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【關鍵詞】探究式教學法 大學生科研能力 教學設計
科研能力的培養具有創造性、探究性的過程,在此過程中提高了學生運用所學知識發現問題、分析問題和解決問題的綜合能力,形成了基本的創新素質,從而提高創新能力。以往該課程的教學形式主要采用的是授受式教學,授受式教學法可以在較短時間內集中把系統的理論知識傳授給學生,但具有一定的局限和弊端。探究教學法是一種需要學生設計研究、搜集信息、分析資料、構建證據,圍繞從證據中得出結論的一種教學的方法,是一種以問題為依托的學習過程,是學生通過主動探究解決問題的過程。本研究試圖運用探究式教學法結合《體育科學研究理論與方法》課程教學來培養學生的科研能力,以提高學生發現問題的能力,獲取信息能力,實踐動手能力,分析問題和解決問題等方面的能力。
研究對象與方法
1.研究對象
本文以探究式教學法的運用為研究對象。
2.研究方法
(1)文獻資料法
根據研究需要,查閱了中國期刊全文數據庫、中國優秀碩士、博士論文數據庫等有關本課題的論文及會議文獻,課程教學和探究式教學有關的專著,為研究提供理論上的依據。
(2)教學實驗法
①教學實驗目的
通過教學實驗檢驗在《體育科研理論與方法》課程教學中運用探究教學法可以培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。
②實驗對象和樣本量
實驗對象為西安體育學院2009級體育教育專業參加選修《體育科研理論與方法》課程的學生96人。按教學分班進行隨機確定實驗班和對照班,其中實驗班為6-10班52人,對照班為1-5班44人。
③施加因素
對照組采用傳統授受式教學法,對實驗組施加的因素是探究教學法。根據確定的教學目標,結合學生現有的相關知識的起點,分析為達到目標,運用探究式教學法步驟如下:
a.呈現教學目標,引起學生的注意和興趣。
b.教師講授新課中的認知領域目標中的相關理論知識和方法。
c.提出問題或給出實例,引導學生獨立或合作解決技能領域目標中的問題。
d.讓學生進行分析、討論。
e.教師讓學生展示探究的結果,然后點評。
f.教師給出解題策略指導。然后,學生再次討論前面探究結果,得出結論。
g.要求學生將所學知識和相關技能運用于實際,布置探究性學習活動的課后作業,要以書面形式呈現探究結果,在下節課要進行討論和評價。
④實驗條件的控制
a.分組前先調查學生科研能力的基本情況,盡量保證試驗組和對照組學生起點相同。
b.使實驗組和對照組的教師是同一人,教學條件相同。
c.教師進行統一評價學生學習效果和專人進行統計處理。
⑤效應指標
a.認知領域的指標:以《體育科研理論與方法》課考試為手段,檢驗學生對理論知識的掌握情況。
b.技能領域的指標:以學生完成的調查報告為手段,檢驗學生結合實際運用體育科研理論和方法的能力,以驗證學生分析問題和解決問題的能力的變化情況。
(3)數理統計法
運用 Microsoft Excel 和 Spss13.0 軟件對所搜集的數據進行統計處理。
研究結果與分析
1.運用探究式教學法的教學設計
探究式教學設計至少要考慮教學目標、教學策略和教學效果評價三方面的設計。結合體育科研能力的基本結構的內在學習順序,探究式教學法的教學設計應從培養學生科研選題能力、搜集和分析資料能力、成功表達能力三個層次,就教學目標、教學策略和教學效果評價三方面展開具體的教學設計。
(1)教學目標的設計
①確定領域目標的理論依據
布魯姆等人認為,教學目標可分為認知領域、情感領域和動作技能三大領域,而且根據學生的心理認知活動不同,每一領域又分為不同水平層次的亞目標。
②確定重點領域目標的依據
探究式教學法是通過學生親身實踐獲取知識和直接經驗,提高學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力的方法。結合《體育科研理論與方法》課的教學任務,在設計運用探究式教學法的教學目標時重點在于認知領域目標和技能領域目標的達成,而且在技能性領域目標達成過程中已經融入了一定的情感態度。
③根據教學單元特點調整各領域教學目標
根據《體育科研理論與方法》各章節中每個教學單元的特點,選擇性地實施探究式教學。在選擇時要遵循3個基本原則:一是執行相同的教學時數,以一次課為一個教學單元。二是本教學單元的內容及特點,難度適中,存在采取探究式教學的必要性和可能性。三是對于體育教學目標的表述應遵循規范性、操作性和具體性要求。
