支架式教学策略在化学教学中的应用

支架式教学策略在化学教学中的应用

支架式教学是以著名心理学家维果茨基的“最近发展区”理论为基础的一种新的建构主义教学模式。“最近发展区”理论认为，学习者的发展有两种水平：一是学习者独立学习可以达到的水平，也称现有发展水平；二是借助他人的启发帮助可以达到的水平，即可能发展水平。两者之间的差距就是“最近发展区”。根据欧共体“远距离教育与训练项目”的有关文件，支架式教学被定义为：“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。”[1]“支架”原意是建筑行业中搭建的“脚手架”，这里用来形象地比喻对学生建构意义和解决问题起辅助、支持、引导作用的框架。该框架应按照学生能力的“最近发展区”来搭建，通过脚手架的支撑作用，为学生提供帮助，并在他们能力增长时撤去帮助，从而不停地把学生的能力从一个水平提升到另一个新的更高水平[2]。支架式教学是通过提供一套适当的支架来帮助学习者理解知识、建构意义的，借助支架，学习者能够逐步独立探索、解决问题，并最终达到独立建构知识、学会学习的境界。支架式教学由搭建脚手架、创设情境、协作学习、独立探索、效果评价五个基本要素组成[3]（见图1）。2010年，在山西省太原市教研科研中心组织的观课议课活动中，太原市39中的任淑芳老师开展了《对人体吸入的空气和呼出的气体的探究》观摩课，这节课对新课程课堂教学改革起到了很好的引领作用。笔者从支架式教学策略的运用为切入点，对这节课进行评析，以期对教师的教学设计和教学实践有所启示。一、搭建脚手架本节内容是初中学生接触的第一个真正意义上的化学探究实验，任老师在进行教学设计时，进行了深入的学情分析。【学情分析】认知分析：学生在生物课上学习过呼吸作用；在初二物理课上，学生了解过科学探究的步骤和方法；在化学课上，学生已经了解、的一些化学性质，这是学生原有的认知基础。本节课要达到的新认知目标有：能利用科学探究的一般步骤进行初步的化学探究活动；会简单地用控制变量的方法设计和实施对照实验。情感分析：这一探究内容与生活、生命相关，而本课又是学生在化学学习中初步接触的完整的科学探究，所以对学生来说是全新的内容，实验设计和操作也比较简单，容易引起学生较大的兴趣和强烈的探究欲望。但学生可能会出现一些问题，如实验设计方案不够严密，实验现象及结论的表述不完整，等等。这也是在本节课中需要解决的问题。【教学目标】根据课程标准，结合学校的资源、教材和学情分析，任老师设计了本节课的教学目标：（1）学习集气瓶的使用，会用排水集气法收集气体，学会用控制变量的方法设计对照实验。（2）了解科学探究的完整步骤，能进行初步的探究活动。（3）培养学生的观察、表述能力以及实验分析能力，在小组合作中，增强学生合作与交流的能力。（4）认识到实验是化学学习的一种重要方法，并体验到探究活动与小组合作的乐趣，激发学生学好化学的热情。支架的搭建要以学生的现有发展水平为起点，以学生的可能发展水平为目标。任老师设计的教学目标使教师的教和学生的学有了方向，使教学过程有了依据，这些目标都属于学生的可能发展水平。本案例中，任老师在对学习者进行特征分析时，关注到了学生的智力因素和非智力因素，注意到了学生原有的认知和非智力因素与新认知和非智力因素之间的距离，即学生的“最近发展区”，并根据学生的这些“最近发展区”去搭建“脚手架”，这节课的教学是有效的。二、创设情境【情境创设】为了激发学生的学习兴趣，任老师播放了一段动听的歌曲《世界》，激起学生的热情，并结合当时最热点的上海世博会，介绍了“会呼吸的展馆”、“会发光的盒子”等资料，使学生知道了“科技，让世博更精彩”。接着，教师提问：“科技工作者是用什么方法解决这些科技问题的呢？”从而引出探究实验的方法，使学生感悟科学探究的重要性和实用性，激发学生的求知欲。之后，任老师采用让学生“做二次深呼吸”的方法，既缓解了许多教师听课带来的紧张气氛，又自然过渡到对吸入的空气和呼出气体的探究。兴趣支架用于激发兴趣、鼓励探索和指引学生朝向预定目标努力。任老师从社会的热点问题——上海世博会入手，提高学生学习化学的兴趣，并将与学生生活、生命息息相关的呼吸现象这一探究内容引入课堂，展示化学与生活的密切联系，让学生感受到将要探究的问题是有价值的，从而帮助学生对新内容进行意义建构。在这一环节中，任老师利用情境素材搭建的主要是兴趣支架。三、协作学习创设情境后，任老师紧接着提出“探究问题”：“我们吸入的空气和呼出的气体有何不同？”在建构主义的支架式教学中，不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供启发与帮助（即问题支架），提供解决问题的有关线索，提供资料的支持（方法支架和建议支架），这些体现了教师对学生学习活动的协作[4]。【猜想与假设】提出探究问题后，教师鼓励学生进行猜想：猜想1，我们呼出的气体和吸入的空气相比较，二氧化碳含量增加，氧气含量减少（也有一位学生故意说出与此相反的猜想）；猜想2，我们吸入和呼出的气体中氮气含量不同；猜想3，我们呼出的气体中水蒸气的含量增加；……教师启发学生说出猜想时的生物学、小学科学和生活经验依据。通过这些步骤，启发学生建立依据已有的知识和经验对猜想或假设初步论证的意识。（方法支架）问题支架是教学中最为常见的一种支架。当教师能预期学生可能遇到的困难时，对支架问题进行适当设计是必要的。