培养化学学科思想和方法的探究性教学开题报告

#“培养化学学科思想和方法的探究性教学”开题报告常州市田家炳实验中学周存军一、课题研究的背景目前化学教学中，大多数化学教师重视知识和技能的传授和训练，关注学生对某些解题方法的掌握，非常在意学生的分数。化学的学习到底对学生终身学习的帮助到底体现在何处？化学的学习到底留给学生哪些印象？通过化学的学习，学生是更喜欢化学了吗？化学对学生的思维品质和科学素养帮助到底有多少？这些问题是每个化学教育工作者应该思考的问题。单纯地通过知识点的反复练习和讲解，通过题海战术的训练，提高了学生的分数，但是学生的时间投入、精力投入与成绩不成正比，化学教学中存在着缺乏精髓、没有灵魂的现象。新课程改革要求改变课程过于注重知识传授的倾向，倡导让学生主动参与、乐于探究，要求处理好传授知识与培养能力的关系。但大部分教师对新课程理念的理解浮于表面，对探究性教学缺乏深刻的理解和认识。或者仍然坚持传统的讲授式教学，重点放在知识、技能的传授和训练；或者一味地脱离知识、技能的学习，为活动而活动，为探究而探究，学科思想和方法的培养难以落实，影响了教学目标的达成。只有切实处理好探究教学中的各种关系，提高探究教学从内容到活动、从目标到问题选择等相关要素的适切性，在教学中做到“知识与技能、过程与方法、情感、态度和价值观”的全面整合，才可以说是真正走进了新课程。二、课题研究的意义和价值研究的意义：建构化学学科思想和训练学科方法是学科教学的需要，是把化学最精髓的、最本质的思想通过教师的理解和设计让学生通过探究活动来感悟。学生化学学科思想的形成，对完善化学知识结构，解决化学问题有重要的指导意义，将有利于学生对化学的理解，从而形成符合化学学科特点的思维方法，大大提高他们的化学素养。学科知识、学科能力、学科思想是学科体系的三个要素，而学科思想是一个学科的灵魂。通过探究性教学培养学科思想和学科方法，增强学生发现问题、解决问题的能力，尚未有组织进行系统研究，还没有课题明确和专门研究学科思想和方法的培养。因此，本课题具有开创意义。研究的现实价值：从我校化学教学实践来看，课堂上师生更多关注学科知识（尤其是陈述性知识）的传授和识记，通过强化训练获得学科的一些零散的解题方法等，有些化学成绩好的学生是有效训练的产物，学科思想和学科方法基本是一片空白，更谈不上对学科的感情、兴趣。有些学生的化学学习很吃力，对新情境的问题毫无头绪，缺乏分析问题、解决问题的策略和方法，学习负担重，但收获不大。部分教师对学科本身的特点和需要掌握的内容不太清楚，对学科思想和方法的研究不足，对通过什么教学方式来实现教学目标更缺少分析和研究；过分注重知识和技能的传授，很少精心设计探究活动来达成过程与方法、情感态度价值观的培养目标。因此，本课题致力于《化学课程标准》中学科思想和方法的归纳和整理，研究培养学生学科思想和方法的探究活动的适切性。本课题具有一定的实践意义。三、课题概念界定本课题里的“探究性教学”是教师与学生根据独立自主或合作解决问题的行为方式和心理过程所设计和展开的一种教与学的活动。探究性教学是在教师指导下，用类似于科学研究的方式去获取知识、应用知识、解决问题的教学活动。培养学生学科思想和方法的过程也是探究活动的过程。在培养学科思想和方法的过程中，一方面教师要给学生提供必要的指导与帮助，使学生明确探究的目的、方向和方法；另一方面师生共同创设良好的探究环境、提供必要的探究方法和手段，积极主动地探究。在活动中感悟学科思想和领悟学科方法需要提高探究性教学的适切性，包括探究内容、探究目标的适切性，探究程度设置是否切合学生的认知水平和接受能力，问题的提出是否建立在学生充满了探究欲望的基础上，探究技术的适切性，即针对不同探究问题选择实验探究、思想探究或其它适当的探究技术进行探究等等。本课题里的“学科思想”是人们认识化学活动中运用科学方法的思想意识，是对化学的本质、特征、价值的基本认识。学科思想具有下述基本特征：（1）它不是具体的化学知识，但是是从具体化学知识提炼形成的；（2）它体现了化学的本质和价值，而化学的许多具体内容都可在学科思想的框架下得到解释；（3）学科思想引导了化学的发展和充实，除非它本身被证伪。