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【關鍵詞】PISA 數學素養 生活情境 文化場 評價
“數學素養”一詞不見于《全日制義務教育數學課程標準(實驗稿)》,《義務教育數學課程標準(2011年版)》在前言中明確指出:“數學是人類文化的重要組成部分,數學素養是現代社會每一個公民應該具備的基本素養。”這不止是一個遣詞造句的變化,還反映了數學教育觀的又一次蛻變,是新課改以來我們對數學教育的認識不斷深化的結果。
一、PISA對數學素養的界定
《現代漢語詞典》的“素質”詞條的第二條釋義即為“素養”。全面發展學生的素養是素質教育的應有之義。進一步地,發展學生的數學素養是全面實施素質教育的必然要求,是素質教育精神在數學教育上的具體落實。2003年頒布的《普通高中數學課程標準(實驗)》就明確指出:“數學是人類文化的重要組成部分,數學素質是公民所必須具備的一種基本素質。”普通高中數學課程應“在義務教育階段之后,為學生適應現代生活和未來發展提供更高水平的數學基礎,使他們獲得更高的數學素養”。《普通高中數學課程標準(實驗)解讀》更進一步地指出:“基礎教育數學課程的基本目標就是要提高學生的數學素養。”
那么,數學素養指的是什么呢?新課標沒有專門的表述。對此,不同的人有不同的理解。PISA所作的界定具有較為廣泛的影響,對我們理解數學素養的內涵具有積極的借鑒意義。
PISA(The Programme for International Student Assessment)是世界經濟合作與發展組織自2000年起對其成員國和部分非成員國進行的一項國際性的學生素養評價研究項目。該項目主要對接近完成基礎教育的15歲學生進行評估,評價他們有關現實生活和終身學習所必需的知識、技能等的掌握情況,具體分為3個領域:閱讀素養、數學素養及科學素養。其對數學素養所作的界定是:數學素養是個體認識理解數學在現實社會中所起作用的能力,作出有根據的數學判斷的能力,以及作為一個有獨創精神、關心他人、有思想的公民參加數學活動以滿足現實和未來生活需要的能力。這一界定不僅突出了現實社會是學生數學學習的背景,而且強調了數學學習的目的是使學生未來生活得幸福。
二、PISA界定的積極意義
PISA界定的積極意義就在于:它將數學素養與學
生的個人生活、未來職業生活、社會生活緊密聯系起來了,并且始終強調要讓學生在不同的背景下參與數學活動、運用數學和做數學。事實上,學生在處理那些可以應用數學知識解決的問題時,對數學方法的選擇往往取決于問題出現的情境。為了便于研究和操作,PISA將求解的問題設定為四種情境,即個人情境、學校情境、公眾情境和學術情境。距離學生最近的情境就是他們的個人生活,其次是學校生活,然后是日常生活中遇到的社會生活,最遠的是學術情境。
對照PISA設定的四種情境,我們可以發現:我國數學教育具有特別重視學術情境而忽視個人情境的傳統。在教材編寫上,體現為特別重視知識的邏輯性和嚴謹性,知識呈現的情境過于簡單,問題都結構良好,缺少開放性。在教學觀念上,秉持“熟能生巧”的教育古訓,將“巧”的出現建立在對“熟”的訓練之上,解題活動淪落為“對號入座”的行為——遇到問題首先想到的就是從大腦中搜尋既有的解題方法,然后立即套用上去,忽視了學生根據具體情境靈活運用知識和技能創造性地解決問題的能力的培養。教學行為往往“直奔主題”,小組探究、課堂討論、實際操作、讓學生充分表達自己的意見等環節都被視為是在浪費時間而被盡量壓縮。有時怕學生“繞彎路”“掉陷阱”,常常先打上一針“預防針”。為了在應試中取得好成績,教學就追求學生做題的快速、準確,很多教師都會要求學生儲備一個較大的“數據庫”(如記憶11~20的平方數等),以便直接寫出計算結果。在評價上,一張試卷決定學業成績,考試成了區分學生的“篩子”,而不是作為一種促進他們學習的手段。在教學管理上,一個地區的教學進度整齊劃一。
應該說,隨著課改的深入,我們許多傳統的做法正在被新的觀點、新的理論所重新審視、解讀、詮釋、改造和完善,許多積極的因素被挖掘出來,許多弊端正在被克服。
