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物流設(shè)施規(guī)劃課程涉及建筑規(guī)劃、管理學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)等多個學(xué)科與領(lǐng)域,由于涉及的學(xué)科與知識點眾多,采用傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)方法,很難做到讓學(xué)生系統(tǒng)性地理解和掌握。在教學(xué)中嘗試引入案例教學(xué)法,可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性,提升教學(xué)效果。
一、物流設(shè)施規(guī)劃課程的主要教學(xué)內(nèi)容與特點分析
物流設(shè)施規(guī)劃課程屬于物流工程專業(yè)最為核心的課程之一,是在物流工藝流程分析的基礎(chǔ)之上,構(gòu)建一個經(jīng)濟、便捷的物流系統(tǒng)以保障企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和銷售系統(tǒng)的高效運行。課程的主要內(nèi)容如下:生產(chǎn)系統(tǒng)的組成與平面布置、設(shè)施規(guī)劃和設(shè)計、物流系統(tǒng)分析、物流搬運與倉儲設(shè)計、物流系統(tǒng)仿真等。
該課程的主要特點是:第一,綜合性。在設(shè)施的規(guī)劃與設(shè)計中,要想構(gòu)建一個完整可行的方案,必將多學(xué)科的專業(yè)知識加以綜合運用才能夠完成。第二,實踐性。其中,物流設(shè)施布置的主要方法以及系統(tǒng)運行效果的檢驗需要通過反復(fù)的實踐過程得來,解決物流系統(tǒng)中多種問題的方法來源于長時間的實踐經(jīng)驗積累。第三,知識更新快。無論是從種類看,還是從技術(shù)方面看,物流設(shè)施與設(shè)備都屬于發(fā)展極快的行業(yè),技術(shù)與設(shè)備更新頻繁,導(dǎo)致該課程的教材很難跟上最新科技成果的發(fā)展速度。
鑒于物流設(shè)施規(guī)劃課程內(nèi)容具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性,課程具有綜合性、實踐性和技術(shù)更新快的特點,僅以課堂講授的形式傳授理論知識,勢必晦澀難懂且枯燥乏味,學(xué)生很難做到真正掌握知識。而通過案例分析教學(xué)法,在課堂上結(jié)合真實的案例進行討論和分析,可以使學(xué)生對現(xiàn)實中的物流設(shè)施和物流系統(tǒng)有個整體的概念和把握,為將所學(xué)理論知識運用于實踐打下堅實的基礎(chǔ)。
二、案例教學(xué)法在物流設(shè)施規(guī)劃課程教學(xué)中的應(yīng)用
(一)物流設(shè)施規(guī)劃課程教學(xué)中案例的選擇
無論是在何種學(xué)科的教學(xué)中,只要引用了案例教學(xué)法,就要求案例的選擇應(yīng)該盡量真實、形象、貼近生活,以便于學(xué)生能夠?qū)χR形成更深的理解,案例展示的實際問題要與本學(xué)科的研究內(nèi)容相匹配。具體到物流工程專業(yè)的物流設(shè)施規(guī)劃這一課程中,能夠直接供教學(xué)引用的案例非常少,所以要想在該課程教學(xué)中引入案例教學(xué)法,教師應(yīng)該精心選擇與準備案例。對于案例的選取,可以通過如下幾個途徑:一是通過新媒體或者雜志的報道,從中提取有價值的案例;由于這些報道的內(nèi)容屬于社會中的真實事件,如果直接引用到課堂的教學(xué)中,可能無法與其中的理論知識相聯(lián)系,這就要求教師對搜集來的素材進行加工,將與教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系緊密的部分內(nèi)容進行突出展示。二是通過對類似專業(yè)的案例進行篩選,得到能夠應(yīng)用于本課程中的案例,例如,物流經(jīng)濟地理、工業(yè)建筑設(shè)計等相關(guān)課程。然而,應(yīng)注意到這些案例通常展示的是其他學(xué)科的理論與知識,如果直接引用,勢必?zé)o法突出本課程的教學(xué)重點,因此,也需要教師進行系統(tǒng)地設(shè)計與改編,確保所用的案例與課程內(nèi)容相吻合。
從物流設(shè)施規(guī)劃這門課程的要求出發(fā),課程組做出了幾個比較有代表性的案例,目的在于通過案例設(shè)置來展示本課程特點,使學(xué)生體會到利用數(shù)理方法對多個備選方案進行評估以選擇最佳方案的思維。例如,在對本課程中的重點教學(xué)內(nèi)容設(shè)施布置規(guī)劃進行教學(xué)時,為了切實提升教學(xué)效果,改善教學(xué)質(zhì)量,選取了一個典型的連鎖超市配送中心案例,主要講述配送中心不同類別商品的存儲、分揀、分貨、包裝、配送等各環(huán)節(jié)物流流程與銜接關(guān)系。為了體現(xiàn)物流設(shè)施規(guī)劃的系統(tǒng)性和綜合性,在理順物流工藝流程進行初步規(guī)劃之后,再考慮各部分的物流量大小,分析各作業(yè)單元之間搬運距離和強度,進而將計算出的物流強度與前面的非物流關(guān)系密切程度來設(shè)定各作業(yè)單元的相對位置,按照密切程度高的作業(yè)單元靠近布局,反之,應(yīng)按隔一定距離的原則完成設(shè)施布置規(guī)劃。其他的教學(xué)內(nèi)容,也應(yīng)該輔之以相應(yīng)的案例展開教學(xué),例如,在設(shè)施選址問題中,可以分別以倉庫、貨運站為例展開教學(xué),在物料搬運系統(tǒng)分析部分,以某公司貨物配送中心分揀庫的物料搬運系統(tǒng)設(shè)計為例展開教學(xué)。在案例討論過程中,要注重讓學(xué)生分組討論、集思廣益,將教材知識運用到解決案例提出的問題上來,從而加深學(xué)生對知識的掌握程度。
(二)物流設(shè)施規(guī)劃課程案例教學(xué)法的實施
案例教學(xué)法在課堂教學(xué)實施過程中,應(yīng)注重如下幾個環(huán)節(jié):
首先,要安排參觀學(xué)習(xí)。由于物流設(shè)施規(guī)劃課程具有非常強的實踐性,在課程教學(xué)開始之初,應(yīng)安排學(xué)生深入物流企業(yè)現(xiàn)場進行認知實習(xí),了解物流工藝流程安排、設(shè)施設(shè)備布局、物料的存儲、庫內(nèi)搬運、倉庫選址等,熟悉各種叉車、堆垛機等搬運設(shè)備的用法,認識托盤、大中小型貨架、儲物容器等物流設(shè)備,使學(xué)生對物流設(shè)施設(shè)備形成直觀認知。安排參觀學(xué)習(xí)時,應(yīng)提前將重點要觀察學(xué)習(xí)的項目以任務(wù)書的形式下發(fā)到學(xué)生手中,參觀實習(xí)后要安排討論環(huán)節(jié),以確保參觀學(xué)習(xí)的效果。
其次,要注重對案例的理解。教師在安排案例教學(xué)之前,應(yīng)將事先制作好的案例發(fā)放到學(xué)生手中,由于案例來源于真實的生活,對學(xué)生有較大的吸引力,學(xué)生拿到案例后往往會認真研讀,對案例中涉及到的相關(guān)問題進行初步了解,查詢資料,進行適當(dāng)?shù)挠懻?,并要求若干代表進行發(fā)言,從而激發(fā)出學(xué)生思維的火花,對案例形成更為深刻的理解。為了確保學(xué)生分組討論的效果,在本課程的第一堂課中,就應(yīng)該把學(xué)生的分組工作做好。在課下,學(xué)生應(yīng)以小組為單位展開合作探究,小組內(nèi)每個學(xué)生明確分工,各自查閱不同的資料,然后共同分析,最終找到解決問題的辦法。在這一環(huán)節(jié)中,學(xué)生以小組合作的形式展開學(xué)習(xí),不僅能有效培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力,而且能夠提升學(xué)生的自主探究能力、創(chuàng)新能力等。
再次,案例的課堂討論。在課堂教學(xué)時間范圍之內(nèi),對各小組探究的案例展開交流,這是案例教學(xué)最為關(guān)鍵的一步。各小組選派出一名代表,將本小組的討論成果以PPT的形式展示出來,小組代表通過PPT講述本小組的主要觀點及問題的解決辦法,小組內(nèi)其他成員對此作出補充,其他小組的同學(xué)積極對這一小組答辯結(jié)果中的問題進行提問,討論完畢后,教師針對本節(jié)課引用案例的討論結(jié)果作出總結(jié),對學(xué)生探討問題的結(jié)果以及學(xué)生的努力程度等進行點評,并且及時糾正學(xué)生出現(xiàn)的不良狀態(tài),鼓勵與肯定學(xué)生中呈現(xiàn)出的積極因素。
最后,結(jié)合設(shè)施規(guī)劃軟件形成規(guī)劃方案。物流設(shè)施規(guī)劃課程具有專業(yè)性和應(yīng)用性的特點,通過該課程的教學(xué)要達到提出設(shè)計方案成果解決實際問題的效果,最佳的結(jié)果是學(xué)生能夠提交設(shè)施規(guī)劃方案的圖紙。因此,在課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,最好能引入Flexsim等系統(tǒng)仿真軟件,通過布置任務(wù)、建立物流運作模型、模型運行仿真與修正等方式,形成完整的物流設(shè)施規(guī)劃最終實踐教學(xué)成果。
