分析元素化合物内容的科学本质教学模式的构建

1、.分析元素化合物内容的科学本质教学形式的构建帮助学生适当理解科学本质是科学教育的重要目的之一,也是培养学生科学素养的核心成分之一1。化学教育作为科学教育的一个重要分支,理应承载科学本质教育的任务,主动帮助学生树立科学本质的根本观念2。为了更好地完成科学教育中的科学本质教育任务,研究者在坚决“构建一套统一的科学本质内涵体系不仅是可能的,而且是必要的这一信念的根底上,以“科学活动为主线,以真实性、可承受性、完好性和认识论为原那么,围绕科学活动的发生、过程、方法、结果、评价和主体六个方面,系统构建了一套立体式、全方位的科学本质内涵体系3。以上述观点与研究结论为根据,研究者在分别构建了基于化学史内容和

2、化学概念原理的科学本质教学形式即HOC-NOS形式和CCP-NOS形式之后,进一步分析构建了以元素化合物内容为载体的科学本质教学形式Element Compound-Nature of Science简称EC-NOS教学形式45,并希望借此进一步促进一线老师更好地施行科学本质教学。1 EC-NOS教学形式构建的思路与方法同HOC-NOS和CCP-NOS两种科学本质教学形式的构建思路一样,研究者先是利用史料分析和逻辑分析相结合的方法,客观而又真实地提醒出元素化合物内容所蕴含的科学本质观念,并以此为根据分析确定中学阶段中利用元素化合物内容进展科学本质教学的可能性与可行性;紧接着再利用文献分析和文本

3、分析两种详细研究方法,归纳总结出中学阶段元素化合物内容element compound,简称EC的六个主要特点即直观性、经历性、客观性、重现性、规律性和双贴性;最后,再将元素化合物内容自身特点与研究者前期构建的科学本质详细内涵,统一于研究者第一步分析确定的可能性和可行性范畴之内,以最终实现集元素化合物内容特点和科学本质观念于一身的科学本质教学新形式EC-NOS教学形式的合理构建。1.1 元素化合物内容所蕴含的科学本质观念经史料分析主要指化学史料的分析和逻辑分析,我们认为元素化合物内容所蕴含的科学本质观念,主要包括以下十点678:在科学活动的方法中,观察和推论之间存在着区别,从观察到推论的认识过

4、程并不是一个连续的认识序列;科学知识必须依赖实验和观察的证实或证伪;科学是极为严谨的,它建立在实验的根底上;科学具有解释和预测的功能;科学实验和观察是可重复的;科学知识的获得基于人们对自然界的观察,但人的推理、想象和创造性起着重要作用;科学充满挑战,从事科学活动从来不是一件容易的事,科学又充满奥秘,从事科学活动也决不是一件痛苦的事;充足、确定、可信的证据事实证据和逻辑证据与不断地质疑和批判在科学社群评价科学活动结果时有着绝对重要的地位;科学研究中有普遍承受的道德标准,保持记录的准确性、公开性、可重复验证性是多数科学家遵守的职业道德;科学知识只能在一定范围内适用,科学不能解决所有问题。1.2 元

5、素化合物内容六个主要特点的详细内涵经文献和文本分析主要指教材文本,我们认为元素化合物内容六个特点的详细内涵如下:直观性,也就是元素化合物内容最易为人们感觉器官感知和把握的特性;经历性,也就是元素化合物内容作为人们建构、验证或推翻化学科学各类抽象概念与理论最根本素材的特性;客观性,也就是元素化合物内容作为化学根本领实的真实存在性;重现性,也就是元素化合物内容作为直观而又客观的经历事实可以在一定条件下屡次重复出现的特性;规律性,也就是看似杂乱的元素化合物内容所具有的内在关联性;双贴性,也就是元素化合物内容与消费生活的亲密关联性。2 EC-NOS教学形式的构成与流程综合以上分析,我们构建了EC-NO

