专题五基于学生认识发展的教学设计研讨从新授到复习

高中化学远程研修专题五：基于学生认识发展的教学设计研讨——从新授课到复习课主持人：齐红涛山西省太原市第五中学场内嘉宾：王磊北京师范大学教授董军山东省淄博市教学研究室吕志会山东省淄博实验中学1、引入专题的主题主持人：对于结构模块中的核心概念的学习，学生的认识具有一定的顺序和阶梯。本专题以学生认识发展为核心展开讨论，选取教学难点进行案例分析和教学设计研讨，从新授课到复习课等全方位展示基于学生认识发展的教学设计的思想。加拿大化学家吉利斯皮曾经指出，每一所高中和大学的初级化学课，都应当包含这样一些基本观念，(1)微粒——原子、分子、离子；(2)微粒间的作用——化学键；(3)分子构型——三维化学；(4)动力学理论；(5)化学反应；(6)现代化学的新进展。由此可见，高中化学的基本概念和原理是以“物质结构”及化学反应与能量为重点展开的，尤其是“物质结构”知识，它同时还是深刻理解化学反应的基础，在高中化学中占有极其重要的地位。这一讲我们将重点讨论通过怎样的教学设计来促进学生在物质结构方面的认识发展。2、专家谈物质结构的有代表性的教学模式董军：物质的结构与性质这一模块相对于化学一和化学二来讲，有：原理性强、规律性强、逻辑性强和基础性强等特点，因此这一模块的教学策略应主要体现在教师合理处理教材，创设情景、提出问题，让学生练习已有知识自主学习、自主思考、相互交流、得出结论。教师的主要工作应放在建立新旧知识的联系、设置问题、组织学生的学习活动、及时点评学生的自学结果、指导和帮助学生完成学习。按照这种思路，我们淄博市采用《实效融合》的教学模式。以《分子的立体结构》为例，在这个教学模式中含有以下环节：◆预习交流，就是在上课之前或者上一节课之后，把学案发给学生，让学生按照老师的要求来进行预习，然后课前、课上进行交流。比如专题二中于华老师的课谈到了能量的问题，我们就可以从以下方面设计问题：1、试从能量角度解释下列问题①自然界的水的流动有何规律？为什么？②自然界大多数的自发反应都是放热反应，为什么？③Na原子在化学反应中如何变化？为什么？④一个C原子结合几个H原子形成分子？为什么？⑤空间中不受外力作用、有一定距离的一个正电荷和一个负电荷，会如何运动？为什么？⑥空间中不受外力作用的两个同性电荷，会如何运动？为什么？这个预习作业把能量问题先无论是自然界、物理还是化学上的统筹起来，为这节课讲分子的空间构型做铺垫。分子的空间构型还涉及到空间位置的问题。在作业中还要谈到：2、试从空间相对位置角度回答下列问题：①若1个正电荷同时吸引2个负电荷，试推测2个负电荷在空间如何占位，才能使体系内能最低？②若1个正电荷同时吸引3个负电荷，试推测3个负电荷在空间如何占位，才能使体系内能最低？③若1个正电荷同时吸引4个负电荷，试推测4个负电荷在空间如何占位，才能使体系内能最低？这样就考虑到能量和位置的关系，这些预留作业不是教材的重复，它是利用学生已有的经验、感受和物理学知识以及化学知识来为本课服务。◆每课一题，涉及三种性质，分别是检查性、关联性和训练性。能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是（）A、任意两个B—F键之间的夹角为120°B、B—F键为极性共价键C、三个B—F键的键能相同D、三个B—F键的键长相同键长和键能用来衡量键的牢固程度，能体现分子在同一平面只能是键角的因素。◆问题导学，老师提出问题，让学生带着问题进行思考。1、问题要明确科学家们用红外光谱测出C6H12存在船式和椅式两种结构，但主要呈现椅式结构，这说明什么？分子的立体构型与什么有关系？2、问题要有连续性观察与中心原子相连的原子，彼此尽量靠近，还是远离？这说明原子间有什么作用？原子间为什么会产生这种作用？3、问题要体现科学方法H2O与CO2，都是1:2型的三原子分子，但分子的空间构型明显不同。BF3与NH3都是1:3型的四原子分子，但他们的空间构型明显不同。由此你能得出什么结论？