(2)教學策略的設計
教學策略的選擇與開發決定于對教學任務的分析,分析教學目標中包含的學習結果類型、學生的起點能力和從起點能力達到終點目標所需要的使能目標和其他支持性條件。第一步要通過復習或在課堂上講解學生應具備的起點能力;第二步要呈現教學目標,并根據要達成的教學目標提出學生要進行的探究問題或解決實例問題;第三步學生采用獨自或合作完成探究學習活動,教師讓學生展示探究結果;第四步教師提供解題策略,學生對剛才探究的結果進行再次分析討論,得出結論;第五步探究獲得的知識和技能運用于實際,布置作業;第六步對所有學生的任務完成情況作簡單評估,根據評估結果,調整教學策略,進入下一目標的教學。探究式教學環節見圖1。
(3)教學效果評價的設計
認知領域目標的評價:該領域目標中的問題有標準答案,評價學生是否獲得了正確結果,采用閉卷考試的方式進行評價,把相關知識融入試卷中的問題進行考核。
能力領域目標的評價:能力領域目標的評價是對學生在探究活動中習得策略性知識的情況進行評價。目標的評價是讓學生根據自己的特長和興趣,結合給定的相關關鍵詞“××參加××體育活動××調查”,完成一個調查報告。
2.運用探究教學法取得的教學效果分析
(1)學生完成調查報告質量情況的比較分析
實驗班學生完成的調查報告整體質量要好于對照班學生的情況(P
通過學生確定的調查報告題目來看,由于時間和無經費的限制,實驗班和對照班學生確定的選題范圍處于適中和偏小的多些,選題難度不是很大;選題依據的表述基本清楚,兩班沒有明顯的區別。只是從選題新穎性方面,實驗班的情況要好于對照班,實驗班學生認為確定論文題目較容易的學生占35.50%,較難的占到16.15%,對照班分別為15.38% 和27.76%,從數據看來,學生確定論文題目過程中感覺難易程度存在一定差異。
學生的調查報告中,搜集相關的數據和資料,學生以采用問卷調查法、訪問調查法或觀察法為主,實驗班71.24%的學生采用了問卷調查法,20.75%學生采用了訪問調查法;對照班為50.36%和45.82%。對照班學生采用問卷調查法少于實驗班,而采用訪問調查的較多。實驗班學生運用搜集資料和經驗事實材料方法達到較熟練程度以上的占60%,而對照班達到較熟練程度以上的占46.66%;實驗班學生不太熟練和不熟練運用方法的共占到20%,對照班占到30% 。
從研究成果表達能力的各評價指標來分析,較差方面主要集中在摘要的表述,圖表的規范性和得出的研究結論三方面。72.16%的學生對摘要內容的表述不夠全面,有的缺少目的。圖表的規范性主要因為學生平時缺乏實際操作,對統計圖表的使用條件和格式不清楚,實驗班操作的效果要好于對照班學生。實驗班和對照班學生在研究結論的表述方面存在較大差別。
從實驗結果看,采用探究式教學法無論是對于提升學生分析問題和解決問題的能力,還是對于提高學生綜合科研能力的效果,或是其中的選題能力、搜集和分析資料能力、成果表達能力等方面具有良好的效果。
(2)《體育科研理論與方法》課程結業考試成績的比較分析
學生考試分數整體情況,實驗班和對照班學生成績成正態分布,各班學生成績集中在70-79分,不及格率很低,學生對體育科研理論與方法的基礎知識掌握良好。實驗班學生70-79分和80-89分的學生人數要高于對照班的情況。
從學生回答卷面問題情況分析,試驗班和對照班學生在對體育科研理論與方法知識的記憶和理解層面上看,即反映在填空題和簡答題方面,從學生得失分情況分析,學生總體失分情況無大的差異。
學生在知識的運用、分析和評價層次方面的得分存在較為明顯的差異,即在辨析題和應用題回答方面,學生的失分情況相差較大,試驗班學生得分率要好于對照班,采用探究式教學過程,讓學生自主體驗解決問題的方式有利于學生對知識和方法的靈活掌握,有利于提高學生解決具體的實際問題。
結論及建議
結合教學設計的理論和探究式教學法運用的基本程序,探究式教學法在《體育科研理論與方法》課的教學設計應從培養學生科研選題能力、搜集和分析資料能力、成果表達能力三個層次,就教學目標、教學策略和教學效果評價三方面展開具體的教學設計。采用探究式教學過程,讓學生自主體驗解決問題的方式更有利于學生對知識和方法的靈活掌握,更有利于提高學生解決具體的實際問題。運用探究教學法對于提高學生的學習興趣、發現問題、解決問題等方面的能力有著積極的意義。
學校適當增加《體育科研理論與方法》課程的開課時數,保證學生有足夠的時間去實踐體育科研理論和方法。授課時間和撰寫畢業論文時間有一定的銜接性,以保證理論與實踐的有機結合。
參考文獻:
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[關鍵詞]探究式教學法 創新思維 教學實踐 效果評價
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)11-0041-03
現代教育教學不僅僅強調知識的掌握,更強調從知識傳授向能力培養的轉變,更重視從結果、結論的學習向獲得結果和結論的過程轉變,培養學員在面對未知問題的時候,可以通過所學方法過程去獨立地分析和解決這些問題,從而提升學員未來的科學技術適應能力和社會適應能力。學員從院校畢業后,不論是繼續深造還是崗位任職,所面臨的問題基本上都是陌生的、未知的問題,教科書不可能列舉工作中將要遇到的所有問題,不可能傳授所有的知識。因此,要讓學員有很好的適應能力,必須強化學員對陌生和未知問題的分析、研究和解決能力。
然而,在對學員學習狀況的觀察和考核中我們發現,學員深度分析問題的能力還需要進一步強化。學員不能僅僅停留在淺層定量計算的層面上,面對各類問題,他們更需要究其發生發展的本源,要知其然,更要知其所以然。只有這樣,才能夠對現象進行深度剖析,對知識進行靈活運用。
針對強化學員分析陌生問題和未知問題能力的教學改革需求,從2013年開始,課題組以軍事運籌學課程為實踐對象,探索研究探究式教學方法。為此,針對課程教學內容,我們設計讓學員通過閱讀、觀察、思考、討論等途徑去獨立探究問題,圍繞客觀現實場景想定,訓練和引導學員切實體驗“現象發現―問題歸納―模型構建―檢驗驗證―實踐應用”的完整過程,從而提高學員深度分析未知問題、解決未知問題的能力和創新思維的能力。
一、探究式教學方法
美國教育學家杜威認為:“思維起源于疑難”。科學教育不僅要讓學生學量的知識,更重要的是要學習科學研究的過程或方法,完成對創新思維的訓練。教育家施瓦布認為,教師應該用探索的方式展現科學知識,學生應該用探索的方式學習科學內容。認知心理學家和教學改革家布魯納認為“探索法就是學生依靠自身的力量去學習的方法,也可稱作發現式學習。”[1]這些研究的一個共同觀點就是要求學員主動參與到教學過程活動之中。
教育界很多學者致力于探究式教學的研究與實踐。[2] [3] [4] [5]一般認為探究式教學是指學員在學習概念和原理時,教師只是給他們一些事例和問題,讓學員自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去獨立探究,自行發現并掌握相應的原理和結論的一種方法。
軍事運籌學探究式教學試驗課堂,就是教師拋出一個較為概略的場景想定,讓學員以自己既有的經驗和已經學習過的方法,去豐富和完善問題發生的環境和條件,挖掘事物認識的方法基礎,教師則是通過引導課堂討論,拋出一個個具有過程特征的強調思考性的問題;經過批判和辯論讓問題、現象的邊界逐漸清晰,讓影響問題、現象的主要因素逐漸凸顯出來;經過課堂上不斷的肯定判斷、否定判斷,降解問題的分析難度和影響跨度,最終讓學員完全依靠自己的知識和方法來解決問題、發現規律。[6]
二、探究式教學方法的實踐
(一)教學內容的選取
探究式教學最重要的作用,是面對未知問題,打開發現和解決問題的窗口。受知識面,思維方式,以及既有概念的影響,并不是所有的教學內容都適合于用探究式教學方法。通過探索實踐,我們發現選擇探究式教學方法的教學內容,應該遵循以下原則。
1.符合認知規律,客觀上可討論。探究式教學方法適用于學習概念和原理,強調“探”和“究”的過程。軍事運籌問題大多數來源于客觀現實,又服務于現實實踐,通常各種模型和方法在形成理論前都有一個“去粗取精,去偽存真”的過程,軍事運籌學成果正是這些探索成果的固化。而“去粗取精,去偽存真”的過程就非常適合于用探究式教學法在課堂上再現出來。每一步的探究過程,都體現了探索性、試探性,強調探索和研究的過程,用反復的剔除錯誤,來重現人類對于科學和技術問題的發現之旅。
2.符合學員的知識背景,主觀上能討論。一個客觀上可討論的問題,主觀上未必能夠討論。討論的話題,必須符合學員目前的學習認知和知識背景。不同專業的學生,對不同的領域話題有優長,選錯了背景,會讓問題或者是解決方案不容易聚焦,課堂難以操控。對于模型、算法和方法的學習,通常都強調“怎么辦”和“為什么”,而探究的過程,則需要符合事物的認知規律。問題的選擇應該由淺入深,自上而下,先宏觀后微觀,先找大方向,再找小技巧。可以以現象、問題或案例等作為切入點展開探究。不同的探究類型,其特點各不相同,需要結合要探究的目標。尤其是所研究的問題,既不能太大,大到學員的經驗、智慧不足以分析的程度,又不能問題太小,小到問題本身不值得深入探討的程度。