6、S教学形式,它的构成与流程如图1所示:2.1 分析主题内容,确定教学目的本环节属于活动定向阶段,其核心任务就是通过确定元素化合物某一特定主题教学所能实现的科学本质目的,为该主题所有教与学的活动指明方向。而确定某一特定主题所能实现的科学本质目的的核心根据,主要包括“元素化合物内容所蕴含的科学本质观念和“该主题元素化合物的主要内容与详细特点两个方面。关于第一方面,前文已做过阐述,在此不再赘述。关于“该主题元素化合物的主要内容与详细特点,一线老师那么需要在宏观把握中学阶段元素化合物根本内容和主要特点的根底上,详细问题详细分析。为了帮助一线老师从宏观上把握中学阶段元素化合物的根本内容,我们对现阶段化学

7、课程标准和各版本中学化学教材进展了较为客观的文本分析,结果发现:中学阶段元素化合物的根本内容主要包括:物质组成定性与定量两个角度、物质性质包括物理性质和化学性质或者物质变化、物质构造包括原子构造、分子构造和晶体构造、物质制备与互相转化等的分析与探究以及物质用处或危害的常识性介绍等五个方面。每一个元素化合物的主题,都包含以上五方面内容的某一或某几个方面。事实上,中学阶段元素化合物的五个根本内容,并不是同样份额,同等重要。对大多数元素化合物的主题来说,最能表达科学本质观念的理想内容都是有关“物质性质包括物理性质和化学性质或物质变化分析与探究的部分。这一方面是因为无论哪个版本化学教材在呈现元素化合物

8、时都必然包含“物质性质包括物理性质和化学性质或物质变化分析与探究这一部分内容;另一方面也是因为这部分内容自身蕴含的科学本质观念是最多的。与之相对应,分析探究“元素化合物性质的教学活动也就是EC-NOS教学形式的最核心部分。2.2 联络消费生活,引出性质教学本环节属于活动启动阶段,其核心任务就是通过对主题引入素材和引入方式的精心选择与巧妙设计,促使老师和学生都把自身的注意力全部集中到ECNOS教学形式的最核心环节元素化合物性质教学上来,或者说,促使老师的教学活动和学生的学习活动均得到适时、适度而有效的启动。考虑到元素化合物内容具有“双贴性的特点,因此,“联络消费生活是老师精心选择该类主题引入素材

9、的最直接思路。至于如何巧妙设计引入方式,要视特定主题内容与引入素材的实际情况详细确定。众多有关教学情境创设的理论与文献,也会为一线老师巧妙设计提供思路与案例。2.3 元素化合物性质教学本环节属于活动运行阶段,其核心任务就是通过元素化合物性质教学的有序、有效开展,帮助学生在经历、体验、感受“性质知识获得过程中艰辛与乐趣的根底上,自觉地去感知和领悟蕴藏于这段教学活动中的科学本质观念。其中,“元素化合物性质教学有序、有效开展是本环节有效实现内隐于该主题中的科学本质目的的关键。为此,一线老师在设计、组织这一片段教学时,理应充分利用元素化合物“直观性、“经历性和“客观性等特点,尽可能让学生在观察、体验或

10、回忆已有体验等直观方法的帮助下,经历对观察现象与各类体验主要包括“贮存于记忆中已有的和“当场获得的两大类的客观描绘、记录、分析、推理、讨论,直至得出结论的全部过程,进而形成对物质性质或变化的根本认识。2.3.1 物理性质教学1实物或图片观察和或介绍相关经历进入物质物理性质教学以后,老师应根据主题所涉物质详细情况,可以提供实物的,组织学生观察实物;实物不易提供或实物有毒、危险性较强的,组织学生观察图片;假如受条件限制前两者均不能提供的,老师应充分利用语言技巧生动描绘或设计问题帮助学生回忆已有经历。总之,无论怎样设计,让学生尽可能在感知觉的帮助下获得物质物理性质的知识,是本片段教学的根本原那么。2

