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摘 要:掌握“核心概念”是課標的基本理念之一。高中生在學習時,不能很好地構(gòu)建起生物學知識體系,課堂效率低下。結(jié)合對核心概念的理解,根據(jù)人教版高中生物必修教材,嘗試提出高中生物學核心概念教學的必要性和有效性。
關(guān)鍵詞:高中生物學;核心概念;有效教學
一、高中生物學核心概念教學的必要性
高中新課程關(guān)注學生的全面發(fā)展,提高學生的基本素質(zhì)和終身學習能力。在《普通高中生物課程標準(實驗)》的課程目標中,明確提出通過教學,學生可“獲得生物學基本事實、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識”。
1.以“核心概念”為引導進行教學的迫切性
在課堂教學中困惑較多,比如:師生如何在新課程理念指導下進行教與學?一節(jié)課中如何落實知識、能力、情感態(tài)度與價值觀三位一體的教學目標?在人教版教材中,將知識劃分為各個模塊,每個模塊有若干主題,每個主題由具體內(nèi)容標準和活動建議組成。由具體內(nèi)容標準規(guī)定了本課程所要達到的學習目標、活動建議,列舉了有利于學習目標達成的觀察、調(diào)查、資料的搜集和分析、討論、實驗、探究等活動。
2.學生在學習中以“核心概念”為主線,學習更有效
高中生學習科目多,難度大,學習中只有提高學習效率,才能學好各科知識。如果學生不能站在一定高度去認識教材,很難將教材中的基礎(chǔ)概念、基本實驗技能內(nèi)化成自己的。
二、以“核心概念”為指引的有效教學
教師在課堂教學中最容易出現(xiàn)的偏差是對有關(guān)生物學現(xiàn)象的事實性知識內(nèi)容豐富度下了很大功夫,而對一般性概念的形成和核心概念的基本理解常常忽視,從而導致教學有效性降低。雖然核心概念的教學目標一般很難在一節(jié)課內(nèi)完成,但每節(jié)課應從不同維度指向核心概念,確立以其為中心進行有效教學。下面以人教版必修1《分子與細胞》第五章《細胞的能量供應和利用》第三節(jié)《ATP的主要來源――細胞呼吸》為例,簡要說明基于核心概念進行有效教學的一些優(yōu)勢。
1.確定出“核心概念”,能準確選出一節(jié)課的有效學科信息
高中生物學的核心概念是教師或?qū)W生對生物學核心問題(生命實質(zhì)問題)的相對本質(zhì)的認識或看法,這里的“概念”實際上就是認識或看法或解釋,這里的“核心”是指生物學的核心問題。在實際教學中,如果教師在備課時就確定好核心概念,然后圍繞其選擇備課內(nèi)容,就會選擇出生物學概念,理解有效的學科信息。本章的核心概念為“細胞所需能量中ATP主要來自于細胞呼吸”,本節(jié)的核心概念為“酵母菌的細胞呼吸方式”,進而選擇出本節(jié)有效信息為:酵母菌的有氧呼吸、無氧呼吸。當我們篩選出有效信息時,本節(jié)課的主導知識就順其自然地展現(xiàn)出來,在教學中就會有的放矢。
2.整理出核心概念,能夠使零散的知識結(jié)構(gòu)化
教材中各個小節(jié)的知識可能是零散的,缺乏條理性。通過細致的梳理事實性知識概念圖或者思維導圖,能夠使零散的知識結(jié)構(gòu)化、條理化,學生在學習后能夠及時發(fā)現(xiàn)知識的關(guān)聯(lián)性,能夠理清知識間的關(guān)系,更能及時查找出自己知識的漏洞。這既可以使眾多的事實性知識形散而神聚,又可以使整節(jié)課的教學由淺入深,層次分明,脈絡(luò)清晰,重點突出。本節(jié)教學從我們?nèi)粘I钪械恼麴z頭和釀酒入手,切入酵母菌的細胞呼吸這個主題,引導學生探究它的呼吸方式(表1)。
3.聚焦核心概念,有利于達到教學目標,使教學流程更為順暢
教學目標是圍繞核心概念而設(shè)定的。保證學生能夠通過課堂構(gòu)建核心概念,需要教師借助身邊可見的事實,情景化導入,再引入一般概念,然后使其形成知識體系。從知識體系的一個節(jié)點開始,設(shè)定恰當?shù)乃季S流程,完成知識體系的架構(gòu),有利于學生掌握核心概念,達到學習目標。根據(jù)本章的核心概念,本節(jié)課的教學目標可設(shè)定為:酵母菌細胞呼吸方式的探究,掌握對比試驗的設(shè)置。本節(jié)課的教學流程可設(shè)計如下:(1)以發(fā)面時需要敞口,釀酒時需要密封導入,引入酵母菌作為單細胞生物采取何種方式進行細胞呼吸;(2)酵母菌在有氧和無氧條件下的產(chǎn)物是什么;(2)在實驗中如何控制實驗條件,檢測實驗結(jié)果,如何設(shè)計對照實驗。當以上問題明確后,學生探究的過程就會成為探究學習細胞呼吸概念的過程,同時也是學習科學方法,養(yǎng)成科學態(tài)度和建立科學價值觀的過程。
4.整理出核心概念后,有利于選擇合適的檢測點,評價教學效果
傳統(tǒng)的教學檢測往往是從學生所學的知識中隨機抽取幾個有關(guān)的檢測點編制成試題,難以檢測學生對核心概念的理解。圍繞核心概念進行的教學設(shè)計,能在檢測環(huán)節(jié)設(shè)置合適的檢測點,特別是對核心概念形成的關(guān)鍵點,預設(shè)學生知識內(nèi)化后應該發(fā)生的外顯行為,這樣可以通過觀察學生的外顯行為檢測學生對核心概念理解達成的程度。
綜上所述,圍繞核心概念進行教學設(shè)計,有助于學生形成生物學知識體系。圍繞核心概念使知識進一步結(jié)構(gòu)化,教學目標更易達成,在實際教學中也易體現(xiàn)出知識的內(nèi)涵。
參考文獻:
1.張穎之,劉恩山.核心概念在理科教學中的地位和作用;從記憶事實向理解概念的轉(zhuǎn)變[J].教育學報,2010,6(1):57-61.
2.丁志光.教師要正確面對新教材[J].湖北教育,2005(3):56-57.
