[科学课堂活动教学实践十年记略]智慧课堂教学实践案例

  摘要:记叙了科学课堂活动教学的实践与研究。选题上,有一定的应用价值和理论价值,对症下药解决现实问题,重新认识问题与活动的教学价值;实践上,有力所能及的课堂教学创新,从众多的教学惯例里同中求异,在另辟蹊径里不断求变;反思上,有符合基本教育教学原理的科学性,由此及彼遵循研究的现实可行性,尊重师生成长事实,合理运用规律;结果上,有学生获得成长的快乐,因学生之势导多元之利,扬长避短促进学生发展。
  关键词:科学课堂活动教学;选题;实践;研究;反思
  文章编号:1005–6629(2013)8–0012–05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
  常常有人把我们思考的“科学课堂活动教学”凭直觉读成“科学课堂教学活动”。实际上,所谓科学课堂活动教学,就是指在“科学”课堂教学过程中,以建构具有教育性、创造性、实践性的学生主体解决科学问题的活动为主要形式,以鼓励学生主动参与、主动探索、主动思考、主动实践为基本特征,以实现学生多方面能力综合发展为核心,以促进学生的科学素养得到比较全面发展为目的的一种新型的教学观和教学形式[1]。我们从2000年意识到学生参与活动的教学价值,到2004年选定具体明确、新颖独特的“科学课堂活动教学”,再到现在形成切实可行、有普适性的课堂教学形式,开展科学课堂活动教学实践研究。十年间,经历了选题再选题、实践再实践、反思再反思的过程,追求的目标始终如一,就是轻松学习中的学生成长。
  1 选题——现实应用的价值追求
  作为一线教师,面对全新的综合科学课程,需要实实在在地深入教学实践,做最基础的工作并持之以恒,让科学学习更接近学生的天性,更凸现学科特色。我们在不增加学业负担的前提下持续地实践,寻求为课堂教学与活动教学的有机结合提供一定的理论借鉴与现实支持。
  1.1 现实——对症下药
  选题的现实核心在于对症下药,对改革取向之“症”、对教材变化之“症”、对自身教学之“症”,寻找有效的措施。
  就改革取向而言,自上而下的改革使我们常常不懂改革背景,但我们不能忽略改革的取向。1999年的《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》、2001年的《基础教育课程改革纲要(试行)》及其相应的各学科课程标准,标志着新的课程改革全面启动。打破教材的权威性、降低难度、减轻负担、以学生为中心、教材只是一个范例、转变学习方式、让课堂“动”起来等观点开始影响教师的课堂行为。以自主、合作、探究为标志的科学学习方式的探索,开始取得一定的成效。2010年的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》,要求“把减负落实到中小学教育全过程,促进学生生动活泼学习、健康快乐成长”[2]。降低学习难度、进一步的“轻负高效”诉求、吸引学生自主参与学习等问题,让教改实践步入深水区。
  就教材变化而言,“活动”成为初中《科学》[3]教材中一个专门的栏目。自七年级上册到九年级下册,6册《科学》教材分别设置了46、54、46、47、49、11个活动(共计253个),而总节次依次为27、28、31、27、25、17节(总计155节),平均每节安排约1.6个活动,表现了课堂教学活动化的导向。
  就自身教学而言,2004年我们正式提出科学课堂活动教学时,课堂教学还没有大量使用“活动”(这种“活动”与过去常规课堂教学的“活动”有较大的区别)。几年后,我们的科学课堂活动教学研究也变得比较常规起来,在边研究边实践的过程中,我们重点考虑如何吸收传统“课堂教学活动”中的有益“活动”,再结合科学教学活动设计进行重构,提出6条课堂活动教学的基本主张,形成有一定规律、有更好教学效果的科学课堂活动教学。
  让学生“动”起来、“活”起来,使课堂有更多的学生参与,便是捉得病根,对症下药。
  1.2 应用——择善而从
  科学课堂活动教学的实践与研究,要寻找活动教学与学科课堂教学的最佳结合点,应“择其善者而从之,其不善者而改之”,这就必然会遇到为什么在“科学”课堂教学中引入活动、如何引入活动、活动是怎样的、如何有效地进行活动等诸如此类问题。应用过程必须牢记科学教学的目标是以科学素养为中心,包括:“科学探究,科学知识与技能,科学态度、情感与价值观,科学、技术、社会、环境”[4],在此基础上,择活动教学之灵性,择课堂学习之规律,从科学学科教学之本质,达到科学教学与活动教学的有机融合。
