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基于学生“再学”能力培养的初中科学概念教学

2021-07-11包利英

中学教学参考·理科版 2021年5期
关键词:初中科学概念教学能力

包利英

[摘 要]现行的初中科学教材,集物理、化学、生物等学科知识概念于一体,组成了庞大的科学知识体系。初中科学教学,说到底就是概念教学。概念的引出不仅为学生添增了诸多的新鲜知识,也引发了学生对科学这门学科的“再学”兴趣,促进了学生“再学”能力的培养。初中科学概念教学中,教师应始终围绕引导学生厘清概念、培养学生的“再学”能力这些重点来展开。

[关键词]“再学”能力; 概念教学;初中科学

[中图分类号]    G633.98        [文献标识码]    A        [文章編号]    1674-6058(2021)14-0086-04

在初中科学教材中,有许许多多的概念,如压强、动能、势能、功、细胞分裂、无脊椎动物、元素、纯净物、核能、光合作用等,各式概念奠定了科学学科的基础。因为概念的应用渗透在科学教学的各个环节中,所以概念的引出不仅为学生添增了诸多的新鲜知识,也引发了学生对科学这门学科的“再学”兴趣,促进了学生“再学”能力的培养。

一、两节“同课异构”公开课引发的思考

笔者曾听过两节“同课异构”公开课,教学内容为初三的“比热”,甲、乙两位教师的教学风格截然不同。

教师甲在引出比热的概念后,马上出示相关强化比热计算公式运用的计算题,教学目的明确,即加深学生对“比热”概念的理解,为下节课做好准备。但在练习中发现,学生对比热概念理解不深、不透,解题时常常是直接运用公式[Q=cm(t1-t2)]进行计算,这样简单套用公式,虽然也可以正确计算,但许多学生出现计算错误,因为计算时涉及“温度差”的转化,而学生对比热概念没有真正掌握与理解,所以极易出错。

教师乙整节课能始终抓住“比热”这一概念进行讲解,从人们对物质热量的理解到比热的定义、单位等,再到对生活现象加以解析以说明比热的物质属性。他关注了学生对于“比热”概念的“再学”(指的是“继续学习”)兴趣,要求学生从物理意义上去理解比热及其单位,并没有刻意让学生去记忆并套用公式[Q=cm(t1-t2)]计算物质的比热。

通过对比,听课者多数认为教师乙的教学效果比较好。这引发了笔者的思考:科学概念的教学怎样开展才有效?初中概念教学的目标指向是什么?

二、初中科学概念教学的知识外目标指向

上述两节“同课异构”公开课显示,教师在教学中引出科学概念时,要注意概念引出的原因、依据,并告诉学生引出的概念在相应科学知识中的作用。教师通过不断渗透概念的形成与实际生活的联系,可有效培养学生的“再学”兴趣、激活学生的“再学”思维、提升学生的“再学”能力。

1.概念的引出要着眼知识外学生“再学”兴趣的培养

初中科学概念教学中,教师要着眼于学生“再学”兴趣的培养。教师在引出概念时要向学生讲清该概念引出的缘由(物质基础)与学习该概念所引发的作用(学习的条件与功效),这样可使学生加深对概念的印象,强化学生对概念学习的重视程度,培养学生“再学”兴趣。

例如,七年级下册第四章第四节《物质的比热》的教学中,在讲“比热”这一概念时,教师引出学生在实际生活中常常遇到的问题:现有1 kg的开水与1 kg的冷水,开水的热量一定比冷水的热量多吗?为什么?1 kg的开水放出的热量肯定比1kg的冷水放出的热量多,对吗?

在学生思考并回答问题后,教师归纳小结,自然引出“比热”的生成条件是“任何物质放出(或吸收)热量Q的多少,只与该物质的质量m及温度变化量[Δt]有关,与其他因素无关”;接着追问:“1kg的水与1kg的酒精,使其吸收同样的热量,它们升高的温度是否相同?”对于这个问题,学生之前从没认真思考过,也没实验验证过,所以一下子回答不上来。教师可因势利导:“下面我们一起来做个实验,看看结果如何?”像这样,先是通过学生身边的事例进行启发,再进行实验操作,很自然地为“比热”概念的引出及计算创造条件。

导入新课的方法多种多样,但都是为了激发学生学习新知的兴趣,减轻新知学习的难度,提高学生学习效度创造条件、做好铺垫。这里,教师就抓住了学生迫切想知道实验真相的心理,再引入新课,达到了激发学生“再学”兴趣的目的。