(二)探究式教學方法探索
探究式教學方法的特點是:構建開放討論的課堂氛圍,教師起引導的作用,要允許學員充分自由地發言,激發學員的好奇心和探究欲。如果沒有恰當的課堂設計,不能恰當地提出有效的問題,依然不能有效地開展教學。為此,這就需要教師從案例裁剪、問題引導、實施討論等方面提出一定的原則與方法,從而確保教學的有效性。
1.案例裁剪。案例裁剪,就是圍繞著有待探索的核心問題,將問題發生的環境、背景,恰當地描述出來。因為軍事運籌學屬于科學基礎理論,因此很多問題都存在著需要從現實中歸納現象的步驟。但是當不知道未來的研究結果會是什么的時候,剪裁案例很容易出現大小不適當的問題。
在實踐過程中,案例裁剪原則是:如果要讓學員設計計算,就給出含具體參數的問題;如果不給出具體參數,讓學員去尋找解決途徑,則可以引出需要尋找方法方面的問題讓大家討論。
2.問題引導。在探究式教學中,問題引導是一個教學難點。通常如果問題是歸納的,需要完成正向推理;如果問題是演繹的,則需要逆向推理。教師需要找到各種“反常”才能不斷引導出新的問題。
對于歸納類的探索,一般的方法是:反復強調要歸納出的結果。因為待歸納的結果目標很明確,這樣就容易將學員的思考聚焦到核心問題上來。對于逆向推理類的探索,一是教師經常問學員“怎么辦”,二是在學員提出了自己的方案后,教師根據問題的模型,推理給出學員所提方案的可能結果,將學員引導到邏輯推理上來,通過推理逐步解決問題。
3.實施討論。討論是探究式軍事運籌學教學實施中一個感覺難以駕馭的教學環節,它最大的挑戰在于學員的問題可能不聚焦。每個學員提出的觀點中有很少一部分是對的,但是大部分是不對的。如何實現經過不斷的討論,讓正確的內容逐漸沉淀下來,聚攏起來,是實施討論時需要關注的核心問題。通常的做法是,對正確的內容先重復,然后再明確加以肯定,并且將沉淀下來的正確答案,從整個問題中加以剝離,不再納入討論。
三、實踐效果分析
(一)評價指標體系
探究式教學法在教學過程中,應充分發揚學員的探索精神,真正體現其主體作用,自始至終引導學員思考,啟動學員思維的閘門,提升思維強度,優化思維效果,達成思維創新。探究式教學法更強調學員在教學過程中的主體地位,這就要求教學評價重心從教師的授課技巧轉變為學員的學習效果。可以從三大方面12個指標對教學效果進行評價,其指標體系如表1所示。
表1 探究式教學法評價指標體系
(二)實施效果分析
對于教學實施效果的評價,可以依照教學評價的指標,采用隨堂聽課、問卷調查、學員座談會、成績檢查等方法進行。經過對軍事運籌學課程教學過程的考查,我們得到這樣一些結果。
從課程的課堂實施過程看,在課堂教學過程中,通過教師學員的雙向互動,確實可以營造出一個民主、平等、和諧的課堂環境,課堂氛圍融洽,上課同時舉手回答問題的人多;學員會更加大膽地提出問題,自主思考,自學習能力和積極性得到一定的提升;允許他們提出自己的觀點,可以激發學員提出非常有價值的新問題,這些問題更加有深度,教師本人經常需要經過深入的思考才能回答,教學相長效果明顯;學員的主動性增強,有些學員會主動要求做論文和從事研究,有些沒有被選中在課堂宣講論文的學員會主動要求額外給予機會;學員聽完課后感到值得回味,可以在不同層次上舉一反三,進而深化理解、正確應用。
從教學考核和結果分析中我們發現,相比于機械式的記憶和被動式接受型學習,學員對通過自主探索獲得的知識掌握更牢固,對問題的理解更為透徹;對于分析設計類的問題,學員回答問題的思路體現了主動思考的過程,看待問題的視角呈現多樣化的特點。就考試成績來說,以往悶頭背知識點的學員成績不太高,而經常與教師互動、主動思考的學員成績較好,考試成績與平時成績的一致性較好。
從學員的能力培養方面看,經過訓練,學員面對問題學會選擇先分析再計算,對于純計算問題,也會從習慣有標準答案、拿來就算的心理狀態,轉變為先分析可行性,再根據邊界條件給可能的答案,并且接受答案可能不唯一的結果;學員定量分析的思維得到強化,面對問題,初步地學會了從定性分析到定量計算的思考,養成了哪怕僅僅是粗略的估計也要給出計算的依據的習慣。
四、結束語
探究式教學法基于建構主義理論,倡導的是“以學為主”的教學系統設計模式,符合“以教師為主導,以學生為主體”的現代教育需求。在思維的形成過程中全方位訓練學員的能力,通過參與分析討論和承擔專題講解,可以鍛煉學員搜集資料的能力、分析問題的能力、表達能力、組織能力、與人合作的能力;在課后自主學習與討論的過程中,需要通過閱讀資料自主學習,還需要自主去搜集資料,并與其他學員一起思考和討論,這可以訓練學員的自主能力。