三、學生數學素養的培養
學生數學素養的培養是一項涉及甚廣的工程,需要教師和教育管理者更新數學教育觀念并跟進教學行為。從學校的數學教學角度來看,要特別關注以下幾個方面。
1.加強數學教學與生活情境的結合。
小學生的數學學習剛剛起步,許多學習內容都是一些最基本的“起始概念”,難以借助于別的概念進行理解,而只能借助于學生已有的相關經驗或“前概念”。一旦學生因數學知識的抽象性而難以理解時,就需要教師利用生活中類似的事例和道理進行啟發。例如,教學“平行線”這一內容時,教師往往利用兩個平行的事物——黑板的上下兩邊、兩條直的鐵軌等來進行概念解釋。
現實生活不僅有助于學生理解數學,而且生活介入數學學習活動后,往往會使問題情境變得綜合起來,這也就為學生的數學學習提供了更為豐富的資源,可以更加全面地培養學生多方面的數學素養。例如,我們可以為學生設計一個“設計小區停車位方案”的專題研究活動,在這樣一個問題背景模糊,問題解決方式、途徑和具體辦法具有開放性和不確定性的問題解決過程中,學生需要用到計算、幾何、統計等多種數學知識,要涉及多種問題解決策略,還需要和同伴們合作研究,進行調查、實地勘測等實踐。這些必然會使學生的數學學習與生活結合得更為緊密。
當學生的數學學習與其生活高度結合時,我們要關注他們的數學學習的“數學化”問題。所謂數學化,就是指創造性地將數學知識和技能應用于各種情境,實現情境問題向數學知識的轉換,進而解決問題。數學化的過程包括以下五個步驟:從現實中的問題開始;根據數學概念形成數學問題,識別相關數學知識;通過假設普遍化和正式化等數學過程逐漸轉換現實問題;解決數學問題;從現實情境的角度理解數學解決方法,包括識別問題解決的條件。數學化是培養學生數學素養的核心過程,生活化能為學生更好地數學化提供素材和載體。
2.營造數學學習文化場。
PISA界定的數學素養的實質是三種能力,即學生認識、理解數學在現實社會中所起作用的能力、作出有根據的數學判斷的能力和作為一個有獨創精神、關心他人、有思想的公民參加數學活動以滿足現實和未來生活需要的能力。顯然,這些能力的培養不是僅靠課堂教學這一狹窄的路徑所能實現的,需要營造一個包括學生個體在內的數學學習文化場,利用文化場的力量全方位地進行滲透。
具體而言,就是學校要對數學學習活動作系統的思考,有機地落實在多種學校生活之中。許多基層學校在這方面進行了豐富多彩的探索,例如江蘇省常州市懷德苑小學的做法是搭建三個“平臺”——一報、一節、一網站。
一報指《懷德數學報》。該報報名由著名數學家王元題寫,每周一期,至今已出版200余期。數學報報道學生“愛數學之情,學數學之得,用數學之樂,玩數學之趣”,成為培養學生數學素養的重要陣地之一。
一節指數學節。學校創立數學節,每年舉辦一次。由最初的“幾個一”活動到如今的聚焦主題活動,數學節真正達成了“以數學為核心,彰顯各門學科的整合;以活動為載體,培養應用知識的能力;以文化為內涵,提升學生的數學素養”的目標。
一網站指數學網站。網站欄目豐富,由“親近數學”“數學樂園”“數學闖關”“口算英雄”等板塊組成,融數學性、知識性、趣味性、教育性和娛樂性為一體,面向全體學生。其中“數學闖關”分設三至六年級四個關區,闖關題與該年級的《思維體操》教材內容相配套,為互補關系,讓學生在游戲中鞏固提高。
3.改革數學教育評價體系。
數學教育的評價對數學素養的培養具有導向和激勵作用。從PISA界定的數學素養出發,中小學校的數學教育評價必須在評價目的、標準、主體、方式、手段等多方面進行改革。
首先,評價的目的應由單純的促進學生的數學學習轉向促進人的發展。學好數學并不是目的,通過數學學習讓學生生活得更美好才是根本的目的。因此,評價不僅要杜絕以數學考試分數來篩選學生的行為,還要超越就數學論數學學習的局限,要指向全體學生的數學學習興趣的培養、自信心的增強,提高學生數學學習生活的品質;既要關注學生普遍的數學學習狀況,還要關注學生的個性化發展。