2.概念的形成要关注知识外学生“再学”思维的激活

概念是对事物的现象和过程的抽象,教师在教学概念的形成时要关注学生“再学”思维的激活。

(1)建构学生“再学”的认识场景,加深感性思维

大量的心理实验研究表明,对学习的内容能保持长久记忆的人,并不是他们的记忆力特别强,而是他们对记忆内容的开始阶段,心理机制所形成的认知结构对他们以后的记忆产生了极大的影响或者是对认知感官刺激较强所致,即学生对学习的内容初始阶段的印象越深刻,则以后记忆的时间就越长。因此,教师在引入科学概念时,要多创造一些能刺激学生感官的外部环境,使学生能获得比较强的、鲜明的感性认识,同时配以有针对性的概念辨析训练,这对激活学生“再学”思维,促使学生保持对概念的长久记忆十分有效。

例如,“比热”概念是建立在“物质的本质属性”基础上,为了更准确地反映物质温度而出现的,所以为了使学生能够形成“比热”概念,就必须让学生对“比热”现象和过程获得比较强的感性认识。课本P139的演示实验恰恰能够使学生获得“比热”这一概念的感性认识,教师应借助这一教材资源着力为学生构建“再学”的场景,以加深学生的感性认识。

(2)搭建学生“再学”的阶梯,激活理性思维

在加深学生感性认识的基础上,教师应充分发挥自身的引导作用,通过引导、分析、推理,使学生对事物的认识从感性上升为理性,再扩伸到借助自己的领悟形成对概念的解读。

例如,在上述“比热”实验中,为了使学生对“比热”形成理性认识,教师可提问:“同样质量的水与煤油,通过同样酒精灯加热,哪种液体的温度升高得快?”生甲:“煤油的温度升高快。”生乙:“水升温比煤油慢。”生丙:“同样质量的煤油和水,吸收相同的热量后,煤油升温比水快。”

显然,学生通过实验观察,得到了第一手的感性认识,教师在此基础上板演:“前提条件是:水的质量=煤油的质量,水吸收的热量=煤油吸收的热量;结论:煤油升温比水快,即[Δt煤>Δt水]。”教师接着归纳解释:通过实验可知,相同质量的两种物质,如果它们升高的温度相同,那么它们需要吸收的热量是不同的。这反映了物质的一种属性。为了能有效地解释这种属性,我们引入“比热容”这个概念,简称“比热”,用字母c表示。课本上这样描述:“在质量m和温度变化[Δt]相同的条件下,不同的物质吸热(放热)本领不同的这种性质”“1克质量的某种物质,温度升高(降低)1 ℃所需吸收(放出)热量的多少叫作这种物质的比热”。

上述教学中,教师先是通过学生的感性认识,强化学生对“比热”概念的印象,在此基础上引导学生对实验进行分析、归纳、解释,加深了学生对实验内容的进一步理解,使学生的认识由感性上升到理性,这样有利于学生“再学”思维的激活。

3.概念的应用要提升学生“再学”的能力

科学概念的呈现有利于学生认识物质现象和原理应用,培养学生的科学素养。掌握和运用科学概念是掌握科学原理、培养科学素养的最高层次,其基础是促进学生理解和领悟。初中科学中的大量概念都是前人从相关的具体事物中抽象和归纳出来的,所以教师在引导学生运用概念时,应给学生讲解与概念有联系的典型事例,让学生深入理解概念的本质内涵,进而学会应用概念解决实际问题,从而提升学生的“再学”能力。

例如,对于“比热”概念的应用,在知道了“比热”就是一种“物质的属性”,单位是焦耳/千克·摄氏度后,接下来就是运用这一概念解决一些实际问题了。这些实际问题的设置要与学生的生活有关联,通过问题解决让学生归纳出:金属的比热各不相同;一般而言,金属的比热比液体的比热小;不同液体的比热是不相同的;水的比热是比较大的;等等。通过一些与实际生活相关的知识的运用与解读,再进行相关的计算,不仅巩固了学生所学的知识,更是使其“再学”能力得到了提升。

三、初中科学概念有效教学策略

初中科学课程标准中指出:初中科学是一门综合性课程,要“注重自然科学中的统一概念和原理”,要帮助学生从整体上认识科学,为学生未来的科学学习和整体发展奠定基础。因此,深刻理解并牢固掌握概念是初中科学的教学之本,概念教学的好坏,也是教师教学效果优劣的关键。