關(guān)鍵詞:生物學核心素養(yǎng);概念教學;實驗教學
引言:
對于生物學核心素養(yǎng)的理解以及進行高中生物概念教學和實驗教學的整合性研究,其前提都離不開對于核心素養(yǎng)的理解。核心素養(yǎng)是新時期教育改革中所提出的一個全新的命題,是指“生應具備的適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力,突出強調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷,更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實踐”。從這一概念中,我們不難看出,所謂核心素養(yǎng)的培養(yǎng),就是要扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的應試教育以分數(shù)決定一切的僵硬模式,使學習的目的得以體現(xiàn),能力得以提高,讓學生更加全面的發(fā)展自我。
一、生物學核心素養(yǎng)概念的內(nèi)涵
高中生物,雖然內(nèi)容較為淺薄且基礎(chǔ),但依然處處充滿了生命科學的基本要求,其對于生物學核心素養(yǎng)概念的明確依然是極其重要的,具體來說,主要有四點:
其一,是尊重生命的生命觀。什么是生命?生命是“生命是源于自然隨機事件且能在與環(huán)境互作中保留下來的具有新陳代謝和自我復制特征的物質(zhì)形態(tài)”,生命與生俱來一律平等,沒有高低貴賤之分。尊重生命的生命觀是要求對于所觀察到的生命現(xiàn)象及其相互之間的聯(lián)動關(guān)系,以一種審慎客觀的態(tài)度來進行解論證。因此,在高中生物的學習中,學生應當在理解生物學概念性知識的基礎(chǔ)上,對于生命的結(jié)構(gòu)與功能、進化與適應、穩(wěn)定與平衡、物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)換有一個清晰地認識,并能夠用科學的道理去解釋認識生命現(xiàn)象,解釋生命現(xiàn)象。
其二,是理性的思維邏輯。生物學是屬于自然科學的范疇,其對于科學的思維有著極高的要求,要求學生們具備有歸納與總結(jié)、推理與演繹、批判性思維、辯證性思維等自然科學的思維邏輯,嚴謹、審慎、誠實、認真,基于這樣的科學態(tài)度,才能夠?qū)W好生物。
其三,科學的探究方法。對于生物學研究,注重實踐、觀察,不盲從、不輕信,以客觀數(shù)據(jù)說話,以正確的實驗理解。
其四,高度的社會責任感。生物學科的研究,在高中階段,尚屬于基礎(chǔ),但已經(jīng)具備了一定的社會影響性。生物學科的學習,必須具備有高度的社會責任感,要求宣揚健康的生活方式,尊重和關(guān)愛生命,尊重和愛護環(huán)境,在科學合理的范圍內(nèi)進行生物實驗。
二、高中生物概念教學的內(nèi)容
高中生物教學當中,概念教學為其基礎(chǔ),同時也是傳統(tǒng)教學中最為重要的一部分。所謂概念教學,就是理解生物教學中許多重要的概念。以浙科版高中生物教材為例,在無機物那一課中,我們學習到了水的概念,知道水在細胞中的存在形式分為自由水和結(jié)合水這兩類。這一知識點的關(guān)鍵,就是掌握結(jié)合水、自由水這兩種水的概念。什么是自由水?它是以游離的形式存在的那種可以自由流動的水,這一類水占大多數(shù)。比如在植物的光合作用當中所涉及到的水,大多數(shù)都自由水。那么什么是結(jié)合水,就是在細胞當中已經(jīng)與其他的物質(zhì)相結(jié)合的存在,已經(jīng)作為細胞存在結(jié)構(gòu)的一部分。理解這兩種水的形態(tài)至關(guān)重要,他的概念清晰,不僅是能夠了解這兩種水的區(qū)別,更是有利于理解什么是是新陳代謝和新陳代謝中水的的變化。那么在新陳代謝旺盛的時候,自由水的含量會升高,而在新陳代謝降低的時候,自由水的含量也就隨之降低。此外,還有自由水的生理功能,其不僅是一種良好的溶劑,而且是是一種運輸介質(zhì),可以運輸營養(yǎng)物質(zhì)和新陳代謝的廢物,同時也可以調(diào)節(jié)體溫。在調(diào)節(jié)體溫這一知識點上,我們知道為什么發(fā)燒的時候,人要多喝水,其實就是要加快自由水的流動,加快新陳代謝的速度,從而盡快的把病毒排除。由此可見,掌握概念知識非常重要。傳統(tǒng)對于高中生物概念教學的內(nèi)容,主要集中在講的一方面,即講解知識點,然后附帶進行拓展。在新教改的背景下,這一傳統(tǒng)的模式遭到了否定。還是在上文中對水的學習,應該讓學生們對于水本身的作用進行自主學習,在自我理解的基礎(chǔ)上,舉出相關(guān)的例子,然后由老師來判斷是否正確,經(jīng)過這樣的學習,才能夠?qū)Ω拍钪R把握的更清楚。
三、高中生物實驗教學的內(nèi)容
與概念教學相對的,是高中生物的實驗教學。實驗教學,其本質(zhì)其實是對于知識點的具體認識,以便于加強掌握。例如在在呼吸作用的實驗當中,學生通過對于植物呼吸作用的具體實驗,來理解呼吸作用的過程。其是植物在細胞內(nèi)進行一系列的氧化分解,易產(chǎn)生二氧化碳和水的一種過程,并在此過程中產(chǎn)生ATP,為植物的生長提供能量。通常來說,簡單的概念教學,并不能讓同學們對于呼吸作用有個深入的理解,而實驗教學,則可以通過物質(zhì)的測定、前后對比,來清楚地暫時呼吸作用消耗了什么,產(chǎn)生了什么。當然,在傳統(tǒng)的教學里面,實驗教學的內(nèi)容,多數(shù)以老師演示為主,學生的作用主要是觀察,理解。在新教改的過程中,這一過程也變成了,在老師的指導下,學生親自設(shè)置實驗的步驟,并進行動手實驗,從而使實驗的實踐性大大增加。很多學生通過自己設(shè)計實驗,理解實驗的步驟,并在之后的學習中,逐漸深化這些理解,從而加強了相關(guān)知識點的記憶。
四、基于核心素養(yǎng)的概念教學與實驗教學的整合教學模式
所謂概念教學和實驗教學的整合,就是要將這兩類教學模式變成不可分割的有機整體,以概念教學促進實驗教學,以實驗教學來強化概念教學,從而整體的提高高中生物教學的課堂成效。例如在上文中所說的水的分類和呼吸作用的實驗當中,二者原本是不相干的兩部分知識內(nèi)容,但其內(nèi)在卻存在著重要的關(guān)聯(lián)。在呼吸作用的實驗中,所涉及到的,產(chǎn)生的水,就是自由水。細胞在有氧的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等的有機物徹底的分解產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放能量,產(chǎn)生許多的ATP,或沒有氧氣參與的無氧呼吸,最終還是產(chǎn)生水。而與呼吸作用的實驗相反,我們還有另外一個實驗,即光合作用的實驗。在光合作用實驗當中,植物從外界吸收了二氧化碳和水,然后進行光合作用,呼出空氣,其過程上與呼吸作用是相反的。這些實驗當中,水都是作為一種重要的元素而存在并參與其中的。那么對于水的概念的理解就極其重要。
從這一點,我們可以看出,某種程度上來說,概念教學為實驗教學提供了基礎(chǔ)性的概念。例如如果不能夠理解自由水和結(jié)合水的概念,在之后凡是涉及到水的知識點當中,都會存在問題。而同時,實驗教學可以進一步強化對于概念的理解。例如在上文中,關(guān)于呼吸作用和光合作用的實驗,與水的參與,可以進一步強化對于自由水和結(jié)合水的概念的理解,從而使概念教學更上一層樓。因此,與傳統(tǒng)的教學模式中,將概念教學和實驗教學分離所不同,新教改之下的教學方法,是將二者緊密結(jié)合,其最終的目的就是基于生物學核心素養(yǎng)來促進能力的提升,最終培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。在當前,很多高中生物教學當中,這一方法已經(jīng)進行大量的普及,其意義非凡,充分體現(xiàn)了生物學核心素養(yǎng)的基本要求。
總結(jié):
綜上所述,我們不難看出,當前,針對“核心素養(yǎng)”進行的教學以及卓有成效,尤其是在高中生物的教學當中,很多老師已經(jīng)意識到了將概念教學與實驗教學進行整合教學,在傳統(tǒng)的教與新時代的學的基礎(chǔ)上,進行一種新的整合互動,從而使學生真正做到掌握知識,提高能力。由此也為高中教育的改革開辟了一條可供啟迪的新的路徑。
參考文獻:
[1]鄧永鵬. 利用“七步逐層推進法”進行高中生物學核心概念教學的研究[D].陜西師范大學,2014.