其次,評價標準必須兼顧數學知識應用的合規律性和合道德性。不但要注意考查學生對學校數學課程內容的掌握情況,更要重視他們在不同的問題背景下對所學數學知識與技能的靈活運用能力;既要評價學生對問題解答的正確性,又要關注學生對問題的理解和不同的解決途徑。同時,還要考慮問題的解決是否滿足具體情境中他人的需要。簡言之,就是要看學生對數學知識恰當而正當的使用情況。恰當是指對數學知識運用的合規律性,正當則是指問題解決的合道德性。這兩方面的需要決定了評價的開放性和社會性。
再次,在評價方式上要高度重視過程性評價。學生數學素養的形成是一個持續的過程,評價應以過程性評價為主。學校可以通過建立“學生成長記錄袋”來進行,內容包括學生的數學學業記錄、在日常生活中發現的數學問題、解決問題的方案和過程、數學活動報告或數學小論文、最滿意的作業、單元知識總結和自我評價、收集的數學資料等。過程性評價大多屬于定性評價,定性評價要和定量評價有機結合。現有的數學考試基本上屬于定量評價,即以分值來衡量學生的學業水平。在設定實際的試卷評分標準時,往往會出現一種不良傾向,那就是過于注重全面性而導致核心因素被弱化。例如,在制定解決問題類題目的評分標準時,往往將問題的解法、計算的正確性、答句的完整程度、單位名稱是否遺漏,甚至書寫的工整程度都納入其中,給予一定的分值,致使核心的解題方法賦值過少。
最后,在評價主體上提倡共同參與。現在的評價主要由教師作出,致使評價視角單一。要重視學生自我和相互的評價,還可以將學生家長乃至數學家、數學教育專家請到學校,共同參與學生數學學習活動的評價。筆者曾參加過某小學的一次數學小論文答辯會,學生對專家評委們的問題作了精彩的回答,而專家評委們的不同視角的問題和點評不但考察了學生的數學素養,而且完善和引領了他們的數學學習。
【參考文獻】
[1]數學課程標準研制組.普通高中數學課程標準(實驗)解讀[M].南京:江蘇教育出版社,2004.
[2]OECD.Assessing Scientific,Reading and Mathematical Literacy:A Framework for PISA 2006[M].Paris:OECD,2006.
關鍵詞:新課標;數學教學;課堂教學;教師;學生
一、新課標下的數學教學模式
(一)概念的疏導―總結數學教學模式
1.情境導入,明確教學針對性和教育的目的性
2.呈現例子,分類歸納總結
3.提出假設
把學生自己歸納總結出來的結論,重新用自己的思維邏輯和基礎知識界定結論的屬性。
4.呈現例子,檢驗屬性假設
舉一個具有檢驗性的例子,讓學生自己歸納其屬性本質,檢驗概念是否包涵了所有的本質屬性。
5.歸納總結,界定概念
6.應用概念,鞏固理解
7.反思概念化過程
(二)規律的掌握―探究數學教學模式
學習規律的目的是為了應用規律,此模式的目標是使學生通過應用概念和規律加深概念和規律的理解,培養數學方法的應用能力和實際問題的解決能力。
(三)規律的“教學實驗”數學教學模式
運用幾何畫板的“幾何概念、定理的數學實驗教學模式”,目標是通過“做”的教學,讓學生理解幾何中的概念和規律,了解概念和規律的形成原理,培養他們發現問題、轉換問題的能力,通過這一模型來提高他們解決問題的能力。
二、創設數學課堂情境,營造新課堂
(一)總結數學的教學模式,把數學課堂交給學生
在新課標中,以教學情境激發學生的興趣,建立學生主動學習的積極性;讓學生自主尋找課程安排的意義和基本知識的概念。具體的教學方法有:
1.靈活運用教材,激發學生的興趣
在教學過程中,老師的引導作用相當重要,而老師的靈感又來源于生活和教材,那么就對教材的運用有著相當重要的部分。在教學過程中尋找能激發學生興趣的有關資料和學習方法,特別是來源于生活中的一些知識最能激發學生的興趣。
2.開展游戲,引導學生積極參與
如:當學生學了排列組合以后,把班上的同學分組,由幾組同學出來做游戲,讓學生體驗數學在生活中的應用。
3.動手操作,培養學生的動手能力
如:在學了三角函數以后,讓學生到操場上動手測量在太陽光的照射下旗桿影子求出旗桿的真實高度。
4.合作交流,拓展思維