初中科学概念有效教学的策略常有以下七点。

1.从演示分析等引入概念,诱发学生的“再学”欲望

课始引入特别重要,好的引入可起到“四两拨千斤”的作用。概念的引入,方法多样,千万不要千篇一律地采用“直接提出”法,引入概念的重点不仅仅是为了明确学习的知识内容,更是要能诱发学生产生“再学”的欲望。概念的引入,可从实际事例形象地描绘定义得出,也可从生活中的实践体会小结得出,当然也可从实验的方法推理、分析得出。

例如,对于“后天学习行为”这个概念,可从学生感兴趣的动物表现(海狮为什么会顶球?老虎为什么会穿越火框?)引入,也可从学生从小模仿大人的行为(学大人的语气,学大人穿衣)演示引入。

又如,“大气压强”这个概念,可从我们平时用吸管吸牛奶(牛奶为什么能通过吸管流到嘴里?)、装修工人用吸盘吸比较大的瓷砖(一个小小的吸盘为什么能吸住瓷砖)等分析引入。

通过上述的举例与演示,学生能比较自然地得出科学概念,学生感觉亲切,这样就有了“再学”的欲望。随着概念学习的不断深入,学生就能理解与应用概念了。

2.从内涵外延等厘清概念,建构学生的“再学”平台

任何一个科学概念的引出,必定有其成立的物质基础和理论基础。根据逻辑学的分析,若是在提出概念的名称后,要使学生理解概念,就得让学生理解概念的内涵(定义的本质属性,指的是定义中字面所描述的特质)与外延(定义所反映的那些事物),不然就很难使学生搞清与理解概念。

例如,在讲“浮力”这个概念时,学生往往理解为“物体浮在水面上时所受到的力”,他们没有搞清楚“任何物体在液体中都会有浮力产生”,他们没有弄清“浮力”概念的内涵。对此,教师可利用学生熟悉的事例进行分析,如石头浸在水里没浮在水面上,但是我们搬运水里的石头时往往感觉比在岸上搬运石头要轻松,这就是因为石头在水里受到了一个力,这个力就是“浮力”。同时,可借助实验继续延伸:不仅仅是物体在水中会受到浮力作用,物体在其他液体中也会受到浮力;不仅仅是物体浮在液体表面会受到浮力作用,物体浸在液体中也同样受到浮力作用。

厘清概念的内涵与外延,学生就能轻松把握概念的本质,提高记忆的效率。教师在引导学生厘清概念的内涵与外延的过程中,为学生建构了“再学”平台。

3.从关键字词等领悟概念,疏通学生的“再学”通道

每一个科学概念的引出与描述,都是科学家花费了许多时间精力,用最精准的语句呈现的,里面更是少不了关键性的词语。教师要善于指导学生抓住这些关键字、词、句去串联概念、布局概念、固化概念,为学生扫除概念解读的障碍,疏通“再学”的通道。

例如,在学习“惯性”这个概念前,学生根据生活经验往往将“惯性”与“冲力”相混淆,认为物体在运动过程中不能立刻停止,是由于“冲力”的原因,所以就认为“运动的物体有惯性,而静止的物体没有惯性”。教师通过实验解释了静止的物体也同样有惯性,并引出了惯性的概念:惯性就是“物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质”。这里的关键词是“匀速直线”“静止”“或”。“匀速直线”和“靜止”表述的是物体存在惯性的状态,而“或”表示“运动”与“静止”两者之间只能选其一。学生理解了“或”的含义后就等于疏通了“惯性”概念学习中的思维通道,明白了“惯性”就是物体的本质属性:惯性只与物体的质量有关,与物体运动与否无关。

4.从对比区分等理解概念,奠定学生的“再学”基础

为了分辨事物的异同,人们往往采用对比的方法,这是区分事物的最简单、最有效的手段。有些科学概念,由于形成的条件、途径等有某些相似之处,所以很容易引起学生(尤其是成绩不太好的学生)的混淆,这就需要教师帮助学生从概念的原始属性进行对比来区分它们。

例如,压力和重力,都指的是力,有的时候真的是难以分辨。教师可以指导学生进行对比分析:尽管重力与压力都是属于“力”的一种形式,且它们的单位(牛顿)也是相同的,但是重力是由于地球对物体的吸引而产生的力,它不管在地球上的什么地方都是自然存在的,它的方向总是竖直向下;而压力是物体因相互挤压而产生的力,如果物体没有接触就不会有压力产生,压力的方向总是垂直于物体的表面。