(三)課程的考核
對于學(xué)習(xí)成績的評價和考核,是學(xué)生學(xué)習(xí)情況的綜合反映,能夠在極大程度上促進學(xué)生的學(xué)習(xí),為學(xué)生下一步的學(xué)習(xí)指明方向。由于物流設(shè)施規(guī)劃課程采用案例教學(xué)與設(shè)計成果的教學(xué)方式進行教學(xué),課程的考核評價制度也應(yīng)該隨之改變。在課程考核打分時,應(yīng)將學(xué)生出勤率、討論發(fā)言的次數(shù)、各組討論方案的科學(xué)性、作業(yè)完成情況、最終設(shè)計成果完成效果等幾個方面都考慮在內(nèi)進行賦分。對學(xué)生在案例討論過程中的表現(xiàn)以分數(shù)量化的形式記錄下來,作為學(xué)生平時成績的重要組成部分??梢詫咐懻摰某煽円环譃槎徊糠质切〗M整體的成績,是對學(xué)生小組的案例分析準備情況進行量化,對于同一小組內(nèi)成員,該成績都是相同的;另一部分是小組內(nèi)學(xué)生個人在案例討論中的表現(xiàn)。
現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論認為,知識不是通過教師傳授得到的,而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會背景下,借助他人(教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資料,通過意義建構(gòu)的方式獲得的。學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和知識,并將它們?nèi)谌朐械恼J知結(jié)構(gòu)中,能夠在眾多的思想間進行聯(lián)系并能夠?qū)⒁延械闹R遷移到新的情境中,依據(jù)教學(xué)目標,提出問題、分析問題和解決問題?!澳繕藢?dǎo)航、問題驅(qū)動”是建立在建構(gòu)主義和現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的一種教學(xué)方式。
其中,“目標導(dǎo)航”遵循課程標準提出的“立足于適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要,著眼于提高21世紀公民的科學(xué)素養(yǎng),構(gòu)建三維課程目標體系”的理念,圍繞“認知性學(xué)習(xí)目標、技能性學(xué)習(xí)目標、體驗性學(xué)習(xí)目標”開展一系列教學(xué)活動。目標決定著行動的方向。教學(xué)目標是教與學(xué)的靈魂,它支配著教學(xué)的全過程,統(tǒng)領(lǐng)著教與學(xué)的方向,并指導(dǎo)著學(xué)習(xí)結(jié)果的評價。準確把握教學(xué)目標是有效地“教”和有效地“學(xué)”的前提和關(guān)鍵?!皢栴}驅(qū)動”是在新課程理念指引下,以問題解決為驅(qū)動方式,開展一系列的教學(xué)實踐活動——將所要學(xué)習(xí)的核心知識轉(zhuǎn)化為一個或幾個具體的問題,讓學(xué)生在特定的情境中圍繞問題展開分析和討論,尋求解決問題的方法和途徑?!皢栴}驅(qū)動”的目的,是讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)中來,由各種問題特別是化學(xué)知識體系中具有核心觀念性的化學(xué)問題,引導(dǎo)學(xué)生逐步地學(xué)習(xí)化學(xué)知識,深刻理解所學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)。“問題驅(qū)動”是站在教師和學(xué)生共同發(fā)展的角度,通過問題解決的思維模式組織教學(xué),搭建一個師生互動的平臺:于學(xué)生而言,學(xué)會學(xué)習(xí),提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力;對教師來說,增強課程意識,樹立新的教材觀,重構(gòu)對化學(xué)學(xué)科體系的認識和理解,發(fā)展專業(yè)素養(yǎng)。
二、“目標導(dǎo)航、問題驅(qū)動”教學(xué)模式的基本程序
“目標導(dǎo)航、問題驅(qū)動”教學(xué)模式打破了以講授、灌輸為主的封閉式教學(xué)體系,是以教學(xué)目標為引領(lǐng),師生共同創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)問題,學(xué)生在教師的點撥、啟發(fā)下,自主探究、合作學(xué)習(xí),從而解決問題。它以發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題為線索,并貫穿于整個教學(xué)過程,基本程序如圖1所示。下面試以蘇教版高中《化學(xué)1》中“含硫化合物及其應(yīng)用”一節(jié)內(nèi)容為例,對“目標導(dǎo)航、問題驅(qū)動”教學(xué)模式的基本程序加以闡釋。
(一)教學(xué)目標設(shè)計
教學(xué)目標是教學(xué)的出發(fā)點和歸宿,它指導(dǎo)著教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和教學(xué)策略的選擇。教學(xué)目標設(shè)計要將教學(xué)內(nèi)容、課程標準與學(xué)生的已有認知能力和生活體驗進行有機地整合,使其成為具體的、可操作、可測量的“過程與方法”維度的教學(xué)目標。
“含硫化合物及其應(yīng)用”一課設(shè)計了如下教學(xué)目標:
1.能說出二氧化硫的物理性質(zhì),初步學(xué)會通過實驗探究分析二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)(酸性氧化物的性質(zhì)、氧化還原性等)。
2.列舉實例說明二氧化硫在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用,知道二氧化硫與氯水等氧化劑的漂白原理。
3.從氧化還原的角度認識硫酸型酸雨的形成,知道采取哪些措施可減少酸雨對環(huán)境造成的危害。
4.初步認識化學(xué)物質(zhì)在造福人類、推進社會文明進程中所起的作用,知道對物質(zhì)的不合理應(yīng)用也會引起危害生命健康、污染環(huán)境等社會問題,逐步樹立應(yīng)用化學(xué)物質(zhì)的科學(xué)觀。
(二)自學(xué)嘗試交流
課前,教師要精心編制“導(dǎo)學(xué)案”,明確學(xué)習(xí)目標,圍繞教學(xué)目標設(shè)計3~5個嘗試練習(xí)。學(xué)生通過自學(xué)探究,培養(yǎng)自學(xué)能力、知識遷移能力、獨立思考能力、解決問題能力。并通過嘗試練習(xí),自檢自測,分析目標的達成情況,在此基礎(chǔ)上提出需要解決的疑難問題。
“含硫化合物及其應(yīng)用”一課的嘗試練習(xí)設(shè)計如下:
2.“酸雨”的形成主要是由于( )
A.森林遭亂砍濫伐,破壞了生態(tài)平衡
B.工業(yè)上大量燃燒含硫燃料
C.大氣中二氧化碳的含量增多
D.汽車排出大量尾氣
4.與的化學(xué)性質(zhì)有許多共同之處,也有很多差異。請根據(jù)所學(xué)知識分析:它們具有哪些共性?又有哪些不同的性質(zhì)?寫出你熟悉的發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(三)優(yōu)化重組問題
在自學(xué)嘗試交流中,學(xué)生初步掌握了基礎(chǔ)化學(xué)知識,同時也會遇到許多疑難問題。不同層次的學(xué)生存在的問題大相徑庭。如何引導(dǎo)學(xué)生解決這些問題,體現(xiàn)的是教師的智慧。在教學(xué)過程中,必須圍繞教學(xué)目標和教學(xué)重點,將學(xué)生提出的問題進行歸納重組,使問題得到優(yōu)化。
“含硫化合物及其應(yīng)用”一課,需要著重探究的主要有如下四個問題:
1.二氧化硫的漂白原理與氯水的漂白原理相同嗎?如何設(shè)計實驗進行驗證?
2.日常生活中我們經(jīng)常見到削了皮的土豆、荸薺等露置于空氣中很快變色,但把削了皮的土豆、荸薺浸泡水中就不易變色,這是為什么?菜場里的小販常將去了皮的土豆等蔬菜用的水溶液浸泡后露置在空氣中,半天甚至一整天都不會變色,這又是為什么?說明具有什么性質(zhì)?請選擇適當(dāng)?shù)脑噭炞C你的猜想。
3.酸雨主要是大量燃燒含硫燃料釋放出所造成的。
(1)現(xiàn)有雨水樣品1份,每隔一段時間測定該雨水樣品的pH,所得數(shù)據(jù)如下:
分析數(shù)據(jù)完成下列問題:
雨水樣品pH變化的原因________(用化學(xué)方程式表示)。如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠硭嗷旌?pH將________(填“變大”或“變小”),原因是________(用化學(xué)方程式表示)。
(2)依據(jù)硫酸型酸雨的形成原理,你認為采取哪些措施可減少酸雨的形成?
4.如何設(shè)計實驗探究某氣體是二氧化硫和二氧化碳的混合物?
