“學(xué)習(xí)進(jìn)階”視域下的初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)？鄢

沈偉云

摘要：根據(jù)“學(xué)習(xí)進(jìn)階”理論，以“測(cè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)”復(fù)習(xí)為例，設(shè)計(jì)“簡(jiǎn)單識(shí)記、了解基礎(chǔ)”、“究其原因、辨析誤差”、“動(dòng)手操作、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)”、“加強(qiáng)綜合、拓展應(yīng)用”四步學(xué)習(xí)進(jìn)階。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階；初中科學(xué)；復(fù)習(xí)；O2體積分?jǐn)?shù)

文章編號(hào)：1008-0546（2016）05-0090-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.034

美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)（NRC）將學(xué)習(xí)進(jìn)階定義為“學(xué)習(xí)進(jìn)階是對(duì)學(xué)生連貫且逐漸深入的思維方式的假定描述。在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間跨度下，學(xué)生學(xué)習(xí)和探究某一重要的知識(shí)或者實(shí)踐領(lǐng)域時(shí)，思維方式逐漸進(jìn)階。”“學(xué)習(xí)進(jìn)階”有助于學(xué)生良好認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成，有利于知識(shí)的遷移和綜合應(yīng)用，其描述的學(xué)習(xí)路徑為：學(xué)生在學(xué)習(xí)某一主題的概念時(shí)，思維所遵循的一條連貫的、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的軌跡。[1]基于“學(xué)習(xí)進(jìn)階”教學(xué)已引起許多專家的重視，但鑒于學(xué)生在概念學(xué)習(xí)過(guò)程中有一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間跨度，在實(shí)際教學(xué)中很少有教師有意識(shí)運(yùn)用“學(xué)習(xí)進(jìn)階”理論組織課堂教學(xué)，為此筆者認(rèn)為對(duì)于同一核心科學(xué)概念在不同學(xué)習(xí)階段我們要學(xué)會(huì)運(yùn)用“學(xué)習(xí)進(jìn)階”理論，而且對(duì)于科學(xué)復(fù)習(xí)課堂中也可嘗試運(yùn)用“學(xué)習(xí)進(jìn)階”的模式組織教學(xué)，筆者也經(jīng)歷多次實(shí)踐，取得較好效果，下面以“測(cè)量空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)”復(fù)習(xí)為例，結(jié)合“學(xué)習(xí)進(jìn)階”理論組織課堂教學(xué)。

一、簡(jiǎn)單識(shí)記，了解基礎(chǔ)

科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)是課堂復(fù)習(xí)的起點(diǎn)和基礎(chǔ)，識(shí)記是學(xué)習(xí)的開(kāi)始，是發(fā)展智力、運(yùn)用知識(shí)的前提。在開(kāi)展復(fù)習(xí)教學(xué)前，學(xué)生習(xí)得的知識(shí)往往是瑣碎、零散的，這對(duì)學(xué)生儲(chǔ)存與加工科學(xué)知識(shí)是十分不利的。缺乏扎實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)，理解與靈活運(yùn)用就無(wú)從談起。

筆者在復(fù)習(xí)課伊始，以圖形方式呈現(xiàn)空氣的組成（體積分?jǐn)?shù)）如圖1，進(jìn)而使學(xué)生對(duì)空氣各成分及體積比例一目了然。也簡(jiǎn)要以圖文形式回顧氧氣發(fā)現(xiàn)史，指出是法國(guó)科學(xué)家拉瓦錫最早提出空氣是由氮?dú)夂脱鯕饨M成的。接著呈現(xiàn)了教材中測(cè)量氧氣體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，如圖2。

上述基礎(chǔ)知識(shí)可以通過(guò)教師呈現(xiàn)PPT、學(xué)生回答方式進(jìn)行，使學(xué)生回歸教材，系統(tǒng)掌握課本知識(shí)，構(gòu)成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，從而為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、拓展綜合打下扎實(shí)基礎(chǔ)，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，提高理解能力。

二、究其原因，辨析誤差

誤差即為“測(cè)量值與真值之差”，真值是指某物理量客觀存在的確定值。[2]實(shí)驗(yàn)誤差是客觀存在的，誤差無(wú)法避免，但可以減小，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析誤差產(chǎn)生、變大或變小的原因，在此基礎(chǔ)上，才能通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)去減小誤差，同時(shí)也有利于學(xué)生分析能力的提高。

筆者以教材實(shí)驗(yàn)為例，讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因，要求學(xué)生以小組為單位，交流討論還有哪些因素可造成測(cè)量誤差。學(xué)生提出了諸如紅磷的量不足、裝置的氣密性不好、裝置沒(méi)冷卻到室溫就打開(kāi)、導(dǎo)管中未注滿水等原因會(huì)造成測(cè)量結(jié)果偏小。彈簧夾未夾緊、燃燒匙慢慢伸入集氣瓶等原因都可造成測(cè)量結(jié)果偏大。在辨析誤差時(shí)，結(jié)合氣體壓強(qiáng)知識(shí)，加強(qiáng)了理化內(nèi)容的融合。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差分析，既有利于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力、發(fā)散性思維能力，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)，也為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)改進(jìn)作好了鋪墊。

