基于课标的整合式教学设计的教学范式构建基于标准的整合式教学设计的研究以质量守恒定律教学为例

基于课标的整合式教学设计的教学范式构建基于标准的整合式教学设计的研究以质量守恒定律教学为例

课程标准、教材和教育是不可避免的三个重要内容。在过去10年的课程改革中，教材与基准的一致性超过90%，教育与教材的一致性仅为50%。当前课堂教学普遍存在着内容膨胀和难度拔高的现象。我们认为,教师中普遍存在着基于经验的课程实施方式,这是造成上述问题的根源。在教师心目中“只知教材而不知课标”,教师凭借自身所固有的理念和经验开展教学,将经验转化成了课程内容。但这种“缺标”下的备课方式往往造成对教材缺乏有效解读甚至误读,从而导致在教学中普遍出现内容膨胀和难度拔高的现状。因此,加强课标研究,整合课程内容,是提高教学有效性的重要手段。下面以浙教版八年级科学教材中“质量守恒定律”的教学设计为例,谈谈如何实施基于课程标准的整合式教学。1基于“一体化”的教育分析1.1物质科学的“课标”“课程标准是教材编写、教学、评估和考试命题的依据,是国家管理和评价课程的基础”。对于教材编写者来说,内化课标是教材创作的前提;而对于广大一线教师来说,内化课标则是有效教学的保证。《义务教育初中科学课程标准(2011年版)》(以下简称《课标》)的“课程性质和价值”中提出“科学课程将通过科学探究的学习方式,让学生体验科学探究活动的过程和方法,发展初步的科学探究能力”。在《课标》的“前言”中提出“逐步领会科学的本质,崇尚科学,破除迷信;必须初步养成关注科学、技术与社会问题的习惯,形成科学的态度和价值取向,树立社会责任感”。在《课标》物质科学中的“内容标准”要求“理解质量守恒定律,并能用它来解释常见的现象”,在“活动建议”中建议“探究化学反应中的质量守恒”。由《课标》可知,科学课程应该突出探究、关注过程、体现综合、融合STSE。因此,我们认为,“质量守恒定律”的学习应该对课程内容进行如下整合:以质量守恒定律为载体,以科学探究为核心,以科学、技术与社会问题为情景,将“裸露”的知识“打碎”,“溶入”STS问题这一“溶剂”中,然后以探究的方式将知识“结晶”出来。1.2教材的形成程序教材是学生达到课程标准所规定的目标要求的内容载体,是教师教和学生学的重要资源和工具。教材不是圣经,新课程要求广大教师“用教材教,而不是教教材”。对于教材,既不能置于至高无上的地位,也不能妄自菲薄。我们的认识是:“用教材教,首先要读懂教材”、“处理教材,首先要尊重教材”。因此,备教材的程序应该从课标的角度“理解教材→审视教材→处理教材”。教材分析:与传统化学教材相比,本节科学教材有了很大的改变,向课标靠得更近一些,如给出了实验表格让学生填,发展学生数据处理的能力;又如,教材采取对话式的编写方式,使学生倍感亲切。但存在两方面不足:一是实验内容(氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应)太陌生,不利于学生知识建构;二是设计方式(“照方抓药式”实验设计)太传统,不利于学生实验能力的培养。实验能力应是由多种成分组成的一种综合性能力,它除了动手操作能力外,还包括构思、选用实验方法和设计实验方案的能力;观察、收集有关事实、资料、数据的能力;分析、研究和处理事实、资料、数据,形成概念,作出推理和发现规律的能力。因此,教材有活化处理的必要。1.3对话,形成了学生的探究能力著名教育心理学家奥苏贝尔说过:“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话,我会说:影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后,进行相应的教学。”学生在学习新知识之前不是一张白纸而是带着一定的知识和经验进入课堂。因此,与学生对话,是有效教学的前提。学生的探究能力已得到一定的发展,已经初步形成作出猜想、设计实验方案的能力,为本节课的学习奠定了能力基础。学生在知识储备上己经认识了很多仪器,了解了元素符号、化学式及许多化学反应,并且能用微粒的观点从质变的角度分析一些化学变化的实质。这些为本节课的学习奠定了知识基础。