(四)探究解決問題
上述需要探究的四個問題,涉及二氧化硫的漂白性、氧化還原性、酸雨及其他綜合性問題,這些都是教材的核心內(nèi)容,是教學(xué)的重點。創(chuàng)設(shè)這些有思維容量的問題情境,可以引發(fā)學(xué)生全面、深刻的思維活動,使學(xué)生進入主動學(xué)習(xí)的狀態(tài),認知得到最大化的發(fā)展。課堂上,經(jīng)過生生、師生之間的雙邊或多邊研討,最終得出正確的結(jié)論。比如,問題4是一個綜合性問題,涉及二氧化硫的漂白性、酸酐的通性、氧化還原性等,對學(xué)生的知識遷移能力、分析比較能力、靈活運用所學(xué)知識解決問題的能力要求較高。解決這一問題的關(guān)鍵,是啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生從二氧化硫與二氧化碳的差異性入手——二氧化硫具有漂白性,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色;而二氧化碳則沒有這些性質(zhì)。通過分析探究,學(xué)生的思維逐步引向深入,最終設(shè)計出合理的方案:首先,用品紅溶液檢驗二氧化硫的存在;然后,通過酸性高錳酸鉀除去二氧化硫;接著,通過品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡;最后,通入澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在。
(五)提升所學(xué)知識
通過上述問題的探究,學(xué)生掌握了二氧化硫的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),初步了解了硫酸型酸雨的形成原因,但此時學(xué)生獲得的這些知識還是瑣碎零散的。因此,教師要引導(dǎo)學(xué)生進行歸納總結(jié),在理解的基礎(chǔ)上,逐步建立起以二氧化硫為中心的知識網(wǎng)絡(luò)(如圖2)。
三、“目標導(dǎo)航、問題驅(qū)動”教學(xué)模式的實施要點
(一)目標設(shè)計要科學(xué)
教學(xué)目標是課堂教學(xué)的靈魂,科學(xué)設(shè)計教學(xué)目標,需注意以下幾點:
1.富有彈性。設(shè)計教學(xué)目標要因材施教——既要注意班集體以及學(xué)習(xí)困難學(xué)生的特點,面向全體學(xué)生制訂基本的教學(xué)目標;還要針對學(xué)有余力的學(xué)生提出適當(dāng)?shù)奶岣咭?使教學(xué)目標體系具有一定的彈性,使全體學(xué)生都能得到充分的發(fā)展。
2.突出重點。一節(jié)課有多重教學(xué)目標,如知識目標、技能目標、情感目標等,而這些維度目標還有若干個子目標,每個目標相對應(yīng)有一個學(xué)習(xí)結(jié)果。在設(shè)計教學(xué)目標時要權(quán)衡各目標,確定主要教學(xué)目標,并圍繞主要目標進行設(shè)計,以突出重點。
3.相互協(xié)調(diào)。在制訂教學(xué)目標時,要注意各目標之間的相互聯(lián)系、相互促進、相互制約,使它們組成協(xié)調(diào)、和諧、自然的教學(xué)目標體系——既要有知識與知識間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,也要有知識與精神、知識與能力之間的協(xié)調(diào),還要有精神與精神、能力與能力之間的協(xié)調(diào)。
4.符合實際。教學(xué)目標設(shè)計要符合學(xué)生的認知規(guī)律和認知水平。學(xué)生的認知規(guī)律是指學(xué)生學(xué)習(xí)知識、技能,獲得方法的認知規(guī)律,符合從特殊到一般、從具體到抽象的認知規(guī)律。要分析學(xué)生現(xiàn)有的知識儲備和能力,對新知識的學(xué)習(xí)應(yīng)在理解的基礎(chǔ)上學(xué)會應(yīng)用;在技能提高上也應(yīng)該從模仿到創(chuàng)新,由易到難、由簡單到復(fù)雜,循序漸進。
(二)問題設(shè)計有效果
問題設(shè)計是課堂教學(xué)的關(guān)鍵,有效的問題設(shè)計主要表現(xiàn)為以下幾個特性:
1.科學(xué)性。即課堂探究的問題既要符合化學(xué)學(xué)科特點,又要符合社會和生活實際,不違反化學(xué)事實及其科學(xué)原理,不“閉門造車”、臆造杜撰,更不能出現(xiàn)科學(xué)性錯誤。
2.針對性。即在設(shè)置問題時,“面向每一位學(xué)生”,針對學(xué)生的個體差異,尊重他們的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)能力,設(shè)置不同難度、不同要求的問題,使每一位學(xué)生在原有水平上都能得到發(fā)展。
[關(guān)鍵詞]金屬有機化學(xué);課程建設(shè);人才培養(yǎng)
金屬有機化學(xué)課程是有機化學(xué)和無機化學(xué)交疊的一門分支課程,它是在無機化學(xué)和有機化學(xué)相互滲透的過程中發(fā)展起來的,主要涉及金屬有機化合物的合成及其相關(guān)反應(yīng)??v觀金屬有機化學(xué)的發(fā)展充滿了大量的意外發(fā)現(xiàn)。早在1827年,丹麥藥劑師Zeise用乙醇和氯鉑酸鹽反應(yīng)而首次合成了金屬有機鉑化合物。之后,科學(xué)家們通過不同的方法合成了大量的金屬有機化合物,并研究其在催化,材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著研究的深入,已經(jīng)有許多科學(xué)家涉獵這方面的研究,自1963年以來,已有20多位科學(xué)家獲得了金屬有機化學(xué)方面的諾貝爾化學(xué)獎。由此可見,金屬有機化學(xué)具有重要的科學(xué)意義,并不斷推動人類社會進步和科學(xué)發(fā)展。這也體現(xiàn)了在高等院校開設(shè)金屬有機化學(xué)課程的重要性。因此本文將從開設(shè)金屬有機化學(xué)課程的作用,教學(xué)目標與任務(wù),教學(xué)方法與手段及師資隊伍建設(shè)等方面探索和分析地方高等院校開設(shè)金屬有機化學(xué)課程的意義。
1金屬有機化學(xué)課程的作用
金屬有機化學(xué)作為有機化學(xué)和無機化學(xué)的交叉學(xué)科和分支學(xué)科之一,通常是普通高校高年級本科生的選修課程以及無機專業(yè)和有機專業(yè)研究生的必修課程。該課程涉及的基本理論較深,特別是一些理論需要借助無機化學(xué)理論來理解,同時也要有機合成功底,因此這就需要學(xué)生要正確掌握無機化學(xué)和有機化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識;如有有機化學(xué)中的各種合成策略及無機化學(xué)中的各種配位場理論,晶體場理論及十八電子規(guī)則等。因此,通常高校在制定本科生人才培養(yǎng)方案時將會首先開設(shè)無機化學(xué)和有機化學(xué)課程,而金屬有機化學(xué)作為選修課程供有興趣的同學(xué)學(xué)習(xí),本科生對金屬有機化學(xué)課程學(xué)習(xí)的要求不高,只要能夠掌握基本的金屬有機化學(xué)理論和相關(guān)化合物的制備方法即可,這能為他們今后考研打下基礎(chǔ)。而對培養(yǎng)研究生而言,特別是對于金屬有機合成及金屬催化專業(yè)研究生,這門課程的開設(shè)能夠極大地增強該專業(yè)研究生的專業(yè)理論知識,有利于學(xué)生利用相關(guān)知識解決科學(xué)研究中的具體問題,從而進一步培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2金屬有機化學(xué)課程的教學(xué)目標與任務(wù)
金屬有機化學(xué)課程教學(xué)主要完成基本的理論講解,如配位化學(xué),金屬配合物的相關(guān)性質(zhì)等,以及不同的反應(yīng)類型與機理,金屬有機化學(xué)的物理測量方法及其在有機合成及生物方面的應(yīng)用,向?qū)W生講授完這些知識后,希望能夠達到以下的教學(xué)目標及任務(wù):(1)提高學(xué)生的思想道德品質(zhì),文化科學(xué)知識和身心素質(zhì);(2)使學(xué)生掌握基本的金屬有機化學(xué)知識和培養(yǎng)學(xué)生運用該知識的能力,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣;(3)使學(xué)生掌握金屬有機化學(xué)的實驗技術(shù),如無水無氧操作技術(shù)等;(4)使學(xué)生了解金屬有機化合物的形成方式,金屬配體的配位類型及一般性質(zhì);(5)了解金屬有機化合物的類型及所發(fā)生的反應(yīng);(6)掌握氧化加成與還原消除反應(yīng)以及插入反應(yīng)這些典型的反應(yīng)類型;(7)掌握均相催化的機理,包括烯烴的異構(gòu)化、加氫反應(yīng)、氫甲?;⑴悸?lián)反應(yīng)等反應(yīng)類型;(8)熟練掌握金屬有機化學(xué)的相關(guān)應(yīng)用,如烯烴的復(fù)分解反應(yīng)、碳氫鍵活化及金屬有機功能材料等方面的應(yīng)用。
3金屬有機化學(xué)課程的教學(xué)方法
在講述這門課程之前,必須首先選定好一本教材,目前關(guān)于這門課程的教材很多,最近出版的是宋禮成院士和王佰全教授編寫[1],這也是目前關(guān)于金屬有機化學(xué)教材中最全面的教材。確定教材之后,形成各位教師獨有的教學(xué)方法,需要老師們自己在教學(xué)過程中不斷積累、創(chuàng)新和探索,在此,我通過瀏覽文獻、并結(jié)合在學(xué)習(xí)金屬有機化學(xué)過程中的心得以及地方高校的教學(xué)要求,對金屬有機化學(xué)教學(xué)方法做如下總結(jié):
