文/王雪莲 绘图/王赈阳
科学教学中发现,学生经常在知识、方法、能力、过程、思维、情感等方面不能很好地过渡衔接,导致暂时的知识脱节、方法缺乏、能力欠缺、过程缺断、思维断裂、情感难激发或体验不深等学习断点现象。
学生自身由于知识、思维等方面的局限,很难通过适当的方式跨越学习断点,导致学习效果不甚理想。如果教师教学时未能及时准确把握学生的学习断点,就不能采取有效的教学策略或手段,从而错失突破学习断点的良机,致使教学难于达到预期的目标。
“以学定教”“学为中心”的课堂教学理念,要求教师必须充分预设和关注学生学习过程中可能存在的断点,并根据学习断点的具体类型,剖析对应学习断点的成因。同时发挥教师的引导、解惑作用,及时采取相应的策略,帮助学生恰当地处理这些断点,搭建起新旧认知的桥梁,达到教为学服务、教学相互促进的目的。
科学教材中部分内容,由于没有考虑到学生已有知识的实际,出现前后知识脱节,或知识铺垫不够等情况,致使知识联接不顺畅,影响教学实效。老师在教授这些内容时,需要补充相应的断点知识,让前后知识自然衔接,使知识教学具有更强的逻辑性、连贯性和系统性。
如在“二力平衡条件”教学时,学生已有“物体在平衡力作用下处于静止状态或匀速直线运动状态”的知识,但对“物体在非平衡力作用下处于变速直线运动状态”存在知识断点。教学此内容时,设计几个学生熟识的活动:
用剪刀剪断悬挂在线下的物体,观察物体下落的速度变化;学生利用现有文具(如书本、橡皮)从高处自由下落,观察它们的下落速度变化;橡皮或铅笔在用书和铅笔盒等学具搭建的斜面上下滑,观察橡皮或铅笔的下滑速度变化;教师展示汽车刹车后的情景视频,学生回忆自己乘车时,汽车启动与停车时的速度变化。
通过直观的小实验活动或视频观察,增加了学生的感性认识,弥补了学生就“物体在非平衡力作用下处于变速直线运动状态”方面的断点知识,为后续知识的学习扫除了障碍。
知识断点不仅存在于同一学科前后知识间,还存在于不同学科知识间。比如七上教材中用科学计数法进行单位换算,超前于数学上科学计数法的教学。教师可先安排科学计数法的教学,以弥补学生在科学计数法方面的断点知识。又比如用坐标系表示科学各量之间的关系,是数学中函数知识的再应用,属跨学科的断点知识。教学时可补充相关的断点知识、横纵坐标所表示量,并赋予它们特定的科学含义,接着分析各量之间的变化关系。由此帮助学生扩展理解坐标系中各量之间的深层关系。
同学科知识断点的弥补,有助于实现知识的前后相连、纵横相通,确保后续学习的顺利进行;不同学科知识断点的弥补,不仅可以促进跨学科知识的相互联系与整合,扩展各学科知识的应用范围,而且对学生发散思维、创新思维的培养有不可或缺的作用。
科学方法是学习和研究的基本方法。学生通过科学学习,掌握基本的科学方法,初步学会应用科学方法解决实际问题,是科学教育的目标之一。科学方法应用范围很广,如果学生没有真正领会科学方法的使用条件,就很难在具体情境或实验研究中准确恰当地使用,即存在方法断点。此时教师可以根据科学方法使用的条件,通过启发、引导,尝试把原来学生熟悉的方法“迁移”过来,帮助学生排除暂时的方法断点。
例如转化的思想方法普遍应用于物理、化学以及生物实验研究中。通常情况下,学生对物理实验研究中应用转化法很容易理解,因为物理实验直观,可直接测量。但在化学或生物实验研究中有些量不明显或难于直接测量,这时如何应用转化法,学生常感到困惑。
例如,怎样衡量“催化剂对化学反应快慢的影响”,学生往往束手无策。教师不妨把学生最早学习的“运动场上的比较物体运动快慢”的方法迁移到“催化剂作用下比较化学反应的快慢”上来,无非是把“催化剂对化学反应快慢的影响”转化为“观察测量生成物(气体或沉淀)增加的快慢或反应物减少的快慢”。
又比如,替代法也是一种应用范围较广的研究方法。曹冲称象利用的就是替代法。如图1中B物体叠放在A物体上,A物体对水平木板的压力增加了,学生难于理解。教学时用海绵替代木板,通过观察海绵凹陷程度的变化来确定A物体对水平木板压力的变化。
