化学实验的情境教学观

华瑞万张 2010-08-12

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化学实验的情境教学观

裴新宁华东师范大学

文章编号:1002-2201(2001)05-0011-05中图分类号:G632.0文献标识码:A

　　摘要:心理学、脑科学及信息技术的发展更新了学习的概念,与此相应教学理论也以前所未有速度丰富起来。本文将20世纪80年代末兴起于西方国家的情境学习理论引入化学实验教学设计,提出了化学实验情境教学的初步构想。

一、问题的提出

难忘的世纪庆典已经过去,我们迈进了新的纪元。知识经济的今天更加迫切地呼唤着知识的创新———追求新发现,探索新规律,创造新方法,积累新知识。“学会认识、学会做事、学会共同生活、学会生存”已成为当今世界教育发展的主流,从根本上更新了学习的内涵。与之相应,我国政府决定全面推进素质教育,明确地将创新精神和实践能力的培养作为素质教育的重点。

传统的教学观念和实验教学设计的思想已跟不上时代的步伐。从世界化学教育的发展来看,化学实验教育正发生着深刻的变化。一是从理论上对实验在化学教学中的作用认识得越来越全面、深刻。实验不仅仅是一种为学生提供感性认识的直观工具,而且由于实验可以提供丰富而真实的学习情境,还是激发学生的化学学习兴趣、掌握科学方法、培养科学态度的有效途径。二是由以教师演示为主逐步向学生在教师指导下进行实验探究活动转变,学生的积极性、主动性和创造性在实验中得到了充分发挥,解决实际问题的能力得到了真正的提高。

三是进行化学实验的仪器、设备和条件更加完备,尤其是信息技术的介入,为化学实验教学提供了更加广阔的空间。四是实验教学模式的发展呈现出心理学化趋势。在学习过程中,只有使认识过程、情感过程和意志过程得到协同发展,才能收到好的效果。

无论怎么强调实验的重要性都是不过分的。要让学生们在化学实验中学习化学。人们已经认识到实验在培养学生的科学态度、帮助学生形成化学概念,理解、巩固、验证所学知识等方面的重要作用,逐步把实验教学作为素质教育的核心。但从现有的对化学实验教学的研究来看,大多仅是对实验本身(实验技术)的研究,而就实验作为一种教学,其深层的含义是什么?其蕴含的智力价值有多大?怎样对实验教学进行设计?等问题研究得不够。

二、化学实验是一种教学情境、学习情境

1.进行化学实验教学设计必须充分认识化学实验作为教学情境的巨大价值,确立以实验为基础的化学教学观化学是一门以实验为基础的自然科学,以实验为基础是化学教育最基本的特征。

不久前,联合国教科文组织提出了以强调理科教学的“实践定向性”教学观,这在化学教学中的具体体现是:

(1)让学生亲自做实验和观察各种实验现象,亲身体验通过实验进行探索规律的活动;

(2)结合实验事实和实验过程,让学生认识化学概念和理论是怎么形成的;

(3)结合典型的化学史实,让学生了解化学学科的发展进程;

(4)让学生通过实验并运用已学得的知识去解决问题,使他们在科学态度、科学方法以及分析问题和解决问题的能力方面得到培养训练。

概括起来,以上化学教学观突出了实验作为教学情境的多功能性,把认知过程、情感过程和意志过程有机地统一起来,突出了学生的主动探索活动和创造性地解决实际问题能力的培养。

2.现代教育心理学和教学论的发展,为化学实验教学设计提供了充分的理论依据现代教育心理学的发展呈现如下趋势:

(1)认知观成为现代学习心理理论的主流。认知观在目前的学习心理研究中以信息加工模型为主要代表,学习被视作信息的加工过程和知识的建构过程。学习包括选择有关信息和通过自己原有知识对其进行解释。

(2)越来越强调学生的主动性。现代认知观把学习视作知识的建构过程,学习者也因此由被动接受者成为知识的主动建构者。学习不是记录信息而是理解信息的过程。与之相适应,教学的重心从教材转向学生的认知。教学的目的是帮助学生掌握适合于各种学科的学习和思考的策略。

(3)逐步将学习心理研究与教学问题研究相结合。教是为了学,教的过程直接指导学的过程。

(4)更加重视教育情境的实际应用研究。现代教学论建立在现代学习论的基础上,它将教学目的、教学过程、教学方法、教学媒体的选择与应用以及教学组织形式等第一教学组成部分的理论阐述都建立在现代学习论的基础上,力图实现真正的教学过程的最优化。