把學生分成幾組,拿出事先準備的12個1平方厘米的正方形塑料片,拼成各式各樣的圖形,看哪組拼的最多?最后對實驗記錄的結果進行觀察分析、討論。并填寫實驗記錄,考驗學生合作交流的能力。
(二)探究新的數學教學模式,讓學生做課堂的主導者
新課程理念,就是改掉傳統的教學模式,做一次突破創新教學方法。讓老師成為課堂的引導者,學生成為真正的擁有自己的學習課堂。
1.創設數學教學空間,讓學生“自由
發揮”
在課堂中環境和空間是既定的,學生的思維空間也同時受到了限制,在新課標下的教學,我大膽的設想教學改革。如:把講桌移走,建立教學活動空間。
2.保持師生地位平等,讓學生“暢言
所想”
在教學過程中教師盡量的保持和學生的地位在一條線上,鼓勵和欣賞學生的能力,讓學生看到自己的地位和價值所在。用請教的方式教學,尊重學生的觀點讓學生暢言所想,形成一個有親和力的課堂氣氛。讓每個學生都看到自己的優勢和特點,尊重他們的思想和觀點。
3.開放數學教學情境,讓學生“浮想
聯翩”
在新課標的教學下,盡量少去束縛學生的思想和思維邏輯,指出任何事情都沒有絕對的錯和對。開放性的教學情境,是提供選擇性較大的數學教學方案,同樣的問題答案可以不是唯一的。引導學生豐富想象力的創造,開拓學生的思維,激發學生聯想想象的能力,使學生樂于表達自己的見解,鼓勵學生提出問題和解決問題的積極性。
(三)尋找規律,真正地把數學課堂還給學生
作為教師并不要精心去打造自認為充實的課堂教學,教師只是一個學生學習中的組織者、合作者、指導者,職責就是在創設的自然教學環境中營造一個有利于張揚學生個性的“場”,讓學生的個性在寬松、自然、愉悅的文化氛圍中得到釋放和展現。
1.靈活應用數學教學課堂,活用數學教材
新課標倡導教師創造性的活用教材。在教材的應用上,教師應該融入自己的科學精神和智慧,讓書本知識“活”起來,進行科學的藝術處理,設計出適合學生學習的具有獨特的風格教學課堂。
2.開放數學教學空間
科學經驗和許多的發明創造并不是課堂上講出來的,而是通過一定的環境和開放性的問題情境,引導學生主動探求知識。聯系生活解決現實問題,從中培養學生的思考和解決問題的能力。
3.尊重個性發展差異
承認差異、尊重差異是新課標的一個重要理念。在現代社會追求個性風尚的浪潮中,呈現出各種人格個性心理,這個時代的教學是考驗教師應變和處理學生心理問題能力的重要階段,教師在開展教學活動時既要面向全體,又要兼顧差異。教師要注重設計不同層次的問題,引導學生從各自的生活經驗和知識背景選擇自己能接受的教學方案,使不同層次的學生都得到相應的發展。這樣問題的深淺銜接使不同層次的學生都能參與,又保證每個學生的潛力得到開發,在參與的過程中真正成為具有過程性的教學,充分張揚自己的個性。
【關鍵詞】物理教學;力學概念;受力分析
在我多年對高中物理的教學中,我對力學解題做了一些探究:在重視力學概念、規律教學的同時,把重點放在力學解題的思維過程上,增強學生力學解題思維的自我調控意識。但很多學生不能很好的掌握解題方法,以至于只能解答簡單的力學題目。在做題過程中我對力學解題做了一些簡單歸納和總結:在重視力學概念、公式、定律的同時,更要注意力學解題的思維過程,靈活運用定律,確定相關概念,很多力學問題都能很好的解答。
一、認真審題、明確對象、聯想圖景、啟動思維
力學習題有的給出一個物體,有的給出兩個或多個相關聯的物體。從物理過程看,有的給出部分,有的給出全部。認真審題就是要實現幾個轉換:
(1)由個別向一般轉換。所有的力學解題開始應對研究對象進行受力分析,代入運算時統一用力學的國際單位制(SI制),解題結束應對結果的合理性作出判斷。
(2)研究對象的實體向物理圖景轉換。宏觀物體(大到天體);有做勻速運動的,也有做變速運動的;有個體,是否相關聯的群體。對題目給定的研究對象進行抽象思維,形成一定條件下的清晰的物理圖景。有趣的物理圖景促進學生的注意轉移,情感與圖景貼近,達到情景結合,有助于學生思維的正常啟動。
(3)物理過程向物體的狀態轉化。在力學范疇內物體的運動狀態有平衡狀態(靜止、勻速直線運動、勻速轉動)和非平衡狀態。物體處于何種狀態由所受的合力和合力矩決定。學生對物理過程和物體所處狀態的了解,減少了解題的盲目性。
