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标题 聚焦科学本质教学,培养问题表征能力
范文

    费志明 赵海军

    

    

    摘 要 表征是人们对客观事物经过大脑进行加工后作出的反应。表征是客观事物的反映,又是被加工的客体。初中科学是以提高学生科学素养和揭示科学本质为宗旨的课程。初中科学教学的主要任务是让学生学会认知、学会思维、学会表征,同时提高学生发现问题、解决问题、反思问题能力,以提高学生科学学科素养。本文就实际教学过程中通过难点突破、活动探究、说题练习等方面对诱发、增强、锻炼学生的表征能力的具体实践实例进行了分析。

    关键词 科学本质 表征能力 难点突破 活动探究

    表征是人们对客观事物经过大脑进行加工后作出的反应。表征是客观事物的反映,又是被加工的客体。同一事物,其表征的方式不同,对它的加工也不相同。表征其实是一种对事物的认识过程,这个过程是一个复杂过程,受到信息来源、人脑的分析、表征的形式等各种因素的影响,但通过表征后,都能从片面和全面的角度去反应事物的本质。

    1表征在科学教学中的意义

    表征是问题解决中最重要的—个阶段或环节,在问题解决中所具有的决定性的核心作用。正如经济学诺贝尔奖获得者郝伯特·西蒙所说:“正确表征问题就等于了问题解决的一半”。在初中科学教学过程,表征有多种形式,文字表征(即口头表征)、图像表征、表格表征、模型表征等,而这些表征形式在解决一些科学本质问题时,可以通过各种器官对本质问题由浅及深、由简单到复杂进行学习,这样以来,能使学生深入理解科学概念、全面了解事物的发展过程、锻炼学生各种思维的深度学习、培养学生学科创新的能力。

    2在教学中如何培养学生的问题表征能力的策略

    2.1难点突破诱发问题表征能力

    难点突破是教师教学的关键所在,如何突破主要看教师的问题引导和学生的有效表征。问题设计受其呈现方式的影响较为显著,学生在对问题表征时,更容易接受问题依次呈现这种方式。那么,在一些科学本质教学中,采用问题依次呈现的方式教学,即“问题链”引领策略,把一个大的、难的、不容易理解的问题分解成若千个小的、简单的、容易理解的问题,降低教学的难度,便于突破难点,抓住重点,同时也更有利于学生形成正确的问题表征。

    例:八上第四章第一节《电流与电荷》中,关于静电摩擦是如何让物体带电的探究中,如果单凭文字表述和教师讲解是难以让学生理解其本质。而这次的优秀课例让我记忆犹新,也感受到了抽象表征对科学教学的重要作用。

    ......

    师:我们已经知道了世界上有两种电荷,而且一些相互摩擦可以使物体带电,同学们你知道物体是怎么带上电的吗?

    生:摩擦创生了电、摩擦产生的电、摩擦是物体原本的电荷发生了转移等等。

    师:这么多可能呀!那么老师给大家放一段视频(原子的内部结构)帮助大家一下。

    看完视频,好多同学恍然大悟,原子中由原子核(带正电的质子和不带电的中组成)和高速运动的带负电核外电子组成,而且质子数和电子数相同

    师:你们现在能知道摩擦带电的原因了吗?

    生:可能是核外电子经摩擦后转移走了,导致原子的质子数和电子数不同而是物体带电。

    师:那么请大家在任务单上把该过程画出来(让学生用建模来表征)。

    生:小组进行汇报。

    师:请优秀小组在黑板上模型演示摩擦带电过程(教师事先准备若干模型:⊕代表质子、 代表中子、 代表核外电子)

    师:同学现在明白物体摩擦带电的原因了吗?

    生:齐声回答是电子转移。

    通过“问题链”引领策略的实践,我们发现,这样做可以搭建起培养学生表征能力与科学本质学习之间的桥梁,把一个较为科学本质难点问题分解为几个分散的、逐渐递进的小的、简单的、容易理解问题。一方面,突破了教学上的难点;另一方面,便于学生从自己的长时记忆系统中寻找心理图示,产生联想与想象,形成正确的问题表征,也不断的培养了学生的表征能力。

    2.2活动探究增强问题表征能力

    初中科学教学,科学探究作为发展学生的科学素养的核心,强调科学探究是一种重要而有效的学习方式,明确地提出发展科学探究能力所包含的内容与培养目标。教师应给学生提供充分的科学探究机会,让学生通过手脑并用的探究活动,体验探究过程的曲折和乐趣,培养学生科学探究的能力并增强对科学本质问题的表征能力。

    如在学习《熔化和凝固》一课时,探究实验活动对晶体和非晶体的熔化规律时,教师通过冬季滴水成冰和春季冰雪消融引入熔化和凝固的概念。

    接着用“物质熔化需要什么条件?”、“不同的物质熔化的规律一样吗?” 两个设问提出探究活动的问题。

    第一步:实验设计

    问题一:需要测量什么数据? 问题二:需要哪些仪器?其作用是什么?

