沈偉云

摘要：根據(jù)“學習進階”理論，以“測空氣中O2體積分數(shù)的實驗”復習為例，設計“簡單識記、了解基礎”、“究其原因、辨析誤差”、“動手操作、改進實驗”、“加強綜合、拓展應用”四步學習進階。

關鍵詞：學習進階；初中科學；復習；O2體積分數(shù)

文章編號：1008-0546（2016）05-0090-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.034

美國國家研究理事會（NRC）將學習進階定義為“學習進階是對學生連貫且逐漸深入的思維方式的假定描述。在一個適當?shù)臅r間跨度下，學生學習和探究某一重要的知識或者實踐領域時，思維方式逐漸進階。”“學習進階”有助于學生良好認知結構的形成，有利于知識的遷移和綜合應用，其描述的學習路徑為：學生在學習某一主題的概念時，思維所遵循的一條連貫的、由簡單到復雜的軌跡。[1]基于“學習進階”教學已引起許多專家的重視，但鑒于學生在概念學習過程中有一個較長的時間跨度，在實際教學中很少有教師有意識運用“學習進階”理論組織課堂教學，為此筆者認為對于同一核心科學概念在不同學習階段我們要學會運用“學習進階”理論，而且對于科學復習課堂中也可嘗試運用“學習進階”的模式組織教學，筆者也經(jīng)歷多次實踐，取得較好效果，下面以“測量空氣中O2的體積分數(shù)”復習為例，結合“學習進階”理論組織課堂教學。

一、簡單識記，了解基礎

科學基礎知識是課堂復習的起點和基礎，識記是學習的開始，是發(fā)展智力、運用知識的前提。在開展復習教學前，學生習得的知識往往是瑣碎、零散的，這對學生儲存與加工科學知識是十分不利的。缺乏扎實知識基礎，理解與靈活運用就無從談起。

筆者在復習課伊始，以圖形方式呈現(xiàn)空氣的組成（體積分數(shù)）如圖1，進而使學生對空氣各成分及體積比例一目了然。也簡要以圖文形式回顧氧氣發(fā)現(xiàn)史，指出是法國科學家拉瓦錫最早提出空氣是由氮氣和氧氣組成的。接著呈現(xiàn)了教材中測量氧氣體積分數(shù)的實驗裝置圖，如圖2。

上述基礎知識可以通過教師呈現(xiàn)PPT、學生回答方式進行，使學生回歸教材，系統(tǒng)掌握課本知識，構成知識網(wǎng)絡，從而為接下來的實驗改進、拓展綜合打下扎實基礎，進一步促進學生理解科學本質(zhì)，提高理解能力。

二、究其原因，辨析誤差

誤差即為“測量值與真值之差”，真值是指某物理量客觀存在的確定值。[2]實驗誤差是客觀存在的，誤差無法避免，但可以減小，教師應引導學生分析誤差產(chǎn)生、變大或變小的原因，在此基礎上，才能通過改進實驗去減小誤差，同時也有利于學生分析能力的提高。

筆者以教材實驗為例，讓學生分析實驗誤差產(chǎn)生的原因，要求學生以小組為單位，交流討論還有哪些因素可造成測量誤差。學生提出了諸如紅磷的量不足、裝置的氣密性不好、裝置沒冷卻到室溫就打開、導管中未注滿水等原因會造成測量結果偏小。彈簧夾未夾緊、燃燒匙慢慢伸入集氣瓶等原因都可造成測量結果偏大。在辨析誤差時，結合氣體壓強知識，加強了理化內(nèi)容的融合。

通過對實驗結果的誤差分析，既有利于培養(yǎng)學生的質(zhì)疑能力、發(fā)散性思維能力，提高他們的科學素養(yǎng)，也為進一步實驗改進作好了鋪墊。

三、動手操作，改進實驗

在改進實驗之前，教師首先要讓學生明確實驗改進一般從實驗儀器、實驗設計以及DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)等方面來實施。如針對教材中由于塞緊瓶塞慢而造成的誤差，則可從紅磷的引燃方式來考慮，如圖3，可用電熱棒來引燃。由于廣口瓶形狀不規(guī)則，容積劃分為5等份時往往存在較大誤差，為此，也可進行改進，用注射器刻度來表示體積變化更為精確。如圖4。