(4)已知條件向解題目標轉換。力學解題目標一般包括:畫出研究對象的示意圖。在圖上進行受力分析(不能遺漏所受到的每一個力,也不能憑空增加力),物體在各個時刻的狀態、位置、運用的物理規律、公式、要求的物理量等。
(5)文字敘述向示意圖形轉換。在根據題意畫出的圖上標明受力情況(按重力、彈力、摩擦力順序思考)。某一時刻或某一位置的運動狀態,也用符號標出。學生通過畫圖對物理圖景有了直觀了解,觸景生情,增強了解題的信心。
二、弄清概念,策略認知,分配注意,發散思維
物理概念是物理知識的重要組成部分。物理概念有嚴格的科學界定。同一物理概念在不同的物理學識水平階段嚴密的程度不同。一些能力較差的學生對物理概念的界定模糊不清,思維混亂,解題注意分配不合理。為了解決這個問題,我引導學生強化以下幾方面意識:
(1)增強物理概念的物質意識。每引入一個力學概念,應充分利用實驗或學生生活積累的已有經驗,把物理概念建立在充實的物質基礎上。
(2)強化物理概念的界定意識。速度與加速度二者僅一字之差,都是力學中的重要物理量。一些認知策略較差的學生把速度與加速度歸結在一個“光環”上,認為速度為零,加速度必為零。在這里描述物體運動快慢與運動狀態變化快慢是速度與加速度的界定。速度和速率、功和功率、動能和動量、重量和質量等也是一字之差,它們的物理意義卻不相同。功和能的單位相同,前者是過程量,后者是狀態量,它們也有嚴格的界定。學生樹立界定意識可養成良好的科學素質,有利于增強解題思維的自我調控意識。
(3)培養創造思維意識。力學解題時“雙向思維”的設計,給學生創造了發散思維的條件。
三、運用規律、感知范圍、網絡信息、邏輯思維
高中學習的力主要有:牛頓運動三定律、萬有引力定律、機械能守恒定律、動能定理、動量定理、動量守恒定律等。一些能力中下的學生把物理規律成立的條件及適用范圍置于思維盲區,需要對已建立的解題信息加以選擇。
四、設疑開拓、點撥解惑、觸類旁通、深化思維
一、生物學核心概念的界定及特征
1.核心概念的界定
既然進行生物學核心概念教學具有多重教育意義,那么,什么是核心概念,目前對于這一問題尚未有統一的認識。美國課程專家埃里克森(Erickson)認為,核心概念是指居于學科中心,具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的關鍵性概念、原理或方法。這些核心概念具有廣闊的解釋空間,源于學科中的各種概念、理論、原理和解釋體系,為學科領域的發展提供了深入的視角,還為學科之間提供了聯系[2]。戴伊(Day)指出,核心概念是某個知識領域的中心,雖然不是所有人都接受了這些知識,但它們卻獲得了廣泛的應用,而且這些知識還能經得起時間的檢驗。費德恩(Feden)等人則認為,核心概念是一種教師希望學生理解并能在忘記其非本質信息或周邊信息之后,仍然能應用的概念性知識,并且強調核心概念必須清楚地呈現給學生[3]。
生物學核心概念處于學科中心位置,包括對生命基本現象、規律、理論等的理解和解釋,對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用。它是人們對某一類生物學問題本質特征的概括。例如“細胞是由物質分子組成的,不同的物質承擔著不同的功能”,就是在分析了組成細胞的不同物質分子后,概括出來的本質認識。而蛋白質之所以稱為“生命活動的主要承擔者”,又是在分析了蛋白質分子結構多樣性原因和逐漸了解生命活動無時無刻不與蛋白質相關,以及和其他組成物質相比較后抽象和概括出來的核心概念。
需要說明的是,對“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念的理解,并不是一成不變的。它在本節內容中屬于核心概念,而從整個單元來看卻不是核心概念。因此,對某一核心概念的界定,會因不同的學段、不同的學習范圍而發生變化。
2.核心概念的特征
當直接甄別和界定核心概念有困難時,我們不妨換個角度思考:核心概念有什么特征,我所確定的核心概念具備這些特征嗎?