在經過實踐后,課題組發現采用探究式教學法后,學員在發現問題、分析認識問題和解決問題能力上得到大幅度提升,效果明顯。因此,我們認為探究式教學,不僅值得學習和研究,而且值得推廣。
[ 參 考 文 獻 ]
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中醫五官科學是基于中醫學基礎理論和思維方法,對人體五官的生理和病理進行了系統闡釋,突出體現了中醫學的整體觀念與辨證論治。但是,從現代臨床實際考慮,五官科的疾病診斷都是建立在對五官的精微結構剖析和整體功能檢測的基礎之上,五官科疾病的治療也多依賴于精細的外科手術。因此,我們認為中醫五官科學的教學應從學科自身特點出發,重視中西醫結合的理念,突出臨床思維的訓練,使學生能夠很好地適應臨床,準確地把握發揮中醫臨床治療優勢的五官科病種,揚長避短、彰顯特色。重視中西醫結合的理念就是在保持中醫理論體系完整性和延續性的基礎上,針對頭面五官結構和功能的特殊性,概述其解剖結構和生理功能,引入現代五官診查技術,在明確五官疾病主要病理改變的基礎上,比較中西醫治療方法的有優勢和劣勢,從中做出正確的選擇。例如:面癱,屬于中耳炎并發癥就應該當機立斷采取手術治療措施;屬于貝爾氏麻痹采用中醫針灸治療往往會收到良好的效果。鼻出血,出血劇烈且有發生休克的危險,則采用填塞止血法能有效止血;止血之后則可辨病、辨證施治。突出臨床思維的訓練就是要求學生在學習后期臨床課程時,要改變過去學習基礎課程所形成的思維模式(即:“概念—病機—表現—辨證—治療—調護”模式),從臨床實際情況出發,以患者主訴癥狀為切入點,分析機理、落實病證、辨證施治,逐步形成臨床思維新模式,以適應臨床實習和臨床工作的需求。
2推崇兩種方法
為了讓學生充分認識兩種觀念對臨床實際工作的指導意義,并在學習中體會中西醫結合的重要性、掌握臨床思維的實際應用,在教學中我們重點引入模擬臨床思維教學法和探究式教學法。模擬臨床思維教學法是根據臨床診療過程中醫師的思維模式(即:依據主訴設定可能的診斷—通過詢問、檢查排除或篩選初步診斷—綜合各方因素精選治療方案—動態觀察,調整治療方法、確立最后診斷),打破教材固有格式,首先以癥狀為出發點,探討相關疾病的發病機制和臨床特征,為確立診斷奠定基礎;其次以疾病為導向,綜合考慮影響因素,精心設計治療方案,研究疾病演化規律、準確進行預后判斷。探究式教學法的載體與核心是問題,學習活動是圍繞問題展開的。探究式教學的出發點是設定需要解答的問題,教師需要根據教學目的和內容,精心考量,提出難度適度、邏輯合理的問題。為此我們采取“精講系統,重點探究”的模式對中醫五官科學的課堂教學進行改革,在簡要回顧五官生理病理知識的基礎上,把臨床上五官常見的問題作為探究主題。例如:眼科中的“云翳”、“內障”;耳科中的“耳聾”、“眩暈”、“面癱”;鼻科中的“鼻塞”、“鼻涕異常”、“鼻出血”;咽喉科中的“喉痹”、“喉喑”、“喉阻塞”、“打鼾”等常見癥狀的臨床分析、相關病證的診斷與辨識、治療方案的優選。隨著這些問題的解決,本門課程的適用知識體系基本構建,臨床思維的基本模式也會隨之固化。
3達到兩種效果
隨著模擬臨床思維教學法和探究式教學法的應用,打破了傳統課堂教學的僵局,給學生耳目一新的感覺,學生們的學習熱情得到充分的釋放。課堂上要解決的問題就是臨床最常遇到的問題,分析和解決問題的知識就是過去所學知識的再現和重組,溫習過去的知識使大家建立了新的適用性知識體系,分析和解決臨床問題使學生增添了走上臨床崗位的自信。教學互動自然、融洽,學生學習自覺、主動,一種師生共同期盼的新型課堂教學氛圍自然形成。探究式教學法以問題為中心的探討、研究,開啟了學生自主學習的思路。過去的學習定式是:課堂聽講—課后復習—期末應試—教材入柜。然而,隨著以臨床問題為中心的探討式教學法的引入,研究每一個問題需要涉及過去所學的多門課程知識,重新翻書就是常事,主動查閱也成必須,學習的目的明確了、興趣也就提高了,學習的自覺性和主動性油然而生。例如:關于“耳聾”的探討,就涉及解剖、生理、病理、藥理、中醫基礎、方藥和中醫內科等多門課程知識,涉及一般檢查、聽功能檢查和耳科手術等多種診療技術。
4取得兩個突破
