孫悅 楊天林
摘要:支架式教學(xué)模式的模型融合HPs教學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)能與電能,不僅可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、合作學(xué)習(xí)的能力,同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀以及批判性思維的能力。讓學(xué)生從科學(xué)家的角度去思考問題,敢于質(zhì)疑已有觀點(diǎn)或假說。
關(guān)鍵詞:支架式教學(xué)模式;HPs教學(xué);科學(xué)本質(zhì)觀;批判性思維
文章編號(hào):1008-0546(2020)02-0056-03 中圖分類號(hào):G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.017
一、提出問題
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前教育的一個(gè)重要課題。支架式教學(xué)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到自己無法解決的問題,借助比學(xué)習(xí)者更高學(xué)習(xí)水平的教師或者學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的人來解決問題,完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)或者達(dá)到在沒有這些更有能力的他人的支持不能達(dá)到的目標(biāo)的過程。支架式教學(xué)模式可以分為六個(gè)部分,如圖1:
這是一條融合了三維目標(biāo)的清晰的教學(xué)主線。在這個(gè)過程中支架的搭建是最重要的,教師需要搭建合理支架,讓學(xué)生根據(jù)教師搭建的支架自主思考,如果在其中融入HIS教學(xué)會(huì)使課堂更生動(dòng),不僅為老師搭建支架提供了基礎(chǔ),而且培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀、提高了學(xué)生的批判性思維,讓學(xué)生可以站在科學(xué)家的角度自主思考問題。
二、設(shè)計(jì)思路
在“化學(xué)能與電能”內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,將HIS教學(xué)理念滲透于支架式教學(xué)模式中,其內(nèi)容主要包括如圖2所示的各部分。其中一個(gè)最重要的過程是搭建支架與學(xué)習(xí)歷史這兩部分之間知識(shí)的銜接過程。教師不僅需要掌握大量化學(xué)史的內(nèi)容,而且要對(duì)所教的科目有系統(tǒng)、全面的認(rèn)識(shí)。化學(xué)能與電能屬于高中化學(xué)必修二的第一章第三節(jié)內(nèi)容,這里需要設(shè)計(jì)支架式教學(xué)模式與HIS教學(xué)相融合的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)模式。
三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
如圖3所示。
四、教學(xué)設(shè)計(jì)
1.創(chuàng)設(shè)情境
[教師]取一個(gè)成熟的番茄,在番茄里插入平行的鋅片與銅片,并接入電流計(jì),觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
[學(xué)生]學(xué)生都感覺很驚奇,問老師為什么?
[教師]電流表指針偏轉(zhuǎn),一定有電產(chǎn)生,那么電是怎么產(chǎn)生的?這就是我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
2.引發(fā)學(xué)生觀點(diǎn)
[媒體支架]用PIT展示生活中一些常見的電池。
[問題支架]我們的生活中有各種不同的電池,它們是怎樣產(chǎn)生電的呢?與“番茄電池”一樣嗎?
[學(xué)生]學(xué)生思考,并給出不同觀點(diǎn)
[教師]教師總結(jié)。那我們來看一看電池在歷史上是怎么被發(fā)明的。
3.學(xué)習(xí)歷史
[教師]在1780年的一個(gè)秋天,意大利波洛尼亞大學(xué)的解剖學(xué)教授伽伐尼在一次實(shí)驗(yàn)中無意間發(fā)現(xiàn),在不通電源的情況下,被剝下來的青蛙腿也會(huì)發(fā)生痙攣的現(xiàn)象。在電閃雷鳴的一天,伽伐尼解剖室臺(tái)上的起電機(jī)發(fā)生了電氣火花,放在桌子上與鉗子和鑷子環(huán)相接觸的一只青蛙腿發(fā)生痙攣,而此時(shí)起電機(jī)與青蛙腿之間并無導(dǎo)體連接。然后他抬起青蛙腿的一只腳,把一個(gè)銅鉤放進(jìn)脊髓里,這樣,它就會(huì)與銀制的臺(tái)板接觸,如果這樣,另一只腳就會(huì)在臺(tái)板上自由移動(dòng)。當(dāng)它接觸到銀臺(tái)板時(shí),腳的肌肉收縮并離開臺(tái)板,但離開臺(tái)板后,它又會(huì)一次一次的碰到銀臺(tái),并且一直擺動(dòng)。如果把銅鉤與臺(tái)板換成同一種金屬的話,就不會(huì)看到這種現(xiàn)象。在意大利帕維亞大學(xué)的物理學(xué)教授伏打(1745~1827年),他復(fù)重做伽伐尼的實(shí)驗(yàn)多次后,通過觀察后發(fā)現(xiàn)其實(shí)電并不是發(fā)生在動(dòng)物的組織內(nèi),而是金屬或木炭的組合產(chǎn)生的。因此,伏打不使用動(dòng)物的組織做實(shí)驗(yàn),僅僅用不同金屬相接觸,使用鋼瓶及金箔驗(yàn)電器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在接觸的過程中會(huì)產(chǎn)生電壓,后來被稱為接觸壓。該裝置能同時(shí)提高不同金屬的實(shí)驗(yàn)效果,但不能產(chǎn)生連續(xù)電流。與此同時(shí),伏打也發(fā)現(xiàn)到伽伐尼的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了不同的金屬,實(shí)驗(yàn)中青蛙腿被看作了一種潮濕的物質(zhì),于是他使用能夠?qū)щ姷柠}水代替動(dòng)物組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最后發(fā)現(xiàn)了電池的原理,發(fā)明出了著名的伏打電堆與伏打電池。
[媒體支架]在講解的過程中加入PPT圖片展示,加深學(xué)生印象,方便教師講課。
[學(xué)生]聽了老師的熱情講解,產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。
4.搭建支架
[教師]搭建問題支架,提問:(1)為什么青蛙的腿會(huì)發(fā)生抽搐?