核心概念是在一般概念的基礎上提煉出來的,因此它可以統攝一般概念,能夠揭示學科知識的本質和學科知識之間的聯系,具有統整學科知識的功能。因此,生物學核心概念應該具有以下特征。
第一,居于學科知識的中心。蛋白質分子不僅參與構建了細胞這座生命大廈,而且在細胞代謝、分裂、分化、癌變、凋亡、遺傳、細胞間的信息交流等各項生命活動中扮演著重要角色。可以說,“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念貫穿了三個必修模塊。
第二,是形成新知識的“生長點”。學生一旦建立起“蛋白質是生命活動的主要承擔者”的概念,就容易形成科學地分析問題和解決問題的思路及方法。例如,細胞分化過程中,細胞的形態、結構、功能之所以發生了穩定性差異,是因為分化細胞中產生了組織特異性蛋白質。
第三,具有思維訓練價值。組成蛋白質的氨基酸序列具有多樣性,使得蛋白質的空間結構變化多端;而蛋白質只有維持特定的空間結構才能行使特定的生物學功能。因此,空間結構的多樣性賦予了蛋白質多種多樣的生物學功能,足以承擔起豐富多彩的生命活動。可見,生物學核心概念是在許多一般概念的基礎上加以分析、綜合、抽象、概括出來的,它的形成過程需要綜合的思維能力。
二、建構生物學核心概念的策略與程序
1.建構核心概念的策略
與“蛋白質是生命活動的主要承擔者”有關的一般概念和事實見圖1。
(1)事實和感性認識是建構概念的基礎
“應為學生的學習設計怎樣的學習路徑?”“哪些生活經驗有助于學生理解和建構核心概念?”筆者在研讀《標準》和教材的基礎上,找尋學生“最近發展區”,決定采取以“肽鍵”為線索、以實驗為先導,圍繞“肽鍵”認識蛋白質多樣的結構與功能相適應的教學策略,嘗試對“組成細胞的分子”這類比較枯燥乏味的內容進行探究式教學,幫助學生在相關生物學事實和一般概念的基礎上,構建相應的核心概念。
新課伊始,用什么樣的導言既能貼近學生生活又能直切主題?思前想后,筆者決定以問題“早晨大家都吃了什么?”(雞蛋、面包、牛奶)“為什么要吃雞蛋、喝牛奶?”(含蛋白質多)“怎么能證明雞蛋和牛奶中含有蛋白質呢?”導入新課,然后,逐一在裝有等量清水、蛋清、牛奶、豆漿和淀粉液的試管中滴加3滴雙縮脲試劑,當試管中液體變色后,又問學生“哪個液體含有蛋白質?”學生脫口而出“蛋清、牛奶和豆漿”。學生的答案雖然正確,但是細致分析,它并不是通過實驗結果得出的,而是憑借先入為主的生活經驗(前概念)判斷出來的。教師不能被這種假象所蒙蔽,于是追問“怎么知道蛋清、牛奶、豆漿中還有蛋白質?”(試管中的顏色發生了變化)“清水和淀粉液與雙縮脲試劑結合后也有顏色變化呀!”(學生無語……)
教師利用“蛋白粉溶液+雙縮脲試劑產生紫色反應”為“標準”,解釋雙縮脲試劑能識別蛋白質結構中的“肽鍵”,并形成紫色化合物(絡合物)。用這支試管的顏色與其他各試管的顏色比較,說明蛋清、牛奶和豆漿中含有蛋白質。隨后,緊緊圍繞“什么是‘肽鍵’?
;“‘肽鍵’在哪兒?”“肽鍵’和蛋白質是什么關系?”開展后續的教學。
上述教學處理,既能很好地利用感性和直觀材料,幫助學生在事實的基礎上建構新概念,又能體現生物學科作為理科的教學特色。
(2)充分的學習體驗有助于構建相應的概念
生物課程期待著學生主動參與學習過程,在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律等過程中習得生物學知識,養成理性思維的習慣,形成積極的科學態度,發展終身學習的能力。在傳統教學中,教師往往忽略學生的學習體驗過程,“一言堂”比比皆是,且過于關注瑣碎的知識內容。其實,學生 不需要記憶那些細枝末節的信息或孤立的事實,而是需要從大量事實和學習的體驗中,理解其中的規律,形成相應的概念和原理,并能將這些概念和原理遷移應用于新情境中。
例如:在認識氨基酸結構特點時,先用類比方法,引導學生理解蛋白質與淀粉一樣,也是由小分子物質構成的多聚體,即氨基酸是蛋白質的基本單位。而后出示三種氨基酸結構簡式(見圖2),請學生說出它們的異同,概括出氨基酸的通式。隨后,讓學生辨認四種不同類型氨基酸的氨基、羧基和R基。最后,展示20種氨基酸的結構簡式,明確氨基酸的不同主要是R基不同,R基的結構特點決定著氨基酸的特性。