改革傳統的課堂教學模式,就必須要突破教材的局限和考試的定式。我們在教學實踐中,以統編教材作藍本,按照新教學法的要求精心制作實用的教案和課件。在五官的每一科中,選擇一個代表性問題做全面示范性分析和研究;同時提出若干重點問題,提示分析路徑、解決思路,在學生自主溫習、查詢和思考的基礎上,進行課堂討論,最終以解決問題為終極目標。教材不再是教學的主要內容,已經轉化為教學的參考資料。教學的改革必然牽動考核方式的改革,我們的考試方式隨著問題探究式教學法的引入,也采取了大膽的改革嘗試。試行了論文撰寫、問題分析和病案分析等多種形式,綜合各自的優缺點,最后將試卷內容設定為:重點問題分析+典型病案分析。經問卷調查和考試成績分析,學生對采用新教學方法的認可度和滿意度分別達到96.3%、90.1%;接受新教學法學生分析問題、解決問題的能力較采用傳統教學法學生提高15%左右。
5結語
論文關鍵詞:化學教學;教學方法;應用
新課改后的化學課程更強調學生是學習的主體,是意義的主動建構者,認為學習是一個發現問題、解決問題的思考過程,是學生主動建構知識的過程。因此,現在的課堂教學對學生和教師的角色進行了重新定位,認為學生是學習的主體,學習必須通過自己的思考與努力來實現;教師是主導,是在學生苦思冥想之時,啟發、激勵學生思考,引導學生建構知識,而不再是將現成的真理灌輸給學生的“課堂權威”。
一、體現學生主體性的教學方法
1.創設情境教學法。情境教學法是指教師在教學過程中為學生創設一個與學習內容有關的、具體形象的情境,并通過合適的方式把學生完全融入到這個情境中,讓學生在具體情境的啟發下有效的學習。這種教學方法觸及學生的情感領域,激發學生的興趣,學生通過自己的體驗有效地完成教學任務。常見的情境設計途徑有:從學科與社會生活的結合點入手,創設情境;利用問題探究創設情境;利用化學史資料創設情境等。
在原電池教學中,過去往往是采用格林太太的牙痛病史來創設情境,而本文打破常規,采用化學史資料創設問題情境:意大利物理學家伏特在前輩伽伐尼“青蛙觸電”實驗的基礎上,經過多次實驗后發現,青蛙的肌肉之所以能產生電流,是因為肌肉中的某種液體在起作用。為了論證自己的觀點,伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現,這兩種金屬片中,只要有一種與溶液發生了化學反應,金屬片之間就能夠產生恒穩電流。1799年,伏特成功制成了世界上第一個電池“伏特電池”。通過史事的介紹,帶領學生體驗化學家探究新事物的歷程。
在這樣的情境下,教師提出任務:現在讓我們一起模擬科學家進行科學發現的探索過程,用銅片、鋅片、稀硫酸、導線和燒杯,動手實驗,制作一個“伏特電池”。并思考,為什么銅片表面會有氣體產生?
在高一學生原有的認知結構中,熟知銅與稀硫酸是不反應的,但在這個實驗中銅片表面卻有氫氣產生!此時學生不僅因為認知沖突產生主動探索的興趣,而且利用化學史話為學生自主探究原電池的原理創設了人文和情感的環境。
不過在情境創設過程中要注意以下幾點:1.學習情境必須與學習內容相融合;2.創設的情節具有真實性;3.過程本身盡量不要包含喧鬧的元素,否則課堂紀律難以控制;4.盡可能讓學生參與其中;5.情景的設置要從學生的現有認知水平出發,落在學生的最近發展區,從而達到課堂教學的有效性。
2.發現式教學法。發現式教學法是指在教學過程中,教師提出問題,創設問題情境,以激發學生的興趣和動機,并提供相關的學習材料,學生則在教師的指導下,體會自主發現問題、解決問題的過程與方法。有些知識學生能夠自己發現、自己探知的,教師需要做的不是奉送真理而是引導學生去發現真理,在思考的過程中學生不僅掌握了學習方法,也體驗了學習的樂趣與成就感,進而形成積極探索的態度。
例如:軟水硬化的原理Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3
+2H2O,通過實驗,學生看到白色沉淀,從感性上很容易接受這個反應的存在,但如果教師追問:“這是復分解反應嗎?”學生也能很快判斷出這不是復分解反應,但同時又會發現“為什么會產生CaCO3沉淀”的問題,就會進入認知沖突的情境,迫切想要探究問題的本質。學生帶著問題查找酸式鹽、堿等的電離資料,嘗試著書寫反應可能的離子方程式,通過資料閱讀、問題思考、主動實踐,學生逐漸了解該反應的實質是化合物在水溶液中電離出的HCO3-和OH-的反應,且生成物的種類與HCO3-和OH-之間量的關系有關。
發現式教學的關鍵在于學生是否主動參與了、參與了多少,只有讓學生積極主動地去發現問題、思考問題,想方設法地去解決問題,這樣的課堂教學才是有效的、充滿生機的。