3.情境学习的基本观点

情境学习正是在现代教育理论迅速发展的今天,以其理论的系统性、教学模式的丰富多样性和对当今教学设计有效的指导作用备受关注。情境学习是指在知识赖以存在与应用的真实背景中,通过目标定向的活动而进行的学习。Brown等人在《情境认知和学习文化》(1989)一文中曾首次提出情境认知和情境学习的观点,他们认为,知识是具有情境性的,而且是其被应用于其中的文化、背景及活动的副产品。知识是在情境中通过活动与合作而产生的。学习者、知识以及知识在其中得以挖掘和展开的活动三者是一个不可分割的整体,情境可以促进知识的建构以及知识、技能和体验的连接。

因为,问题是内嵌于广阔的社会、文化、物理的活动场所之中的,这些活动场所(即是情境)支持并限制着问题的结构及其解决的方式。情境既是问题的物理结构,也是活动的意向与问题嵌入其中的社会环境(罗格夫)。情境包括一般氛围和物理环境,以及共存的潜在的事件。当学习发生在有意义的情境中才是有效的。所以,必须强调学习者与情境的相互依赖性。总之,情境认知强调,知识必须在真实情境中呈现,以激发学习者的认知需要;同时,学习还需要社会性的交互作用和合作。情境学习观点的支持者并不反对教授一般的技能,并使之迁移到多种情境中去;但更强调在具体应用情境中教授知识与技能,强调知识必须在一定的背景中学习。

这种背景可以是:(1)真实工作环境;(2)真实工作环境的高度模拟替代;(3)抛锚背景。

4.教学情境是一个系统

系统科学的发展,为研究实验教学提供了科学的方法。系统是处在一定相互联系中,与环境发生关系的各个组成部分的整体。教育是一个大系统,其中包含了许多子系统,教学系统便是其中的一个。教学系统中的某一教学情境也可看作一个相对的系统,它包含了一系列的教学要素:教学输出、教学输入、教学资源、教学控制、教学策略、教学反馈与评估。

5.化学实验情境教学

设计的基本思路由上述论述可知:教育与活动是不可分的,知识的根本是从实践中来,知识的产生依赖于教学情境,而教学情境是一个系统,具有整体性。让学生在实际的活动中体验知识的产生、积累与发展过程,在真实而复杂的背景中体会到知识的本质,达到对知识的深层理解,真正获得解决实际问题的能力。化学实验是在实验室中再现自然界中的

化学变化,便于人们观察、学习和研究自然规律,是人们洞察世界的窗口。一个精心设计的化学实验不仅包含了丰富的化学知识资源,而且可以模拟科学家进行科学发现的探索过程,体现着对完美的追求,有着巨大的智力价值和非智力价值。化学实验为学生提供一个真实而完整的问题情境,使学生产生认知的需要,并通过合作学习,主动探索,亲身经历从发现问题、形成问题,到解决问题,即获得“真知”。这种建立在情境学习观点之上的化学实验教学的一般模式为:以实验创设问题情境→学生发现、形成问题→大脑激荡,合作学习→设计方案→实验探索→问题解决,反馈评价。主要的教学活动要素:教师的支架作用、学生的主动学习、合作学习、多样化实验、反思、评价和清晰的表述。

三、情境学习观在化学实验教学活动中的具体体现

1.教师的活动

教师在传统教学活动中处于一种领导者的地位,角色是知识的传授者。而在化学实验情境教学中,教师充当的是教学活动的“支持者”,甚至是“学习者”。教师在学生运用已有经验进行主动学习的过程中提供“即时的教学指导”,为学生探索活动的顺利进行搭建合适的“支架”,使学生自然而然地进行知识建构,获得新的知识与技能,努力创建一种有利于学生主动活动的课堂文化气氛。具体而言,包括:为学生创设问题情境;鼓励并引导学生查阅相关资料;激发学生的学习动机;随时警觉学习过程中的各种偶然性并进行相应的反应;引发并组织学生之间(甚至是师生之间)的合作学习;引导学生积极反思;对学生的创造活动给予及时的评价;教师不是每个问题的专家,往往与学生一起成为情境中的学习者。

2.学生的活动

学生是学习活动的主动参与者,学生在解决某一问题时像专家一样进行活动。具体地讲:学生在实验提供的各种问题情境中,自己发现问题、形成问题、确定问题的解决目标,自己寻找解决问题的途径。学生在问题解决的过程中,要注意搜寻各种相关的信息,要亲自设计实验方案,要与同学合作交流,尝试各种解决方式,要对自己的尝试作出反思与评价,逐步实现知识的意义建构。教学设计中,应特别重视学生的活动,应有利于学生自己解决问题的整个过程,有利于学生的相互合作,共同学习。