4、问题要有开放性判断SO2分子是否是直线形分子？5、问题要有助于形成结论H2O、NH3、CH4分子的价层电子对互斥模型模型都是四面体，但其分子的空间构型却分别是V型、三角锥型和正四面体型。为什么？◆整合落实，任何学习在学生中要有记忆，我们要培养学生的能力，同时要培养学生知识的积累。预测分子立体构型的思路：找出中心原子→确定σ键数和孤电子对数的和→确定价层电子对互斥模型→隐去孤电子对→得到分子的立体构型。通过这几年的实践，我们《实效教学》的结果都不错。3、基于学生认识发展的新授课教学设计主持人：说到教学过程，不仅仅是学生掌握知识和技能的过程，实际上是体现学生认识发展的过程，也就是要通过教学过程来促进学生智力的整体发展，在过去的教学中，我们往往更加关注学生知识的掌握，忽略学生认识的发展，那么为什么在新课程中我们如此重视学生的认识发展呢？现在我们请王教授谈谈她的看法。王磊：刚才董军老师谈到的内容已经触及到了学生思维和认识发展。在“预习交流”中提出了许多“为什么”的问题，这个就很符合这个模块中学生的认识发展的关键的东西。因为物质的结构和性质这个模块对学生认识发展的最主要的价值在于它的解释功能，因为它是一个理论概念的学科知识体系。我们学习这个模块的主要目的是让学生“其所以然”的能力。通俗地讲，这个模块就是让学生能解释为什么，能回答为什么的问题。其次，提炼出了许多具体的事实和现象，这些都是我们认识的具体对象和面临的问题。另外一个是“问题导学”提出了看起来不一致的事实，让学生去思考，让学生来说明和解释。这几年一直都倡导超越知识具体解析为本，促进学生相关认识发展的教学。什么是认识发展？应该怎样刻画学生的认识发展？简单概括地说，首先说是学生认识对象的丰富。学生能够讨论和分析的对象本身是在丰富，从认识原子、分子，再到晶体，从初中到高中，学生的认识是有变化的。另外，认识对象里边也包括了现象和事实，也就是结构和性质的宏观表现。董老师刚才谈到的很多问题都是认识发展的对象，很多都是学生未曾接触的，到通过这个模块的学习，我们在大量接触与结构和性质相关的一系列对象，这就是个认识发展。光有认识发展对象的丰富实际上是不能代表和说明学生认识发展的丰富。那我们就要看对于相同的认识对象学生的认识域和认识角度是不是有所发展。就比如说看原子，假如把原子当做认识对象，我们的认识角度是不断丰富的。在初中，学生对于原子只知道原子里有什么，不能讨论原子里微粒的关系，同时停留在机械论的角度。在高中必修当中，我们需要把电子打开，我们把不同的原子进行比较，然后基于电子来认识不同原子。通过原子核最外层电子关系的建立，从这个角度我们才能全面体会元素原子性质的差异。因而才有可能建立起来不同原子比较的认识，规律性的认识，也就是元素周期表的认识。但是这个时候，我们是缺少能量认识的。这些都是需要在选修阶段需要发展的。在必修阶段对于分子我们是可以打开的，打开之后，我们注意到微粒间是存在相互作用的，同时相互作用的强弱还是不一样的，我们建立了离子键和共价键。到了选修还会进一步发展，相互作用的微粒单位是不同的，可能是原子之间、分子间或者离子之间。分子之间的相互作用也还不一样，我们特别关注到了氢原子和电负性较大的原子之间可能形成一种更强的分子间作用力。我们分析对象的角度的变化，认识角度的丰富，我们认识的角度和深度都在发展，当我们再看到一个事物，我们开始学会用分子间相互作用去分析，与之前相比，我们多了一个角度去分析和认识事物。另外的，能够体现学生认识发展差异的是学生的思路。认识思路是认识角度的组合，即首先从哪个角度看问题，其次从哪个角度看问题。比如说刚才讨论分子构型，应该有一个符合逻辑思路的合理途径。拿一个宏观物质来说，在学习本模块之前，学生看这个宏观物质可能既缺少角度又缺少思路。那老师就应该从不同的角度，比如说，微粒的相互作用、堆积方式、聚集方式等角度系统地分析和认识物质。当然，还有一个是认识深度的差异。比如对于原子，从机械论、卢瑟福模型、波尔模型到量子力学的认识是在不断的深入的。