一、以“激發(fā)興趣”、“熟練掌握”、“形成系統(tǒng)”、“靈活運用”為目的的教學(xué)模式。以通俗易懂的教學(xué)案例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,比如學(xué)生通常喜歡老師給他們講解關(guān)于某個反應(yīng)類型的反應(yīng)機理,開動學(xué)生的思維能力;以熟練掌握教材中的歸納性及總結(jié)性的反應(yīng)類型、機理及相關(guān)應(yīng)用。形成系統(tǒng)即在學(xué)習(xí)的過程中帶領(lǐng)學(xué)生抓緊教材中的一條主線。;靈活運用即能夠讓學(xué)生利用所學(xué)到的相關(guān)理論解決金屬有機化學(xué)問題。
二、強化和注重基礎(chǔ)理論知識的講解。作為交叉學(xué)科,金屬有機化學(xué)涵蓋無機化學(xué)及有機化學(xué)專業(yè)兩方面的專業(yè)理論知識。使學(xué)生弄懂了基本理論,這樣讓學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)過程中能夠靈活地運用這些理論解決金屬有機化學(xué)問題。從大的方面來講,其基礎(chǔ)知識分為兩大類:金屬有機化合物的合成及測量該類化合物在材料,催化劑高分子科學(xué)上的應(yīng)用[2]。
三、注重基本問題及金屬有機專業(yè)術(shù)語的講述。在學(xué)習(xí)金屬有機化學(xué)的過程中,往往我們會接觸到很多新的問題及專業(yè)術(shù)語。基本問題主要涉及的是反應(yīng)機理的講述,如氧化加成與還原消除機理,親電與親核取代反應(yīng)機理,插入反應(yīng)機理及復(fù)分解反應(yīng)機理等,這方面的教學(xué),不能強迫學(xué)生去記憶,而是提醒學(xué)生今后碰到類似的反應(yīng)能夠抓住反應(yīng)的本質(zhì)。而對于金屬有機專業(yè)術(shù)語主要可能涉及一些人名反應(yīng)以及反應(yīng)機理中描述的專業(yè)術(shù)語,有時描述金屬配體多重鍵,如卡賓和卡拜等。四、借助現(xiàn)在教學(xué)技術(shù)為教學(xué)手段,啟用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式[3]。在學(xué)習(xí)該課程的過程中,經(jīng)常會接觸到畫圖和反應(yīng)圖示以及反應(yīng)機理的描述。這樣可以提高教學(xué)效果。
4師資隊伍建設(shè)方面
擔(dān)任金屬有機化學(xué)課程的教師可以是有機化學(xué)專業(yè)的老師,也可以是無機化學(xué)專業(yè)的老師,但必須在金屬有機方面具有較扎實的理論基礎(chǔ),當(dāng)然,教學(xué)經(jīng)驗是逐漸積累起來的。近年來,隨著研究生招生人數(shù)的擴大,全國一流的高等學(xué)校為地方院校輸送了大量金屬有機化學(xué)專業(yè)方向的博士研究生,這樣壯大了地方高校金屬有機化學(xué)的教學(xué)隊伍及科研隊伍,為專業(yè)人才培養(yǎng)提供了有力保障??傊?,地方高校開設(shè)金屬有機化學(xué)這門專業(yè)課程,對高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,加強有機化學(xué)及無機化學(xué)兩門專業(yè)課程的發(fā)展具有重要意義。今后,我們也將繼續(xù)關(guān)注、重視和發(fā)展這門課程的硬件建設(shè)和師資隊伍建設(shè)。
參考文獻
[1]宋禮成,王佰全.金屬有機化學(xué)原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2012.
[2]高偉,伍喬林,羅旭陽.《金屬有機化學(xué)》教學(xué)中的幾點體會[J].高教學(xué)刊,2016,14:66-67
【關(guān)鍵詞】 化學(xué) 學(xué)案 導(dǎo)學(xué)
【文獻編碼】 doi:10.3969/j.issn.0450-9889(B).2011.11.002
學(xué)科教學(xué)如何解決學(xué)生的學(xué)習(xí)困難,是學(xué)科教學(xué)的永恒話題。抓住學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)過程的關(guān)鍵期,盡可能準確地分析預(yù)測學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會出現(xiàn)的困難或障礙,選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略和教學(xué)方法,設(shè)計有針對性的學(xué)案,開發(fā)學(xué)案的導(dǎo)學(xué)功能,有目的地指導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,鼓勵學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)活動,嘗試不同的學(xué)習(xí)方法,能循序漸進地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,有效減少學(xué)習(xí)困難學(xué)生的人數(shù)。如高中化學(xué)學(xué)習(xí)就有4個關(guān)鍵期,下面通過教學(xué)案例,闡述在每個關(guān)鍵期,如何選擇教學(xué)策略和教學(xué)方法,以確定學(xué)案設(shè)計重點和模式,有目的地解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的困難。
一、 讓學(xué)生樹立學(xué)好化學(xué)的信心
高一新生開始接觸高中各學(xué)科課程時,感覺化學(xué)最難學(xué),其主要的客觀原因是:①高中化學(xué)章節(jié)知識容量大,初、高中化學(xué)知識“跨度大”; ②高中化學(xué)學(xué)習(xí)需要從宏觀認識跳躍至微觀分析,初、高中化學(xué)學(xué)習(xí)的能力要求“跨度大”; ③高中化學(xué)學(xué)習(xí)需要由被動接受式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃臃e累式,初、高中化學(xué)學(xué)習(xí)的習(xí)慣轉(zhuǎn)變“跨度大”。 這三個“跨度大”問題,就是學(xué)生上高中首先遇到的主要學(xué)習(xí)困難。
【教學(xué)案例】第一節(jié)氧化還原反應(yīng)。
策略:培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)慣――為學(xué)生“開路”;進行學(xué)習(xí)方法示范――替學(xué)生“搭橋”(能力形成橋梁);拓展積累知識――使學(xué)生“自信”。
學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成:
課前預(yù)習(xí)――通過填寫學(xué)案來完成;課中筆記――重組預(yù)習(xí)的知識;課后作業(yè)――適量布置、分層要求,檢查到位。
學(xué)習(xí)方法示范:
(一) 預(yù)習(xí)學(xué)案設(shè)計――深入淺出地幫助學(xué)生建構(gòu)知識
1. 知識主干網(wǎng)絡(luò):
這個知識網(wǎng)絡(luò),能直觀反映知識之間的關(guān)系,讓學(xué)生清晰地認識學(xué)習(xí)路徑,激發(fā)出學(xué)習(xí)興趣,樹立學(xué)習(xí)信心。
2. 基本概念關(guān)系(高、初中知識銜接):
通過實例分析,學(xué)生以初中的知識能理解上述反應(yīng)中MnO2“失氧”,被還原。而H2O雖然“得氧”,卻不是氧化產(chǎn)物,這是一個新的學(xué)習(xí)問題,能讓學(xué)生認識到初中所掌握的“形式上劃分”氧化還原的方法是有限的,必須提升至“特征──化合價”“本質(zhì)──電子轉(zhuǎn)移”的角度,才能對氧化還原反應(yīng)有新的認識。
以上學(xué)案的填空內(nèi)容,能讓學(xué)生通過類比,將新舊知識銜接,獲得學(xué)習(xí)的成就感。
(二) 作業(yè)學(xué)案設(shè)計――幫助學(xué)生應(yīng)用和歸納知識
作業(yè)主要針對化學(xué)方程式分類及其相互關(guān)系。
判斷下列反應(yīng)是否氧化還原反應(yīng),指出反應(yīng)基本類型,分析推斷兩種分類方法的關(guān)系。
①實驗室制取氧氣:2KClO3[MnO2]2KCl+3O2氧化還原反應(yīng)
②工業(yè)制生石灰:CaCO3[]CaO+CO2非氧化還原反應(yīng)
③鐵絲在氯氣中燃燒:2Fe+3Cl2 [點燃]2FeCl3氧化還原反應(yīng)
④生石灰溶于水:CaO + H2O [ ] Ca(OH)2非氧化還原反應(yīng)
⑤實驗室制氫氣:Zn + H2SO4 [ ] ZnSO4 + H2
⑥鐵與CuSO4溶液反應(yīng) :Fe + CuSO4 [ ] FeSO4 + Cu
⑦酸堿中和反應(yīng):HCl + NaOH [ ] NaCl + H2O
⑧硝酸銀溶液滴入氯化鈉溶液:
AgNO3 + NaCl = AgCl+ NaNO3
結(jié)論:置換反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng),復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng),化合、分解反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)。
在學(xué)習(xí)過程中,對每個知識要點都應(yīng)當(dāng)選擇對應(yīng)的習(xí)題,進行課堂討論,討論的形式應(yīng)根據(jù)學(xué)生的整體水平而定。習(xí)題盡量在所用的資料中直接選擇或者變式設(shè)問,要注意有梯度,知識和問題要對應(yīng)。在上述反應(yīng)③、⑤、⑥中,沒有氧元素參加反應(yīng),卻屬于氧化還原反應(yīng)類型,判斷的依據(jù)是化合價升降,學(xué)生可以應(yīng)用剛學(xué)到的知識對方程式的類型進行分析,并作出分類方法的總結(jié)。