学科思想在学生的化学素养发展中起着重要作用，它是学生化学素养的重要组成部分，它对学生的学习提供了明确的指向和目标，它使学生把握住化学学习的关键，为学生理解和掌握化学的本质提供了优化的途径。“化学学科思想”包括：整体性思想、联系思想（结构和性质、微观和宏观、量变质变思想、定性和定量、相互转化、抽象和具体、统摄思想、发散思想、有序思维）、守恒思想、一般与特殊的思想、极限思想、动态平衡思想、量变质变思想、构建模型的思想、验证探究思想、绿色化学思想、学以致用思想等。本课题主要研究的“化学学科思想”是联系思想（结构和性质、微观和宏观、量变质变思想、定性和定量、相互转化、抽象和具体、统摄思想、发散思想、有序思维思想）、守恒思想、动态平衡思想、验证探究思想、绿色化学思想等。从方法论的角度看，按不同层次方法论有哲学方法论、一般科学方法论、具体科学方法论之分。化学提供了众多的方法，可分为三个方面的方法①哲学方法论，如唯物辩证法、矛盾分析方法、两点论和重点论等；②一般科学方法论，如观察、分析、综合、抽象、比较、分类、类推、联想、归纳、演绎、类比、实验、图像法、模型法、公式法、共变、证明、反驳、推理法、整体统摄方法、发散思想方法等；③具体科学方法，如化学信息加工方法、控制变量法、假说、迁移、想象、统摄思想方法、等效法、化学分析测量方法、化学问题抽象为数学、物理、生物的方法等。“化学学科方法”是认识化学、应用化学活动中非常重要的科学方法。本课题主要研究观察、实验、比较、分类、等效法、归纳、演绎、类比、推理法（顺推法、逆推法、猜测论证法、迁移法、枚举等法）、模型、发散思想方法、化学信息加工方法、控制变量法、模型法、守恒法（转移电子守恒、元素守恒、电荷守恒、能量守恒）、等效法、终态法、假设法（极端假设法、过程假设法、赋值假设法、极限法）等。四、国内外研究现状国内研究现状：化学学科思想和方法在教学中的体现和作用在国内的仅有零星的研究，高剑南在《试论化学核心知识与化学学科意识》（化学教学2004年第3期）中提出八条化学核心知识与学科意识，认为化学核心知识与学科意识应成为认识物质、做出相关判断的出发点与基本依据。毕华林等先生在《义务教育化学课程标准实验教科书分析》（化学教育2004年第6期）中认为：“化学基本观念，简单地讲，就是学生通过化学学习所获得的对化学的总观性认识”。董景礼、张晓霞在《浅谈化学学科思想教育》（阜阳师范学院学报2005年02期）提出使学生形成化学学科思想,培养学生良好的化学素养,是化学教育教学的目标之一，化学学科思想具有丰富的哲学内涵,在教育教学中要从多角度、多途径,运用多种方法进行学科思想教育。董君在《构建化学思想提高认知水平》（浙江教育学院学报2002年06期）中提出学好任何一门学科,必须构建学科思想,学科思想既是学科灵魂,也是学科素养。国外研究现状：20世纪以来,化学家对化学哲学思想、化学方法论越来越重视,并用以推动、影响自己的科研活动。鲍林、福井谦一、伍的沃德、西博格、普利高津等众多成就卓著的化学家，他们不仅有渊博的学识，而且在化学方法论上也各有独到之处.。结构化学家鲍林在回顾他一生从事化学工作的自述中,有一节标题就是“研究方法”，卢嘉锡高度评价鲍林的治学方法:“他既善于从繁杂的实验事实中,通过抽象思维把现象和本质联系起来,又善于从量子力学的方程中,引出直观模型,使概念形象化。他不仅长于归纳,而且深明演绎”。美国课程专家艾里克森提出“观念为本的课程与教学”，美国科学哲学家托马斯•库恩（Thomas.S.Kuhn）将某一时间里被科学共同体公认的，自身不再被问题化的对世界的理解和解释称为“范式”，化学学科思想和方法，本质上就是库恩的化学“范式”中的核心部分。从国内与国外的研究现状看，目前对化学学科思想和方法的研究仅局限少量专家、学者对学科思想和方法进行了不同角度的分类，罗列了一些学科思想和方法。如美国对本科生提出必须具备的化学素养包括化学知识、化学思想和方法等仅仅是一些条目式的要求，如何培养学生的学科思想和方法，采用的途径和方式是什么？仍是一片空白。探究性教学作为一种教学方式的研究近年来备受重视，但活动文本化、引导教授化、领域板块化现象严重。