  我们认为,科学课堂活动教学在实践中的基本要求是“问题”、“活动”的相互对应与结构化。“问题”的设计要有明确的基础知识、基本技能等指向。“活动”的设计在指向基本过程、基本方法确保活动顺利的同时,也指向具体“问题”知识的经验化、形式化,要考虑活动的“引发点、知识点、能力点、情感点、思维点、经验点”等的设计,以提高教学的有效性[5]。科学课堂活动教学既重视形式化的“双基”(基础知识、基本技能),同时也重视内隐化的“双基”(基本过程、基本方法),通过“问题——活动”的反复循环,从而使学生获得更全面的科学素养。(如图1)
  2 实践——惯例求变的课堂创新
  一线教师通常都是在沿袭惯例基础上求新求变,在沿袭惯例的过程中找到变化的起点,在求新求变的过程中形成新的惯例。
  2.1 惯例——同中求异
  几乎所有的教学惯例中都有“活动”,实验、探究、练习、演示、问答、讲授等都是常用的课堂教学活动形式,“活动是人类存在和发展的基本方式”[6],“活动”是人人都懂,而又各有理解。科学课堂活动教学认为,活动是对科学材料的具体操作和形象探究,对“材料具体操作活动”是一个动手的过程,而“形象探究活动”更需要动脑。为了能从一定程度上说明“科学课堂活动教学”与其他各种科学教学方法的异同,我们分析了科学课堂活动教学中常用的活动基元,按教学中结构化程度的高低,排了一个序列(如图2),组成一个由不同结构化程度的活动基元组成的连续体,这是结构化的目标与追求。   “低结构化活动”以探究与发现为要,是学生自主的“发起深层探索与活动”,强调“对学生生成和指导”。“高结构化活动”以讲授与观察为起点,是教师主导的“决定教学内容与方式”,强调“教师的教学和决策”。低结构化的活动如探究能比较充分地培养学生的自主、合作、探究学习方式。相反,高结构化的教学活动,教学内容的陈述详尽,步骤清晰,活动材料交代具体,可操作性强,往往使教师按部就班即可实施活动。“教和学之间的关系结构比较适宜于用‘条件性活动’与‘目的性活动’之间的关系范畴去描述和概括,教师教是学生有效地学的条件性活动,学生有效地学是教师教的目的性活动。教学活动的基本结构是条件——目的性活动结构。”[7]问题的结构化与活动的结构化是科学课堂活动教学的思考重点之一,问题活动化与活动问题化是两种最基本的技术。
  在常见的活动中找到更有教学价值的活动形式与活动结构,解决学生学习中常见的问题,是我们同中求异的方向。同样是对“材料”的“操作”活动,科学课堂活动教学强调教师引导学生“操作”“材料”,而不是教师借助“材料”“操作”学生,突出的是学生对“材料”的“操作”活动,更不是教师对学生的“操作”。
  2.2 求变——另辟蹊径
  惯例的低效或无效常常激发教学变式的产生,复习课中的实验,因为重复而如同鸡肋,于是实验也就逐渐淡出复习课。复习教学中又该“如何引入活动”呢?这是2011年12月浙江省教育厅安排的“百人千场”送教活动中的课堂情境,主题是“探究碱与氯化铁反应”。我们设计活动连续体的重组是先由两个实验引出,创设出乎意料而又情理之中的课堂情境。基本的问题——活动结构如下:
  阅读:材料为教材中有关NaOH、Ca(OH)2与FeCl3反应的知识(两处约5自然行),同时书写相关反应的化学方程式。
  实验1:取一支试管,取约2 mL Ca(OH)2饱和溶液(新制,下同),滴加1~3滴FeCl3溶液,观察(尽可能减少试管振动,下同),振荡,再观察。放置在试管架上。
  实验2:取一支试管,取约2 mL NaOH(1 mol/L,下同),滴加1~3滴FeCl3,观察,振荡,再观察。放置在试管架上。
  以上两个实验都出现学生预期的沉淀。
  实验3:取一支试管,取约2 mL FeCl3,滴加1~3滴Ca(OH)2,观察,振荡,再观察。放置在试管架上。
  此实验没有出现学生预期的沉淀。
  讨论:学生产生了很强烈的思维冲突,普遍认为是Ca(OH)2的溶质质量分数有问题,于是,改用NaOH代替Ca(OH)2再次实验。
  实验4:取一支试管,取约2 mL FeCl3,滴加1~3滴NaOH,观察,振荡,再观察。放置在试管架上。
  这一实验现象,对学生的冲击力更大:NaOH滴加入FeCl3中,沉淀马上出现,现象明显,而振荡后,沉淀又不见了。
  发现:是谁溶解了产生的沉淀呢?是原理错误还是试剂有问题?还是我们的操作有问题?