知識建構(gòu)的過程,是學(xué)生學(xué)會接收信息和整理信息的過程。師生互動的活動是通過講練結(jié)合分析整理課堂學(xué)習(xí)筆記,梳理知識之間的關(guān)系,將抽象的知識轉(zhuǎn)化為具體的感性認識。
二、 讓學(xué)生認識化學(xué)反應(yīng)計量的橋梁──物質(zhì)的量
學(xué)生在初中化學(xué)反應(yīng)的學(xué)習(xí)中只是認識宏觀方面的質(zhì)量守恒定律,而在高中學(xué)習(xí)中要通過“物質(zhì)的量”這一新的物理量來將物質(zhì)的質(zhì)量、氣體體積、溶液濃度等宏觀量與微粒數(shù)(阿伏伽德羅常數(shù))進行轉(zhuǎn)換,這是學(xué)生在宏觀與微觀之間、抽象與具體之間進行思維轉(zhuǎn)換的一個大跨越。
學(xué)生學(xué)習(xí)主要遇到困難的地方是:① “物質(zhì)的量”這一新的物理量概念的理解――描述微粒的集體“阿伏伽德羅常數(shù)”;② 氣體摩爾體積――阿伏伽德羅定律推理;③ 物質(zhì)的量濃度――與質(zhì)量分數(shù)的換算、電解質(zhì)溶液中離子濃度與溶質(zhì)濃度的關(guān)系、溶液的稀釋計算;④ 物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用――不習(xí)慣用新的物理量單位進行計算,不習(xí)慣將多個物理量同時代入方程計算。
【教學(xué)案例】 第一節(jié)物質(zhì)的量。
策略:知識網(wǎng)絡(luò)梳理──“形象理解概念”;橋梁作用分析――“工具實際應(yīng)用”;定律規(guī)律推導(dǎo)──“感悟化學(xué)思維特點”。
學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成:
勤動手――無論是課前、課中、課后,思考問題時要“手、腦并用”。
勤嘗試――這一章的學(xué)習(xí)側(cè)重化學(xué)計算,許多常用的化學(xué)計算方法和技巧在本章出現(xiàn),學(xué)生要勤于嘗試不同的方法和技巧,才能真正領(lǐng)悟計算分析的思維特點。
勤交流――師生、生生之間的交流,有益于拓展思路,提升自身的表達能力。
學(xué)習(xí)方法示范:
(一) 預(yù)習(xí)學(xué)案設(shè)計――知識建構(gòu)(抽象概念具體化)
物質(zhì)的量(n)―― 用于衡量巨大數(shù)量的微粒集體的物理量
對具體實例進行描述:微粒 一定數(shù)目的微粒數(shù)目的認定
(板書)
(二) 課堂探究學(xué)案設(shè)計――知識積累與拓展(掌握物質(zhì)的量的“橋梁作用”)
物質(zhì)的量可以作為橋梁,將肉眼看不見的微粒個數(shù)與很大數(shù)量的微粒集體的可稱量的宏觀量聯(lián)系起來。
微觀(微粒個數(shù))[物質(zhì)的量(mol)(橋梁)]宏觀的量
(原子、分子、離子、(質(zhì)量、體積、
質(zhì)子、中子、電子等)濃度、熱量等)
1. 物質(zhì)的量應(yīng)用于微觀狀態(tài)n=[N(個)NA(個/mol)](mol)。
(1)描述物質(zhì)的組成、微粒的結(jié)構(gòu)。
(2)描述化學(xué)反應(yīng)中,微粒間的關(guān)系或電子轉(zhuǎn)移情況。
2. 物質(zhì)的量應(yīng)用于宏觀狀態(tài)。
(1)摩爾質(zhì)量(M)。
定義:1moL物質(zhì)的質(zhì)量(阿伏伽德羅常數(shù)個微粒的質(zhì)量總合)。
單位:g / mol(克 / 摩爾)。
(2)氣體摩爾體積。
定義:單位物質(zhì)的量的氣體所占的體積。符號:Vm。
數(shù)學(xué)表達式:Vm=[V(L)n(mol)](L/mol)。
單位:L/mol或 m3/ mol。
阿伏伽德羅定律推論。
(3)物質(zhì)的量濃度是以單位體積溶液里所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來表示溶液組成的物理量。
單位: mol/L。
數(shù)學(xué)表達式:物質(zhì)的量濃度c(mol/L)=[溶質(zhì)的物質(zhì)的量n(mol)溶液體積V(L)]。
知識積累與拓展的教學(xué),注重讓學(xué)生掌握“物質(zhì)的量”這一計算工具的具體應(yīng)用,理解物質(zhì)各個宏觀量與微觀量之間的關(guān)系,以及在各量轉(zhuǎn)換計算過程中“物質(zhì)的量的橋梁作用”,提升學(xué)生的分析推理能力。學(xué)生積累的是知識,而拓展的是能力。課堂上的學(xué)案導(dǎo)學(xué)活動是:推斷規(guī)律(或推導(dǎo)計算公式)―習(xí)題訓(xùn)練―總結(jié)歸納。
三、 讓學(xué)生理解“化學(xué)平衡”的分析依據(jù)
化學(xué)平衡理論的學(xué)習(xí)強調(diào)分析思維、邏輯思維、發(fā)散思維、抽象思維以及空間象形思維等化學(xué)思維能力和學(xué)科研究素質(zhì)。
學(xué)生在學(xué)習(xí)中主要遇到的困難地方是:① 外界條件對化學(xué)平衡的影響――勒沙特列原理(分析思維);② 平衡狀態(tài)的判斷――平衡移動、平衡狀態(tài) 與 反應(yīng)體系中物質(zhì)的量、濃度、體積、平均摩爾質(zhì)量、密度等之間的關(guān)系及等效平衡(邏輯思維與發(fā)散思維);③ 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像問題的討論(空間象形思維);④ 化學(xué)平衡綜合應(yīng)用(綜合思維)。
【教學(xué)案例】 第二節(jié)化學(xué)平衡,第三節(jié)影響化學(xué)平衡的條件。
策略:用圖像梳理知識網(wǎng)絡(luò)――空間象形思維訓(xùn)練;用表格類比知識――分析推理與邏輯思維訓(xùn)練;用習(xí)題應(yīng)用與拓展知識――發(fā)散思維與綜合思維訓(xùn)練。
學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成:
典型題例收集――學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識對思維能力要求高,要通過從不同角度研究問題來提升思維能力,而養(yǎng)成主動收集典型題例的習(xí)慣,有利于提高思維能力。
提出假設(shè)問題――對有關(guān)化學(xué)平衡的綜合習(xí)題,常要通過提出假設(shè)問題進行分析推斷,通過變換角度進行對比思考,這樣有利于熟練掌握解題方法。
重視數(shù)據(jù)分析――圖像和數(shù)據(jù)的分析,有助于對抽象問題的理解。
學(xué)習(xí)方法示范:
(一) 預(yù)習(xí)學(xué)案設(shè)計――知識建構(gòu)(整體組合式)
1. 化學(xué)平衡狀態(tài)的圖示:
2. 化學(xué)平衡狀態(tài)定義中關(guān)鍵字詞的涵義:“一定條件”――前提; “可逆反應(yīng)”――對象;“V正 = V逆”――本質(zhì);“反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變”――現(xiàn)象。
平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)(結(jié)合具體的習(xí)題進行討論):微觀――斷鍵及成鍵,速率 ;宏觀──顏色、壓強、密度、平均分子量等。
3. 等效平衡:(1)判斷是否等效平衡,可用極限法。(2)等同平衡一定是等效平衡,但等效平衡不一定是等同平衡。
4. 化學(xué)平衡的移動:本章的學(xué)案設(shè)計中,知識梳理部分包含知識的積累與拓展,其中課本基礎(chǔ)知識的梳理只用2個課時,而知識的應(yīng)用部分則主要通過5個課時的習(xí)題訓(xùn)練來強化知識的理解。這5個專題學(xué)案分別是:等效平衡、平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡圖像、化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡的應(yīng)用等。
四、 讓學(xué)生領(lǐng)悟有機物的性質(zhì)衍變規(guī)律及其結(jié)構(gòu)特點
學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)時感到與學(xué)習(xí)無機化學(xué)時的思維方法和學(xué)習(xí)方法完全不同,進入了一個陌生的領(lǐng)域,從而形成了畏懼心理。在有機化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中,有機物的空間結(jié)構(gòu)、物質(zhì)性質(zhì)與微觀官能團的關(guān)系、有機物之間的衍變合成等方面的學(xué)習(xí),在學(xué)生看來,如同一座座難以攀登的大山,主要遇到的困難地方是:① 分子結(jié)構(gòu)與同分異構(gòu)體的關(guān)系(空間思維);② 有機物的制取――反應(yīng)復(fù)雜、苛求條件、除雜提純等知識多,難記;③ 有機物的性質(zhì)――既要了解代表物的性質(zhì),又要了解同系物性質(zhì)的規(guī)律,方程式和反應(yīng)條件難記;④ 有機物的合成――有機綜合知識的應(yīng)用,主要障礙是推斷物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
【教學(xué)案例】 有機化學(xué)復(fù)習(xí)。
策略:梳理知識框架──專題式復(fù)習(xí),形成整體認識; 指導(dǎo)解題方法──通過專題式訓(xùn)練,掌握思維規(guī)律。
學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成:
學(xué)案復(fù)習(xí)自測 ―― 主動回歸課本,回歸筆記。