二、體現教師主導性的教學方法
1.實驗演示法。教材中穿插的演示實驗,其主要目的是為了幫助學生在實驗現象的基礎上加深對化學知識的理解,由實驗現象的感性認識提升到對化學物質性質的理性認識上,進而引導學生利用原有認知結構中的有關知識經驗去“同化”、“順應”新知識。
比如:在蘇教版高中化學必修1中學氧化硫的還原性時,涉及到的反應:SO2+H2O2+BaCl2=BaSO4+2HCl,學生第一次接觸這個反應,對其本質的理解上存在一定的困難,很難直接得出生成物。教師可以通過實驗演示,向BaCl2溶液中通入SO2氣體,無現象產生,在滴加了H2O2溶液后,產生白色沉淀。通過實驗現象從無到有的過程,引導學生正確認識反應發生的本質,是H2O2先將SO2氧化成H2SO4,再發生沉
淀現象。基于此,學生既了解了SO2的還原性又掌握了化學方程式的正確書寫。
2.誘導啟發法。“教師之為教,不在全盤授予,而在相機誘導。”這是葉圣陶先生對于新時期教師角色定位的理解。在學生困惑或進入“認知沖突”的情境時,教師需要做的就像是扮演山中的“老向導”,指引學生走哪條路能最快達到頂峰,好讓學生少走一些彎路。也即告訴學生一個思考的方向或提示一個思考的方法或提供一個關鍵的條件,幫助學生掃除思考障礙,讓學生獲得成功的喜悅。當然啟發的時機很關鍵,所謂“不憤不啟,不悱不發”,只有在學生真正經過思考并有所體會、苦思冥想但又未想通之時,教師才去啟發他。例如:化學試卷中常考的一個問題:“pH=5的鹽酸稀釋1000倍,為什么pH≠8?”在向學生解釋這個問題時,如果運用定量分析、理論計算,勢必會增加學生的學習負擔。但倘若教師采用類比啟發,讓學生思考:“向一杯糖水中不斷加入水,糖水會變咸嗎?”答案當然是否定的,此時學生也就茅塞頓開了。知識的類比遷移能啟發學生的思維,比反復講解更有成效。學生在對知識進行深入理解時,容易出現瓶頸,思維易中斷,教師需要及時引導,幫助學生掃除障礙。
關鍵詞:高分子化學實驗教學改革;探究式教學;綠色化學
當今環境污染問題日趨嚴重,對于化學化工行業“綠色化”發展的需求愈發明確、清晰[1-2]。高分子化學實驗是高分子專業的一門專業必修課,在高分子化學教學中占有重要地位,可以有效地訓練學生的基本技能和綜合素質。但傳統高分子實驗中的試劑使用量很大,種類較多且大部分試劑都具有毒副作用和較強的揮發性,對環境影響很大;同時在教學過程中側重于實驗技能,對于學生的綠色化學意識、環保意識和責任意識相對較少。因此,通過高分子化學實驗的綠色化學教學改革,可以加深學生對理論知識的實踐理解,提高學生的創新意識和綠色意識[3-5]。為此,筆者在從事高分子化學實驗教學中進行了一些有益探索。
一、探究式教學概念
探究式教學,又稱發現法、研究法,是美國教育學家杜威在20世紀初提出的,他認為科學教育不僅僅要使學生掌握大量的理論知識,更重要的是學會科學研究的過程和方法[6-8]。其實古人在很多年前就提到“授人以魚,不如授人以漁”,已經明確表明了學會方法的重要性。探究式教學方法具體是指從學科研究領域或者從現實社會中選擇和確定一個主題,然后在教學中設置一個類似于科學研究的問題,以學生為主體,在教師的引導下,學生自覺、主動地探索科學知識,找出解決問題的方法,進行修改和完善,形成自己思想的學習過程。相比于傳統實驗教學方法,嘗試讓學生發現實驗教學中存在的問題并主動地提出相應的解決方法,可以提高學生的參與度和積極性。探究式教學方法的實施可以促使教師教學方法和學生學習方式的轉變,有利于學生創新意識和動手能力的培養。
二、高分子化學實驗教學中存在的問題
傳統高分子化學實驗教學和有機化學實驗等實驗教學一樣,以“驗證式”實驗教學為主。使用的實驗教材,對每一個實驗的目的、原理、操作、注意事項等都有具體描述。課前學生預習翻看一遍,上課時教師講解一遍,最后學生按照教材上操作進行實驗過程“驗證”。學生對教材和教師存在著嚴重的依賴性,而且對實驗課也不重視,認為是理論課的附屬,因此無法充分發揮實驗課程的作用。目前高分子化學實驗教學中存在的主要弊端可以歸結為:第一,“照方抓藥”式傳統教學方法無法有效調動學生的學習積極性、培養學生的獨立思考能力和創新能力,最終導致學生無法有效地使用這些實驗知識,在大四實習和畢業論文寫作時就表現出明顯的弱勢;第二,教科書里的方法與現代化工的綠色化、可持續發展方向的要求依然跟不上,教材里描寫的原理和方法無法反映當今綠色化學的迫切要求[9-10],即使是全國廣泛采用的新版教科書,依然沒有及時反映化工技術發展的新成果,容易給學生造成“現行技術就是如此水準”的印象,導致很多學生畢業后就放棄了本專業。