图1
图2
通过科学方法的迁移,帮助学生克服因暂时方法断点而带来的理解困难,使一些隐性的、难理解的现象变得显见而易于理解。
初中生的生理心理特点和生活经验不足等因素决定了他们的分析能力、理解能力、抽象思维能力不强。有些知识,凭他们的现有能力难以内化成自己的东西,导致理解和应用困难。若教师采取设置能力阶梯的策略,逐步完成能力断点的过渡,学生学起来就会更轻松。反之,就只能把知识强加给他们,造成学生学而无趣,做而无法,用而无能。因此,教师要设法分段“架梯”,建立起能力之间的过渡阶梯,拾级而上,帮助学生突破能力断点。
比如,教学“阿基米德原理”时,学生对“物体排开液体的体积”和“浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力”难于理解。对第一个难点,我采用“先定性感知后定量比较”的方法来设置能力阶梯:
读出在空气中弹簧秤的示数;预测物体逐渐浸入水中,液面和弹簧秤的示数怎样变化?预测物体全部浸没水中,继续浸入,液面和弹簧秤的示数又怎样变化?对这几个问题,学生先预测再进行实验验证。通过这样的过渡,学生初步建立起“物体浸入水中的体积越大,液面上升得越高,弹簧秤的示数越小(即物体受到的浮力越大)”的感官认识。接下来,关键是解决“物体浸入水中的体积”与“物体排开水的体积”之间的关系问题。为此,我设置的能力阶梯为:用一装满水的容器代替以上盛水容器,重复上述实验。用接水容器把水接起来,分别测出“溢出水的体积”和“物体在水下的体积”,并进行比较。学生通过亲身实验活动,实现“从定性到定量、从感知到比较”的能力过渡,确信“物体排开水的体积等于物体浸入水中的体积”。
“眼见为实,数据为证”是学生形成知识最直接的途径。对第二个难点“浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力”的突破,我采取 “直观观察与定量测量同步进行”的方法来设置能力阶梯,如图2:先用两根相同的弹簧秤分别测出物体和接水容器的重力,并在指针示数处做记号;再把挂在弹簧下的物体逐渐浸入水中,同时观察两根弹簧秤指针移动的距离并读数,获取多组“弹簧秤示数的减小量(浮力的大小)”与“溢出水的重力”的数据;比较这两者之间的大小关系。通过“直观观察——定量测量——数据对比”的能力阶梯设置,用事实和数据帮助学生突破“浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力”这一难点。
通过对能力断点的架梯,把一些能力要求相对较高的内容分解成几个有梯度、易于理解的现象或事例,逐级跨越能力阶梯,降低理解难度,顺利实现能力的过渡。
初中生的心智特点决定了他们形象思维较强,抽象思维较弱,使得他们容易对需要抽象思维理解的内容存在断点。教师需要进行教学设计帮助学生突破形象思维与抽象思维之间的断点。我采用“衔接思维断点”的策略,架起形象思维与抽象思维之间的桥梁,帮助学生实现由形象思维到抽象思维的过渡。
比如,在家庭电路连接教学时,为符合现在市场上带指示灯插座的实际,我用“一开三孔”带指示灯插座取代老式插座。该做法虽然完成了与实际的接轨,却出现了新的问题:学生抽象思维较弱,难于理解插座内部的具体连接情况。
因此,教学时我先给每个学生分发一套插座器材,让他们拆开并观察其连接方式,再重新装好,之后才完成电路图的连接。通过拆装实物,与电路图连接对比的方法,把形象的实物连接“衔接”到抽象的电路图连接上去。这一做法,不仅解决了抽象思维的断点,也让学生通过实际操作的真实体验,理解了接线原理,提高了动手能力和实践能力。