3.合作学习的环境

化学实验可以创设一种有利于合作学习的环境。化学实验所展现的问题往往是复杂的,学生一般难以独立解决,从而使合作学习成为一种必然。另外,化学实验通常伴有丰富的感觉信息(如声、光、色、味、热、气体、沉淀等现象),即使能力比较差的学生也能捕捉到部分信息,相对容易地参与合作,发表见解,在共同学习的过程中也能作出自己的贡献,并且逐步完善自己的理解。因此,合作学习在化学实验教学中完全是可行的。

4.动机作用

(1)真实性任务

化学实验提供(或模拟)的问题或任务通常是真实的、有意义的,与学生自身是密切相关的,容易转化为学生积极参与的、有目的的活动。

(2)支架

教师的支架作用通过创造学生认知水平与教学任务之间的“适配”,使学生在自己的“最近发展区”内,获得无法独立获得的东西,尝到成功的甜头并受到激励,从而将探索活动进行下去。

(3)合作

在合作学习中,每个学习者都与他人组成“学习共同体”,共同承担着解决每一问题的责任,他们每一个人都要对各种知识的意义进行澄清、比较、筛选、提炼、描述、处理,最终达成一致。学生在某一特定问题领域可以像专家一样,他们进行相互教学,时而是学习的领导者,提供激励或评价,对讨论的内容作出解释并负责调解争端;时而又是学习的听众,吸取他人更好的解释,去完善自己的理解。这种共同的责任及个人在“共同体”中的收获转化成了他们不断合作的动机。

(4)迁移

知识与技能是高度依赖于情境的,迁移总是要受到个人用符号表征经验的能力以及情境因素的影响。化学实验提供(或模拟)了获得知识与技能的真实情境,而这一情境恰能反映(或接近)日常生活与生产中化学问题的模糊性与不精确性,那么通过在化学实验情境中学习到的知识与技能则有较大的可能向真实的生活与生产中的化学问题的解决过程迁移。

化学实验提供的其实是一个个真实的案例,这些例证有很多是相似的或者是反例,学生们在这样有意义的、复杂问题情境中的学习与实践,不但可以获得可迁移的一般知识与技能,更重要的是通过如此的日积月累,学生解决具体问题的经验和策略日趋丰富,在新情境中解决实际问题的能力就会提高。在教学设计中,应注意学生在某一化学实验情境下所获得的经验,并注意引导他们进行概括与描述,同时,要注意促进迁移发生的可能性。

如,逐步设计类似或部分类似、或相反的问题情境;设计复杂性逐渐加深的问题情境;引导学生将课内实验与课外日常生产、生活、环境等问题建立联系,以使学生养成联系实际进行思考的习惯;布置课外调查或实验,写出究报告和解决问题的方案等等,帮助学生学会学习,提高他们适应新环境的能力。

四、化学实验情境教学的教学目标与教学策略

1.教学目标

通过化学实验教学,使学生在知识、能力和倾向等方面产生变化,即化学实验的学习结果。在心理学中,对人类学习结果最著名的分类是R·M·加涅的分类。他把学生的学习结果分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度。现代信息加工心理学把认知领域的学习都归结为广义知识的学习。本研究采用现代心理学的知识、技能、策略和情感(或态度)的概念对化学实验学习结果进行分类。(见附表)

2.教学策略

为实现预定的教学目标而采取的教学方式,受到教学的具体情况、教学资源与控制、教学目的、教师的教学观念等多种因素的影响。影响化学实验教学策略的因素有很多,在确定和选择化学实验教学策略时,可以主要考虑以下几个方面:学习氛围:主要指教师、学生活动的环境气氛。基于情境学习理论的化学实验教学活动中的人际关系应当是民主、友好的;教师的指导控制是动态变化的,依据学习活动的需要,可以是教师决定、作业决定、教材决定或学生决定,各种控制的成分比例是可变的,但应突出学生决定的成分。

教学内容及教学目标:按照现代信息加工心理学的观点,我们可以把中学化学实验教学的内容划分为:知识、技能、策略和情感四个组成部分,由此,可以确定该课程的四类教学目标(即知识目标、技能目标、策略目标和情感目标),并依据布鲁姆教育目标分类学将每一类目标划分为了解、理解(掌握)、简单应用、综合应用四个等级。教学过程中的问题也依据这个等级设计成不同的层次,通过对各种水平的问题解决,来对教学内容的掌握程度及教学目标的达成情况实施评价。