    第二步:实验活动

    (1)按照课本实验装置图,把装有海波的试管放在盛水的烧杯里,缓慢加热,观察海波状态的变化。待温度升到40℃开始,每隔0.5分钟记录一次温度;在海波完全熔化后再记录4~5次。

    (2)改用松香做实验,重复上述实验。

    第三步:数据记录与处理。让学生对实验的数据进行分析,通过不同的表征形式进行体现物质的熔化规律。(以海波为例)

    表征一:表格形式

    表征二:图像形式

    AB:海波吸热温度升高,仍然是固态

    B点:开始熔化

    BC:熔化过程,海波吸热温度不变(48℃),为固液共存态

    CD:吸热,温度升高,为液态

    C点:熔化完成

    表征三:文字形式

    整个过程都从外界吸收热量;温度先上升后不变(48℃)再上升;物态变化是先固态后固液共存再液态。

    探究活动能让学生在学习中,自己不断发现问题、解决问题,同时获取科学知识、体会科学方法、受到情感态度价值观的熏陶。而在此过程中,学生需要大量的表征来阐明自己的探究内容,从而对科学问题进行理解和认知。分析近几年中考命题趋势,主观探究表述题目增多,对学生的表征能力测试加大。故此我们教师在平时的教学中,要对探究活动精心设计,通过问题引导、实验观察、思维冲突等形式,使学生对科学知识的表征能力不斷增强。

    課后说题巩固

    2.3说题练习锻炼问题表征能力

    美国教育学家布卢姆把学习目标分成六类:知识、理解、应用、分析、综合、评价,其中知识、理解、应用被称为低阶思维,分析、综合、评价被称为高阶思维。特别是在近几年中考的说理题型表现有位突出,所以我们的教学要注重培养学生高阶思维,而说题练习对学生形成高阶思维的过程至关重要。也能巩固学生对科学问题的表征能力。

    在学习测量液体体积一课时,由于在量筒使用过程中会出现很多细节问题,导致测量只存在很多误差,这是教学的难点,也是学生头疼的问题,这时我们可以在课堂或课后选择一些经典题目让学生进行说题,不但可以锻炼他们思维能力,同时也可以锻炼他们的问题表征能力,一举两得。

    例题:某同学在用量筒量取液体时,先俯视读得液,体的体积为34毫升,倒出一部分液体后,再仰视读得液体的体积为15毫升,则倒出液体的体积是。

    A.大于19毫升? B.小于19毫升C.等于19毫升? D.无法判断

    教师应提前讲清“学生说题”过程,即“三说”

    说知识:量筒读数的误差分析。

    说思维:在测量液体的实验中,读数的。俯视偏大,仰视偏小。

    说方法: 生1:特殊值法。即倒出液体前俯视读数为34毫升,结合“俯视偏大”可知,平视量筒读数应小于34毫升,如33毫升;倒出液体后仰视读数为15毫升,结合“仰视偏小”可知,平视量筒读数应大于15毫升,如16毫升。则实际倒出液体应为17毫升,结果小于19毫升,故B正确。

    生2:作图法。根据右图量筒读数时的要求,画出对应本题的体积数,自己体会三种情况下导致的误差。引导学生得出:眼睛应注视凹液面最低处,当俯视读出量筒的结果为34毫升时,此时的实际液面即为液面A;当仰视读出量筒的结果为15毫升时,此时的实际液面即为液面B.通过图4可实际倒出部分液体的体积为液面A与液面B的体积数值差,即图4中的阴影部分,很明显比19毫升小。

    教师点评:量筒读数的误差分析,对于七年级学生来说是一个重点,更是一个难点,虽然在平时的作业中反复练习,但在考试过程中,仍会有很多学生因为各种原因而做错。其主要原因是学生对该问题的认识不深。通过生1和生2,尤其是生2的解决方法,学生更直观地明白了背后的科学道理,培养了学生思维的深刻性,锻炼学生对科学问题的表征能力。

    表征是体现科学思维的一种有效途径。因此,在平时的科学教学中,教师要有意识的对学生的表征能力进行培养,才能让学生的思维从低阶向高阶逐步发展,顺利完成各种科学本质的教学。当学生有了良好的表征能力时,不仅能轻松的理解初中科学问题,还能向更深层次的方向探究科学知识。当然,培养学生的表征能力不仅限于文中的四种形式,我们教师要不断的探索,寻找更多的方法对学生的表征能力近进行有效培养。

    参考文献

    [1] 郑青岳.科学教育讲演录[M].浙江教育出版社,2015.

    [2] 沈伟云.初中科学教学研究[M].浙江大学出版社,2015.

    [3] 王耀村.初中科学教学关键问题指导[M].高等教育出版社,2016.

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更新时间:2025/3/15 11:44:39