又如:在認識“肽鍵”時,先讓學生觀看氨基酸“脫水縮合”課件(動畫),然后讓他們說出“肽鍵”是怎樣形成的,在哪里形成的以及組成。以此逐漸認識經“脫水縮合”形成二肽、三肽和多肽的概念。
還有,在認識蛋白質分子結構多樣性的原因時,先提出問題“20種氨基酸能夠合成多少種蛋白質呢?”學生在不知如何回答的情形下,出示兩種“九肽”的氨基酸組成:①半胱氨酸—酪氨酸—異亮氨酸—谷氨酰胺—天冬酰胺—半胱氨酸—脯氨酸—亮氨酸—甘氨酸;②半胱氨酸—酪氨酸—苯丙氨酸—谷氨酰胺—天冬酰胺—半胱氨酸—脯氨酸—精氨酸—甘氨酸。讓學生分析這兩種“九肽”的區別,并認識到雖然都是“九肽”,由于氨基酸種類和排列順序不同,其生理功能完全不同,①是催產素,②是加壓素。再利用“鐮刀型細胞貧血癥”的實例,說明由570多種氨基酸組成的血紅蛋白,只要有一個氨基酸發生錯誤,就會造成蛋白質空間結構發生變化,功能也發生改變——攜氧能力大大下降。在充分的事實面前,學生會逐漸認識到,組成蛋白質分子的氨基酸種類、數目、排列順序和肽鏈盤曲、折疊方式的不同,都是決定蛋白質分子結構多樣性的原因,進而理解蛋白質功能多樣性的原因。
實踐證明,讓學生經歷充分的學習體驗,可以使他們在主動學習的過程中,加深對事實的觀察和分析,逐漸體會事實背后所蘊含的深刻生物學原理和本質,進而順利地建構科學概念。
(3)建構概念的意義在于新情境下的應用
概念放在一定的應用情境下才會顯得生動和有意義。對于教師來說,幫助學生建構知識框架,形成正確的概念固然重要,但是,如果把這些概念“束之高閣”也就失去了原本意義。所以,構建概念重在應用。
例如:學生形成了“具有一定空間結構的蛋白質,才能有生物學功能”的基本概念后,可繼續提問:“生雞蛋含有蛋白質,煮熟的雞蛋呢?”學生經過思考后,答出蛋白質變性問題。教師追問:“蛋白質變性后,是否還屬于蛋白質[提供論文和論文的服務]呢?”教師演示:加熱試管中的蛋清后用雙縮脲試劑檢驗,結果為“紫色”,說明熟雞蛋仍是蛋白質,因為“肽鍵”還在!繼續比較“生蛋清”和“熟蛋清”的“紫色”,發現“熟蛋清”比“生蛋清”深。引導學生分析:加熱改變了蛋白質的空間結構,暴露更多的“肽鍵”與雙縮脲試劑反應后顏色加深。
通過這個環節的設計,學生對“肽鍵”是蛋白質特有的結構,認識更加深刻。與此同時,還學會了在新的問題情境下,利用概念解決問題的方法。
2.建構核心概念的程序
掌握核心概念需要學生主動建構,而非依靠教師的機械灌輸。因此需要一套有效的教學程序。北京教育學院的胡玉華教授以圖解的形式作了如下頁圖3所示說明[4]。
筆者依據上述教學程序對“蛋白質”一節進行了教學實踐,收到了良好的教學效果,見下頁圖4所示。
三、建構生物學核心概念的反思與體會
“在課堂教學中,核心概念應成為課堂教學目標之一。在制定教學目標的過程中,教師需要思考:核心概念之間的聯系,核心概念與原有概念之間的聯系以及核心概念與其他相關概念之間的聯系。”[5]在“蛋白質”一節的教學中,雖然涉及了一些生物學事實或事實性的概念,但這還不足以使學生構建出“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念,以及與它相關的更上位概念“細胞是由物質分子組成的,不同的物質承擔不同的功能”。因為學生的學習主要是通過課堂教學一課時一課時地理解和不斷積累的過程。對核心概念的認識,也是在獲得大量事實和一般概念的基礎上,逐漸概括和建構起來的。
一、課堂教學環境的概念界定
“環境育人”的道理自古有之,但將教學環境作為一個專門的研究領域始于20世紀30年代,在國外已有半個多世紀的研究歷史。我國對于教學環境的研究起步較晚,還不是很成熟。從國內外關于教學環境的研究成果來看,對“教學環境”這一概念的界定還沒有取得一致的意見。從文獻中可以看到各種相似的概念,如:“教育環境”、“學習環境”、“學校環境”、“學校文化”、“課堂環境”、“學校氣氛”、“課堂氛圍”、“學校心理環境”等等[1]。概念之間模糊不清,經常混用。國外研究中所指的“教學環境”主要是心理環境,研究目的是要揭示課堂環境與學科教學之間的關系,提高學生學科學業成績。國內則主要關注教學環境對教學活動的影響。在若干教學環境的定義中,我們可以比較一下幾種較有影響的定義[2]。
美國F·G·諾克(F·G·Knirk)認為,教學環境主要是指由學校和家庭的各種物質因素構成的學習場所。它是由“學校建筑、課堂、圖書館、實驗室、操場以及家庭中的學習區域所組成的學習場所。”
