时间:2023-06-16 16:05:14
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学中的类比法,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【关键词】 类比方法 类比模型 化学教学 思维过程
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2013)10-050-01
一、类比方法在化学中的重要意义
所谓类比,一般需要两个具有一定相似性的对象,人们可以通过认识其中一个对象的某些特性,进而推断出另一对象的特性,当两个对象一个抽象一个具体时,类比在科学探究上表现出的价值就更加高了。
(一)基本类比思维模式
从类比的定义,不难推测出其基本的思维模式。以认识对象A为例,假设我们事先已经知道A对象具备①、②、③三个特性,而已知的B对象同样具备有①、②、③三个特性(或者具备三个类似的特性),同时还具备有特性④,那么我们就能推测出A对象同样具备特性④(或者具备类似的特性)。
其重点在于,我们首先要已知到对象A的部分特性,并能找到具备同样或类似特性的对象B.
(二)类比方法在化学中的重要意义
由于类比能够将未知事物的性质转换为已知事物的性质,或者将抽象事物的性质转换为具体事物的性质以供我们探究,因此,类比方法在化学中具有很深刻的意义。
1. 通过类比,我们可以提出科学的化学假设,并针对性地进行验证。原子结构模型的提出,正是一个类比的良好应用,以汤姆生和卢瑟福为代表的化学家将原子结构与西瓜、太阳系进行了类比,提出了符合当时社会认知水平的原子结构模型,进而通过科学的实验探究,才终于得到了最终的原子结构。
2. 通过类比,我们可以根据已知物质的特性,探索未知物质。不少科学家通过元素周期表,类比同族元素,得到了不少未知元素的化学性质,这就是类比法在探索未知物质上的应用。一个有代表性的例子就是稀有气体真化合物Xe+[PtF6]-的发现,巴特列正是通过类比氧气与氙气的相似性,推测出既然存在有化合物O2+[PtF6]-,那么就可能存在有Xe+[PtF6]-,才最终得出了该成果。
3. 通过类比,我们可以通过已知的化学知识,解决未知的化学问题。一个很简单的例子,就是可以通过氧化物与硫化物间的相似性,根据氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠,推测出硫化钠与二硫化碳反应可以生成三硫代碳酸钠。当然,通过类比得出的结论,不经过有效的验证,是不能够成为最终结论的,例如,氢碘酸与氢溴酸也有部分类似特性,但如下推断是不成立的:
Fe(OH)3+3HBr=FeBr+3H2O Fe(OH)3+3Hl=Fel+3H2O
可见,类比方法的应用极具意义。既然类比方法、类比思维在化学知识的探索中有如此深刻地应用,那么将其融入到教学中,自然会产生良好的效果,既能保证学生准确理解了化学知识,又能保证其掌握类比这一科学的探索认知手法。
二、类比方法在化学教学中的应用
(一)类比方法在概念教学中的应用
概念,尤其是化学概念,一般都是非常抽象的,这种时候采取类比的方式,将抽象转化为具体,就能够保证学生理解透相关概念。例如,在教授“物质的量”相关章节时,可以将其与“长度”这一概念类比,在教授“同位素”相关概念时,又可将其与“元素”这一概念类比等,学生往往难以接受新事物,但对“长度”与“元素”这些旧事物却有很好地理解,这样简单地类比,学生自然就能够理解摩尔与物质的量的关系就是米与长度的关系,氕氘氚又同为氢元素的同位素了。
(二)类比方法在规律教学中的应用
虽然不少化学反应规律可以通过实验教学的方式展现在学生眼前,但碍于条件限制,更多的反应是不可能通过实验进行教学的,这时,我们就可以通过类比法,将未知的化学反应与已知的化学反应相结合。举一个简单的例子,在讲解化学可逆反应的平衡概念时,完全可以通过类比已经为学生掌握的溶解沉淀平衡现象,使学生了解这是一个动态平衡。
(三)将化学知识与实际现象类比
学生最熟悉的永远都是自己的日常生活,那么将抽象知识与日常生活类比,必定能使学生更好地理解这些知识。例如,在讲解共价链的极性与非极性时,可以以书桌上常见的“分界线”作为类比对象,位于中间的分界线就是非极性共价键,而偏向一侧的就是离子键。这样一来,学生就比较容易理解相关知识了。
三、结束语
总之,类比方法是一种科学有效的知识获取手段,在化学教学中有其显著的优势,事实上,不少化学原理就是通过类比方法得到的,这就说明,我们有必要培养出学生的类比思维,在日常教学中积极运用常见的类比方法与类比模型,只有这样,才能保证学生能够有效吸收抽象的知识,并养成类比的科学思维习惯。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李伟.类比思维在中学化学教学中的应用研究[D].东北师范大
学,2009.