  思考:最有可能的是FeCl3溶液中混有酸性物质。
  探究:用pH试纸测量FeCl3溶液的酸碱性。学生发现溶液的pH在2至4之间,加入锌粒还可以看到有气泡产生。
  “FeCl3溶液呈酸性”这一事实,从知识层面上解释是超出要求了,但学生已经知道纯碱溶液是碱性的,有迁移的思维基础。
  读图:对比以下两个图像(如图3),讨论哪一个图像更符合我们实验4的现象。然后建立实验图像模型,进一步抽象为理想化坐标模型(如图4)。
  这种理想化模型是中考中的常见图形,对学生理解考题有现实价值。如此利用实验,提升以图形为载体的抽象思维培养,也提高解题能力。
  练习:“在HCl和FeCl3的混合溶液中滴加NaOH”的图像原理与解释……
  讲授:从离子观点分析HCl和FeCl3混合溶液中存在着三种离子的组合及相关的化学变化。
  作为复习课,阅读、实验1、实验2做到了“起点一定要低些”。实验3、实验4体现了“情境一定要真实”。随后对FeCl3溶液的酸碱性的探究能让学生感觉到“探究一定要可行”。基于读图活动,讨论用图像来描述实验结果并建立模型可以说明“讨论一定要充分”,最后的练习、讲授等活动同时体现“思维一定要提升”,呼应“考试一定要照应”的现实。
  求变让我们对活动有了新的认识,科学课堂活动教学认为探究是一种活动,但活动不仅仅是探究;实验是一种活动,活动不仅仅是实验,在我们常用的20余种活动基元中,本课时用到了阅读、实验、讨论、发现、思考、探究、读图、练习、讲授等,讲授也属于其中之一,这就为课堂教学另辟了一条蹊径。
  3 反思——遵循规律的教学相长
  “教学相长”本义并非指教师与学生两个主体的相互砥砺,而是指单一主体“学”与“教”两种行为的交互作用,借以促进其自身发展[8]。现代的教学相长也包括师生共同进步的意思。
  3.1 遵循——由此及彼
  我们把从2002年到2013年间立项的浙江省、台州市“科学课堂活动教学”类课题按时间排列(表1),可以发现,研究是一个不断循环的过程,是从一个切口到另一个切口转换视角的过程。
  不断地变换研究主题,可以提高局部教学水平,但很难整体改进教学风格。教学相长并不容易,从选定主题到本人近35万字的《科学教学新探索:课堂活动教学》专著(2003年6月由浙江大学出版社正式出版),课堂教学的嬗变需要研究主题的长期坚持与实践。
  3.2 规律——尊重事实
  不断学习教育教学理论是提高自身对规律把握的重要途径,规律只有与教学事实结合在一起,遵循研究的现实可行性,尊重教师、学生的成长事实,才能改进教学行为,使自身的教学方法更有普遍意义。