關(guān)鍵詞: 高中生物教學 “遺傳與進化”模塊 核心概念 教學策略
《普通高中生物課程標準》在課程目標的知識目標中要求學生“獲得生物學基本事實、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識”。高中生物課程標準中這些要求無疑傳遞了這樣一個重要信息:新課程絕不是輕視知識,也不是要降低對知識教育的要求,而是要求重視“核心概念”的教學。簡而言之,即由追求對繁雜的生物學事實性知識的記憶,轉(zhuǎn)向?qū)Α昂诵母拍睢钡纳顚哟卫斫?,體現(xiàn)了國際科學教育“少而精”的原則。
在“遺傳和進化”模塊體系中,模塊核心概念占主導地位,一般概念和具體概念對理解核心概念起支撐作用。很多一般概念和具體概念承上啟下,反映一定的基本原理和規(guī)律,運用得好,不僅對某些生物學問題進行理解、作出合理判斷和推出正確結(jié)論的基礎(chǔ)有很大幫助,而且對學生邏輯思維能力的培養(yǎng)和教學質(zhì)量的提高有突出意義。模塊核心概念教學策略的原則是——一般概念和具體概念的教學是圍繞核心概念展開,為學科主題和學科思想服務(wù)。開展核心概念教學的目標是學生忘掉一些學過的具體事物之后,仍然能長期保留的廣泛而重要的理解。
一、構(gòu)析“遺傳和進化”模塊的核心概念的策略
1.構(gòu)析核心概念是進行教學的前提和關(guān)鍵。
要想正確地構(gòu)析知識的核心概念,需要對知識有相當深度的了解和理解,并且在構(gòu)析原理的時候貼近學生生活實際,如果能夠用具體的實例說明問題的,就盡量選用學生熟知的實例。若是構(gòu)析的概念比較抽象,學生在理解概念的時候就會很困難,不利于課堂教學的順利進行。
2.完成從核心概念到一般概念和具體概念的關(guān)聯(lián)。
有了事物的核心概念僅僅是教學的前提,如何將教材上的一般概念、具體概念與核心國內(nèi)進行關(guān)聯(lián)就是教學過程的關(guān)鍵部分,這種聯(lián)系的建立不是強行安插的,而是合理的、流暢的。合理就是要符合學生思考方式,流暢就是要保證思維的連貫性,避免出現(xiàn)跳躍,因為核心概念教學是從具體概念到一般概念再到核心概念的,學生是從不了解不知道的狀態(tài)自然而然過渡到知的狀態(tài),所以不應出現(xiàn)跳躍性思維。例如:變異是生物個體間出現(xiàn)差異,這種差異是指表現(xiàn)型不同,表現(xiàn)型受到生物遺傳物質(zhì)和外界環(huán)境的共同影響,遺傳物質(zhì)分為核遺傳物質(zhì)和質(zhì)遺傳物質(zhì)……依次順延下去,就能夠和基因突變、基因重組、染色體變異建立聯(lián)系,不但順暢,容易明了。
3.引導是教學的關(guān)鍵,應用是提升核心概念的根本途徑。
在課堂教學過程中,從核心概念出發(fā)通過思維活動完成對教材知識的聯(lián)系,實現(xiàn)對事物的構(gòu)析和概念的形成,這個過程中教師要做的而且必須做好的是引導工作。教師的引導不僅是幫助學生實現(xiàn)思維活動的關(guān)鍵,而且是圈定學生思維活動范圍的必需,因為思維并不是天馬行空地亂想瞎說,而是基于一定的理論依據(jù)。至于如何進行思維活動,則是學生的事情,而且一定要成為學生的事情。
教師在引導過程中,既要關(guān)注預想(設(shè)想)的思維結(jié)果,又要關(guān)注在預想之外,但又有理論支撐的思維結(jié)果,而不能因為學生的思維活動超出了你的設(shè)想,就置之不理或者粗暴扼殺。比如在無籽果實的培育中,學生提出曾經(jīng)碰到過的一個習題,題目的關(guān)鍵點是有一個基因能夠?qū)е滦坌曰ǚ鄄挥M而提出如果有基因會導致卵細胞或受精卵不育,也可以做到無籽果實。這種說法雖然在教材中沒有出現(xiàn),但這種說法有其理論依據(jù),并且能夠?qū)崿F(xiàn)目的。教師不能因自己沒有設(shè)想到,而置之不理,而是要引導學生做好分析。
核心概念教學的最終目的是讓學生在面對問題的時候,能夠自己分析構(gòu)建核心概念,完成自我學習,而這個問題不一定是生物學上的問題,還可以是其他學科或生活中遇到的問題,當然本文所言及的問題僅僅局限在生物學問題上,通過在生物學問題上的應用,使得學生具備遷移能力。
二、運用概念圖,建立概念間聯(lián)系的策略
概念圖是一種將有關(guān)某一主題不同級別的概念或命題置于方框或圓圈內(nèi),再用各種連線將相關(guān)概念或命題連接,形成關(guān)于該主題的概念或命題網(wǎng)絡(luò)。它包括節(jié)點、連線、連接詞、層次四個基本要素,節(jié)點是置于方框或圓圈中的概念,連線表示節(jié)點概念間的意義關(guān)系,連接詞是置于連線上兩個概念之間的意義聯(lián)系詞,層次是指關(guān)鍵概念置于頂層,一般概念位于其次,依次類推顯示等級關(guān)系。
遺傳和進化是一個內(nèi)在有著聯(lián)系緊密的完整性、系統(tǒng)性很強的知識體系,每一章節(jié)表面是獨立的,實質(zhì)上知識點之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系,如果不能正確理解概念的本質(zhì),僅僅采取死記硬背的方式學習,則必然造成學生知識體系的零散、欠缺和不完整,給學生學習帶來很大困難。通過讓學生構(gòu)筑概念圖能很好地解決這個問題,能幫助學生構(gòu)建核心概念。遺傳和進化概念很多,絕大多數(shù)概念之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系,但有些具體概念聯(lián)系不易區(qū)分層次,有些概念由于學生認知水平的限制還不能做到廣泛聯(lián)系,教師也不能為了概念圖教學引入新概念從而加大學生負擔,因此教師在使用概念圖時應視情況而定。新授課中知識比較孤立,能聯(lián)系的只有學生的經(jīng)驗和已有的知識,這樣建立的概念圖是不完整的,給學生的不是整體知識,因此是否適用概念圖教學還有待研究。利用概念圖進行復習教學,能對概念進行有效整合,能利用概念之間同、異及內(nèi)在聯(lián)系實現(xiàn)知識的遷移和歸納。
三、實現(xiàn)與核心概念直接關(guān)聯(lián)的有效探究過程的策略
1.巧設(shè)情境,引導學生提出與核心概念直接關(guān)聯(lián)的問題。
“疑是思之始,學之端”(孔子語)。問題既是思維的起點,又是思維的動力。沒有明確的科學問題就是沒有目標,而沒有目標的探究始終是停留在感性認識階段,而不能上升到理性階段即形成科學概念乃至核心概念??梢娕c核心概念直接關(guān)聯(lián)的“問題”對科學探究活動的重要性,當然科學問題也只能由學生在活動中遇到不解或矛盾時自己提出來,不應該、也不可能在教師的追問下“逼”出來。而矛盾是產(chǎn)生問題的母體,因此教師要想辦法給學生設(shè)置困惑或矛盾。
