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化學教學中的非線性現(xiàn)象及對策
摘要 :在化學教學中存在的教學主體演繹、教師身、學生體現(xiàn)、學習環(huán)境作用等非線性因素的影響,針對這些因素采取充分發(fā)揮化學知識的非線性作用、教中積極應對非線性、把握預設和生成、加強教學反思、學中兼容非線性、巧用隨機事件、培養(yǎng)學生非線性思維有效措施,變化學教學復雜的、不可預測性為一個簡約的、可預測的教學活動。
關鍵詞 非線性 化學教學 不確定性 隨機性 無序性
從數(shù)學角度上看,線性指變量與變量成比例關系。相對應的,非線性是指變量之間沒有必然的因果關系,而是由多方面相互作用的結果。在教育活動中,涉及的因素復雜多樣,它們有時交叉耦合、有時相互促進、有時相互排斥,成一種非線性關系。在化學教學活動中,影響非線性的主要因素可分為化學知識結構、教學主體、學習環(huán)境三大點,他們具有不確定性、隨機性、無序性等特征,這些性質(zhì)都成為化學教學中難以把握的因素。
一、教學中的主要非線性因素
1.化學知識結構的非線性特點
化學知識的非線性指知識本身之間有不確定性、割裂性和不連續(xù)性。知識是變動的,化學知識在先人不斷的探究中不斷完善和改進,隨著化學知識的傳遞、保存、選擇、批判、融合、更新、創(chuàng)造,呈現(xiàn)一種螺旋形的盤升,在不同的認識階段是有不同的定義方法。中學化學典型的一個例子就是對酸堿的定義,在初中我們直接說 “電離的陽離子全部是H+的是酸,陰離子全部是OH-的是堿”,到了學習了“鹽類的水解”的時候,酸堿的定義則變?yōu)?ldquo;在溶液中 c(H+)>c(OH-)的為酸溶液,反之則為堿溶液”,隨著對化學的進一步學習,大學化學還衍生出多種對酸堿定義的理論如質(zhì)子理論、正負離子理論等不同分類方法。
新課程教材的編寫,也體現(xiàn)了化學知識的非線性特征,打破了舊教材以知識為主線的編寫思路。它以必修課程作為門檻,突出化學與生活的結合,把我們引進色彩斑斕的化學世界,在選修階段再以必修的基礎上做深入探究。這種做法,照顧了學生的學習認知規(guī)律,但又將化學知識引進似乎更加混沌的狀態(tài),同類知識被割裂在不同的學習階段,繼而出現(xiàn)初高中、必修與選修的化學教與學的銜接問題。
化學知識還具有社會性、復雜性、默會性。在知識經(jīng)濟大發(fā)展的時代,化學已成為自然科學中舉足輕重的核心基礎科目。辯證法要求學生們學習化學時堅持一分為二的思維看待事物,化學的發(fā)展有可能是天使的降臨也可能是撒旦的揮闊,化學知識的緘默性增加了測量學生科學價值觀的困難。在整個教學過程中,學生帶著自身的情感態(tài)度進入課堂,令化學教學更加復雜無序。
2.教學主體演繹非線性
人的實際能力,如感知認知能力、想象能力和預見能力都是有限的,人與人之間這些能力一定都會有細微的差別,在教學中也顯得尤為明顯。例如,美國學者古德萊德歸納出五種不同類別的課程:理想的課程、正式的課程、領悟的課程、實行的課程和經(jīng)驗的課程[1]。這五種課程從上到下、從理念到實踐,就是一種呈跳躍式的往下傳遞的,其到后面教師所能理解和領悟的化學教學內(nèi)容與學生所體驗、吸收的化學知識之間都不是一個線性關系,而是交融在一起,或增加或減少,不成比率。教學中的心理效應也不是百試百靈,就如量子力學認為的原子中個別電子的運動軌跡是無法確定的,即測不準定理,它所涉及的個體因素在無序中演繹著雜亂無章的曲調(diào)。
(1)教師身上的非線性