  多数人都把“学习活动”理解成个体掌握知识和能力的活动,强调学习活动的“个体性”和“认识性”。这种理解无疑是片面的。事实上的学习“活动”应该是:第一,过程是教师和学生以及学生和学生的共同活动;第二,活动的目的不仅在于掌握知识和能力,而且在于发展积极的个性,包括培养学生的主体精神和让他们掌握与人合作、交往的经验;第三,活动的各个阶段,自主、合作和交往都是学生学习的重要推动因素。合作活动本身就是对学生个体的一种激励,可以激发学生自我确认、自我完善、自我实现和相互竞争的动机。简言之,不仅要承认学习活动的“个体性”和“认识性”,也应该强调学习活动的“合作性”。这种对学生学习规律的尊重,形成了我们《科学有效学习:课堂活动教学视角》的初稿。   每一种教学模式一般都有适合自己特点的评价方法和标准,这样才有规可循。为此,我们依据“主体性原则、效益性原则、艺术性原则”[9]建立了科学课堂活动教学整体评价指标体系。指标体系以科学课堂活动教学的6条基本主张为中心,包括:(1)因学定教:符合课程标准和学生实际的程度,可操作的程度;(2)生活重构:课堂气氛的宽松、融洽程度,问题、活动的结构化程度;(3)多维互动:学生参与活动的广度,学生参与活动的态度、深度,教师巡视的合理程度;(4)动态生成:学习指导的范围和有效程度,教学过程调控的有效程度;(5)活动构建:目标达成度,解决问题的灵活性,教师学生的精神状态;(6)时空拓展:学习资源的处理,学习环境的创设。
  4 结果——多元发展的学生成长
  “能活动、能发展”是我们课堂教学的基本理念,因学生之势导多元之利,扬长避短促进学生发展,学生快乐成长的结果,是教学研究的终极目标。霍华德·加德纳的“多元智能理论”,给科学课堂活动教学研究带来的启示有:树立全面发展、个性化的、多元评价的科学课堂活动教学观。发展性评价理论带给科学课堂活动教学的启示有:评价所追求的是要通过对学生过去和现在状态报告影响未来,注重过程、关注发展的全面性、关注个体差异、注重学生本人在评价中的作用[10]。
  4.1 多元——因势利导
  多元的价值更多的是对未来的因势利导——相信学习是有用的,顺着社会发展的趋势,向有利于实现个人目的、社会目标的方向加以引导,使之渐近自然。
  现实的多元体验始于对问题的因势利导。学生心存问题之时常常也有利导之势。尊重学生提出的问题,其实质是尊重学生的思考。呈现于课堂的问题源于学生,更容易激发学生活动的信心,有些特别的理解如“反应不共存,共存不反应”就是在这样的情况下学生自己总结出来的。
  多样的问题是学生进一步多元发展的基础,有些问题教师可能很难想到,但对学生而言绝对有其经验或思考意义,如:“Na+、Cl-在蒸发的时候不是生成NaCl吗?为什么还可以共存?”“沉淀都是沉下去的吗?”“加水只是溶解,没有其他作用吗?”“Mg(OH)2在热水中能溶解,而在冷水中不能溶解,如何设计实验比较好?”“用稀硫酸与锌反应制氢气的实验中,往试管里加碳酸钠,会怎么样?往试管里加过量的氯化钡,会出现什么现象?还能制得氢气吗?”
