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“先行组织者”和化学概念教学
杨雪岚
摘 要:新一轮课改,概念教学仍是化学教学的重点。先行组织者无疑为化学概
念教学提供了一条“绿色通道”,在学生已知和未知之间架起一座桥梁。在化学概念
教学中要充分运用不同类型的先行组织者,促进学生对概念的意义理解和问题解决
能力的提高。
关键词:先行组织者;化学概念;意义学习
我国新一轮课改的核心理念强调“重视科学教育,全面提高学生的科学素养”[1]。而科学概念是组成科学知识的基本单元,也是科学素养的基本构成要素。可见,在新课程理念下,化学教师不仅不能放松化学科学概念的教学,而且还应切实加强,找到实施科学教育新的突破口。传统的化学概念教学,教师总有意无意地将学生的头脑当成一块“白板”,通过讲授填鸭式地把基本概念灌输给学生,而忽略了学生学习的过程是个主动建构的过程,忽略了学生原有的生活经历、知识背景及前科学概念的存在。
美国教育心理学家奥苏贝尔(DavidAusubel)在其著名的《认知同化论》(即意义学习论)中提出,学生能否习得新信息,主要取决于他们认知结构中的已有概念,意义学习是通过新信息与学生已有概念的相互作用才发生的。而建立新旧知识联系、防止干扰的最有效的策略即“先行组织者”。先行组织者是从“组织者”一词演化而来的,是利用适当相关的和包括性较广的、最清晰的和最稳定的引导性材料来帮助学生建立正确的信息固着点,增强新旧知识间的联系,使新的概念得到真正意义上的同化[2]。由于这些组织者通常是在呈现教学内容本身之前介绍的,目的在于用它们来帮助确立意义学习的心向,因此又称为先行组织者。组织者的主要功能是在学生能够有意义地学习新内容之前,在他们“已经知道的”和“需要知道的”知识之间架设起桥梁。后来奥苏贝尔进一步发展这一概念,认为组织者既可以在学习材料之前呈现,也可以在学习材料之后呈现;在抽象性、概括性和包摄性水平方面既可以高于学习材料,也可以低于学习材料。那么,如何在化学课堂中利用不同类型的“先行组织者”进行概念教学呢,下面就对此作一分析。
一、运用不同类型的先行组织者,促进化学
(一) 运用“图片+文字叙述”组织者
所谓“图片+文字叙述”组织者是以图片配者。文字叙述能较准确地阐明知识的内涵,但当文字叙述建构起非线性的知识网络。反之,图片化呈现方式可直观地体现复杂的知识框架,其缺点是其表达的信息在内容上可能不正确或不完整,或描绘出的抽象概念与应描述的抽象概念程度并不十分吻合。如果文字叙述有图片辅助,则可达到较好的效果。例如关于
《氧化还原反应》的教学,在理解氧化剂、还原剂概念时,可以用学生学过的氯为例,除文字叙述氧化剂、还原剂与化合价及电子得失关系外,还可提供图片,加深理解,见图1。又如在揭示氧化还原反应本质,从微观角度认识电子转移和氧化还原反应关系时,除文字叙述钠与氯气的反应过程外,还可提供微观的氯化钠形成过程示意图。这类图片对于学生化学概念的保持和理解具有正向促着点,实现意义建构。
(二)运用“上位+下位”组织者
上位组织者是指在包容性和抽象概括程度上均高于新在包容性和抽象概括程度上均低于新授概念的组织者。当结构中缺乏适当的上位概念可以用来同化新知识,则可以习的新材料的上位组织者。让学生先学习这一组织者,以框架。在理解了新概念后,可适时呈现将概念内涵具体化的认识和理解。例如关于晶体类型概念的教学,首先给出高度概括的三种晶体(离子晶体、分子晶体、原子晶体)的定义的上位组织者,然后列举一些具体例子作为这些概念的下位组织者,如对氯化钠晶体、
干冰和金刚石的结构、性质进行描述。又如在学习胶体概念时,首先给出分散系概念(是一种物质或几种物质的微粒分散到另一种物质里形成的混合物)的上位组织者,见图2。在学生有意义接受胶体是和溶液、浊液一样同属于分散系这个上位概念后,列举一些生活中学生熟悉的具体例子作为胶体概念的下位组织者,如豆浆、血液、河入海处易形成三角洲等,以帮助学生概念的同化。许多教学实践证明,适当地利用上位组织者与下位组织者的有机结合有助于促进化学概念学习。
(三)运用“比较性”组织者
比较性组织者是指用于新概念与认知结构中基本类似概念的整合,并增加本质不同而貌似相同的新旧概念之间的可辨别性的组织者[3]。当学生面对新的学习任务时,倘若其认知结构中已经具有了同化新知识的适当概念,但原有概念不清晰或不巩固,学生难以应用,或者对新旧概念之间的关系辨别不清,则可以设计一个指出新旧概念异同的比较性组织者。例如关于同分异构体概念的教学,由于学生头脑中已有“同位素、同素异形体、同系物、同一物质”的概念,学生对新学概念感到既熟悉又陌生,很容易引起新旧概念的混淆,因此可提供有关五个概念的比较性组织者,见表1,以提高新旧概念间的可辨别性,从而保证学生获得精确的概念。
此外,还可以提供一些从反面阐述概念的比较性组织者,引导学生思考、判断、讨论,使学生留下深刻的印象,达到分辨错误,强化正确的目的。例如关于物质的量的概念教学,可先呈现以下一些反例:(1)物质的量是表示物质质量的单位;(2)摩尔是七个物理量之一;(3)1摩尔小麦含有阿伏加德罗常数个麦粒。由于学生对概念理解不全面,课堂上当即回答的错误率较高,这时可以对照概念逐步分析:(1)物质的量是表示一定粒子数目集体的物理量;(2)物质的量是7个物理量之一,摩尔是物质的量的单位;(3)物质的量只能衡量微观粒子。通过举例,使学生懂得概念中关键词的重要,加深对概念的理解,有利于学生准确掌握化学概念。