大家都应该思考，我要教的核心知识为人们认识事物提供了怎样的角度或者思路，或者认识价值。在我们的教学中，我们应该回原到知识的本源性问题，即微粒间的相互作用的关系。用化学键的知识已经解决不了相关现象，这就要求变换角度重新认识，即用分子间相互作用来解释。对于概念的学习，应该要看清概念背后的认识角度，从而将概念转换为学生认识事物角度。主持人：通过王老师的讲解，我们对于促进学生的认识发展的重要意义有了一定的把握。正如王老师所说，对于观念，我们过去提得比较少，过去我们可能更加关注的是一具体知识剖析为本的教学方式。这样两种教学方式是存在很大的不同的。基于学生认识发展的教学设计，它在课前需要了解学生的已有认识达到了哪个层次，然后可以发展到哪个层次，存在哪些错误认识，存在哪些认识发展的障碍点和空间，这些都是我们课前需要做的工作。我们可以通过测查、访谈等形式来了解。对于学生根深蒂固的错误认识，在教学的时候，我们是把知识给学生还是给学生样本范例，这样的教学差别是很大的。王磊：我插一句，在教学中我们应该深入分析学生产生错误认识的背后原因是什么。从认识角度偏差或者认识方式偏差的观点来分析，可能是因为小女孩选择的角度是她自己，而不是那个老人。我们只有分析和了解了学生认识发展的错误原因，我们才能去纠正它。4、专家谈具体的教学设计主持人：课前所做的准备，我还要谈一点，要分析教学的相关内容本身的功能和价值，它对于促进学生认识发展的意义到底在哪里？基于学生认识发展的教学设计在课前要做以下工作，（1）了解学生的已有认识达到了哪个层次，存在哪些错误认识，存在哪些认识发展的障碍点；（2）分析教学的相关内容本身的功能和价值，对促进学生认识发展的意义。教学过程中要把握以下几个方面，在新课引入环节设置问题情境，激发学生的已有认识，因为在过去我们以知识为本的教学往往是复习上一节课的知识，然后引入新课；在问题设计上要基于偏差认识进行提问，我们要分析偏差认识在哪，偏差认识的根源是什么，然后抓住这个根源结合偏差认识进行提问；在核心内容的教学活动设计上，鼓励学生提出假设，进一步论证、检验，勇于反思，促进认识的发展，在这一过程中学生的认识就得到了发展；课堂总结时不能局限于一般的复习、巩固、练习，而是要关注学生认识方式的变化，体会认识的功能和价值。那这样我们在课堂复习和课堂总结的过程中，也是要下些功夫的。这样的话，我们把以知识为本的教学和以学生认识发展为本的教学给大家进行了对比，那么在具体过程中，拿我们谈到的以分子的性质这样一节为例来进行讨论，这样一节内容怎样关注学生的认识发展，怎样促进学生的认识发展。请吕老师从自己的经验出发来谈一谈我们怎样从学生的发展为本出发来进行设计，我们先从知识谈起。吕志会：分子的性质这一节是在学习了共价键和分子的立体结构的基础上来进一步研究和学习的。主要的目的是让学生从分子结构的视角来认识物质的性质，那么我们在备课的时候也进行了一些思考。正如刚才王教授所讲的那样，我们在解决这个问题的时候，首先要分析学生的已有认识是什么，障碍点是什么；选修模块中分子性质的教学功能是什么。本节的知识脉络如何，认知脉络又如何。《分子的性质》要给学生传递一个什么样的思想？学生通过学习《分子的性质》，他们的知识水平和能力将有什么增长？学生的已有知识是元素电负性的差异造成了共价键当中共用电子对的偏移，也就是共价键有极性和非极性之分，这是在必修2中所学的。另外，在上一节学习中，学生刚刚学过了用价层电子对互斥模型来分析分子的空间立体构型。分子的空间立体构型和键的极性到底是怎样决定分子的性质的呢？这是重要的知识点。在推出分子有极性之后，分子的极性与键的极性之间导体存在怎样的关系呢，这又形成了一个知识点。可以说学生是从已有知识出发，根据已有知识和新知识之间的联系，获得新知识。进而对概念进行发展，如何判断一个分子是极性还是非极性分子，进而上升到对分子极性的运用，也就是它知识价值的体现。所以整个知识脉络可以归为三点，首先是认识到分子有极性和非极性之分，其次学会判断分子是极性还是非极性，理解其与化学