2.精選材料,引導學生參與與核心概念直接關(guān)聯(lián)的探究活動。
探究活動應該有足夠的材料,足夠材料的意義不在于每個學生都有每樣材料,但學生應該都有在探究中起關(guān)鍵作用的材料。同時,提供的材料要能激發(fā)學生的興趣。事實上,大多材料都能激發(fā)學生的興趣,關(guān)鍵在于應該通過這些材料,帶給不同水平的學生不同層次的體驗和經(jīng)歷。另外,材料應該蘊涵著比較典型的科學概念,能讓學生的思維碰撞出火花。所以有結(jié)構(gòu)的材料是學生展開探究的前提之一。
例如要形成染色體組概念,給學生提供撲克牌,去掉大王和小王,分成相同花色的四組,每一組可以看成是一組染色體,通過這樣的材料把染色體組、減數(shù)分裂、遺傳信息的傳遞和表達聯(lián)系起來,教師用明確、關(guān)鍵的語言直接指向?qū)W生的形成概念的認識過程。
教學是一個用時較長的較為系統(tǒng)的一種過程,不同的教學策略和教學方法是建立在一定的教學理念上,核心概念的教學也是如此,而且要長期地堅持,才能卓有成效。
概念是人思維的基本元素,人們的思維是以概念為基礎(chǔ)的,生物事實的構(gòu)建可以靠單純的記憶就可以完成,而概念的形成必須靠理解才能完成。隨著時間的推移,大量的生物學事實學生可能忘記,生物學核心概念卻留在學生心中內(nèi)化為學生的生物學素養(yǎng),從而指導學生在今后的生產(chǎn)、生活中作出科學的決策。所以說生物科學核心概念的掌握,應該作為生物學教學的重要教學目標和理念來實現(xiàn),它是培養(yǎng)學生生物學素養(yǎng)最重要的一個方面。
目前,傳統(tǒng)、單一的以知識傳授為基礎(chǔ)的教學嚴重阻礙了學生能力的發(fā)展,以發(fā)展學生核心素養(yǎng)為導向的教育理念已成為深化基礎(chǔ)教育改革的新方向和新動力。所謂“核心素養(yǎng)”是指適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格與關(guān)鍵能力,是所有學生應具備的最關(guān)鍵、最必要的共同素養(yǎng)。[1]科學課程改革的核心是提高學生的核心素養(yǎng),核心概念是科學規(guī)律和原理的基礎(chǔ),更是學習科學的思維過程的核心所在。因此,探究核心素養(yǎng)視角下的初中科學核心概念教學具有前瞻性及重要意義。
一、初中科學核心概念教學現(xiàn)狀分析
目前,初中科學核心概念教學存在的問題有:
(1)教材編寫時沒能突出核心概念的產(chǎn)生及發(fā)展過程,教師對核心概念的把握能力不足。如浙教版初中科
學教材將生命科學、物質(zhì)科學、地球與空間設(shè)計為一個整體,注重突出學科綜合性,但教師對相關(guān)核心概念的
把握能力明顯不足。
(2)從學生概念學習行為的統(tǒng)計(如圖1)來看,占絕對比例的還是“做大量習題學習”,而核心的“實驗探究學習”比例較低,未能體現(xiàn)科學學習本質(zhì)。[2]
例如,如果地球是運動的,當人跳起來后不應落在原來的位置上,但實驗的事實卻是落在原處,那只能說明地球是靜止不動的。這個問題直到慣性知識的出現(xiàn)才得以解決。教師如果能將這些關(guān)鍵事實呈現(xiàn)給學生,那么學生對此的看法將是完全不同的。
要避免這種科學性問題,教師對基本事實要充分了解,要給學生提供足夠多的事實依據(jù)讓其判斷,不能僅進行簡單片斷的呈現(xiàn)。如上面講到的,教師不能只是展示古人的錯誤結(jié)論,而更應當展示古人對問題的思考過程及艱苦的探究過程。學生只有全面地掌握事實資料,才能做出正確的判斷。同時,教師還要創(chuàng)設(shè)符合當時科研水平的情境,用語言讓學生“穿越”到當時的環(huán)境中,讓學生有身臨其境的體會,學會從古人的角度來看待問題。例如,在講小行星發(fā)現(xiàn)史時,如果只是給學生介紹“1801年1月1日,意大利天文學家皮茨在觀測星空時偶然發(fā)現(xiàn)有一顆‘星星’每天晚上都要改變位置,因為它個頭太小,不能和大行星相比,因此被稱作‘小行星’。這拉開了小行星帶發(fā)現(xiàn)的序幕”,那么就會讓學生感覺小行星的發(fā)現(xiàn)是一件輕而易舉的事情,只要拿起望?h鏡就能發(fā)現(xiàn),但事實并非如此。在浩瀚星空中尋找一顆星是一個巨大的工程,其實在發(fā)現(xiàn)“小行星”之前,德國天文家波德進行了二十年的努力探索,發(fā)現(xiàn)后又要經(jīng)過大量的確認。只有這些大量的信息呈現(xiàn),才能給學生一個真實的科學史。
當我們在教學實踐中運用這些教學策略時,我們發(fā)現(xiàn),確實可以取得如同一些文獻中所述的預期效果。然而,當我們設(shè)計一些新的情境讓學生運用牛頓第一定律去解決問題時,令我們十分吃驚的是:學生對于牛頓第一定律的掌握程度卻又非常之差。這使得我們困惑不解。為何對同一教學策略教學的結(jié)果的評價出現(xiàn)如此之大的偏差?是教師教的原因,還是學生學的原因,抑或兩者兼而有之。這促使我們對牛頓第一定律的教學進行深層次的理性思考,進一步,我們從學生的認知心理上,對這一規(guī)律的教學進行了深入的研究。
通常牛頓第一定律的教學,一般是按教材編排順序,先進行演示實驗通過實驗探索引出課題,然后通過講解亞里士多德的觀點,消除“力是維持物體運動原因”的錯誤觀念,進一步通過做斜面小車實驗,說明了伽利略的觀點,再通過“靜止的物體如果不受力情況”總結(jié)出牛頓第一定律,最后讓學生運用牛頓第一定律去解釋日常生活中的現(xiàn)象,從而完成整個教學過程。
為了檢驗學生學習和掌握牛頓第一定律的情況,我們曾用這樣一道題目來檢測學生。題目如下:你坐在向前勻速直線運動的船里,有人在船里豎直向上蹦起來,他會落水嗎?為什么?全班56名同學在試卷上皆答:落水。問其原因,皆曰:船在走,而人跳起后不再向前走了。
怎樣更好地改進牛頓第一定律的教學效果,使牛頓第一定律的教學效果真正是實實在在意義上的令人滿足。我們認為,囿于一般形式上的教學方法的改進已是隔靴搔癢,而必須深入到學生的認知結(jié)構(gòu)中去考察學生產(chǎn)生錯誤認識的根源。研究和改進牛頓第一定律的教學,應當了解學生頭腦中前科學概念的特點。
(1)學生頭腦中的前科學概念是自發(fā)形成的。過去,我們在教學中,常常誤認為學生在學習物理之前其頭腦如同一張“白紙”,教師可以在上面任意涂畫,事實并非如此。學生在長期的生活實踐當中,逐漸形成了自己對客觀世界物質(zhì)運動規(guī)律的看法。他們幾乎每天都會看到物體在力的作用下運動,而在力停止作用時物體靜止,于是主觀地斷言:有力,則物體運動;無力,則物體靜止。這正是亞里士多德“力是維持物體運動原因”的理論。