課堂練習(xí)自評 ―― 積極參與課堂練習(xí)及交流討論,清楚認識自己的學(xué)習(xí)情況。
課后訓(xùn)練自省 ―― 通過專題訓(xùn)練,領(lǐng)悟思維方式、解題方法。
學(xué)習(xí)方法示范:
有機化學(xué)板塊復(fù)習(xí)的教學(xué)設(shè)計,不只是關(guān)注課堂學(xué)習(xí)活動,還要整合課外學(xué)生的自學(xué)活動。學(xué)案應(yīng)對學(xué)生的自學(xué)起到具體的指導(dǎo)作用。主要教學(xué)程序為:
1. 課前復(fù)習(xí)(或自測)。有機化學(xué)各專題(綜合訓(xùn)練專題除外)都有相應(yīng)的學(xué)案,這些學(xué)案一般都要求學(xué)生在課前自習(xí)時間“限時自測”,用填寫的方式完成。要求學(xué)生學(xué)會應(yīng)用表格、框圖等,“對中學(xué)化學(xué)應(yīng)該掌握的內(nèi)容能融會貫通,將知識點統(tǒng)攝整理,使之網(wǎng)絡(luò)化,有序地存儲”,提升“正確復(fù)述、再現(xiàn)、辨認”的能力。
2. 課堂精講精練。所謂“精”就是講練不在多,而在于有針對性。復(fù)習(xí)階段的重要學(xué)習(xí)目標是:讓學(xué)生在具體的課堂訓(xùn)練過程中,掌握化學(xué)學(xué)科的思維方法;讓學(xué)生在知識的應(yīng)用過程中,記憶知識、理解知識,進而形成拓展知識、綜合應(yīng)用知識的能力。
3. 課堂討論及課后互助交流。這是復(fù)習(xí)課不可缺少的學(xué)習(xí)活動。學(xué)生的綜合能力不能只是限于通過做題訓(xùn)練來提升,還要對學(xué)生進行“講解”的訓(xùn)練。同學(xué)之間的研討有利于開拓思維。通過分析和綜合、比較和論證,能有效提升對解決問題的方案進行選擇和評價的能力。學(xué)習(xí)交流還能使學(xué)生體會學(xué)習(xí)的樂趣,品嘗科學(xué)探索成功的喜悅,收獲自信。
關(guān)鍵詞:優(yōu)化;實驗教學(xué)體系;環(huán)境工程;應(yīng)用型人才
近幾年來,霧霾等環(huán)境污染問題越來越嚴重,社會對環(huán)境問題越來越重視。作為環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生,畢業(yè)后無論是工作還是考研,都需要一定的實驗技能,可是大學(xué)的課程并不能滿足他們的需求。那么怎么才能改善這種重理論、輕實踐的教學(xué)體系而存在的學(xué)時不足、內(nèi)容設(shè)置不合理、教學(xué)方法單一的問題呢?我們從以下幾個方面進行了探索。
一、原有實驗教學(xué)體系存在的問題
環(huán)境工程的專業(yè)本來就是注重實踐的科目,但在普遍學(xué)校通常存在重理論輕實踐的問題,引起社會更多的關(guān)注。
1.學(xué)時不足,教學(xué)內(nèi)容不合理
專業(yè)的主要課程有:計算機基礎(chǔ)、有機化學(xué)、無機化學(xué)、儀器分析、化工原理、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等課程,關(guān)于實驗的課程有十四門,都沒有獨立的實驗科目。在理論課堂上,老師講授的也一般都是經(jīng)典的教學(xué)案例,沒有新意,不符合當(dāng)今社會的時代需要,而且,實驗課堂上老師也是一步步地指導(dǎo),把書上的經(jīng)典案例重復(fù)一遍,驗證課堂上的所講過的例子,沒有給學(xué)生獨立思考的空間,不具備綜合性、創(chuàng)新性。在我們專業(yè)的課程中,全部的實驗課時僅占課程總學(xué)時數(shù)目的7%,學(xué)時實在太少,不能滿足我們的需要。
2.教學(xué)方法陳舊
大學(xué)課堂老師最常用的實驗教學(xué)方法一般都是:先講述實驗原理、實驗步驟及注意事項,然后開始實驗,教一步做一步地完成實驗,記錄實驗數(shù)據(jù),完成實驗報告。這樣的教學(xué)方法沒有時代性,這樣的教學(xué)方法會使學(xué)生與時代脫節(jié),不能滿足時代對應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求。
3.考核制度
大學(xué)對實驗課程的考核標準基本一樣,學(xué)生的出勤率與實驗報告冊各占總成績的30%和70%,而且實驗報告的考核內(nèi)容全專業(yè)一樣,甚至幾年不變。可想而知,這樣的考核制度很難引起學(xué)生對實驗課程重視,還會助長學(xué)生之間相互抄襲的現(xiàn)象。這就是考核制度的不完善帶來的一系列的問題。
4.實驗設(shè)備少
實驗設(shè)備是學(xué)生做實驗、完成實驗課程的必需品。尤其是對于環(huán)境工程專業(yè)來說,實驗設(shè)備更是不能缺少的學(xué)習(xí)物資,很多學(xué)校實驗設(shè)備緊缺了,每次實驗課基本上是2~3人一組,還時常出現(xiàn)實驗設(shè)備不完備、損壞的情況。就需要更多的人使用一組設(shè)備來做實驗。在這樣的情況下,很難保障實驗效果。所以,實驗設(shè)備少,對于綜合性強、實驗課較多的環(huán)境工程專業(yè)來說是一個大難題。
二、實驗教學(xué)體系的優(yōu)化
實驗體系的優(yōu)化就是滿足實驗課程所需要的各種要求,例如,要適當(dāng)增加實驗學(xué)時,完善實驗教學(xué),改進教學(xué)方法,重新考量考核制度,添加實驗儀器設(shè)備等。實驗教學(xué)體系的優(yōu)化,是作為教書育人、培養(yǎng)人才的教學(xué)單位的責(zé)任,也是對未來的國家棟梁負責(zé),對國家負責(zé)。
1.優(yōu)化實驗課程體系
學(xué)校對環(huán)境專業(yè)的課程應(yīng)作統(tǒng)一規(guī)劃,把專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)實驗課程和公共選修課程聯(lián)合起來,把聯(lián)系緊密的課程排在一起,有利于學(xué)生的學(xué)習(xí),并且使學(xué)習(xí)更精準細致,有利于創(chuàng)新發(fā)展和下一步的學(xué)習(xí)。
2.更新、整合教學(xué)內(nèi)容
環(huán)境工程專業(yè)的實驗教學(xué)課本的內(nèi)容有待更新、整合。課本里存在過多陳舊久遠的案例,已經(jīng)不適合現(xiàn)在教學(xué)。課本中應(yīng)該減少驗證性的實驗,因為,這一類的實驗無法給學(xué)生全面思考問題的機會,也給不了學(xué)生獨立思考、創(chuàng)新的機會。而在創(chuàng)新型、綜合性試驗中課本中的原理都可以得到驗證。
3.改進實驗教學(xué)方法
在當(dāng)今大力提倡培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的社會,實驗教學(xué)的方式、方法應(yīng)該由“學(xué)生被動”改為“學(xué)生主動”,由老師提出問題,學(xué)生討論解決問題,多給學(xué)生獨立思考的空間。
4.改善實驗教學(xué)條件
對于實驗設(shè)備少的問題,學(xué)校應(yīng)該在學(xué)校的財力能力允許的范圍內(nèi),對學(xué)校的實驗儀器設(shè)備進行改善,讓學(xué)生在學(xué)校能夠?qū)W到完備的知識,以及與時俱進的實驗技術(shù)和試驗方法。
三、總結(jié)
與時俱進,優(yōu)化實驗教學(xué),培養(yǎng)社會需求的專業(yè)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。對于環(huán)境工程這種綜合性、實踐性強的科目,優(yōu)化實驗教學(xué),不僅增加了學(xué)生的探知欲,也提高了學(xué)生的實踐能力。
參考文獻:
[1]肖敏,王英剛,張玉革等.淺議環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用復(fù)合型人才的培養(yǎng)——以沈陽大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)實踐教學(xué)改革為例[J].沈陽教育學(xué)院學(xué)報,2011
[2]陳春鈺.培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用型人才的有機化學(xué)教學(xué)改革研究[J].科技資訊,2015
基于“三重表征”和“深度學(xué)習(xí)”理論,以魯科版高中化學(xué)《化學(xué)2(必修)》“甲烷”教學(xué)為案例,探索在高中有機化學(xué)教學(xué)中運用“三重表征”教學(xué)模式,促進學(xué)生進行高中有機化學(xué)的深度學(xué)習(xí)。
[關(guān)鍵詞]
三重表征;深度學(xué)習(xí);有機化學(xué)
有機化學(xué)比較抽象,反應(yīng)機理與反應(yīng)呈現(xiàn)方式和無機化學(xué)不同,學(xué)生入門較難。甲烷是最簡單的有機化合物,是學(xué)習(xí)有機物一個很好的切入點。通過對甲烷的學(xué)習(xí),可以幫助學(xué)生認識有機物的一般性質(zhì);從甲烷的結(jié)構(gòu)特點可以拓展到乙烷、丙烷、丁烷及其同分異構(gòu)現(xiàn)象以及碳原子的成鍵方式的多樣性,從結(jié)構(gòu)的多樣性初步認識種類繁多的有機物;從甲烷的取代反應(yīng)認識有機反應(yīng)的機理與特點。“甲烷”的學(xué)習(xí)過程及方法將對以后學(xué)習(xí)其他有機物起到“樣板”的作用,相關(guān)的學(xué)習(xí)方法和策略將在以后的學(xué)習(xí)中得到遷移。本文以魯科版高中化學(xué)《化學(xué)2(必修)》“甲烷”教學(xué)為例,探索運用“三重表征”教學(xué)模式,促進學(xué)生進行高中有機化學(xué)的深度學(xué)習(xí)。
一、理論基礎(chǔ)
(一)三重表征