三、動(dòng)手操作，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)之前，教師首先要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)改進(jìn)一般從實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)等方面來(lái)實(shí)施。如針對(duì)教材中由于塞緊瓶塞慢而造成的誤差，則可從紅磷的引燃方式來(lái)考慮，如圖3，可用電熱棒來(lái)引燃。由于廣口瓶形狀不規(guī)則，容積劃分為5等份時(shí)往往存在較大誤差，為此，也可進(jìn)行改進(jìn)，用注射器刻度來(lái)表示體積變化更為精確。如圖4。

也可從原料的選擇上來(lái)改進(jìn)，如用白磷代替紅磷，易點(diǎn)燃。也有學(xué)生提出用炭粉來(lái)代替紅磷，行不行？讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不明顯，廣口瓶口沒(méi)有水流入，因?yàn)樯傻腃O2氣體體積等于反應(yīng)中消耗的O2氣體體積。

在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)時(shí)，教師要避免紙上談兵式的講解，要“行不行、看療效”，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作。引導(dǎo)學(xué)生以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)判斷改進(jìn)效果。筆者就以小組合作方式開(kāi)展，結(jié)束后讓學(xué)生發(fā)表意見(jiàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，既增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作能力，也有助于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

四、加強(qiáng)綜合，拓展應(yīng)用

教育心理學(xué)家加涅在闡述智慧技能的學(xué)習(xí)時(shí)指出，問(wèn)題解決是獲得智慧技能中的最高成就。在復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)加強(qiáng)綜合、拓展應(yīng)用，有助于發(fā)展學(xué)生深刻性的思維品質(zhì)，并切實(shí)提高學(xué)生的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、創(chuàng)新思維能力。近幾年中考試題分析表明，通常不用教材上現(xiàn)存的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，往往是基于教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展，旨在考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力和創(chuàng)新能力。

例1.（2010湖州）某科學(xué)興趣小組查閱資料得知鎂可在氮?dú)庵腥紵蒑g3N2，設(shè)計(jì)了如下方案進(jìn)行驗(yàn)證。

步驟1：用盛水的水槽、無(wú)底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發(fā)皿、橡皮塞等裝配成如圖示的裝置。另準(zhǔn)備一只有一根銅絲穿過(guò)橡皮塞，銅絲末端固定一根鎂條。

步驟2：引燃燃燒匙中足量的紅磷，塞好橡皮塞。待充分冷卻，觀察到瓶?jī)?nèi)水面上升的體積約占瓶?jī)?nèi)水面原上方空間的1/5左右。

步驟3：往水槽中加水使廣口瓶?jī)?nèi)外水面相平。點(diǎn)燃鎂條，迅速更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶?jī)?nèi)繼續(xù)燃燒，發(fā)出紅光，放出熱量。待冷卻后廣口瓶?jī)?nèi)水位繼續(xù)上升。

（1）步驟2的目的是 。

（2）在步驟3“待冷卻后廣口瓶?jī)?nèi)水位繼續(xù)上升”是由于瓶?jī)?nèi)氣壓 （選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓。

分析：步驟2的目的是將瓶?jī)?nèi)氧氣消耗盡，從而排除氧氣的干擾，進(jìn)而判斷鎂在空氣中可以和N2反應(yīng)，步驟3“等冷卻后廣口瓶?jī)?nèi)水位繼續(xù)上升”是由于瓶?jī)?nèi)氣壓小于外界氣壓，其原因是由于O2已被消耗掉后，鎂和N2發(fā)生了反應(yīng)，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓變小。教師可設(shè)置問(wèn)題：能用鎂代替紅磷測(cè)O2的體積分?jǐn)?shù)嗎？顯然不能，因?yàn)殒V在空氣中燃燒時(shí)能與N2和CO2發(fā)生反應(yīng)，不僅消耗O2，還消耗了N2和CO2，會(huì)使測(cè)量結(jié)果偏大。

該題的解決，需要學(xué)生綜合運(yùn)用已具備的化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，是在教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的拓展，有助于學(xué)生綜合能力和知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)。

教學(xué)智慧應(yīng)充分體現(xiàn)在教師對(duì)“進(jìn)階”的教學(xué)設(shè)計(jì)上，具體落實(shí)在課堂教學(xué)中，“階”是制約學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的臺(tái)階，同時(shí)也是學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的“腳踏點(diǎn)”，在復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，結(jié)合生情實(shí)際，圍繞學(xué)科核心概念重組教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)階整合。本節(jié)復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì)，基于從基礎(chǔ)到綜合，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，在教師循序漸進(jìn)的指導(dǎo)和引領(lǐng)下，較好體現(xiàn)了“學(xué)習(xí)進(jìn)階”的理論，是適合學(xué)生進(jìn)階發(fā)展的一堂復(fù)習(xí)課。

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