(2)學生頭腦中的前科學概念具有隱蔽性。由于學生頭腦中前科學概念都在潛移默化中形成的,所以它以潛在的形式存在。這包含兩方面的意義。其一是學生自己并沒有意識到它的存在,因為學生并沒有有意識地思考并形成“力是維持物體運動原因”的概念。其二是前科學概念平時并不表現(xiàn)出來,但往往在學生運用物理概念解決問題時表現(xiàn)出來。比如前述測驗表明,許多有10多年教齡的初中物理教師頭腦中也存在著牛頓第一定律的前科學概念,然而他們自己卻并不知道。在上述研究的基礎(chǔ)上,我們對牛頓第一定律的教學提出如下教學建議。
(3)注重實驗使學生獲得必要的感性認識。人的認識是對客觀事物的能動的反映,沒有客觀事物作為基礎(chǔ)就難以實現(xiàn)對事物的正確認識,要使學生掌握物理規(guī)律,必須使學生所學的問題獲得生動具體的慣性認識,然后在通過感性認識的加工上升到理性認識。
牛頓第一定律的教學中,在演示“靜止的物體如果不受力時會怎樣”,這個現(xiàn)象由于學生腦中前科概念的影響很多同學認為雞蛋會隨著墊板一起飛出去,而實際的現(xiàn)象卻與他們的想象大相徑庭。若學生能演示這個實驗,不但加深了印象,更主要的是讓學生體會到實驗成功的。激發(fā)了他們求知的欲望,提高了學習物理的興趣,每位學生都看著靜止的雞蛋,睜著求知的眼睛,渴望回答腦中的為什么,這時,老師在進行巧妙的引導、點撥就會點燃學生智慧的火花,使學生在快樂中求得知識。
(4)必須破除教師、學生頭腦中的前科學概念。由于不少初中物理教師頭腦中還具有牛頓第一定律的前科學概念,因此,很難想象出這些教師所教授出的學生頭腦中的前科學概念能夠加以破除。所以,破除教師自己頭腦中前科學概念是牛頓第一定律教學的前提。
(5)講清規(guī)律的來龍去脈,培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)。在規(guī)律教學中,如果學生不清楚為什么要學習這個規(guī)律,不了解前人得出這個規(guī)律所經(jīng)歷的曲折道路和付出的艱辛勞動,就不知道這個規(guī)律對進一步學習物理的必要性。在牛頓第一定律的教學中,若只給學生結(jié)論,沒有注重知識的探索過程,就大錯特錯了,通過學生探究式的實驗可以明顯的看到小車受的摩擦力不同,運動的距離不同的現(xiàn)象,再加上老師進一步推導:“如果表面極其光滑(即不受力)小車會運動的路程越來越長,永遠運動下去,得出的結(jié)論順理成章,而且學生也明白了知識的來龍去脈,進而加深了印象,將頭腦中的前科學概念徹底否定,建立了一個新的科學概念和思維方法。
(一)教師的教學觀念要真正改變
只有教師的觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變,才能接受最新最好的理念,也才能使他的實際教學發(fā)生改變,朝著課改方向前進。教師必須從演講臺上撤下來,把學生從聽眾的心理角落中請出來,努力使學生回歸學習的主置,使其真正全身心投入到課堂學習中來。授課是將新知識輸入學習者腦中,優(yōu)秀的授課必須以學習者為中心,并且要與學生自己的目標和現(xiàn)有的知識聯(lián)系起來,“促使學生聯(lián)系的越多,學生就學得越多”。調(diào)動學生全部感官擴大神經(jīng)興奮的刺激區(qū)域和興奮頻數(shù),是快速學習的根本。真正優(yōu)秀的教師總能確保學生充分參與到教學活動中來,從而使學生從學習中獲得盡可能多的信息。
讓學生多思考,只有思考才有問題,有問題才會有探究,有探究就會有發(fā)展。在這無形之中就能把你的教學理念融入到你的教學中,學生也在無形之中接受你的理念,同時學生自己也就在無形之中接受了新課標,在無形之中發(fā)展了自我。這樣也就達到了新課標精神所要求達到的目的。
(二)課堂中真正體現(xiàn)學生的主體地位,這也是提高教學質(zhì)量的關(guān)鍵之處
在課堂教學中調(diào)動學生學習的積極性,讓學生主動的學習,是提高教學質(zhì)量的關(guān)鍵。
課堂教學是影響學生學習活動最重要的情境因素。因此,優(yōu)化課堂教學質(zhì)量,構(gòu)建一個可充分發(fā)揮教師教學的主導作用,激發(fā)學生學習的主體性的教學活動模式,是最為關(guān)鍵的問題。
1、突出化學實驗在課堂教學中重要作用:
實驗在化學教學能激發(fā)學生學習興趣,調(diào)動學習積極性。但有些學生只是看熱鬧,事后問那個實驗是什么現(xiàn)象,說明什么問題,卻一概不知。怎么防止這種現(xiàn)象,在實驗之前可以提出相應的問題,用“激發(fā)他們的好奇心”來引起學生興趣,這樣效果更好些。
實驗為形成化學概念,認識化學原理提供了素材和依據(jù)。如學生實驗金屬鈉的性質(zhì),通過對鈉和水的反應現(xiàn)象觀察,可以得出鈉的主要物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。
在課上學生自己能做的實驗要盡可能讓學生做,也可以利用課外活動進行一些“選做實驗”和“興趣實驗”,讓學生動手動腦,提高學生學習化學的積極性,開闊學生的化學知識面。
2、讓學生參與知識的概括過程:
思維乃至智力的最顯著的特性是概括性。
概括在思維乃至智力的發(fā)展及其訓練中的意義是十分重要的。所以不要像以前一樣,讓老師概括好了“塞給”學生,教師要在化學課堂教學中突出對學生概括能力的訓練。
根據(jù)學生已有的化學知識和學習化學過程中形成的經(jīng)驗,使學生對概念有較深刻的印象。如對原子結(jié)構(gòu)和元素周期律的學習。學習元素及其化合物的知識時,要引導學生學會從“個別到一般”和從“一般到個別”的學習規(guī)律。在學習過程中對所學知識進行及時的概括和總結(jié),對提高學生能力方面是很有幫助的。
(三)加強教師的課前備課
在新課程改革下,隨著教師角色的轉(zhuǎn)變和學生學習方式的改變,備課不再是教材內(nèi)容的簡單的詮釋、教學過程的簡單的安排、教學方法的簡單的展示,它的性質(zhì)、功能、方法已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。只有我們的設(shè)計是讓教材內(nèi)容與學生的經(jīng)驗、體驗建立了聯(lián)系,搭起了教材內(nèi)容通向?qū)W生生活世界的橋梁,讓我們的教材內(nèi)容更好地激發(fā)起了學生的探究熱情和認知欲望時,我們的課堂才會充滿生命般的活力,學生才能真正成為學習的主人,教材中死的知識才能成為轉(zhuǎn)化為學生的能力和品質(zhì)。
注重學生差異,根據(jù)不同情況,有的放矢地備課,有針對性地設(shè)計適合不同類型學生的學習活動,使每一個學生都能得到不同層次、不同程度的發(fā)展?!盀閷W習而設(shè)計教學”意味著不能僅僅考慮教師教得方便,教得精彩,教得舒暢,而是應把學習和學習者作為焦點,以教導學,以教促學。從現(xiàn)實的教學情況看,一些教師在備課時,往往更多考慮自己怎么上這堂課,而很少把自己當學生來想想:如果我是學生,學習時我會遇到什么問題?我怎樣才能較快地掌握?……所以,在備課中要始終把握自己備課的目的:是讓學生更好地學習而備,是為學生學習而準備。學生才是真正的主人,不是為自己好教而備。