教師在化學教學系統(tǒng)中表現(xiàn)出非線性的特征。我國申繼亮和辛濤等教授提出,教師專業(yè)知識應包括本體性知識、實踐性知識、條件性知識。一名合格的化學教師應該具有的專業(yè)知識則為化學知識、與化學相關的情境和與之相關的知識、教育學和心理學知識。根據(jù)“木桶原理”可知,教師的教學成敗常受制于與這三種知識最弱的一項。這種非線性現(xiàn)象在新手中表現(xiàn)的尤為明顯,新的化學教師往往有過硬的化學本體知識,卻很難在實踐中探索學生的性格特點,難以把握化學課堂的有效性。
教學的對象是活生生的人,不是按部就班的戲劇表演,面對課堂中的突發(fā)事件,機不可設,設則不中,教師往往表現(xiàn)得束手無策。甚至在實驗演示的過程中,出現(xiàn)與教科書上相悖的現(xiàn)象,教師不能正確處理或辟而不談。“意外”超出教師的線性思維不能用教學機智妥善處理,不能及時采取有效措施而使得課堂走向失控,把已預設好的教學情境推向混亂狀態(tài)。
教師在化學教學中的非線性還表現(xiàn)在教師投入教學中的時間精力、教師的教齡和教學效果不成正比。在教師群體中,從教幾年的教師有可能比老教師更具有把握課堂的能力。待到教師發(fā)展到一定階段,也常常出現(xiàn)職業(yè)倦怠而停滯不前。
(2)學生體現(xiàn)的非線性
學生在學習化學中也會出現(xiàn)和教師成長階段相似的非線性特征。學生發(fā)展具有明顯的階段性,高中學生以抽象思維為主,情感比較豐富細膩,理智感在情感生活中占主要地位,化學史的教育對學生有一定的激發(fā)作用,有時成為一種學習的助推劑。學生群體發(fā)展的不平衡性使得教師難以以一種教學方法滿足各類層次的學生的學習需要,也導致化學教學目標為不確定性。對于學生個體而言,根據(jù)加德納多元智力理論,各項智力發(fā)展不平衡又具有互補性,這個為化學教學提供了利弊參半的非必然關系。各種個體組成的受教育者構成了一個更為復雜多變的群體,增加了教學的隨機性。
另外,學生在化學教學中非線性還表現(xiàn)在,學生本身知識體系不連續(xù)缺乏將知識聯(lián)系起來的能力而產(chǎn)生的負遷移、自身努力程度和成績好壞不成正比甚至出現(xiàn)的高原現(xiàn)象、學習動機水平與成功機率成倒U型關系。例如,在一定階段,學生還沒有足夠的知識將同素異形體、同分異構、元素、核素、同位素等概念用對比、歸納的方法加以區(qū)別;對自己期望太高而導致實驗操作的錯誤。
3學習環(huán)境作用
化學是一門緊貼生活的自然學科,教育者應該將學生放飛到真實生活當中去。自然界的豐富多彩、社會中的復雜多樣,都會交雜在一起對學習者帶來一定的影響,或是促進,或是阻礙。學生帶著各自復雜的心情走進化學課堂,又帶著不同的態(tài)度回歸生活。在這樣的循環(huán)中,交叉耦合的因素難以把握。
再者,環(huán)境也不是一層不變的,它也隨著時間的變遷發(fā)生變化,也因人們的認知狀態(tài)對化學產(chǎn)生不同的審美心理,進而影響化學的學習。比如,紫金礦業(yè)排放含銅廢水導致汀江河大量的魚死亡,由此學生恨透了化工廠給生活的帶來的危害,但如若學習了“沉淀的溶解平衡的應用”又會為治理家鄉(xiāng)水污染樹立了學習目標,提起學習化學的熱情。當然這是一個學生的內(nèi)部心理變化,這種看不見摸不著的活動增加了教學的不確定性。
二、應對非線性策略
1.充分發(fā)揮化學知識的非線性作用