另外，是科学猜想还是胡猜乱想主要决定于是否有科学论证，教师对猜想依据的追问，让学生明白了这个道理，同时又为学生搭建了科学方法支架。【设计实验】教师提示学生应该设计实验证明自己的假设。首先，设计能证明人吸入的和呼出的气体中二氧化碳含量不同的实验。教师提示在实验方案设计时要注意的问题：第一，今天我们探究的物质是二氧化碳，咱们学过二氧化碳的什么性质呢？（问题支架）生：（抢答）二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊。师：对，检验二氧化碳含量的多少，就要用石灰水，石灰水浑浊越明显，二氧化碳的含量就越高。第二，今天我们是对呼出和吸入的气体进行研究，那么，我们做的是什么实验？（问题支架）生：对照实验。师：对照实验时，应注意什么？（问题支架）生：（举手）控制变量。师：同学们回答得非常正确。（评价）实验方案设计时还要注意可操作性、安全性和简约性（PPT出示实验设计的三条注意事项）。请同学结合教材提供的信息和步骤1、步骤2的内容（建议支架），以小组为单位设计实验，并将实验方案填在学案方案中（建议支架）。在设计过程中如遇到困难，请举手，老师就在你身边。（协作）建议支架是当学生在独立探究或合作学习遇到困境时，教师提出恰当的建议，以便于学习顺利进行。当问题支架的设问语句改成陈述语句时，问题支架就成为了建议支架。与问题支架相比，建议支架往往能直截了当地指出问题的关键所在。在以上案例中，教师将总的驱动性问题转化为交给学生的一系列问题，然后再转换成小组的具体探究任务。这样，每一个问题和任务就像“脚手架”中的每一个节点，是围绕当前的学习主题，按“最近发展区”理论的要求建立起的概念框架。正是这样一个层级递进式的“脚手架”的搭建，保证了实验方案设计的质量。四、独立探索建构主义学习理论认为，“协作”发生在学习过程的始终，即协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习活动的开展、学习成果的评价直至意义的最终建构均产生重要作用。同样，教师对学生自主学习的协作以及小组内同学之间的协作还表现在独立探索环节。【独立探索】学生开始仔细阅读教材内容、小组讨论实验方案并进行记录。教师则深入每个小组，参与小组讨论，了解学生的设计情况，并给予适当的指导及评价（协作、评价）。所有小组设计完成后，开始交流实验方案。【第三小组】我们的方案是：用两个集气瓶分别收集一瓶空气和一瓶人呼出的气体，向瓶里倒入少量的澄清石灰水，振荡，比较石灰水的浑浊程度。师：有不同方案吗？（环顾四周）生：（一小段时间后，二组的某同学举手并站起来）我们组的方案与三组基本相同，不同之处是我们选用两个体积相同的集气瓶。因为若集气瓶的体积不同，该实验就不具有可比性，三组的实验设计中没有注意控制变量。（小组间协作）师：我们第一次进行实验设计，所有小组均设计出基本完整的实验方案，同学们表现得非常好（评价），但控制变量是不少小组没有注意到的，分析对照实验要注意控制变量，这样，实验才有意义。那么在该实验中，除控制集气瓶的体积之外，是否还需要控制其他变量呢？（问题支架）【独立探索】有些小组又自主讨论起来，稍后教师请同学汇报讨论结果。生：在该实验中，还应在两瓶气体中倒入等量的澄清石灰水。师：同学们的分析很正确，在该实验过程中，需要控制的两个变量是什么呢？（问题支架）生：集气瓶的体积相同，倒入石灰水的量相同。师：给同学们3分钟的时间，修改方案（1）并据此方法（认知模型支架）设计出证明氧气含量不同的实验方案。【自主设计】学生再次开展小组活动，而后交流证明氧气含量不同的实验方案，并对不同方案进行评价。【示范引导】在学生实验前，教师向学生提出问题：呼出的气体如何收集？教师讲解、演示“排水集气法”（工具和方法支架）。请一学生演示收集呼出的气体，其他学生观察现象（范例支架），同时，教师进一步提示操作注意事项（建议支架）。认知模型支架也称范例支架。教师的演示操作和操作要领的提示以及学生的演示，为全班学生起到了示范和指导作用。这个教学片段中，任老师运用了两次范例支架。【实验探究】学生们以小组为单位按照设计的两个方案进行实验，并认真填好学案中的实验现象及结论。教师巡视、观察学生的操作规范性并了解每组学生对实验的现象描述和结论的正确性，及时做出点评。各小组实验结束后，全班学生交流实验现象和结论。教师则对用数据进行实验现象准确记录和得出结论的小组进行表扬。【课堂总结】最后，任老师做出总结：“今天，同学们经历了科学家所经历的科学探究的全过程。在教师提出问题的基础上，同学们做出科学的猜想、设计实验、进行实验、收集证据并得出实验结论，还学会了设计对照实验（指着板书，与同学一起回顾）。（方法线索支架）每位同学都做了一次科学家，今天用我们的已有知识证明了我们吸入和呼出的气体中氧气及二氧化碳的含量不同。明天，我们的知识丰富以后，也可以探究类似‘会呼吸的展馆’、‘会发光的盒子’这样的科学难题。”案例中，任老师提供了一些实验用品和试剂，让学生通过实验探究了解和认识人吸入的空气和呼出气体的不同，这是工具支架。工具支架是在以学生为主的教学活动中，为了保证学生学习过程的顺利实施而提供的认知、会话、协作、展示平台，如化学实验仪器、药品，电子白板、多媒体展示台等。任老师还提供了各种信息资源来支持“学”。这些支架减少了学生在探究活动中的盲目性，引起学生对如何利用物质性质设计实验方案、进行对照实验和控制变量等问题的注意，使学生的探究活动顺利进行。通过课堂总结，学生回顾本课的