(四)注重課后備課,提高教學反思能力
傳統(tǒng)的備課是施教前的精心設(shè)計,一旦物化為教案,就一勞永逸,反復使用。按新課程標準來看,完整的備課應該是教學前的預案+教學中的記錄、調(diào)適+教學后的反思。預案設(shè)計宜粗不宜細,只需設(shè)計話題、設(shè)計活動板塊、設(shè)計主問題,只為學生“自主、合作、探究”的學習提供平臺。備課的精華在教學中的記錄、調(diào)適,教學中,有時候?qū)W生的行為并沒有按教師的設(shè)計意圖來進行,教師要觀察、傾聽,了解學生的原始理解,發(fā)現(xiàn)他們富有創(chuàng)意的閃光點,從而調(diào)整教學目標、教學問題、教學流程,完成第二次備課。
一、以實際問題導入學習內(nèi)容,提高學生學習興趣
新教材的特點是貼近生活,貼近實際,這就要求我們在教學中創(chuàng)設(shè)問題情境,發(fā)散學生的思維,使其主動參與學習。同時鼓勵學生用已有的知識和經(jīng)驗去推理、觀察、比較、分析、概括等尋求解決問題的方法。比如:在學習圓時,以“車輪為什么是圓的”引入,這是學生再熟悉不過的例子,把它與圓聯(lián)系起來,得到一些圓的知識,再把知識應用到實際中去。這符合事物的認識規(guī)律:實踐――理論――實踐。再如:在講“兩點之間,線段最短”時,可以讓學生觀察草坪四個角并提出怎樣在兩個角之間走出一條最近的路,這就無形之中引入了“兩點之間,線段最短”。用實際問題引入教學,可以增強學生的學習興趣。這就需要教師在教學中注重學生對問題意識的形成和培養(yǎng),尋求解決問題的方法。
二、注重課堂交流,師生體驗合作快樂
新課程強調(diào),教師和學生都是教學活動的主體。教師是教的主體,學生是學的主體,是認識的主體,教師要引導學生進入學習過程,培養(yǎng)學生良好的思維習慣和質(zhì)疑探索的意識。為此,教師應充分利用數(shù)學本身具有的邏輯特點,運用直觀性、過程性等教學原則喚起學生的興趣和熱情,為學生提供形象直觀的素材,引導學生觀察,讓學生充分實踐、探索交流。新教材多以“問題串”的形式呈現(xiàn)學習內(nèi)容,并且給出了學生自主學習的空間,在教學中還可以加入一些鼓勵性的語句,增強學習興趣,從而讓學生在輕松愉快的氛圍中學習。對于那些知識結(jié)構(gòu)恰當、問題難度適中的內(nèi)容,讓學生在獨立思考的前提下經(jīng)過討論、交流,肯定在合作中學習是好的方式。經(jīng)過討論后,教師一定要給出結(jié)論,否則收不到預期的效果。
三、結(jié)合數(shù)學學科特點,讓學生在科學探究中體驗快樂
新教材要求教學活動中注意避免那些不必要的枯燥的繁瑣運算與論證,這樣,對于保持學生的學習興趣必然是有益的。但是對計算器的使用應恰當,否則會造成學生對計算器依賴而不能獨立完成作業(yè)的后果。其實,數(shù)學的美是“冷而嚴肅的美”,它不可能像看小品或游戲一樣,讓人很直觀地感受到,而需要在教師的不斷引導下,讓學生去理性地體驗。然而,一旦學生有了感受數(shù)學美的能力,由此而產(chǎn)生的學習數(shù)學的興趣將是穩(wěn)定而持久的。比如在數(shù)系的統(tǒng)一、運算的統(tǒng)一、數(shù)與形的統(tǒng)一等內(nèi)容中挖掘數(shù)學的“統(tǒng)一美”,在應用數(shù)學方法解決其它學科中的問題和聯(lián)系實際問題時挖掘數(shù)學的“抽象美”,在邏輯推理、運算、“多一毫則長,少一毫則短”的數(shù)學討論中挖掘數(shù)學的“嚴謹美”。在一題多變、一題多解的教學中挖掘數(shù)學的“奇異美”。只要教師注重挖掘,數(shù)學美就無處不在。只要教師循循善誘的引導,學生感悟數(shù)學美的能力就會與日俱增。
1.注重開放性,激發(fā)求知欲
新課程標準特別強調(diào)人人學有用的數(shù)學,不同的人學習不同的數(shù)學,不同的人在數(shù)學上得到不同的發(fā)展。這就要求教師在設(shè)計練習時,從練習內(nèi)容的選取到形式的呈現(xiàn)都盡可能讓學生留有充分的思考余地。傳統(tǒng)的練習設(shè)計有一個共同的特點:條件確定,答案唯一,這樣的練習有很大的缺陷,阻礙了學生的個性發(fā)展,時間一久往往造成學生思維的定勢,對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力顯然不利。因此,我們在教學時,應設(shè)計一些開放性的練習,給學生提供較為廣闊的創(chuàng)造和想象空間。
2.強調(diào)創(chuàng)新,重在探究
【關(guān)鍵詞】對數(shù) 概念 認知負荷 圖式建構(gòu)。
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2015)06B-0072-03
對一個數(shù)學概念的學習,并不僅僅在于能記住它、表達出它的定義、認識它的代表符號,而且要真正能夠理解和把握它的本質(zhì)屬性,并能運用它來解決問題。對數(shù)函數(shù)是高考的一個熱點。對數(shù)概念掌握不好,將會直接影響到學生對很多與對數(shù)函數(shù)有關(guān)的題目的理解和把握,導致各種的錯誤的發(fā)生。所以說對數(shù)概念是數(shù)學的一個基本而又重要的概念。本文將圍繞對數(shù)概念的講解策略,從對數(shù)概念的應用等方面對對數(shù)概念教學進行探討。
一、問題的提出
高三的同步訓練中有這樣一道題:
函數(shù)的定義域是( )
A.(1,2)∪(2,3) B.(-∞,1)∪(3,+∞)
C.(1,3) D.[1,3]]
解答過程如下:
由解之得,故選 A
這道題的考查目的就是為了讓學生熟練掌握函數(shù)的定義域的求法,把握好基礎(chǔ)知識,但結(jié)果答對的只有少數(shù)幾個,相當多的學生根本不知道怎么入手,看見log就頭痛,20%的學生的答案為C。最后,很多學生對解答過程提出問題:可以理解,那是因為真數(shù)要求大于0,但為什么還要這個條件?若把題目換成求函數(shù)的定義域,大部分的學生馬上可以回答是。這時候才有同學醒悟過來,原來還要考慮分母不為0??蔀槭裁词恰??只有極少的學生知道原因所在。
高三了,仍有相當多的學生對對數(shù)的定義和性質(zhì)掌握不好,理解膚淺,有的甚至連最基本的對數(shù)和指數(shù)的互化都不懂。其他班的情況也好不到那里去。在普通高中里,這種情況不是一屆兩屆學生的問題,而是我們在數(shù)學教學中一直都頭痛的問題。那么,我們的對數(shù)概念的教學應該如何進行才能讓學生理解并掌握呢?