表征是現(xiàn)代認知心理學(xué)的核心概念之一,知識的表征是指“信息在人腦中呈現(xiàn)和記載的方式”[1]?;瘜W(xué)在宏觀層面上研究物質(zhì)的性質(zhì)及其變化,同時也要深入微觀層面研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu),為了方便交流與研究,就有必要設(shè)計一套獨特的、系統(tǒng)的符號來表示物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化過程等。因此,在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中就形成了對物質(zhì)及其變化的三種表征形式:宏觀表征、微觀表征和符號表征。
宏觀表征主要是指物質(zhì)的物理性質(zhì)以及在化學(xué)變化過程中可觀察到的現(xiàn)象等在大腦中記載和呈現(xiàn)。微觀表征主要是指構(gòu)成物質(zhì)的相關(guān)微粒的結(jié)構(gòu)、微粒間的相互作用、微粒的運動、變化等微觀知識在大腦中記載和呈現(xiàn)。符號表征主要是指一系列具有特定含義英文或拉丁文字母組成的符號或圖形在大腦中記載和呈現(xiàn)。
化學(xué)學(xué)習(xí)就是從宏觀、微觀、符號三重表征的水平上認識、理解、記憶并應(yīng)用化學(xué)知識,同時建立三者之間的有機聯(lián)系,形成化學(xué)學(xué)習(xí)的獨特思維模式。
(二)深度學(xué)習(xí)
深度學(xué)習(xí)是當(dāng)代學(xué)習(xí)科學(xué)理論提出的新概念。學(xué)習(xí)科學(xué)是20世紀70年代出現(xiàn)的新的一門綜合性的科學(xué),是研究教與學(xué)的跨學(xué)科領(lǐng)域(包括認知科學(xué)、教育心理學(xué)、計算機科學(xué)、管理學(xué)、社會學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和其他領(lǐng)域)。
深度學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者在理解的基礎(chǔ)上批判性地學(xué)習(xí)新知識,將它融入原有的認知系統(tǒng)中,與認知系統(tǒng)中的其他知識進行聯(lián)系,并將獲得的知識遷移應(yīng)用到新的情境中,決策解決相關(guān)問題[2]。深度學(xué)習(xí)倡導(dǎo)學(xué)習(xí)者積極主動地探索,強調(diào)理解與批判地學(xué)習(xí),注重對知識的整合與建構(gòu),并在學(xué)習(xí)、生活中實踐、遷移應(yīng)用與反思。
二、基于“三重表征”的高中有機化學(xué)教學(xué)案例剖析
(一)教學(xué)內(nèi)容
此教學(xué)案例選取魯科版高中化學(xué)《化學(xué)2(必修)》中第3章第1節(jié)“認識有機化合物”第一課時“有機化合物的性質(zhì)”為教學(xué)內(nèi)容,以“甲烷”為例學(xué)習(xí)有機化合物的性質(zhì)。
(二)教學(xué)目標
知識與技能目錄:了解甲烷的物理性質(zhì);掌握甲烷的重要化學(xué)性質(zhì);認識甲烷的空間結(jié)構(gòu),初步具有空間想象能力;了解取代反應(yīng)的概念及反應(yīng)機理。
過程與方法目標:通過實驗探究,培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析推理并解決問題的能力以及合作精神;引導(dǎo)學(xué)生運用觀察、實驗和查閱資料等各種手段獲取信息;通過各種模型認識甲烷分子的空間構(gòu)型;通過動畫演示,理解甲烷發(fā)生取代反應(yīng)的機理;通過“三重表征”教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生運用“宏觀―微觀―符號”的聯(lián)系解決問題的化學(xué)思維。
情感、態(tài)度與價值觀目標:通過甲烷的性質(zhì)認識有機物的性質(zhì),培養(yǎng)從個別到一般的認識規(guī)律;通過實驗激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生對有機物的好奇心和探究欲,提升學(xué)習(xí)興趣;體會有機物與生活、生產(chǎn)、社會環(huán)境及其他科技領(lǐng)域的廣泛聯(lián)系和相互作用,確立可持續(xù)發(fā)展的思想和社會責(zé)任感。
(三)教學(xué)過程主要板塊
教學(xué)板塊1:創(chuàng)設(shè)情境――宏觀表征
教師活動:展示一套“西氣東輸工程竣工”的紀念郵票。郵票分別為“氣源開發(fā)”和“管道建設(shè)”,兩枚組合在一起,并用一條鮮明的紅線標示4000多千米的管道走向,是當(dāng)代中國的“能源動脈”。請問“西氣”的主要成分是什么?你對該氣體有哪些了解?
學(xué)生活動:回顧初中學(xué)習(xí)甲烷的相關(guān)物理性質(zhì)及用途。
設(shè)計意圖:以“西氣東輸”為素材創(chuàng)設(shè)情境,學(xué)生對甲烷可作為重要能源這一宏觀表征有了較為直觀的認識,并回顧了甲烷的相關(guān)物理性質(zhì)。
教學(xué)板塊2:甲烷分子結(jié)構(gòu)的探究――宏觀表征微觀表征符號表征
教師活動:請同學(xué)們設(shè)計實驗證明甲烷含有C、H兩種元素。
學(xué)生活動:分組討論并匯報實驗方案:驗純后點燃甲烷氣體,并在火焰上方罩一個干冷的燒杯,若燒杯內(nèi)壁有水珠生成,證明含有H元素;再往燒杯中加入少量的澄清石灰水,若澄清石灰水變渾濁,說明有二氧化碳氣體生成,證明含有C元素。
教師活動:邀請一位學(xué)生共同完成實驗。
學(xué)生活動:觀察并描述實驗現(xiàn)象得出結(jié)論:甲烷含有C、H兩種元素。
教師活動:通過實驗測出了甲烷分子中含C元素75%,含H元素25%。求甲烷的分子式。
學(xué)生活動:計算甲烷分子中n(C)∶n(H)=1∶4,甲烷的分子式為CH4。
教師活動:甲烷分子中一個碳原子與四個氫原子如何形成化學(xué)鍵?碳原子最外層有四個電子,氫原子最外層有一個電子,二者均不易得或失電子,一個碳原子最外層的四個電子。
以分別與四個氫原子形成四對共用電子對,即四個共價鍵。可表示為:
那么,甲烷分子的空間構(gòu)型是怎樣的?學(xué)生們用水果(橡皮泥)、牙簽制作甲烷分子可能的空間構(gòu)型。
學(xué)生活動:學(xué)生通過小組合作完成甲烷分子可能的模型。
教師活動:科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn),以上空間構(gòu)型中正四面體型最穩(wěn)定。我們把四個相同大小的氣球綁在一起,發(fā)現(xiàn)四個氣球分別指向正四面體的四個頂點,在外力的作用下四個氣球間的夾角發(fā)生改變,但是取消外力作用后又恢復(fù)正四面體構(gòu)型。
小結(jié):
甲烷燃燒的化學(xué)方程式:CH4+2O2[點燃]CO2+2H2O
甲烷分子的電子式和結(jié)構(gòu)式是在二維平面上書寫的,四個碳氫共價鍵分別向上、向下、向左、向右,它們對應(yīng)于三維空間上正四面體結(jié)構(gòu),注意“二維”平面與“三維”空間的轉(zhuǎn)換,做到寫在平面,想在空間。
設(shè)計意圖:引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計并觀察宏觀實驗現(xiàn)象,探究甲烷的元素組成。通過計算分析甲烷的分子式,并探究甲烷分子中C、H原子的成鍵方式以及分子的空間構(gòu)型,并用結(jié)構(gòu)簡式、電子式、結(jié)構(gòu)式表示,實現(xiàn)了“宏觀表征”“微觀表征”“符號表征”的轉(zhuǎn)換,形成“三重表征”的有機結(jié)合。
教學(xué)板塊3:甲烷的化學(xué)性質(zhì)――宏觀表征微觀表征符號表征
教師活動:演示實驗:將甲烷氣體分別通入盛有加入紫色石蕊試液的鹽酸、加入酚酞的氫氧化鈉溶液和酸性高錳酸鉀溶液的三支試管中。
學(xué)生活動:觀察實驗現(xiàn)象:三支試管中的溶液均不褪色。
教師活動:通常情況下,甲烷的性質(zhì)比較穩(wěn)定,一般不與強酸、強堿、強氧化劑發(fā)生反應(yīng),但是甲烷的穩(wěn)定性是相對的,在特定的條件下也會發(fā)生某些反應(yīng)。
演示實驗:取一個100mL量筒,用排飽和食鹽水的方法收集體積比約為1∶4的甲烷和氯氣,放在光亮的地方。一段時間后觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
學(xué)生活動:觀察到的實驗現(xiàn)象:①生成油狀物;②試管內(nèi)氣體顏色變淺;③倒立于水槽的量筒內(nèi)液面上升。
教師活動:在光照過程中,甲烷與氯氣發(fā)生了反應(yīng)生成油狀液體,氣體總量減小,且反應(yīng)后生成的物質(zhì)極易溶于水,量筒內(nèi)壓強減小,置于水槽中,液面上升。
教師活動:電腦動畫模擬甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的過程。
球棍模型演示甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的過程,如圖1、圖2、圖3、圖4所示。
甲烷在光照的條件下能與氯氣發(fā)生反應(yīng),生成多種含氯有機物和氯化氫,其反應(yīng)方程式為:
在上述反應(yīng)中,甲烷分子中的氫原子逐步被氯原子代替。有機化合物分子里的某些原子(或原子團)被其他原子(或原子團)代替的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)[3]。
設(shè)計意圖:通過對宏觀實驗現(xiàn)象的分析,進而深入研究反應(yīng)的微觀機理,最后用化學(xué)符號表示出甲烷與氯氣的取代反應(yīng),引導(dǎo)學(xué)生從“宏觀表征”入手,用多種“微觀表征”手段逐步深入理解,最后用“符號表征”來表達化學(xué)反應(yīng),使學(xué)生將“三重表征”相互聯(lián)系起來,并在頭腦中形成對該反應(yīng)的“三重表征”的相互轉(zhuǎn)化。