澳大利亞巴里·J·弗雷澤(Barry·J·Fraser)認為,教學環境是課堂內各種因素的集合,是由課堂空間、課堂師生人際關系、課堂生活質量和課堂社會氣氛等因素構成的課堂生活情境。
美國霍利(Hawley)指出,教學環境就是學校氣氛或班級氣氛。“就是一種能夠激發學生的創造性思維的溫暖而安全的班級氣氛。”
美國R·L·辛克萊爾(R·L·Sinclair)認為,教學環境主要指學校教育環境。“就是那些能夠促進學生身心發展的條件、力量和各種外部刺激因素。”
國際教育評價學會(JEA)在一項大規模的國際教學環境研究項目中提出,教學環境是由學校環境、家庭環境和社區環境共同構成的學習場所。
教學環境是一種特殊的環境。概括地說,教學環境就是學校教學活動所必需的諸客觀條件和力量的綜合。
可見,研究者根據研究的需要從不同的角度對教學環境的概念作了界定。第一種定義把教學環境主要看作是物理環境,忽視了心理環境這一重要因素。第二種定義雖然涉及了物理環境與心理環境,但把教學環境等同于課堂教學環境,這只能算作教學環境的一部分,是比較狹義的定義。第三種定義又只注意教學環境的心理方面,忽略了物理環境因素,與第一種定義相對,正好是兩個極端。第四種定義也主要是指狹義的教學環境,只關注了外部刺激因素,而且教學環境對學生的身心發展有正反兩方面的作用,不都是促進,有時也會成為阻礙因素。第五種定義混淆了教學環境與教育環境兩個概念。第六種定義是國內比較流行的一種定義,但也有值得商榷的地方。把教學環境看作是“必需”的,主要也是從教學環境的積極作用方面來說的。其實,教學環境無論是作為積極因素還是消極因素,它都是客觀存在的,也是復雜多變的。
以往對“教學環境”概念的界定均有所側重,但總體看來,存在的問題本質上只有一個,就是過于注重教學環境要素的分類以及各要素的分析。
筆者認為,教學環境是一種特殊的環境。它是指與教學有關,影響教學并通過教學影響人的因素的綜合[3]。教學環境區別于一般的環境概念,它與教學有關,具有教育性,不論主體是否愿意,它都會時刻影響著教學活動的開展,進而影響主體的行為、心理。“教學環境又有廣義和狹義之分。從廣義上說,社會制度、科學技術、家庭條件、親朋鄰里等,都屬于教學環境,因為這些因素在一定程度上制約著教學活動的成效。從狹義的角度看,即學校教學設施、校風班風和師生人際關系等等。”[2]我們通常所指是狹義的課堂教學環境,也就是學校教學環境,學者們的研究也多集中于此。筆者所要研究的課堂教學環境是更為狹義的課堂教學環境,是學校教學環境的一部分。課堂是開展教學活動、師生交往的主要場所,相對于學校教學環境來說,課堂教學環境的研究更有針對性,對優化課堂教學環境、提高教學效果更有指導意義。依據教學環境的概念我們可以理解課堂教學環境的含義。課堂教學環境是存在于課堂教學過程中的,影響教學并能通過教學影響人的各種物理的和心理因素的綜合。這一概念不僅明確說明了教學環境包含的要素,即物理環境和心理環境,而且體現了課堂教學環境系統的結構性和過程性,因為綜合不同與總和,綜合本身就體現了一種結構性和過程性。這一概念不僅對課堂教學環境進行科學的分類,更主要的是體現了要素之間密不可分的關系,也可以說是一種整體性。
我們可以具體地從以下三個方面來解讀這一概念:
第一,場域性。課堂教學環境是存在于課堂教學過程中的,離開了課堂這個特定的場域,也就不能稱作課堂教學環境,那只能是學校教學環境或廣義的教學環境。
第二,互動性。課堂教學環境對教學有影響,相反,教學對環境也有反作用。他們之間是相互依賴、相互聯系、相互作用的。這里,互動不再是狹義的人與人之間的交互作用,也包括人與環境的之間的交互作用。
第三,結構性。課堂教學環境是一個由多種不同要素相互聯系、相互作用構成的復雜系統,物理環境和心理環境是兩大主要因素。每一因素又有多種要素構成。這樣,不同層次具有不同結構、不同功能的各種要素構成了課堂教學環境整體特有的系統結構。
二、生態哲學視域中課堂教學環境的內涵
從對課堂教學環境概念的界定上可以看出,本研究摒棄了長期以來學界對課堂教學環境的片面認識,而是從生態哲學的角度對其加以界定。生態哲學作為一種生態學世界觀,是運用生態學的基本觀點和方法觀察現實事物和理解現實世界的理論[4]。生態哲學視域中的課堂教學環境既是一種實體存在,更是一種關系存在和過程存在。