對數(shù)概念是數(shù)學的一個基本而又重要的概念。對數(shù)概念掌握不好,將會直接影響到學生對對數(shù)函數(shù)的理解和掌握,影響到很多與對數(shù)函數(shù)有關(guān)的題目的理解和把握,導致各種錯誤的發(fā)生。而且,對數(shù)函數(shù)是高考的一個熱點,通常以選擇題或填空題的形式考查對數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì);或者與不等式等其它知識相結(jié)合,出現(xiàn)在解答題中。但我們知道,學好一個數(shù)學概念,并不僅僅在于能記住它,把它背下來,能表達出它的定義、認識它的代表符號,而是要真正能夠理解和把握它的本質(zhì)屬性,弄清它的內(nèi)涵和外延,并能運用它來解決問題。而這一點,也正是學生要學好數(shù)學的原因所在。
在高一的課程中,首先安排了對數(shù)概念和對數(shù)的運算法則的教學和學習,然后再安排對數(shù)函數(shù)的教學和學習。分步教學,逐層加深。而“對數(shù)”這個概念對高一的學生而言,是個陌生而且抽象的東西,首先在心理上就對它產(chǎn)生了排斥;再次對新概念不理解,導致對性質(zhì)、公式的不理解,加上運算能力差,怕麻煩,對對數(shù)的計算不耐心,產(chǎn)生放棄的心理。因此,相當多的學生在遇到對數(shù)時,情愿放棄也不愿多思考,多總結(jié),多練習。一而再,再而三,也就忽視了對這個概念的理解,導致遇到對數(shù)就避開,積累下來,問題就更難以解決了。本文將圍繞對數(shù)概念的講解策略結(jié)合自己的經(jīng)驗對對數(shù)概念教學進行一點探討。
二、對數(shù)的講解策略
學生對概念的學習就是一個對概念的認知過程。從認知理論上來說任何教學都會引起三種認知負荷。澳大利亞心理學家J.Sweller等認為“認知負荷就是將特定工作加在個體認知系統(tǒng)時所產(chǎn)生的負荷量”。認知負荷包括內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷和相關(guān)認知負荷三種基本成分。內(nèi)在認知負荷是指由于元素間交互形成的負荷,內(nèi)在認知負荷取決于所要學習的材料的本身的難易程度和復雜性與學習者的原有的知識水平之間的交互,教學設(shè)計者不能對它產(chǎn)生直接的影響但可以進行控制;外在認知負荷是超越內(nèi)部認知負荷的額外負荷,它與不合理的教學設(shè)計、教材的呈現(xiàn)方式和教學活動的組織有關(guān),也稱為無效負荷或無關(guān)負荷。能通過教學內(nèi)容的重組和設(shè)計進行調(diào)整,降低額外負荷量;相關(guān)認知負荷是指與個體主觀領(lǐng)域相關(guān)的信息,指個體在圖式建構(gòu)和自動化過程中所投入的認知資源的數(shù)量,它與個體的認知努力有關(guān),提高學生個體的相關(guān)認知負荷,可以引導學生利用剩余認知資源進行深層次的圖式建構(gòu),將知識存于長期記憶中,降低工作記憶的負荷量。由于內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷和相關(guān)認知負荷具有疊加性,且三者之和不超過工作記憶總的負荷量,若超過工作記憶所能接受的范圍,就會產(chǎn)生焦慮、壓力和煩惱,并影響學習的績效。因此,對于每一個教學內(nèi)容,若想要獲得好的學習效果,則對該教學內(nèi)容的設(shè)計和活動的組織必須考慮到這三種認知負荷,使學生所承受的總負荷量不超過其工作記憶的總負荷量。對于對數(shù)概念的教學,首先要引入得當,對教學設(shè)計要合理,這樣就會讓學生承受的內(nèi)在負荷與外在負荷降低,增加其相關(guān)認知負荷。下面將從這三個方面具體談?wù)剬?shù)概念教學的一些體會。
(一)充分考慮教材的特點、學生的知識水平和接受能力的交互作用,控制內(nèi)在負荷量的增加
我們可以先從一個比較常用的問題出發(fā),在講對數(shù)的概念之前,先舉一個利息計算的問題的例子。如,你手頭有5萬元,存進銀行,每年的利率為2.25%,試計算需要多久,連本帶利共有10萬元?
這是發(fā)生在學生的生活當中一個常見的問題,是他們所熟悉的感興趣的問題,因而會激起學生強烈的好奇心。而且這與所學過的指數(shù)運算有關(guān),通過這樣一個平臺,降低學生所承受的內(nèi)在負荷與外在負荷。再因勢利導,引導他們積極思考問題“應該怎樣去解決這個問題呢?”因而可以這樣分析:
根據(jù)題意,我們可以利用方程的思想,由“求什么就設(shè)什么”,可設(shè)需要x 年,連本帶利共有10萬元,則可列出式子
5×(1+2.25%)x=10
化簡得 1.0225x=2
對于這個指數(shù)式,相當多的學生是既熟悉又陌生的,若方程是2x=8,由于23=8,他們可以得出答案為x=3,因為2x=8=23,可求出x=3,但是1.0225x=2中,這個底數(shù)1.0225與右邊的2不像2和8那樣具有這種明顯的指數(shù)關(guān)系,因而要解決這個問題,就得另辟捷徑了。
在解決這個問題之前,我們可以先復習這樣一個問題:若2+x=6,怎樣求出x?這是小學生也能回答的問題。即x=6-2,x=4。提出x+2=6是加法,而求出x時,x=6-2=4所運用的是減法,那么加法和減法有什么關(guān)系?學生都可以回答是互為逆運算,進而可以提出,互為逆運算,可以解決加減法的計算問題,同樣的,它也可以解決乘除法的計算問題,那么,它能否解決指數(shù)的計算問題呢?
通過這個問題的提出,給學生指出了一條解決問題的路徑,那就是找到指數(shù)運算的逆運算。但是它的逆運算是什么呢?此時,我們可以告訴學生,這就是我們將要學習的新內(nèi)容――對數(shù)。
通過這樣的一個課前引入,讓學生在接觸到新的概念之前,就已經(jīng)有了一個強烈的感知,他們要學的是指數(shù)運算的逆運算。減輕他們對新概念的排斥力,從心理上給他們吃下一顆定心丸,降低他們認知的無關(guān)負荷,增強他們有效的相關(guān)認知負荷。
(二)合理設(shè)計教學過程,降低無關(guān)負荷對學生的知識的圖式建構(gòu)和記憶的負面影響
那么,什么是對數(shù)呢?引進課本的概念,若a(a>0,a≠1)的b次冪等于N,就是ab=N,那么數(shù)b叫做以 a為底N 的對數(shù),記做lagaN=b,其中 a叫做對數(shù)的底數(shù),N 叫做真數(shù)。
其中“l(fā)og ”是對數(shù)(logarithm)的符號,是對數(shù)的拉丁文logarithm的縮寫,與“+”“-”的作用相當。說明了“l(fā)og ”的作用和來源,減輕了學生對它的恐懼感,增加了學生對對數(shù)的理解和認識。這樣,有助于降低外在負荷的影響,增強有效負荷的承受力。
由于概念中是直接由指數(shù)式ab=N定義對數(shù)式lagaN=b 的,那么這兩者之間的關(guān)系必然密不可分,這就讓學生不由自主地回憶起剛才的第一個認識――它們是互為逆運算。再引導學生觀察指數(shù)式ab=N和對數(shù)式lagaN=b這兩個式子,看看對應的字母的位置有什么變化?
