2 测试题 测试题 甲烷的分子结构是什么 你有什么办法可以知道甲烷分子的结构 3 手型动作参考教学策略 手型动作参考教学策略 两个学生通过合作 用四支笔完成甲烷分子结构的建构 具体做法如下 将两支笔由一 位同学摆成大约 120 度的面 另一位同学也是如此 但是另一位同学所摆的面与刚才那位 同学垂直 四支笔的笔尖相触 构成了甲烷分子的骨架 将四个气球用绳子绑在一起 形成甲烷的分子模型 将其中的一个气球掰过一定的角度 发现不久后又恢复原状 让同学思考这一想象说明的道理 4 访谈提纲 访谈提纲 对上述阅读材料感兴趣吗 你还能想出其它的方法构建甲烷分子结构模型吗 你觉得这种模型对你理解甲烷的分子结构有帮助吗 气球模型对你理解甲烷结构有什么启发 2008 年 笔者在江苏省扬州大学附属中学高一年级实施了实验研究 选择了一个普 通班 将这个班级分成了水平相当 男女比例相当 人数相当的两部分 分别对他们实 施了学习卡策略教学 实验组 和普通教学 控制组 2 2 研究结果与分析 一 促进联想类比 加深概念理解 避免模糊观念 概念通常比较抽象 难以理解 在教学的过程中穿插手型动作 可以引发学生的联 想 使手型动作与已有的经验加以联系 并在两者之间进行分析 比较 然后再进行类 比 将抽象概念具体化 促进学生进行精加工 更好地理解知识 也避免一些模糊观念 的产生 以甲烷的学习为例 手型动作教学策略可以使学生加深对概念的理解 避免他们对 概念的模糊认识 通过下面的表 我们一目了然 表三 甲烷 实证统计 6 问题实验组答案种类及人数控制组答案种类及人数 1 甲烷的 分子结构是 什么 1 正四面体结构 17 2 平面四边形 1 3 金字塔形 1 4 未回答 1 1 正四面体结构 8 2 平面四边形 5 3 金字塔形 3 4 未回答 4 2 你用什 么办法知道 甲烷分子的 结构 1 测二氯甲烷同分异构体的种类 11 2 用隧道显微镜观察 4 3 同位素示踪法 确定 C H 的位置 3 4 自己搭建模型 尝试确定 1 5 未回答 1 1 测二氯甲烷同分异构体的种类 8 2 甲烷是否有同分异构体 3 3 自己搭建模型 尝试确定 2 4 看原子是否在同一平面 2 5 键角 109 28 度 所以为正四面体 1 4 未回答 4 由上表我们可以看出 被施行手型动作教学策略的学生比未被施行手型动作教学策 略的学生更能够理解甲烷的分子结构 因为他们能够辅助手和其它工具制作甲烷的分子 结构模型 将抽象的 难于理解的物质结构转化为看得见 摸得着的具体的结构模型 这样对消除学生的模糊认识有着极为重要的帮助 通过访谈 笔者还发现 部分学生在学习加聚反应时会产生困难 正因为理解上存 在偏差 在解决问题时也会出现障碍 如下表 表四 加聚反应 实证统计 问题实验组答案种类及人数控制组答案种类及人数 1 写出乙 烯聚合反应 方程式 1 nCH2 CH2 CH2 CH2 n 15 2 未回答 5 1 nCH2 CH2 CH2 CH2 n 14 2 未回答 6 2 请总结 加聚反应的 特点 1 双键断开与其它物质相连 7 2 未回答 5 3 加聚反应是将相对分子质量小的化合 物化合为相对质量大的高分子 4 4 nCH2 CHR CH2 CHR n 2 5 在适当的温度压强和催化剂条件下 由相对分子量小的化合物分子结合成 结合成相对分子质量大的高分子反应 2 1 加聚反应是碳碳双键或三键断裂 使相 对分子质量小的化合物化合为相对质量 大的高分子 8 2 未回答 5 3 生成物比较纯净 由多种物质合在一起 4 4 nCH2 CHR CH2 CHR n 1 5 nX Ya X Ya n 1 6 同种物质首尾相连 形成相对分子量较 大的高分子 1 3 你能举 出一些其它 加聚反应方 程式的例子 吗 1 nCH2 CHCl CH2 CHCl n 5 2 未回答 5 3 nCH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2 n 3 4 nC6H5 CH CH2 CH2 C6H4 CH2 n 2 5 nCH3 CH2 CH CH2 CH CH2CH3 