要發(fā)揮化學知識的非線性首先要迎合新課程教材的編寫思路,以學生的認知規(guī)律為主線,以知識建構為基本機制,改變過注重知識傳授和強調(diào)學科本位的舊做法。其次繼續(xù)發(fā)揚教材中豐富的欄目的作用,這些是無序中構建化學知識不可少的有機組成部分,特別對于闡明化學知識的多樣性和培養(yǎng)學生豐富的愛國等情感有潛移默化的影響,不再是因知識講知識,而是由學生真正吸收內(nèi)化、移情、延伸,由知識再生知識達到“樹上開花”的效果。再者非線性知識通常是教學中的重難點知識,這些知識往往綜合性比較強,對學生培養(yǎng)學生的非線性思維也起著舉足輕重的作用。例如記住元素周期表各元素的一般規(guī)律外,還有一些“有個性”的元素,教師要有意識的點撥,學生也應該自覺對其歸納總結。
2.教中積極應對非線性
(1)爭做“自來水”
教師應該不斷地充實自己的專業(yè)知識,像是一個自來水源源不斷地供給學生以養(yǎng)料�；瘜W知識更新地很快,教師也應該時刻更新完善自己的知識體系。教師要聯(lián)系最近發(fā)生的相關事實作為情境的設置,例如市面上出現(xiàn)的三聚氰胺、瘦肉精、毒黃瓜、塑化劑等食品安全事件,帶領學生走進化學課堂。教師充實教育學心理學知識理論中要從實際出發(fā),把握 學生“最近發(fā)展區(qū)”,為遷移而教,實現(xiàn)學生能力的“突變”。教師的專業(yè)知識只有在相對平穩(wěn)的狀態(tài)中才能保證教學秩序的正常進行。
(2)把握預設和生成
預設和生成是辯證的對立統(tǒng)一體�；瘜W教師要在備課之前,認真研讀教學的編寫思路,讀出其中的含義,抓住主干。在備課時要盡可能的先了解學生的學習認知狀態(tài),在學生已知和未知的基礎上精心創(chuàng)設與本堂課的教學情境和支架。對于課堂演示實驗一定要自己事先做一遍,增強課堂的預設性的針對性、開放性,才能靈活處理課堂更豐富的生成性,這是減小化學教學不確定性和隨機性所必須的,這不僅是對學生負責也是對自己負責。注重化學課堂的生成性不僅建立在教師充足的備課上,而且要發(fā)揮教師敏捷的觀察力和應急能力[2]。要強調(diào)的是,教師自身一定要保持謙虛謹慎的治學態(tài)度,不能隨意編造不科學的結論和解釋,這樣既給自己的教學造成混亂有誤導學生。
(3)加強教學反思
美國心理學家波斯提出:教師的成長=經(jīng)驗+反思。無論對于新手還是在講臺上已經(jīng)站了幾十年的老師來說,無論他的教學多么的豐富沒有經(jīng)過反思的教學工作只能說是周而復始的同樣的工作,永遠都是在原地踏步。教學反思能打破教師投入教學中的時間精力、教師的教齡和教學效果不成正比的非線性現(xiàn)象,克服職業(yè)倦怠心理。教師的反思也是一種自學本領,只有不斷地在教學中反思自己,自己的教學水平才會不斷提高。用理論分析解決化學教學中的各種問題,逐步探索揭示和掌握化學教學的規(guī)律。
3學中兼容非線性
(1)加強科學方法的教育
化學知識一直被人看成是文科式的理科,其主要原因之一就是覺得它是分散型的,像散落的珠粒非常紊亂,例如堿金屬元素、鹵元素或化學平衡移動影響因素,學生似乎覺得這些知識非常零散不便記憶。通過科學方法的教育,使學生們自覺地用歸納、分類和對比等方法按照自己的記憶習慣把化學知識分散的知識有機地統(tǒng)一起來,用元素周期表規(guī)律或化學平衡移動規(guī)律進行總結,這些有助于學生的記憶和學習,進而可以對相關知識進行遷移或者達到知識的突變。授人以魚不如授人以漁, 讓教師“為遷移而教”成為可行。
(2)利用同伴效應
高中生有極強的自尊心和好勝心,比其他群體有更敏感的神經(jīng),周圍任何人特別是師長的言語態(tài)度都會引發(fā)“蝴蝶效應”。教師可充分利用這點,在探究性學習中, 采取小組合作或一對一的方式,用激勵性的語言促使他們相互競爭相互彌補,掀起化學探究的狂潮,激發(fā)學習的熱情,讓學習成為一個開放的互補性的系統(tǒng)。