家庭电路学习时,学生虽熟悉家中各用电器的工作情况,但对这些电器的并联状态难以理解。其原因是学生不能根据用电器的工作情况抽象出它们的实际连接情况。我随即进行现场实际操作:关闭教室里的开关(一开控三灯),让学生观察日光灯的发光情况;随后打开开关,观察灯的发光情况;接着拆下一盏日光灯,观察另两盏日光灯的发光情况。然后,呈现教室电路连接的电路模型图,此时,学生就彻底理解,并形成了深刻记忆。
通过实际操作、展示家庭电路连接模型、电路图的再现与比较,辅以分析和推理,帮助学生顺利完成从“家用电器的工作情况”抽象出“家用电器的实际连接情况”的过渡,同时对家庭电路的连接方式建立起清晰而牢固的认识。时常进行这样的实际操作模拟的思维断点衔接训练,不仅能使学生克服因抽象思维不足带来的理解不深或难于理解的现象,还能提高学生的动手和分析推理能力。
科学原理来源于生产生活,又服务于生产生活,这个特点决定了科学教学必须充分关注知识的形成过程。然而,学生对某部分科学原理过程的缺断,直接影响认知的全面性和思维的连续性。此时,教师可以采取增设过程的策略,循序渐进,使知识形成既遵循事物发展规律,又符合学生的认知规律和思维发展规律。
在金属锈蚀条件的教学时,由于学生生活经验不足,对金属的锈蚀现象只有肤浅的、表面的认识,缺乏深入的思考,难以提炼出影响金属锈蚀的条件。教学该内容时,我先增设了“如何使铁钉生锈”的学生课前实验活动。让学生自己在实验、观察过程中,探索金属生锈的充分条件。学生在观察金属生锈的亲身实践中,悟出“怎样防止钢铁生锈”,进而“为家里的金属日用品提出几种可行的防锈措施”。
增设的另一个活动是:收集室外金属设施的防锈方法效果如何?有无更好的防锈方法?这一活动的增设是对金属生锈条件应用的拓展和深化,使学生明确科学学习不只是学习科学知识,还要学习科学过程和科学方法,更要应用科学知识解决实际问题。与课本中原来的安排相比,增加了两个过程,其目的是让学生认识到“科学学习不是止于学,止于用,而是不断学以致用,不断批判创新的过程”。
对过程断点采用增设的策略,使学生对知识的形成过程认识更完整,体会更深入,认知更系统,应用起来就更灵活。
作为三维目标之一的情感教育,其达成的时效性没有知识目标那么显见,需要持久的教育才能见效。若情感教育不能触动到学生的心灵,教学效果就很低微。因此,教师要捕捉学生心底的情感断点,挖掘能引起学生心灵触动的情感教育素材,通过素材来改变学生原有的认知体验,使学生融入到素材预设的情感中去,进而产生观念和行为的转变,即“融合情感断点”。
比如,在铝的化学性质教学时,我先呈现铝摄入量超标对人体危害的图片介绍和视频。接着,设计如下讨论活动:
展示新买的铝制罐与旧的铝制罐,问:他们表面有什么不同?造成这种不同的主要原因是什么?
有些特别“爱清洁”的家庭主妇,总喜欢用铁砂把铝质炊具表面的暗黑色物质擦去,可一段时间后又变成了暗黑色。请你想一想,经常这样做,导致的后果是什么?
不少家庭喜欢用铝质容器盛放食品过夜,结果发现,与食品接触的地方暗黑色明显减轻。请你猜想其原因。
根据铝的性质,请你为科学生活提几条合理化建议。
通过素材展示和问题讨论,可以促使学生对“铝污染”的原有认知体验发生改变的同时,无形地完成情感体验,从而引起观念的转变,最终使学生产生“防止铝的食品污染”行为的改变,达到指导学生科学生活的情感教育目的。
情感教育的特点,要求教师把情感融入到学生具有原有认知体验的素材中去,用生动的素材感染学生。学生则从原有认知体验的素材中,领悟其中蕴含的情感,激起他们心灵上的震撼,产生情感上的共鸣,进而内化为他们自己的观念,并产生正确的行动。
总之,学习断点的存在是不可避免的,但也不是无法跨越的。教师不仅要善于准确预知学生可能存在的学习断点,判断学生现有的学习断点,而且要根据断点的产生原因,精心设计突破学习断点的有效策略,因不同断点施不同策略,以实现知识、方法、能力、过程、思维、情感等方面的顺利过渡和巧妙衔接,达到提高学生科学学习质量之目的。