CH2 n 2 6 nC CH3 2 CH2 C CH3 2 CH2 n 2 7 nCH2 CH2 nCH2 CH CH3 CH2 CH2 CH CH2 CH2 n 1 1 未回答 6 2 nCH3 CH2 CH CH2 CH CH2CH3 CH2 n 4 3 nCH2 CHCl CH2 CHCl n 4 CH CH3 CH CH3 n 2 4 CH CH 2H2 CH3 CH32 5 nCH3 CH CH CH3 2 由上表可以看出 控制组的学生对于加聚反应的实质并不是很了解 他们所举的加 聚反应的例子无非是上课学到的几个 有的学生甚至将加成反应误以为是加聚反应写到 了测试题答卷上面 但借助手型动作的教学 直观的动作如同实物模型 迅速让他们发 7 生接近联想 他们会想 加聚反应是否与此类似 如果类似的话 那加聚反应也就会和手 型动作展示的那样发生反应了 胸前的手松开表示断键 从 肩膀 处伸出的两个手彼此手 拉手表示形成新键 这样他们利用实物模型建立了思想模型 促进了学生数理逻辑智能的 发展 所以 在某些比较抽象 难以理解的内容的教学过程中 教师可以因地制宜地借助 一些合理的教学资源 进行手型动作的教学 这样可以很好帮助学生理解抽象的概念 还可以调动他们的热情和积极性 更重要的是 在借助模型理解概念的过程中 学生懂 得了利用事物之间的特征进行类比和思考 促进了他们数理逻辑智能的发展 二 促进空间想象 利于物质结构知识学习 空间想象能力不仅仅是指 对物体 即客观存在着的空间形式 的形状 结构 度 量及位置关系的想象能力 还指 对客观事物的空间形式及其符号表示想象和再造想象 的能力 提到空间想象能力 人们就自然会想到立体几何 认为只有数学学科才能和空 间想象能力有所联系 其实这是一种错误的认识 空间想象能力是一个人应该具备的能 力 在基础教育阶段 学生空间想象能力在不同学科都有所体现 只是程度不同而已 在高中化学中 物质结构知识主要是研究原子 分子 晶体的结构及其与性质之间的关 系 涉及到原子 分子的构造 而这些在现有的教学条件下不可能让学生用感觉器官直 接接触到 只能借助语言 文字 各种符号 平面图来表示立体形象和运动的状态 这 就需要学生充分发挥自己的空间想象能力 因此 如同数学的立体几何一样 在物质结 构知识学习中 学生的空间想象能力起到至关重要的作用 实证统计的结果显示 在甲烷分子结构的学习上面 被实施手型动作教学策略学生 的学习效果要比未被实施手型动作教学策略学生的学习效果好得多 这个由表三可以很 清楚地看出 实验组有 85 的学生知道甲烷是正四面体结构的 而控制组只有 40 的学生 知道甲烷是正四面体结构的 这说明 手型动作教学策略能够很好地促进学生的空间想 象能力 学生首先通过观察手型动作 将获取的信息通过感官输送到大脑皮层后 再经 过对分子 原子及其晶体的结构的进一步想象 在宏观世界与微观世界之间找出共同点 想象出微观粒子的空间构型及运动状态 进而对已有信息进行思维加工 可见 它在物 质的结构和文字 符号之间架起了一座桥梁 使学生更好地进行想象 有利于他们对于 物质结构知识的学习 毫无疑问 它对学生的数理逻辑也具有很大的促进作用 三 激发学习兴趣 培养创新意识 笔者在实施研究中发现 在教学的过程中穿插这样的手型动作教学策略 课堂气氛 非常活跃 学生积极投入思考 主动和他人交流 当有了独特的想法时非常兴奋 在访谈调查中我们发现 有 70 的学生对阅读材料比较感兴趣 因为 手型动作的教 学没有固定的模式 它的灵活性比较大 可以利用手和一些简单的工具进行创造 对于这 种发散性的手型动作教学他们觉得有趣 非常愿意主动创新 甚至乐此不疲 例如 在 甲烷的结构教学中 学生想出了一些自己建构的手型动作 有些学生建议用火柴搭建甲 烷分子骨架 有些学生建议用乒乓球和木棒搭建甲烷的球棍模型 甚至有同学建议用积 木搭建甲烷分子结构模型 这样利用手型动作和一些辅助材料进行教学 不仅激发了 学生的动手兴趣 更加培养了学生难能可贵的创新意识 使用手型教学策略时 教师要注意不要将模型局限于教师教授的那几种 要让学生 充分发挥他们的想象力 想出更多更