11、描绘记录,分析推理,得出结论引导学生用科学准确的语言和术语,客观描绘并认真记录所看、所感、所想、所听,是本片段教学的首要任务。随后,组织学生根据记录结果,分析推理,得出有关物质物理性质的初步认识。2.3.2 化学性质教学1回忆组成元素相关知识进入物质化学性质教学以后,老师应根据主题所涉物质详细情况,是单质但还没有学习原子构造知识的这里主要指的是九年级上册化学中的部分元素化合物内容,如氧气,省去这一环节直接进入“设计实验或提供经历事实验证环节;是单质且已学习原子构造知识的,组织学生回忆该单质组成元素原子的原子构造、元素化合价等知识;是化合物且晓其组成的,组织学生回忆常见化合物的主要类型以及该化合

12、物组成各元素的相关知识。2预测单质或化合物的可能性质在上一片段教学的根底上,引导学生预测单质或化合物的可能性质。在单质化学性质教学时,我们可以利用该单质组成元素的原子构造将该单质归类,如金属或非金属,进而预测该单质可能的性质,或可能发生的详细反响;在化合物化学性质教学时,我们同样可以按照该化合物的元素组成将其归类,如无机物酸、碱、盐、氧化物等、有机物烷烃、烯烃、醇、酚等,进而预测该物质可能的性质,或可能发生的详细反响。总之,让学生尽可能在回忆、加工已有知识和经历的根底上开场学习物质化学性质,是上述两个片段教学的根本原那么。3实验验证在预测单质或化合物的可能性质以后,紧接着要进展的就是实验验证了

13、。通常,中学阶段的实验验证主要存在两种详细做法,即实验操作直接验证和提供事实间接验证。在详细的元素化合物教学中,这两种实验验证往往结合使用。假如反映物质化学性质的实验操作简单平安、现象明显,那么尽可能利用“实验操作直接验证的方法;相反,假如反映物质化学性质的实验操作复杂或存有平安隐患或无明显现象,那么最好采用“提供事实间接验证的方法。4描绘记录,分析推理,得出结论假如上一环节采用的是“实验操作直接验证法,那么这一环节老师就应该:首先,引导学生用科学准确的语言和术语,客观描绘并认真记录所看、所感、所想、所听;其次,组织学生根据记录结果,分析推理,得出有关物质化学性质的初步认识。假如上一环节采用的

14、是“提供事实间接验证法,那么这一环节老师就应该:首先,引导学生准确理解并认真总结有关本主题元素化合物的各种事实;其次,组织学生根据事实总结结果,分析推理,得出有关物质化学性质的初步认识。2.3.3 概括总结,物质性质最终确定这一环节是元素化合物性质教学的最后一个环节,也是最为关键的一个环节。本环节教学,一方面希望老师能以科学简练的语言再次明确主题所涉物质的物理与化学性质,能用巧妙的设计促使元素化合物教学顺利进入下一环节;另一方面,希望老师能简明扼要地概括和总结学生探究物质性质的过程、方法与结果,帮助学生在“性质知识获得过程中经历、体验、感受艰辛与乐趣,让学生自觉地去感知和领悟蕴藏于这段教学活动

15、中的科学本质观念。2.4 物质存在形式、制备、鉴定方法、用处或危害等其他元素化合物内容的教学本环节属于活动拓展阶段,其核心任务是为老师灵敏处理不同类型的元素化合物教学预留出可以自由拓展的时间和空间。换句话说,并不是每一主题的元素化合物教学都必须涉及这一环节,都必须涉及这一环节中的每一个内容,用不用这一环节、用这一环节中的哪一部分内容,主要视详细主题内容而定,视详细课时容量而定,视详细教材版本而定,视详细老师安排而定。2.5 联络整合,形成详细物质概念本环节属于总结提升阶段,其核心任务是通过对“活动运行和“活动拓展两阶段教学的反思与总结,帮助学生在明晰再现本课题“物质知识包括性质知识和制备等其他拓展知识及其获得过程的根底上,尽可能将这些“知识与已有的知识经历联络起来,将这些“知识整合到自己原有的认知构造当中