教學(xué)板塊4:知識歸納總結(jié)――“三重表征”總結(jié)及概念建構(gòu)
教師活動:引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)知識,建構(gòu)“三重表征”教學(xué)圖,如圖5所示。
圖5 甲烷的“三重表征”教學(xué)圖
設(shè)計意圖:通過“三重表征”對知識進行歸納,并建立起三者之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化,能夠在一定程度生促進學(xué)生對相關(guān)知識的理解與應(yīng)用,能夠促進學(xué)生在頭腦中更加有序合理地對知識進行組織和建構(gòu)。
三、基于“三重表征”促進高中有機化學(xué)深度學(xué)習(xí)的思考
(一)豐富呈現(xiàn)方式促進深度學(xué)習(xí)
多元智能理論認為,每個學(xué)生個體的智能存在差異,每個人都有其特有的智能結(jié)構(gòu),因此每個學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)傾向是不同。教師要使用各種不同的教學(xué)方法,使每個學(xué)生都能發(fā)揮智能強項以達到深度學(xué)習(xí)的目的。在運用“三重表征”教學(xué)模式進行教學(xué)時,由于“符號表征”有固定的形式與特定的含義,不能隨意變更,但是“宏觀表征”與“微觀表征”可以選擇不同的素材、呈現(xiàn)不同的方式以適應(yīng)、發(fā)展不同學(xué)生的智能。
例如,在創(chuàng)設(shè)情境中對甲烷的用途進行“宏觀表征”時,可以選擇“西氣東輸”“可燃冰”“沼氣”等素材為切入點,呈現(xiàn)時可以用圖表、插圖、視頻等形式。再如,在對“甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)”進行“微觀表征”時,可以讓學(xué)生觀看甲烷發(fā)生取代反應(yīng)機理的動畫模擬視頻,形成感性認識,接著教師提供球棍模型模擬反應(yīng)過程,也可以讓學(xué)生自己用球棍模型或水果(橡皮泥)模型來模擬甲烷發(fā)生取代反應(yīng)的過程,體會反應(yīng)中舊鍵的斷裂與新鍵形成的過程,舊鍵斷裂的位置等。
(二)強化微觀表征促進深度學(xué)習(xí)
深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生能夠?qū)ξ镔|(zhì)的性質(zhì)、變化、用途等宏觀表征進行系統(tǒng)地學(xué)習(xí),并深入微觀層面理解、分析、思考其內(nèi)在原理,形成基本的化學(xué)觀念與化學(xué)思維方法,在相似的問題情境中能“舉一反三”,并把微觀表征抽象為化學(xué)符號。微觀表征具有抽象性和復(fù)雜性,看不見,摸不著,學(xué)生在理解上存在很大的難度,微觀表征的缺失將嚴重影響學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)微觀本質(zhì)的認識,不是建立在微觀表征基礎(chǔ)上的符號表征便只是一些僵化生硬的符號,無法實現(xiàn)“宏觀―微觀―符號”三重表征的有機融合。
例如,在模擬甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的動畫視頻中,教師要引導(dǎo)學(xué)生從以下幾個方面進行觀察:混合體系中分子在不斷地做無規(guī)則運動;兩種分子的空間構(gòu)型不同,直線型的代表氯氣分子,正四面體型的代表甲烷分子;兩種分子在無規(guī)則運動中發(fā)生碰撞,有些碰撞促使甲烷分子中的一個碳氫鍵以及氯氣分子中的氯氯鍵發(fā)生斷裂,其中一個氯原子取代了甲烷分子中的一個氫原子生成一氯甲烷,被取代的氫原子與剩下的一個氯原子結(jié)合形成氯化氫分子;同樣的機理,生成的一氯甲烷可以與氯氣繼續(xù)反應(yīng),逐步生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷以及氯化氫分子。在觀看視頻的同時教師進行引導(dǎo)與講解,讓學(xué)生對甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的歷程有了全面整體的認識,并把畫面保存在記憶中。對甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的機理的深度理解,為以后學(xué)習(xí)其他有機反應(yīng)的反應(yīng)歷程提供了一個很好的范本,學(xué)生就可以做到舉一反三、遷移應(yīng)用。
(三)運用多重聯(lián)系促進深度學(xué)習(xí)
深度學(xué)習(xí)關(guān)注知識的建構(gòu),強調(diào)知識的整合、遷移與應(yīng)用。這就要求教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生透過紛繁復(fù)雜的宏觀現(xiàn)象獲取有用的信息,深入微觀層面深刻理解,并用固定的化學(xué)符號進行表征,方便交流。多重聯(lián)系策略是指在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中,有意識地將某一化學(xué)知識的宏觀表征、微觀表征具體化、形象化、可視化,并把二者精煉濃縮成抽象圖形或化學(xué)符號,這些符號表征就賦予了特殊的意義,而不是將它當(dāng)作孤立的符號去機械記憶,從而實現(xiàn)宏觀表征、微觀表征、符號表征的多重聯(lián)系[4]。在教學(xué)中,教師要有意識地引導(dǎo)學(xué)生將某些知識的三重表征聯(lián)系起來,并且形成對這一化學(xué)知識的不同表征間的相互轉(zhuǎn)化,以促進對這一化學(xué)知識結(jié)構(gòu)的自主建構(gòu),促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。
例如:甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)
宏觀表征:甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的實驗現(xiàn)象。
微觀表征:通過動畫演示、球棍模型或水果(橡皮泥)模型模擬甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的機理。
符號表征:甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)化學(xué)方程式。
從宏觀現(xiàn)象入手,透過一個特殊的“顯微鏡”――“微觀表征”,放大甲烷分子與氯氣分子,可以“看到”微觀的反應(yīng)過程。再把微觀的反應(yīng)過程通過符號抽象出來,形成了能表達反應(yīng)過程,具有特殊意義的化學(xué)反應(yīng)方程式。應(yīng)用多重聯(lián)系策略,可以將化學(xué)知識統(tǒng)一于結(jié)構(gòu)化、模式化的框架中,有利于學(xué)生對知識的建構(gòu)與遷移,深入理解知識的內(nèi)涵,掌握化學(xué)研究的基本思維模式。
(四)深入交流體驗促進深度學(xué)習(xí)
深度學(xué)習(xí)是一種基于深度的交流與體驗的學(xué)習(xí),它改變了傳統(tǒng)教學(xué)中把學(xué)生看成“接受知識的容器”,缺乏對知識的建構(gòu)、反思等思維過程。每個學(xué)生都是獨一無二的學(xué)習(xí)個體,為了一個共同的學(xué)習(xí)目標走進課堂,教師要充分挖掘每個學(xué)生獨特的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情,在課堂上通過與教師、同伴、文本及自我的平等對話交流碰撞思維、批判反思,對所學(xué)的知識充分理解內(nèi)化,提升學(xué)習(xí)品質(zhì),促進深度學(xué)習(xí)。
例如,在“探究甲烷分子的空間構(gòu)型”教學(xué)過程中,教師要給予學(xué)生充分的時間進行交流。甲烷分子中碳氫原子個數(shù)比為1∶4,一個碳原子可以與四個氫原子形成四個共價鍵,教師要鼓勵每個學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力,預(yù)測甲烷分子可能的空間構(gòu)型,并與學(xué)習(xí)小組的其他成員充分交流。在深入交流后,學(xué)習(xí)小組成員一起動手體驗制作模型。學(xué)生經(jīng)過頭腦風(fēng)暴后制作出的模型有三大類:平面正方型、正四面體型、不規(guī)則四面體型,最后教師引導(dǎo)學(xué)生通過動手制作氣球模型,體驗正四面體型的空間構(gòu)型最穩(wěn)定。如果沒有經(jīng)過以上的交流體驗,而是教師直接把甲烷分子的空間構(gòu)型告訴學(xué)生,那么學(xué)生只是死記硬背,既容易忘記也不利于后續(xù)的學(xué)習(xí)。例如,在討論甲烷的二氯代物有幾種結(jié)構(gòu)時,很多學(xué)生根據(jù)二氯甲烷的結(jié)構(gòu)式有兩種形式,而認為二氯甲烷有兩種同分異構(gòu)體。如果學(xué)生對甲烷分子的正四面體型的空間構(gòu)型理解透徹,就不會出現(xiàn)這樣的理解誤區(qū)。
總之,教師在教學(xué)中要積極探索應(yīng)用“宏觀-微觀-符號”三重表征相結(jié)合的教學(xué)模式與策略,培養(yǎng)學(xué)生“宏觀-微觀-符號”三結(jié)合學(xué)習(xí)化學(xué)的科學(xué)學(xué)習(xí)觀,有利于建構(gòu)科學(xué)的知識體系,掌握化學(xué)研究的基本思路與方法,促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。
[參 考 文 獻]
[1]皮連生.智育心理學(xué)[M].北京:人民教育出版社,1996.
[2]王玨.杜威的教育思想與深度學(xué)習(xí)[J].教育技術(shù)導(dǎo)刊,2005(9).