1.4实验2:反应前后过氧化氢溶液的性质基于课标、教材及学情的分析,拟对教材进行如下四方面处理:删除:教材上第二个实验;增加:高锰酸钾、过氧化氢溶液制氧气、STS、科学史;改变:改验证性实验为探究性实验;整合:一是把科学探究,科学、技术与社会的关系整合到具体内容中去;二是把三维目标进行融合统一;三是对化学反应从宏观、微观、符号三方面进行整合。通过教材的活化处理,设计更符合学生的实际,突出科学本质,体现科学课程的综合性和探究性。2基于“一体化”的课堂过程基于“整合”的教学分析,确定本节课的目标如下:2.1形成了较为完善的科学精神通过创设情境(蜡烛燃烧、科学史、蔗糖溶解、冰熔化、微观模型图等),初步形成根据生活经验提出猜想和设计实验方案的能力,形成不惧权威、敢于质疑的科学精神,初步认识定量研究对于科学发展的重大作用。通过实验探究(白磷燃烧、H202溶液、KMn04分解等),认识质量守恒定律,说明化学反应中的质量关系;增强对科学探究的理解;体会小组合作的意义和快乐。2.2过程设计2.2.1反应前后质量的变化问题:这两个变化(如图1、2所示)属于什么变化?从宏观、微观的角度思考变化前后哪些变了、哪些没变?质量有没有变?为什么?情境二:用模型完成两个微观过程的描述“●”、“○”分别表示氢原子、氧原子,完成下列两种变化。问题:这两个变化(如图3、4所示)属于什么变化?从宏观、微观的角度思考变化前后哪些变了、哪些没变?为什么?情境三:蜡烛燃烧天平左右两托盘上各放相同的烧杯(放有蜡烛),调节天平平衡后,点燃右烧杯中的蜡烛,观察蜡烛燃烧时天平指针的偏转情况。提问:该变化属于化学变化吗?为什么?你认为变化前后各物质间的质量关系如何?情境四:科学家的思考1673年,英国化学家波义耳在一只敞口的容器中加热金属,结果发现反应后容器中物质的质量增加了。18世纪初,施塔尔提出的燃素说认为,金属在空气中煅烧,释放出燃素,变成金属灰,金属灰应比金属轻。1774年,拉瓦锡研究了加热氧化汞进行分解反应,发现反应前后物质的质量不变。你认为,物质发生化学变化前后,质量可能会＿＿＿＿＿＿＿＿,你猜想的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。[实录]猜想①:质量减小,依据蜡烛、白磷、木炭等一些物质燃烧后质量减小了或消失了。猜想②:质量增大,依据铁制品生锈后质量增大。猜想③:质量相等,依据化学反应的本质是分子变成原子,原子重新组合成新的分子,反应前后原子的种类、数量皆不变。师:讨论以上三个猜想,是否有不合理的成分,请用具体的反应来说明,如以水电解为例尝试解释。生1:从水电解的微观本质上看(指着图4),反应前后元素的种类、原子的种类及原子的个数没有改变,似乎猜想3正确,但从宏观上来看,在水电解的过程中水却在不断地减少了,似乎猜想1有理。生2:其实只不过是研究的角度不同而造成作出的猜想不同罢了,从宏观上来看,在水电解的过程中水虽在不断地减少了,但减少的水生成了氢气和氧气,很可能减少的水的质量等于生成的氢气和氧气的质量,所以反应前后质量还是可能不变的,所以还是猜想3合理。师:(追问)那反应前后这个“质量”如何界定,是什么的质量?能否再用白磷燃烧来举例说明。生2:这个“质量”应该是指在化学反应中消耗的质量和反应后生成的质量,以白磷燃烧为例,燃烧掉的白磷和空气中氧气的质量和生成的五氧化二磷的质量。[设计意图]“情境一”微粒观的角度思考宏观现象,认识物理变化,宏观现象微观解释,宏观与微观之间建立起联系;“情境二”从模型的角度认识和比较物理、化学变化,微观模型宏观推理,为定量认识化学反应提供维度和猜想的依据;“情境三”(“蜡烛燃烧”实验的演示)、“情境四”(质量守恒定律探究史的呈现),将生活和发现史有机地融入探究,产生认知冲突,激活学生已有经验,促使学生基于已有的经验(前概念)进行猜想,引领学生对化学反应的认识从“质”的角度向“量”的角度过渡,激发学生敢于质疑的科学精神,同时也体现着“从生活走进科学”的新课程理念。2.2.2实验方案制订任务一:[分组实验]白磷在空气中燃烧实验[问题设计]实验的目的是什么?需要哪些仪器?需要寻找哪些证据?如何测量反应前后各物质的质量?如何判断反应前后质量是否发生变化?