也可從原料的選擇上來改進，如用白磷代替紅磷，易點燃。也有學生提出用炭粉來代替紅磷，行不行？讓學生親自動手操作，結果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不明顯，廣口瓶口沒有水流入，因為生成的CO2氣體體積等于反應中消耗的O2氣體體積。

在實驗改進時，教師要避免紙上談兵式的講解，要“行不行、看療效”，引導學生動手操作。引導學生以實驗現(xiàn)象來判斷改進效果。筆者就以小組合作方式開展，結束后讓學生發(fā)表意見。通過實驗改進，既增強了學生實驗設計、動手操作能力，也有助于學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

四、加強綜合，拓展應用

教育心理學家加涅在闡述智慧技能的學習時指出，問題解決是獲得智慧技能中的最高成就。在復習教學時加強綜合、拓展應用，有助于發(fā)展學生深刻性的思維品質(zhì)，并切實提高學生的綜合運用知識的能力、創(chuàng)新思維能力。近幾年中考試題分析表明，通常不用教材上現(xiàn)存的常規(guī)實驗，往往是基于教材實驗基礎上進一步拓展，旨在考查學生綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力。

例1.（2010湖州）某科學興趣小組查閱資料得知鎂可在氮氣中燃燒生成Mg3N2，設計了如下方案進行驗證。

步驟1：用盛水的水槽、無底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發(fā)皿、橡皮塞等裝配成如圖示的裝置。另準備一只有一根銅絲穿過橡皮塞，銅絲末端固定一根鎂條。

步驟2：引燃燃燒匙中足量的紅磷，塞好橡皮塞。待充分冷卻，觀察到瓶內(nèi)水面上升的體積約占瓶內(nèi)水面原上方空間的1/5左右。

步驟3：往水槽中加水使廣口瓶內(nèi)外水面相平。點燃鎂條，迅速更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶內(nèi)繼續(xù)燃燒，發(fā)出紅光，放出熱量。待冷卻后廣口瓶內(nèi)水位繼續(xù)上升。

（1）步驟2的目的是 。

（2）在步驟3“待冷卻后廣口瓶內(nèi)水位繼續(xù)上升”是由于瓶內(nèi)氣壓 （選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓。

分析：步驟2的目的是將瓶內(nèi)氧氣消耗盡，從而排除氧氣的干擾，進而判斷鎂在空氣中可以和N2反應，步驟3“等冷卻后廣口瓶內(nèi)水位繼續(xù)上升”是由于瓶內(nèi)氣壓小于外界氣壓，其原因是由于O2已被消耗掉后，鎂和N2發(fā)生了反應，導致瓶內(nèi)氣壓變小。教師可設置問題：能用鎂代替紅磷測O2的體積分數(shù)嗎？顯然不能，因為鎂在空氣中燃燒時能與N2和CO2發(fā)生反應，不僅消耗O2，還消耗了N2和CO2，會使測量結果偏大。

該題的解決，需要學生綜合運用已具備的化學知識和實驗技能，是在教材實驗基礎上的拓展，有助于學生綜合能力和知識遷移能力的培養(yǎng)。

教學智慧應充分體現(xiàn)在教師對“進階”的教學設計上，具體落實在課堂教學中，“階”是制約學生認知發(fā)展的臺階，同時也是學生認知發(fā)展的“腳踏點”，在復習教學時，教師應根據(jù)學習進階理論，結合生情實際，圍繞學科核心概念重組教學內(nèi)容，實現(xiàn)教學內(nèi)容的進階整合。本節(jié)復習課的設計，基于從基礎到綜合，從簡單到復雜，在教師循序漸進的指導和引領下，較好體現(xiàn)了“學習進階”的理論，是適合學生進階發(fā)展的一堂復習課。

參考文獻

[1] 翟小銘，郭玉英，李敏.構建學習進階：本質(zhì)問題與教學實踐策略[J].教育科學，2015，2：47-51

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[3] 蔡偉強.萬丈高樓平地起——高三生物基礎知識復習方法談[J].中學生物教學，2012，1：120-123

[4] 王高.物理實驗誤差的分析與控制策略[J].中學物理教學參考，2009，7：35-38

[5] 張繼斌.實驗拓展的教學嘗試[J].物理教師，2013，8：46-47