对探究性教学（包括探究内容、探究目标，探究问题难度设置、探究问题的提出、探究技术等）是否具有适切性的研究，显得非常必要和迫切。五、课题研究的理论依据、主要内容和创新之处本课题以建构主义理论、自主学习理论为指导。建构主义（Constructivism）学习理论认为：知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情景，即社会性背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习材料，通过意义构建的方式而获得。自主学习的思想可追溯到20世纪20-30年代美国的个别化教学以及杜威“做中学”思想。其基本理论是从以学生为中心出发的，尊重学生自主性。本课题致力于通过探究性教学培养学生化学学科思想和方法。整理归纳中学化学中常见的化学学科思想和方法，通过对探究活动多方面关系的处理，把握探究各要素的尺度（适切性），通过适切的探究活动培养学生学科思想和方法。较高的探究活动水平，有助于提高学生学科思想和方法的建构层次。针对这一研究目标，我们将从以下几个方面展开研究：1．整理归纳出中学化学中常见的化学学科思想和方法。2．结合学生的认知水平，对化学学科思想和方法进行能力要求的分析。通过教学实践摸索和总结不同年级、不同学力水平的学生对化学学科思想和方法接受程度。分层次实施较低能力要求和较高的能力要求的化学学科思想和方法。对较高的能力要求的化学学科思想和方法进行分步实施、循序渐进。3．从学科素养的培养角度，研究探究性教学的实施。结合我校教师的实际状况，对化学学科思想和方法的培养途径、措施进行分析，找出切合我校师生的培养渠道和方法。通过课堂探究教学培养化学学科思想和方法，重点在探究的适切性上加强研究，对于学科思想和方法的教学必须结合具体的化学知识，选择合适的教学素材。教学中创设情景引导学生按一定的时间顺序和空间顺序进行有序探究，设计合理的探究形式、运用恰当的探究手段。探究教学中学生的收获是什么？不采用探究和采用探究对学生的影响是怎样的？是否需要探究，探究的价值、目的和意义等方面进行研究。课题研究的重点是让所有参加课题的成员比较明确化学的学科思想和学科方法，通过教学实践和反思，整理归纳出主要的学科思想和方法实施的时机、层次、方式、措施等。对探究教学从内容到活动、从目标到问题选择等相关要素进行优化，提高探究性教学的适切性。我们认为本课题可能的创新之处主要在以下几个方面：1、本课题以建构主义理论、自主学习理论为指导。以“教师主导，学生主体”为基础的探究性教学的内涵和外延，进一步深入理解探究性教学的实质、实施方法和操作要点。把探究性教学作为主要手段来培养学科思想和训练学科方法，利用探究性教学培养学科思想和训练学科方法。通过培养学科思想和训练学科方法，对探究性教学问题、目标、手段、方式等进行研究，研究适切性的探究性教学的特征，从而使得探究性教学更具可操作性、更容易落到实处。2、高中新课程“倡导以化学探究为主的多样化的学习方式”，要求学生从“读化学”、“听化学”，向“做化学”、“探究化学”的转变，从学科素养的培养角度，落实培养化学素养目标具有重要意义。3、化学提供了众多的方法，它包括观察方法、实验方法、资料和事实的处理方法、化学逻辑方法（如比较、分类、归纳、概括等）、假说方法和模型方法等。通过探究性教学培养学生的方法，增强学生对方法的理解和感悟，有助于提高学生的解决问题的能力。六、课题研究的方法与途径1．课题研究的主要方法课题研究采用的主要方法是：访谈、文献研究、个案研究、行动研究等方法。2．课题研究的主要途径针对研究重点和内容，课题研究的主要途径是在相关专家、学者的指导、引领下，认真学习新课程标准和化学教育方面的纲领性文件，以及相关的论述文章、专著，重点研究主要的一些教育理论书籍，定期、不定期地在不同范围内展开研讨，厘清诸如学科思想、学科方法、科学素养、探究性学习、适切性等概念和内涵。在此基础上，广泛调查，深入研究，勇于实践，不断反思。七、课题人员分工1、本课题设以周存军为组长，聘请高俭、侯茂谦两位高级教师为顾问，成员包括袁琪琪、马金松、张兰凤、汪序、符益婷、张玉娟、陆宇明、汤伟成等。