[2] 卢为民,金汝来.试谈类比思维与化学学习[J].新课程研究,
2010(05).
[3] 庞学瑞.化学教学中的类比方法和应用[J].管理观察,2009(04).
【关键词】高中化学 比较 类比 归纳 复习策略
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2017)02B-0164-02
在复习阶段有一部分教师仍然沿用传统的教学方法进行教学,使用大量的题目让学生来做,以此来加强对化学知识的理解和应用。但是化学的知识点复杂,如果学生一味地做题,没有掌握复习的方法以及解题的思路,那么每天即使做大量的题目还是无法提升化学成绩。在新课标的理念下,教师要不断创新教学模式,让学生能够主动地对化学复习进行探究,提升复习效率。在此笔者讲一讲几种常用的复习策略。
一、比较法
比较法是将所掌握的知识、概念进行对比,发现其中的相同点与不同点,在比较中发现两者的本质区别。在化学复习中使用比较法能够将容易混淆的概念很好地区分开来,在一些容易出错的地方进行重点把握、加深印象,提升复习效率。一般在化学中使用比较法是将基本概念进行比较,将理论知识进行比较,将化合物的性质进行比较,将计算方法进行比较,将不同实验过程进行比较,在比较过程中,找到两者的不同特征。我们在使用比较法进行复习时,可以使用表格的形式进行比较,让两者的关系更加直观、清楚,以帮助理解。例如在化学键的复习中,“离子键”与“共价键”的概念是学生很容易混淆的地方,我们使用比较法进行复习,列出如表1的比较表。
表1 离子键与共价键比较表
共价键 离子键
成键粒子 原子 阴阳离子
成键元素 主要是非金属元素和非金属元素 主要是活泼的金属元素和活泼的非金属元素
成键条件 成键原子得失电子能力差异较小 成键原子的得失电子能力差别较大
键的本质 原子间通过共用电子对形成的相互作用 带相反电荷离子之间的相互作用
举例说明 HCl中的H-Cl键 NaCl中Na+和Cl-之间形成的化学键
学生在初学离子键与共价键的时候容易将这两个概念弄反,如果在复习的时候没有让学生弄清楚这两个概念,那么在考试中碰到这些内容时就会出现概念性的理解错误。使用比较法进行表格比较,能够直观地看出共价键与离子键两者的不同。在复习中,教师要教会学生做比较表格的方法,能够自主地制作表格,将自己容易混淆的概念进行辨析,准确把握概念,提高自己的记忆力,提高复习效率。
二、类比法
类比法与比较法相近,都是将两者进行比较,比较法一般用在容易混淆的概念比较中。类比法是根据两种事物的相似属性,从已知一类的属性,类比出另一类的属性,或者从自己知道的解题方法中类比出未知题型的解题方法。通过联想,由新知识引起对已有知识的回忆,再通过类比,在新的知R中找到与已有知识相似的地方。类比思维是通过类比进行联想,从而不断拓展创新。在化学中许多新的知识点都是通过已掌握知识点拓展而来,如果单独地进行每一章知识点的学习,那么学生的记忆无法形成连贯性。使用类比的方法,让每一个新知识点在学生脑海中都有与之相对应的旧知识点,把新知识看作旧知识的延伸,这样做有利于学生将所学知识连在一起。在进行化学复习时,对学生的学习薄弱环节,教师可以引导学生进行知识类比,使学生更容易理解复杂的概念。
例如在复习“物质的量”中的单位摩尔时,运用类比思维,将物质的量与长度相似,这样学生就知道表示物质的量的多少的摩尔与测量长度的米一样都是单位。或者,将这类比到生活中,物质的量就像生活中的“购物袋”,物质中的粒子就像购物袋中装着的绿豆。我们知道,由于绿豆颗粒较小,所以超市将绿豆一小袋一小袋地装起来,以方便选购。同样的,将一定数量的微观的离子“装”作“一袋”,1摩尔就是这样的“一袋”离子,并把它作为计量单位。又如,在复习“元素周期表”时,我们也可以使用趣味的类别方法,将“核内质子”比作皇帝,将“核外电子”类比为平民,如果电子层数越多,则平民离皇帝的距离越远,皇帝对平民的掌控力度就越小,最外层的电子就容易丢失,这也印证了“天高皇帝远”这句俗语。利用这类趣味的方法进行类比复习,能够使学生在枯燥的复习中增加不一样的色彩。教师给学生举出的不同例子会让学生受到启发,从而进行联想,更好地掌握知识。学生如果能够在自主复习时使用类比法,将生活或是趣味的故事与化学概念进行类比,那么就能更好地理解一些复杂的化学概念。如果将这种类比方法应用到做题中,那么再难的化学题都能够从容应对,都能从类比中找到相似的方法,一步步地解答,得出正确答案。