(3)關注非智力因素
學生的非智力因素包括動機、興趣、情感、意志、性格。人本主義心理學側面反應的就是教學中非線性的現(xiàn)象,它是一種人本取消的。學生的非智力因素在整個非線性學習中占了不可忽視的作用。化學的學習并不是枯燥無味的,只要到達他們內(nèi)心深處的知識、能觸動心靈的教學就是有效的教學。為此,化學教學中滲透情感的教育,如愛國情感、生命道德感、集體榮譽感,顯得急迫。在化學課,教師一定要將正面的、積極向上的一面展現(xiàn)給學生,那樣學生才會在輕松的學習氣氛中接受化學。
(4)回歸生活
學生只有回歸到生活才能真正體驗生活的真諦。只有環(huán)境才會對他們產(chǎn)生最大的非線性影響,產(chǎn)生的刺激才是最全面深刻的。課堂中的實驗是人為加工以后的產(chǎn)物, 往往也脫離了實際,多媒體展現(xiàn)給學生的也只能是感官上的體驗,也有人說將廚藝和化學放在一起學習,講的就是化學和生活千絲萬縷的聯(lián)系�；貧w生活,教學中的情境設置才會有意義。
4.化兩個世界為一體:
良好的師生關系是減小非線性不可預測性的有力保證。溝通是良好的人際關系的潤滑劑也是激起思想火花的助燃劑,達到教學效果最優(yōu)化的目的。良好的師生關系需要雙方共同努力。在化學教學中,教師要尊重、公平對待學生,善于和學生交往,了解學生最新動態(tài),調(diào)節(jié)自己的教學方法和計劃;學生應該尊重教師,嚴格要求自己,自覺完成學習任務,主動和老師交流,減少彼此的隔閡。
5.巧用隨機事件
在這個復雜的非線性教學中,教師要保持一種高度的敏感性,化無序為有序,利用隨機事件促進教學的生成。利用正值討論熱門的話題如食品添加劑的話題引入課堂,將學生的注意力集中到課堂中來,用隨機事件“順手牽羊”,使教學事半功倍[3]。
6.培養(yǎng)學生非線性思維
非線性理論相對具有一定的開放性、橫向性、躍遷性和可塑性,對激活學生的思維功能、擴大知識視野具有積極的意義,對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性也是很重要的[4]。學生在理解化學反應速率的影響因素有效碰撞時,往往出現(xiàn)思維障礙,其原因之一是因為這個過程是模糊抽象的。非線性思維在創(chuàng)新實驗中起到推波助瀾的作用。如粉筆在化學實驗中的妙用,利用其主要成分,粉筆可做焰色反應、鈣離子或硫酸根離子的檢驗和做電極等;利用粉筆的形狀和廉價的特點,它還可以充當硫或紅磷在氧氣中燃燒的燃燒匙[5]。在化學實驗教學中,培養(yǎng)學生發(fā)散的非線性思想意義深遠。為此,教師要鼓勵學生大膽地猜想和解釋,在一個民主和諧的課堂中賦予非線性思想以合理的地位,促進線性思維和非線性思維協(xié)同發(fā)展。
化學教育的影響因素是多元的、復雜的、相互交織的,較高的精確預測可能比較比較困難,但是在短時間范圍內(nèi),預測是可以的,轉(zhuǎn)變化學教學復雜的、不可預測性為一個簡單的、可預測的教學活動,讓化學教學有規(guī)律可循。
參考文獻:
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[2]余文森。有效教學十講[M],北京:華東師范大學出版社,2009,56-62
[3]崔艷。在物理教學中滲透非線性思想[J].天津紡織工學院學報,1999,18,103-106
[4]肖常磊,錢揚義。中學化學實驗教學論[M],北京:化學工業(yè)出版社,2008,159-16
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