在此過程中,教師的作用僅在于引導學生觀察和分析,讓學生在觀察和分析的過程中建立自己對知識的圖式建構(gòu),內(nèi)化為自己的知識。
然后,通過讓學生自己觀察、填空,分組討論得出以下問題的結(jié)論。
(1)42=16 log4( )=2
(2)log42=( )
(3)102=100log( )100=2
(4)m-2=n logm( )=-2
(5)log525=25( )=25
(6)4-2=( )
(7)log1010000=4( )4=10000
(8)loge10=2.303e( )=10
通過圖形中字母的位置的變化,鞏固學生自己建構(gòu)起來的知識網(wǎng)絡(luò),增強有效的相關(guān)認知負荷;也可以通過圖形中字母的位置的變化,明確指數(shù)運算和對數(shù)運算這兩個逆運算之間的變化規(guī)則,并用于實際計算中。通過這樣數(shù)形結(jié)合,加強學生的感性認識,掌握指數(shù)式和對數(shù)式之間的互化的規(guī)律,達到掌握概念的目的。然后,因勢利導,引進常用對數(shù)(以10為底的對數(shù))和自然對數(shù)(以 e為底的對數(shù))的定義,分別簡記為lg N和lnN。
利用表格將指數(shù)式的一些性質(zhì)列出,讓學生對應找出對數(shù)式的性質(zhì)。
學生通過此表格,可以利用指數(shù)式和對數(shù)式之間的互化,將loga1=0,logaa=1寫出,進而用文字將“零和負數(shù)沒有對數(shù)”,“1的對數(shù)為0”,“底數(shù)的對數(shù)為1”這幾個性質(zhì)總結(jié)出來。
基于大腦皮層的結(jié)構(gòu)和人腦的認知結(jié)構(gòu),人腦對圖形語言所反饋的信息的接受力比對文字敘述所反饋的信息的接受力要強得多。利用圖表來建構(gòu)數(shù)學知識,直觀形象,使學生更利于理解和接受,然后內(nèi)化為自己的更深層次的圖式建構(gòu),將信息存于自己的長期記憶中。這對增強學生的有效認知負荷,降低無關(guān)負荷的影響,使工作記憶總負荷量達到平衡起到極為重要的作用。
通過圖表的類比策略,不僅幫助學生復習舊的知識,還通過新舊知識的遷移,達到學習新知識的目的。多個類比源多次類比,有助于學生形成更為抽象的圖式,它可以增長學生的類比經(jīng)驗,幫助學生形成感知知識結(jié)構(gòu)的思維傾向,更好地提取信息的一般規(guī)律,用于解決不同表征的問題,降低學生的無關(guān)負荷的影響力。
另外,學習環(huán)境也影響著學生認知負荷的構(gòu)成,創(chuàng)設(shè)一個良好的學習環(huán)境,讓學生伴隨著感知、聆聽、觀察、思維、陳述等認知過程的介入,以及信心、興趣、成功或失敗等情感因素的介入,可以有效地降低無關(guān)負荷的影響,增強有效的相關(guān)認知負荷。因此,可以在課堂上組織學生進行分組討論,合作學習,將學習的主動權(quán)交還給他們自己。這樣不僅促進學生的自主思考,而且通過相互間的交流,鍛煉他們的表達能力和團結(jié)協(xié)作的精神,這要比教師唱獨角戲要有效得多。
(三)精選例題,鞏固概念,通過對概念的初步感知,將學生建構(gòu)的概念的圖式存于長期記憶中,降低工作記憶的負荷量,不超出工作記憶所能接受的總負荷量。
總而言之,我們要加強對數(shù)學概念教學的研究,合理運用各種教學策略,遵循學生的思維方式和認知特點把復雜的概念簡單化。運用學生熟悉的情景教學,舉例示范,變抽象為具體,能有效降低學生的內(nèi)在與外在無關(guān)認知負荷。讓學生多觀察,多思考,提煉自己對知識的圖式建構(gòu)。多分析概念中的關(guān)鍵詞,幫助學生弄清楚概念的內(nèi)涵與外延,增加有效的相關(guān)認知負荷。從而激發(fā)學生的學習興趣,促進學生自主學習,提高課堂效率。
【參考文獻】
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一、重視物理概念的引入
引入新概念的方法和途徑很多??梢詣?chuàng)設(shè)情境設(shè)疑引入,也可以采用演示實驗直觀引入等。但是不管采用什么途徑引入概念,都必須使學生認識到引入新概念的必要性和重要性,從而激發(fā)學生的學習興趣和探索新知識的愿望。這是教好物理概念的重要環(huán)節(jié)。
二、按照循序漸進的原則進行概念、規(guī)律教學
教學過程既是學生學習知識的過程,也是學生領(lǐng)會方法、提高能力、接受熏陶的過程。而無論是掌握知識,還是領(lǐng)會方法、提高能力,都不可能一蹴而就,都要有一個符合學生認識規(guī)律的逐步積累的過程。因此,教師在教學目標的制定、教學內(nèi)容的安排和習題的篩選等方式方面,都應充分貫徹循序漸進的原則,逐步滲透,分步到位。
比如,“加速度”的概念是高一物理教學的重點和難點內(nèi)容,讓學生正確理解“加速度”的概念,將會對其以后運動學及動力學部分的學習打下堅實的基礎(chǔ)。而要真正理解“加速度”的物理意義及定義公式,學生必須具有較高的抽象思維能力,而這時學生才剛步入高中不久,多數(shù)學生的思維水平仍處在形象思維階段,抽象思維能力不高,這就給“加速度”這一概念的學習造成了較大困難。因此,在教學中教師不能操之過急,應分階段逐步進行。在第二章初次學習“加速度”時,只要求學生在理解勻變速直線運動概念的基礎(chǔ)上,知道加速度的定義公式a=(vt vO)/t中各個符號的意義及a的單位、讀法;對于“加速度”的物理意義,在這里只要求學生理解類似如下情形:火車出站時a=O,3m/s2表示火車的速度每過1秒均勻增加0,3m/s;汽車剎車時a=-2m/s2表示汽車的速度每過1秒均勻減小2m/s;即:在勻變速直線運動中,a的-大小反映的是物體速度大小變化的快慢;然后再依據(jù)公式a=(vt vO)/t,結(jié)合實例引導學生弄清式中(vt-vO)和a的區(qū)別和聯(lián)系,知道a的大小是由(vt-vO)和t兩個因素決定的;至于a的方向,可以告訴學生等學習了“牛頓第二定律”之后就明白了。在第三章“牛頓第二定律”的學習中,結(jié)合演示實驗使學生理解F=ma的物理意義,知道力是產(chǎn)生加速度的原因,物體的加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比;a隨著F的變化而變化,當F恒定時,a也是恒定的,此時物體的運動就是勻變速運動;a的方向與F的方向一致,若以vO的方向為正方向,則在勻加速直線運動中,a為正值;在勻減直線運動中,a為負值,從而使學生對加速度的方向及實際中采用的正負號有了正確的認識。在第四章學習“勻速圓周運動”時,通過“向心加速度”的學習,使學生對“加速度”的理解進一步擴展和深化,知道在勻速圓周運動中,加速度是描述線速度方向變化快慢的物理量。至此,學生對加速度的物理意義:“加速度是用來描述物體速度變化快慢的物理量”就從速度的大小和方向兩個方面有了全面正確的理解。
三、重視概念、規(guī)律建立過程的學習
在物理概念、規(guī)律的教學中,一定要重視概念、規(guī)律的建立過程的教與學。這就要求教師要在認真研究教材內(nèi)容,充分了解學生的知識基礎(chǔ)、認識特點和思維水平的基礎(chǔ)上,創(chuàng)設(shè)情境,設(shè)問引思,讓他們真正參與到形成概念、得出規(guī)律的過程中來,讓他們通過自己的切身體會、感悟,理解物理概念,掌握物理規(guī)律,尤其是弄清物理規(guī)律的“來龍去脈”。這樣以來,學生就會在理解的基礎(chǔ)上,記住概念、規(guī)律的定義、公式及物理意義、適用條件等,從而能夠熟練的應用它們?nèi)シ治鰡栴}和解決問題。
四、及時消除概念、規(guī)律形成過程中的觀念干擾
學生在學習某些物理概念、規(guī)律之前,已根據(jù)自己的切身感受和生活經(jīng)驗在頭腦中形成了一些觀念,這些觀念中有些是正確的,可以作為形成概念、得出規(guī)律的基礎(chǔ),加一應用。但其中有些觀念則是片面的或錯誤的,它們對概念的形成和規(guī)律的建立會產(chǎn)生一定的干擾。因此,在概念、規(guī)律教學過程完成之后,應及時通過鞏固練習消除這些錯誤觀念。