“学习进阶”视域下的初中科学复习教学？鄢

沈伟云

摘要：根据“学习进阶”理论，以“测空气中O2体积分数的实验”复习为例，设计“简单识记、了解基础”、“究其原因、辨析误差”、“动手操作、改进实验”、“加强综合、拓展应用”四步学习进阶。

关键词：学习进阶；初中科学；复习；O2体积分数

文章编号：1008-0546（2016）05-0090-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.034

美国国家研究理事会（NRC）将学习进阶定义为“学习进阶是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的假定描述。在一个适当的时间跨度下，学生学习和探究某一重要的知识或者实践领域时，思维方式逐渐进阶。”“学习进阶”有助于学生良好认知结构的形成，有利于知识的迁移和综合应用，其描述的学习路径为：学生在学习某一主题的概念时，思维所遵循的一条连贯的、由简单到复杂的轨迹。[1]基于“学习进阶”教学已引起许多专家的重视，但鉴于学生在概念学习过程中有一个较长的时间跨度，在实际教学中很少有教师有意识运用“学习进阶”理论组织课堂教学，为此笔者认为对于同一核心科学概念在不同学习阶段我们要学会运用“学习进阶”理论，而且对于科学复习课堂中也可尝试运用“学习进阶”的模式组织教学，笔者也经历多次实践，取得较好效果，下面以“测量空气中O2的体积分数”复习为例，结合“学习进阶”理论组织课堂教学。

一、简单识记，了解基础

科学基础知识是课堂复习的起点和基础，识记是学习的开始，是发展智力、运用知识的前提。在开展复习教学前，学生习得的知识往往是琐碎、零散的，这对学生储存与加工科学知识是十分不利的。缺乏扎实知识基础，理解与灵活运用就无从谈起。

笔者在复习课伊始，以图形方式呈现空气的组成（体积分数）如图1，进而使学生对空气各成分及体积比例一目了然。也简要以图文形式回顾氧气发现史，指出是法国科学家拉瓦锡最早提出空气是由氮气和氧气组成的。接着呈现了教材中测量氧气体积分数的实验装置图，如图2。

上述基础知识可以通过教师呈现PPT、学生回答方式进行，使学生回归教材，系统掌握课本知识，构成知识网络，从而为接下来的实验改进、拓展综合打下扎实基础，进一步促进学生理解科学本质，提高理解能力。

二、究其原因，辨析误差

误差即为“测量值与真值之差”，真值是指某物理量客观存在的确定值。[2]实验误差是客观存在的，误差无法避免，但可以减小，教师应引导学生分析误差产生、变大或变小的原因，在此基础上，才能通过改进实验去减小误差，同时也有利于学生分析能力的提高。

笔者以教材实验为例，让学生分析实验误差产生的原因，要求学生以小组为单位，交流讨论还有哪些因素可造成测量误差。学生提出了诸如红磷的量不足、装置的气密性不好、装置没冷却到室温就打开、导管中未注满水等原因会造成测量结果偏小。弹簧夹未夹紧、燃烧匙慢慢伸入集气瓶等原因都可造成测量结果偏大。在辨析误差时，结合气体压强知识，加强了理化内容的融合。

通过对实验结果的误差分析，既有利于培养学生的质疑能力、发散性思维能力，提高他们的科学素养，也为进一步实验改进作好了铺垫。

三、动手操作，改进实验

在改进实验之前，教师首先要让学生明确实验改进一般从实验仪器、实验设计以及DIS数字化信息系统等方面来实施。如针对教材中由于塞紧瓶塞慢而造成的误差，则可从红磷的引燃方式来考虑，如图3，可用电热棒来引燃。由于广口瓶形状不规则，容积划分为5等份时往往存在较大误差，为此，也可进行改进，用注射器刻度来表示体积变化更为精确。如图4。

也可从原料的选择上来改进，如用白磷代替红磷，易点燃。也有学生提出用炭粉来代替红磷，行不行？让学生亲自动手操作，结果发现现象不明显，广口瓶口没有水流入，因为生成的CO2气体体积等于反应中消耗的O2气体体积。

在实验改进时，教师要避免纸上谈兵式的讲解，要“行不行、看疗效”，引导学生动手操作。引导学生以实验现象来判断改进效果。笔者就以小组合作方式开展，结束后让学生发表意见。通过实验改进，既增强了学生实验设计、动手操作能力，也有助于学生创新意识的培养。

四、加强综合，拓展应用

教育心理学家加涅在阐述智慧技能的学习时指出，问题解决是获得智慧技能中的最高成就。在复习教学时加强综合、拓展应用，有助于发展学生深刻性的思维品质，并切实提高学生的综合运用知识的能力、创新思维能力。近几年中考试题分析表明，通常不用教材上现存的常规实验，往往是基于教材实验基础上进一步拓展，旨在考查学生综合运用知识能力和创新能力。

例1.（2010湖州）某科学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2，设计了如下方案进行验证。

步骤1：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡皮塞等装配成如图示的装置。另准备一只有一根铜丝穿过橡皮塞，铜丝末端固定一根镁条。

步骤2：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮塞。待充分冷却，观察到瓶内水面上升的体积约占瓶内水面原上方空间的1/5左右。

步骤3：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平。点燃镁条，迅速更换橡皮塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，发出红光，放出热量。待冷却后广口瓶内水位继续上升。

（1）步骤2的目的是 。

（2）在步骤3“待冷却后广口瓶内水位继续上升”是由于瓶内气压 （选填“大于”“小于”或“等于”）外界气压。

分析：步骤2的目的是将瓶内氧气消耗尽，从而排除氧气的干扰，进而判断镁在空气中可以和N2反应，步骤3“等冷却后广口瓶内水位继续上升”是由于瓶内气压小于外界气压，其原因是由于O2已被消耗掉后，镁和N2发生了反应，导致瓶内气压变小。教师可设置问题：能用镁代替红磷测O2的体积分数吗？显然不能，因为镁在空气中燃烧时能与N2和CO2发生反应，不仅消耗O2，还消耗了N2和CO2，会使测量结果偏大。

该题的解决，需要学生综合运用已具备的化学知识和实验技能，是在教材实验基础上的拓展，有助于学生综合能力和知识迁移能力的培养。

教学智慧应充分体现在教师对“进阶”的教学设计上，具体落实在课堂教学中，“阶”是制约学生认知发展的台阶，同时也是学生认知发展的“脚踏点”，在复习教学时，教师应根据学习进阶理论，结合生情实际，围绕学科核心概念重组教学内容，实现教学内容的进阶整合。本节复习课的设计，基于从基础到综合，从简单到复杂，在教师循序渐进的指导和引领下，较好体现了“学习进阶”的理论，是适合学生进阶发展的一堂复习课。

参考文献

[1] 翟小铭，郭玉英，李敏.构建学习进阶：本质问题与教学实践策略[J].教育科学，2015，2：47-51

[2] 李潮锐，郑碧华.实验误差分析中的概念及意义[J].中山大学学报（自然科学版），2003，6：150-153

[3] 蔡伟强.万丈高楼平地起——高三生物基础知识复习方法谈[J].中学生物教学，2012，1：120-123

[4] 王高.物理实验误差的分析与控制策略[J].中学物理教学参考，2009，7：35-38

[5] 张继斌.实验拓展的教学尝试[J].物理教师，2013，8：46-47