当然,除了上述呈现方式外,还有很多其它如实验、模型、媒体播放等先行组织者。在教学中,教师应根据教学需要,不失时机地呈现不同的组织者引导学生学习新的化学概念,以取得最佳教学效果。
二、设计和使用先行组织者需注意的几个问题
(一)要准确了解学生已有的前科学概念
前科学概念简称前概念,是指学生在接受化学教育之前或在化学学习过程中,通过自己的观察、体会和对各种化学现象与化学过程的理解和认识,这些认识和理解大多是非本质的。布卢姆《人的特性和学校学习》一书中证明了前概念是影响学习效果的一个重要变量[4],另外,大量教学实践也证明,学生头脑中的前概念会影响科学概念的建构和掌握,因而教师设计使用组织者前首先应调查、诱导学生暴露其前概念。通常可采用谈话、书面表达、墙报、分类卡片、调查问卷、大脑实验等方法。
在已了解学生前概念的基础上,认真分析这些前概念对新概念学习的作用是消极的还是积极的。如果学生的前概念是积极的,教师应把这些前概念作为一种资源,把这种资源作为学生理解新概念的生长点,认真分析新概念和前概念的关系(上位、下位、并列),设计与之对应的先行组织者,使学生认知网络中原有概念和新概念建立起实质性的联系,新旧概念发生相互作用,使新概念获得意义建构。例如学习“化学平衡”的概念,化学平衡是动态平衡,学生对动态平衡不容易接受,但如果把化学平衡同有进水管和出水管的水槽中水的平衡联系起来,这些概念就容易理解。因此,可设计一个“同时进水和出水的水槽,水的体积不变的flash”的先行组织者,使学生找到新旧概念的联结点,同化新概念。如果学生的前概念是消极的(即相异构想),教师可以利用这些相异构想设计含有问题情景,能引发认知冲突的先行组织者,促使学生积极主动地转变已有的错误概念。例如学习《钠》一节,学生常有“金属都是硬的”“水能灭火”的相异构想,教师可利用这些相异构想设计先行组织者如下“①我们知道铁、铜等金属都是比较硬的,那么钠是否也很硬呢?能否用小刀切开呢②当钠着火时,用水能将其熄灭吗?那让我们来做做实验吧。”当学生亲身体验到实验事实和自己头脑中原有的概念有冲突时,就会激发其探究知识的欲望,积极主动地调整错误概念,接受新概念,形成科学的认知结构。
(二)先行组织者的使用应贯穿教学的始终
在化学教学过程中,教师习惯只在每节课的开始设置先行组织者,实际上这是不完全的其实在每一章、每一节、每一段的开始都应有一定的引导材料。中学生正处于生理和心理的发育发展阶段,自制力较差,所以他们表现出上课不能持久地保持注意力,好动和易疲劳等特点这就要求教师在一堂课中随时注意组织教学工作,以便集中学生的注意力更好地进行教学即使先行组织者呈现于课堂,随后的教学活动也应对它展开和延伸,时刻保持前后呼应,若后继教学与之脱节,则使先行组织者的使用流于形式[5]。例如关于原电池的教学,可先呈现有关“伏打电池”发现史的先行组织者,创设问题情景,激发学生的探究欲望,在学生对此概念有了初步了解后,可呈现实验组织者“根据所给出材料:锌片、铁片、碳棒、稀硫酸、酒精、CuSO4溶液、导线等,哪些能组成原电池?”让学生自由组合进行实验,自主探究原电池的形成条件,正确理解原电池概念的含义。最后可呈现“西红柿使音乐卡响起美妙的音乐”的组织者,使新概念和生活体验相结合,使化学教学生活化。
此外,也可设计一些有关概念变式练习的组织者,从多个侧面将概念的关键特征设计成问题,转换学生思维方向,使学生思维流畅,从各个方面来理解概念内涵和外延。例如关于气体摩尔体积的教学,在学生初步了解概念后,及时呈现变式练习的组织者。第一步判断下列说法是否正确,为什么?(1)气体摩尔体积为22.4L/mol;(2)标准状况下,1摩尔水的体积为22.L;(3)1摩尔SO2在202kPa下的体积比22.4L小。第二做一些填空练习:(1)标况下,0.5mol H2占有的体积是L;(2)标况下,4.48L CO2的物质的量是mol;(3)标况下,11.2L N2中含N原子数是个。通过以上变式练习讨论,学生对气体摩尔体积及其特例有了更深刻的认识和理解,达到开拓思维,透彻理解概念的目的。
总之,“先行组织者”对学生的思维起着导向作用,可激发学生有意义学习的心向,帮助学生认知结构的有效建构,是实施概念教学的“绿色通道”。当然,我们也要看到这种有意义的接受式学习在培养学生开拓性思维和创造力方面毕竟有其局限性,概念教学中应将接受式学习和发现式学习有机结合,灵活运用多种教学方法,全面提高学生的科学素养。
参考文献:
[1]朱慕菊.走进新课程———与课程实施者对话[M].北京:北京师范大学出版社,2002:2-4.
[2]施良方.学习论[M].北京:人民教育出版社,2001:221.
[3]竺丽英,赵雷洪.中学化学练习中的“先行组织者”解析[J].学科教育,2004(8):39-45.
[4]刘瑞东,祁雪莉.中学化学概念教学新探[J].化学教学,2004(11):13-15.
[5]梁利利.设计先行组织者,提高教学有效性[J].生物学教学,1999(11):9-10.