能否搬用“空气中氧气体积分数测量”的装置进行实验?课本上的装置中可用哪些仪器进行替代?为什么反应完后待体系冷却到常温后才开始称量?任务二:[分组实验]用二氧化锰和过氧化氢溶液反应来探究反应前后的质量关系[思考、讨论、交流、实验]每位学生先独立思考,再小组内讨论并设计实验方案(简图);交流、评价、修正、完善方案并进行实验。[交流实录]“任务一”:用“放大镜代替玻璃棒点火”、“橡皮气球套在锥形瓶口代替橡皮塞”;“任务二”:对于二氧化锰与过氧化氢溶液混合前后的称量实验,根据实验中出现的情况逐步调整实验方案,依次为:未考虑收集氧气(氧气逸出,总质量变小)→用气球收集氧气(气球受空气浮力影响,总质量变小)→量筒(或集气瓶)收集氧气,依据氧气的密度计算出生成氧气的质量+反应后剩余的质量(总质量相等)。[小结]从这两个实验的数据可看出,反应前后物质的质量总和相等,假设③正确。其实无数的定量的实验研究都证明了反应前后物质质量守恒。[设计意图]“任务一”、“任务二”是本节课的核心,使学生认识到“同一反应,实验目的不同,设计思路及所需数据也不同”,初步形成“依据实验目的选择仪器设计实验”的能力以及培养学生的证据意识。注意设计的递进性,“任务一”通过“问题组”让学生在跟教材编写者的对话中理解教材编写意图,同时通过鼓励学生围绕“如何选择并设计定量实验装置”这一问题对教材设计的评价与改进,为开放性的“任务二”打下基础,体现出“处理教材首先要尊重教材”,从而真正实现由“教教材”走向“用教材教”。2.2.3质量守恒定律拓展一:根据化学反应的实质,驳斥“水变汽油(含有碳元素的有机物)”的谎言。拓展二:替科学家分忧:波义耳、施塔尔。拓展三:根据给定的仪器设计一种验证质量守恒定律的方案(如图5所示)。仪器药品:高锰酸钾、水、氧气的发生装置、水槽、量筒、集气瓶、托盘天平。氧气的密度:1.429g/L。[引导思考](1)用哪一个化学反应来验证?(2)根据质量守恒定律,如何描述该反应?(3)如何测量高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰、氧气的质量?选择哪些仪器?(4)如何设计实验表格记录数据?(5)在原有的仪器药品的基础上,增加一两种仪器,可以有另一种验证质量守恒定律的方案吗?[设计意图]拓展一通过运用所学知识解决社会生活中的问题,体现出“从科学走向社会”的理念及课标的“前言”中提出的“逐步领会科学的本质,崇尚科学,破除迷信;必须初步养成关注科学、技术与社会问题的习惯,形成科学的态度和价值取向,树立社会责任感”;拓展二通过运用所学知识帮助澄清科学家在探究过程中的模糊认识,培养学生的质疑精神;拓展三培养学生依据实验目标选择仪器和药品进行实验方案的设计能力,其形式介于中考题与教材设计之间,培养学生中考实战经验。3基于“一体化”的教育反思3.1教学中不能实现“以标定教”第八次课程改革的一大亮点是以“学科课程标准”取代了“教学大纲”,其有着丰富的内涵和教育功能,是教材编制、教学实施、教学评价、考试测量的依据。因此,课堂教学不能脱离课程标准,符合新课程要求的教学不仅要符合学情,实现“以学定教”,同时也要符合课标,体现“以标定教”。当前教学中普遍存在着内容膨胀和难度拔高的现象就是源于教师心中“无标”,从而造成教学中不能实现“以标定教”,这是造成专家的理想课程、学校的实施课程及学生的所得课程间的巨大差距的重要原因。本节课,依据课标要求和学情实际,对教材进行了分析和处理,确定教学目标,然后围绕教学目标选择以实验探究为核心的教学方式及以学评结合为主的学习、评价方式,从而形成“课标-目标-教学-评价”一致性的新的教学范式,从而缩小了理想课程、实施课程及学生所得课程之间的差距。3.2内容整合,促进三维整合“整合”与“探究”是科学课程在课程设计思路上强调的两个特点,强调“通过对内容的整合使学生从整体上认识自然和理解科学”。本节课通过对教材的活化处理,充分反映了以下五个特点:一是以探究为核心,改验证性实验为探究性。二是教学目标间的整合。在教学目标制订上将三维目标进行了统筹和整合,使得目标简洁、明了、准确、具体并且融为一体。从而全面提高学生的科学素养,将科学知识与技能,科学态度、情感与价值观,过程、方法与能力进行结合