  逼真的活动项目通常是基于问题解决的。2010年7月 16日,中央电视台介绍了“最好的保健矿石”砭石的功效如何被神奇地放大,砭石的成份是什么?电视台介绍了用盐酸直接滴到砭石上……我们通过如何测量才能得出“砭石含95%碳酸钙”,将知识组织成一个有机整体,贯穿于整个学习活动,使学生在这一情境中应用知识(核心概念、原理、过程与方法)解决问题,建构对知识的深层理解,进而“相信学习是有用的”并渐近自然生活。
  学生的问题通常源于生活、实验、生产与阅读,课堂教学采用的活动问题常常也是由专业实践、直观演示、模型操作、生活实例、科学知识及社会科学的专业实践改写来的,或以学生的个人经历为起点、或以学生学习体验为起点、或以学生的思维特点为起点。它们一般要求学生整合多种科学形式,而不是简单地应用一种解决程序。对学生来说,问题应当有一定的难度,涵盖所有该探究主题所牵涉的所有必要知识,并且可以是学生逐步自行设置的。
  4.2 发展——扬长避短
  学生对学科的认同是扬长避短的情意基础。由于学生习惯性地不愿意“犯错”,不愿意被质疑,教师应当让学生明白:得到他人的质疑与批判是科学产生过程中的必要环节;通过交流进而修改完善结论是科学学习必要的活动方式;鼓励个别化学习及同学间的相互交流,创造一种个体和群体相互促进的活动氛围。
  通过实施科学课堂活动教学,师生关系与学生的学习状态发生了变化。学生喜欢并觉得入门容易了,如有学生写道:“亲爱的帅气的化学老师,起初的日子里,我们特不理解你,觉得你上课稀里糊涂的,把我们搞得团团转,渐渐地发现,我们都走进了你眼里的化学世界,我们很感谢你,虽然我们认识才1个星期多点。[11]”
  学生对综合的体验是扬长避短的现实目标。科学教学中最有特色的是综合,科学教学中最难落实的也是综合。知识的综合与探究的综合是其两面。综观教材,我们发现真正的综合点并不多,无论是知识上的还是探究上的。这就要求我们立足教材核心知识点开发综合点。
  例如,“排水法收集时瓶口的玻璃片滑动”这是一个学生可能会遇到的实验现象。用排水法收集氧气时,从水槽中取出充满氧气的集气瓶,正放于实验桌上,发现瓶口上方的玻璃片容易滑动,其原因是什么呢?问题有了,这样的探究点既可以联系液体压强与液体深度的关系,又可以联系一下无处不在的大气压对实验的影响,还可以让复习过程中重复的制氧气实验获得新的动力。类似的综合还有:薯片是哪一种植物、哪一种器官为原料的?如何探究薯片中含有碳、氢元素?
  再如铁生锈探究活动:将一根细铁丝打磨后均匀分成4段,绕成螺旋状,在U形管底部加适量碱石灰,在其上铺上些玻璃棉,将两段细铁丝放入U形管的两端(其中一段铁丝用水湿润),塞紧胶塞。另两段一段放入空试管中,一段放入盛有蒸馏水的试管中(铁丝浸没水中)。连接氧气发生装置,打开分液漏斗,使反应开始(如图5)。约5~10分钟后,U形管中湿润的铁丝逐渐失去光泽并不断出现红棕色锈斑。对比其他三根细铁丝,可以探究影响铁丝生锈反应速率的因素。
  近三十年的教学经验,十余年的科学课堂活动教学实践,我们的心得是:
  教改实践要有不走极端而攀登山峰的集大成智慧。
  教改探索要有与时俱进且深入课堂的不懈怠恒心。
  参考文献:
  [1]颜伟云.把实验的主动权交给学生——课堂活动教学观下的实验教学新视觉[J].教学仪器与实验,2004,(11):11.
  [2]新华社.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)[S]. 2010:7;29.
  [3]朱清时.义务教育课程标准实验教科书·科学[M].浙江:浙江教育出版社.七年级上(第3版),八年级上(第3版),九年级上(第2版),2006;七年级下(第1版),2005;八年级下(第2版),九年级下(第2版),2005.
  [4]中华人民共和国教育部制定.义务教育初中科学课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2012:1;10~12.
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  [6]潘洪建.关于活动学习几个问题的探讨[J].课程·教材·教法,2009,(4):10~11.
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  [8]李保强,薄存旭.“教学相长”本义复归及其教师专业发展价值[J].教育研究,2012,(6):129.
  [9]颜伟云.课堂实验教学评价的三个取向[J].教学仪器与实验,2002,(2):39~41.
  [10]周卫勇.走向发展性课程评价——谈新课程的评价改革[M].北京:北京大学出版社,2002:29~31.
  [11]颜伟云.中国未来教育的博客:http://yanweiyun243.blog. 163.com/profile/?target=note#pn12,2008:9;12.