三、探究式教學的實施策略
目前高分子化學實驗主要針對高分子專業三年級學生進行開課。高分子專業學生在開展高分子化學實驗時,已經經過了無機化學、分析化學和有機化學等化學實驗的訓練,具有一定的實驗操作技能,因此完全可以采用要求更高的探究式教學法來完成高分子化學實驗。教師不僅要向學生詳細地傳授知識(原因與機理),而且要求學生在探究學習的過程中,實現知識的掌握和科研能力的培養。在實驗過程中,教師根據教學內容、目標和學生實際情況,設置合適的探究性問題,并根據這些問題讓學生展開相應的實驗探究活動。這些問題的設置要合適,既有一定的針對性,又要有一定的難度,但是學生通過努力后可以得到解決。雖然教材上的實驗步驟非常經典,但與現實生產特別是“綠色化學”要求存在一定的差距,因此我們在開展高分子化學實驗的探究性實驗時,主要針對教材中實驗方案的“綠色性”展開探究性研究。針對這個問題,要求學生在預習過程中,通過查閱文獻資料,提出實驗中違反“綠色化學”的地方,然后再提出更為合理的實驗方案來解決教材中實驗方案存在的問題,并在教師的指導下改進實驗方案;最后在開展實驗過程中,將學生分成兩個組分別采用改進實驗方案和教材上的實驗方案展開實驗,在實驗中進行比較分析,總結兩套實驗方案的優缺點。例如,《高分子化學實驗》中的雙酚A環氧樹脂制備實驗[11],該實驗主要存在以下三個問題:一,該反應用到的化學試劑用量是過量的,完全可以用較少的化學試劑用量來完成整個實驗,但是化學試劑的最終用量需要根據最后產品的使用量進行倒推設計;二,在該反應中用到苯作為環氧樹脂的溶劑,而苯是一種劇毒性的試劑,那么有沒有可能選擇一種可以實現相似功能,但是無毒或者低毒性的其他試劑來替代呢?通過查閱資料,甲苯完全可以作為環氧樹脂的溶劑,而且毒性低的多;三,在黏結實驗中,教材中采用了揮發性很強的刺激性劇毒乙二胺作為固化劑,而事實上環氧樹脂的固化劑很多,目前已經有許多低毒甚至無毒的固化劑來替代乙二胺,如多乙烯多胺,而且多乙烯多胺固化后的環氧樹脂具有更好的黏結強度。采用探究式教學法,就可以讓學生從這三個角度進入,通過查閱文獻資料設計更為合理綠色的的實驗方案,還可以進一步根據實驗結果寫出科研小論文,接受真正的科研鍛煉,同時,對綠色化學有更深入的理解。因此,采用探究式教學法不但可以培養學生積極的科學探索精神、合作精神,有利于提高學生的實踐動手能力和創新能力,同時由于學生采用的實驗方案與教材多少會有一些差異,而且實驗方案會有學生心理上一些期待,從而有利于學生學習積極性的提高,更加認真負責的去完成整個實驗過程,避免學生在實驗間隙聊天玩手機等開小差。
四、探究式教學的考核方式
實驗的考核方式對學生的學習積極性具有非常重要的影響。傳統實驗考核主要分為兩塊:平時成績(40%),主要包括實驗預習(10%)和實驗操作(30%);實驗報告成績(60%),主要包括考核實驗結果(20%)和實驗報告(40%)[12]。但探究式教學法由于采用了超越教材的實驗方案,因此要求考核的重點和考核面都有所改變。比如,預習設計實驗時,學生需要大量的時間查閱資料來尋找實驗中有違“綠色化學”的地方,并設計合適的實驗方案;完成實驗后,學生需要對實驗結果進行詳細的對比分析討論,總結傳統和改進后實驗方案的優缺點,并寫出自己的實驗心得。這兩部分內容在以前的實驗考核中比例很少,甚至沒有,但探究式教學法中這兩塊內容可以在很大程度上反映學生的主動性和創新性,因此這兩塊內容在最后成績中所占的比重需要大幅提高。為此,我們將實驗預習的考核比例提高到20%;作為探究性實驗,實驗結果往往具有不確定性,因此實驗結果比例降為10%,而傳統和對比實驗結果的分析討論是探究式實驗教學的重要組成部分,是在實驗報告中一起上交完成,因此實驗報告的比例提高到50%,其中實驗對比分析討論部分為20%,其他實驗報告部分為30%,促使學生認真地對實驗結果進行分析總結。
五、結語
采用探究式教學方法,通過設置合理的實驗目標,在教師的指導下,讓學生積極地設計合理的實驗方案并實施,可以促使學生更為專注認真地去完成實驗,提高學生的學習主動性和積極性,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力,取得了良好的教學效果。
作者:邵林軍 齊陳澤 單位:紹興文理學院
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