通过区分比较,学生就知道了重力与压力的产生条件不同,方向不同。这样,学生就能分清重力和压力的概念,自然奠定了“再学”的基础。

5.从定义属性等掌握概念,催生学生的“再学”能力

纵观所有初中科学的概念,它们的给出方式一般可以分为三大类:一是依据事物的本质属性进行描述性定义,如先天性的、后天性的、条件反射、精神、细胞分裂、无脊椎动物、浮力等,它们没有计算公式,出发点就是描述事物的存在形式。二是依据事物所产生的物理效果进行命名性定义,如功、热量、电压等。三是从事物的某一个侧面进行形成性定义,如功率、压强、比热、电流、机械效率等,这些概念的共同点是均可用一个比值表示。

在教学中,教师要善于根据概念的类属,指导学生与学过的概念进行类比,促使学生明确学习的概念,通过不断地类比教学,催生学生的“再学”能力。

6.从文字符号等融合概念,增提学生的“再学”水平

科学概念的呈现形式,不外乎文字、符号、字母或图形,教师要善于指导学生将它们相互对应起来,并能有效转化。

例如,在教学“压强”概念时,教师先创设学生熟悉的情境:人过泥沼地时,为什么爬着走不容易陷下去?而站着走就很容易陷进泥潭呢?通过讨论,学生明白人爬着走和站着走的过程中重量保持不变,不过人与地面接触的面积发生了变化。为了能准确地说明这个现象,引入了“压强”概念。这个事例说明了压强与压力有关,也与接触的面积有关。教师引出“压强”的定义:单位面积所受到的压力。

这里先是给出概念的文字描述,即“压强=压力/面积”,然后再给出概念的字母表达:[p=FS,]其中p表示压强,F表示压力,S表示接触的面积,然后再统一单位。

科学中有许多概念可用符号呈现,学生依据文字表达的意义进行符号表示,可以减轻许多学习负担,清楚掌握概念分类,增提“再学”水平。

7.从实际生活等应用概念,促进学生的“再学”兴趣

对学生而言,科学概念一般都是枯燥乏味的,教师在引入概念时要多注意与学生的生活实际相联系,这样才能促进学生的“再学”兴趣。

例如,学过“空气对流”后,让学生练习如下应用题:①烧开水时,总是把水壶放在炉火上面,这是什么道理?②夏天到电影院去看电影,在设备相同的条件下,从凉爽的角度考虑你喜欢坐在楼上还是坐在楼下?为什么?③为什么我国夏季多东南风,而冬季多西北风?

将生涩的科学概念活化于学生的具体生活中,可及时暴露概念学习中的问题,借此调动学生思维的积极性,使教学及时得到反馈的信息,促进学生的“再学”兴趣。

四、初中科学概念教学的注意事项

初中科学教学的重点是概念的教学,中心是让学生领悟和内化概念、应用概念,关键是培养学生的学习兴趣,终极目标是提升学生的“再学”能力和培养学生的科学素养。在科学概念教学中,要注意以下两点。

1.形成概念、掌握规律要根据教材和学生实际,注意“再学”的时段性

在初中科学的教材安排中,知识结构是呈螺旋状递进的,前后章节也不是相互关联的,例如“比热”这个概念,七年级就出现了,但是真正的计算却是在九年级,到九年级才完整地学习了这个概念。因此在概念教学中,教师要注意学习的时段性,不可好高骛远,一口气把相关的内容在同一时段教完。也就是说,对学生的概念形成,要依据教材和学生的实际能力,注意时段性教学。

2.掌握概念、应用概念别企望一蹴而就,要经历多次“再学”提升过程

初中科学概念教学,在引入概念后,掌握概念、应用概念不仅是重点,更是难点,因此必须使学生在学习的过程中经历多次“再学”的提升过程,别企望能一蹴而就。

概念教学是初中科学教学的基础,教师只有在充分认识到它的重要意义后,才能在教学中加以重视。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学,2012.

[2]  朱清时.义务教育教科书·科学(7至9年級)[M].杭州:浙江教育出版社,2013.

[3]  王杰.运用多种方法 突出概念教学[J].今日科苑, 2009(6):240.

(责任编辑 黄春香)

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