负责整个课题研究的策划、设计、组织、管理，并以研究工作会议、讲座、论坛等方式部署研究任务，协调研究力量，组织研究活动，评价研究成果，指导和推动研究工作的开展。2、汪序老师负责资料的整理、活动的宣传、策划、以及材料收集等事务。各位成员通过座谈、研讨，结合每个人的特点、兴趣，寻找自己的兴奋点，确定研究方向，然后定期交流、研讨、评价、调整。3．侯茂谦负责理论指导，袁琪琪负责资料汇编，马金松、张兰凤负责校本课程，汪序、陆宇明负责梳理素材，符益婷、张玉娟负责课堂实践、反馈。八、课题研究步骤及内容本课题研究已从2007年9月开始实施，实验周期暂定4年。1、2007年9月〜2008年12月为第一阶段，是实验研究的准备期和初步阶段，主要任务：（1）完成课题申报和开题论证，并请专家进行可行性论证，拟定研究计划。（2）各成员在集体学习和自主学习的基础上，研讨对探究性教学的理解。（3）根据高中化学课程标准和普通高中新课程方案，通过研讨、试验、分析、总结等程序，提出高中学生应该具备的化学学科思想和方法。（4）研讨并提出中学化学教学中应该渗透哪些化学学科思想和方法，中学化学能培养学生哪些学科思想和科学方法。整理归纳出中学化学中常见的化学学科思想和方法。（5）学科思想和方法的教学必须结合具体的化学知识，如何选择合适的教学素材，通过研讨、试验、分析，整理出一些案例、素材。2、2009年1月〜2010年3月为第二阶段，是课题研究的正式实施阶段，课题组根据论证后的研究计划和实施方案，边学习，边实践，做好研究资料的收集、整理工作。主要进行以下工作：（1）通过专家引领、成员自学、相互研讨，理论培训，使参加课题的成员比较明确化学的学科思想和方法具体有哪些，学科思想和方法的内涵。（2）课题组定期邀请专家参与座谈、研讨，加深各成员对探究的适切性的理解。课堂教学中创设情景引导学生按一定的时间顺序和空间顺序进行有序探究，研究探究设计的形式。分析适切性的各要素，通过案例分析、课堂实践，研究采用探究教学和讲授式教学的差异，学生的接受和理解程度，对适切性的各要素进行分析比较。（3）学科思想和方法的培养具有阶段性，每一种学科思想和方法应在整个中学化学教学过程逐步深化。通过每学期1-2种学科思想与方法在高中三个年级的同步教学实践，总结化学学科思想和学科方法可以分解为哪些培养的操作要素。学科思想和科学方法的培养顺序，即每一种科学方法分别在哪些模块、单元、章节中结合哪些知识内容培养，在不同学习阶段分别要达到的要求，分别采用什么途径。探究培养每一种学科思想和方法的最佳年级，优化学科思想和方法的途径和方式。结合学生的认知水平，对化学学科思想和方法进行能力要求的分析。通过教学实践摸索和总结不同年级、不同学力水平的学生对化学学科思想和方法接受程度。分层次实施较低能力要求和较高的能力要求的化学学科思想和方法。对较高的能力要求的化学学科思想和方法进行分步实施、循序渐进。（4）结合课堂教学实践、校本教研进行课例研究，发挥课题组成员的主动性。建立研究过程中资源收集和整理机制。利用研究性学习、校本课程，社会实践等课程中培养化学学科思想和方法。一些在课堂教学中不能深化的探究活动、化学学科思想和方法，在其它活动中设立目标，引导、指导学生自主探究。（5）结合我校教师的实际状况，对化学学科思想和方法的培养途径、措施进行分析，找出切合我校师生的培养渠道和方法，建构化学学科思想的实施途径和方法3、2010年3月——2010年6月为第三阶段，是深化课题研究、总结提高阶段。（1）基于探究性教学中培养化学学科思想和方法的课例研究成果收集，建设课题研究的资源库，以便后继教学中参考、使用本课题研究的成果。（2）在课题组研究基础上撰写课题研究实验报告，做好结题准备。（3）收集总结论文、案例等研究资料，整理课题研究成果。（4）对探究教学和讲授教学对培养学生化学学科思想和方法的优缺点进行比较，并对探究性教学的适切性提出观点、意见和看法。九、课题成果及完成人1．阶段成果《高中化学教学中实施学科思想和方法教育资料汇编》资料集2009年12月袁琪琪《谈运用化学学科思想和方法解决问题》论文2009年8月张兰凤《化学学科思想和方法校本课程的实施研究》论文2009年12月马金松2．最终成果《建构化学学科思想和方法的方式与途径》论