(2)當(dāng)銅鉤與臺(tái)板被同一種金屬取代時(shí),為什么沒有現(xiàn)象產(chǎn)生?
(3)金屬與木炭接觸時(shí),為什么會(huì)產(chǎn)生接觸壓力?
(4)為什么在實(shí)驗(yàn)過程中不能一直產(chǎn)生連續(xù)電流?科學(xué)家是怎么做的?
(5)鹽水溶液為什么可以代替動(dòng)物組織?它們之間有什么共同點(diǎn)?
5.學(xué)生自主學(xué)習(xí)
[教師]現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們思考五分鐘。
五分鐘過后……
[教師]請(qǐng)學(xué)生甲回答…
[學(xué)生甲]首先,第一個(gè)問題,青蛙腿抽搐一定由電流引起的。第二個(gè)問題,將鉤與臺(tái)板換成同一種金屬,不會(huì)有電流的產(chǎn)生,因此,要產(chǎn)生電流就需要兩種不同的金屬。第三個(gè)問題,金屬的金屬活動(dòng)性與木炭的活動(dòng)性不同,所以會(huì)產(chǎn)生接觸壓力。第四個(gè)問題我們?cè)趯W(xué)習(xí)物理時(shí)了解到產(chǎn)生電流需要兩個(gè)條件,分別是有電源和閉合的電路,如果此過程中不能產(chǎn)生連續(xù)的電流,證明它沒有形成一個(gè)閉合的電路。科學(xué)家是用能夠?qū)щ姷柠}水溶液與金屬相連形成了一個(gè)閉合的回路,最后產(chǎn)生了連續(xù)不斷的電流。第五個(gè)問題中用鹽水溶液代替動(dòng)物組織的原因是它們都是含有無機(jī)鹽離子的濕物質(zhì)。
[教師]甲同學(xué)說的很好,也很對(duì),讓我們給他掌聲和鼓勵(lì)。既然我們學(xué)習(xí)了這么多知識(shí),就讓我們開始今天的實(shí)驗(yàn)吧1
6.小組合作學(xué)習(xí)
[教師]根據(jù)剛才的解釋,現(xiàn)在我們提供實(shí)驗(yàn)用品來進(jìn)行今天的實(shí)驗(yàn)。(搭建實(shí)驗(yàn)支架)
[實(shí)驗(yàn)用品]銅片、鋅片、稀硫酸、電流表、導(dǎo)線、燒杯
[教師]將學(xué)生分組,1組:鋅棒與銅棒插入稀硫酸溶液中;2組:鋅棒與銅棒用導(dǎo)線連接;3組:連接一個(gè)電流表在導(dǎo)線中間。實(shí)驗(yàn)裝置如圖4。
[學(xué)生]按照教師的分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),學(xué)生觀察到:1組:zn棒上有氣體,銅棒上無現(xiàn)象;2組:cu棒上有氣體,zn棒上無現(xiàn)象;3組:電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
[教師講解]從剛才講解的化學(xué)史內(nèi)容,我們知道原電池的組成需要不同活性的金屬材料和電解質(zhì)溶液。在實(shí)驗(yàn)過程中,電子通過導(dǎo)線由zn片流向Cu片,溶液中的H+從銅片獲得電子,從而被還原成氫原子,結(jié)合生成的氫分子從銅片上逸出。在微觀層面上:電流的產(chǎn)生表現(xiàn)為電子定向轉(zhuǎn)移的發(fā)生,其本質(zhì)是氧化還原反應(yīng);在符號(hào)層面上:可以用化學(xué)式結(jié)合微觀層面上的得失電子守恒來表示。
[教師]教師總結(jié),原電池:將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
7.效果評(píng)價(jià)
[教師]布置任務(wù):根據(jù)三個(gè)實(shí)驗(yàn),小組討論原電池的形成條件。
[學(xué)生]討論交流1:原電池組成條件、工作原理、電極反應(yīng)方程式書寫。討論交流2:兩個(gè)不同的金屬電極+電解質(zhì)=原電池。
五、總結(jié)與建議
支架式教學(xué)模式旨在提高學(xué)生的核心素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生的綜合能力和獨(dú)立思考能力。HPS教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀,提高學(xué)生的批判性思維能力,在建構(gòu)主義和人本主義的支持下,集成它們的優(yōu)點(diǎn),充分發(fā)揮各自的作用?!盎瘜W(xué)能與電能”這部分內(nèi)容屬于高中化學(xué)必修二中的內(nèi)容,這部分內(nèi)容難度相對(duì)較大,因?yàn)樗婕拔锢韺W(xué)的相關(guān)內(nèi)容,相對(duì)有點(diǎn)抽象。支架式教學(xué)模式與HIS教學(xué)相結(jié)合,可以為教師搭建支架提供一定的理論基礎(chǔ),讓學(xué)生從科學(xué)家的角度思考問題,敢于對(duì)科學(xué)提出疑問,為提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力提供依據(jù)。