三、归纳法
归纳是将概念中的不同内容按照不同特点进行总结归纳,这是一种聚合型思维。在化学复习中,教师最常用的就是归纳法。归纳法能够有效地将化学中相同类别的知识点进行归纳,使学生在头脑中形成“知识树”,将概念牢牢地记在自己的脑海中。例如复习“海水”的物质时,可以如图 1 的方式绘制图像,使之更直观,更方便记忆。
也可以使用一些基础的符号对知识点进行归纳,如进行“相等式量”复习时,可如图 2 所示进行归纳。
通过不同的方式进行归纳,能够使学生直观地看出不同概念中含有的不同物质以及化学概念。教师可以引导学生进行“知识树”的绘制,在一张纸上将高一到高三的所有化学知识点绘制到一张图中,遇到不理解的概念就画上一个问号。绘制完毕后,让学生看一看自己在这幅图中有多少个问号,是属于哪些方面的内容,针对自己知识薄弱环节进行重点复习,不断填满纸上的问号。这张图就是化学学习的“知识树”,在这样有效率的复习下,学生的化学知识树会更加稳固。学生也在不断绘制的过程中,对化学概念理解得更加透彻。当遇到综合的复杂的题目时,对照知识树从一个个已知条件中区分出它属于教材中的哪些概念,然后一一地进行对应分析,就能快速地找到正确的解题思路。
类比是根据两个(类)对象之间在某些方面的相似或相同,从而推出在其他方面也可能相似或相同的方法.其中的相同性或相似性可能是表面的、次要的、偶然的,也可能是主要的、本质的、必然的.类比作为一种指导性的策略,非常有利于引导学生解决化学问题.由于知识经验和抽象概括能力的不足,当学生面临一些与自身认知结构相偏离的化学问题时,往往一筹莫展,有时试图用纯演绎或纯归纳的方式推理,最终也难奏效.而类比却成为十分活跃的思维工具,在已知和未知之间迅速架起一座座桥梁,形成解题之捷径.在高三化学复习教学中,很多学生出现“讲过的题会,未讲过的题目不会做 ”,“概念 、原理记住了,可就不会灵活运用”,学生考试成绩不太理想.基于此种现象,教师要引导学生将书本中熟悉的知识类比到新的问题中,通过问题教学激发学生思维,巩固已学知识,培养学生类比迁移、分析解决问题的思维能力和演绎能力.
一、运用类比策略,训练学生的思
维能力
思维能力是能力的核心.思维能力的高低将直接影响到人的整体能力的高低水平.类比策略的运用,有利于学生广开思路.通过比较,诱发悟性,从而能进入新颖别致的构思设计,最终获得准确而清晰的解题途径和方法.
近几年高考试题的特点:“题在书外,理在书中.”这类题目多数取材于最新的化工生产、科研成果、新的实验结果,对学生来说,这类所谓“新类型”的题目“陌生度”大,综合性强,灵活多变,解答时需要前后联想甚至需要合作讨论.对于这类题,我们不但要在平时加强引导学生学会把信息与自己所掌握的知识进行类比,还要让学生通过类比产生联想从而解决问题.利用类比策略的关键是找到新题型与原题型的可类比点,即二者有相似性,从而用相似方法解答相似习题.
新题型与原题型之间的相似性表现在问题情境、表面关系和深层实质关系的相似性.若以情景和表面的相似性来解决试题,是不能完全得出正确地答案的,所以要把深层实质的相似性的关系建立起来,才能有效地解题.
例如,燃料电池,电解质不同,反应原理相同,正负极分别是还原氧化反应,不同的是电极反应式不同.利用类比策略可以解决以酸、碱、熔融物为电解质的燃料电池.酸性下,碳转化为CO2,氢转化为H+;碱性下,碳转化为CO2-3,氢转化为水;熔融电解质对应的燃料电池类似于碱性燃料电池,负极是借助电解质的阴离子进行反应,正极生成对应的阴离子.只要分析清楚反应的本质,电极反应式就不难写出.学生只要学会解答常见燃料电池的简单习题,归纳总结一些规律性的知识,遇到类似的问题时就可以迎刃而解.再如:类卤素或拟卤素的化学性质与卤素单质相似,学生熟悉卤素单质化学性质,就能解决类卤素或拟卤素的相关练习.
二、运用类比策略,培养学生的演
绎能力
类比主要是找出两类对象的特殊本性,而演绎主要是从一般到特殊.“演绎”是指根据已有的知识规律、理论,将共同要素的新旧知识进行类比,运用已有的规律、理论来指导新的学习与解答新的问题.演绎法在高中化学中应用比较多,如在基本概念、基本理论、物质性质等中应用广泛.培养学生的演绎能力,关键是进行类比联想,异中求同,同中求异.类比策略主要有系统类比、正反类比、新旧类比.
系统类比主要用于基本概念和基本理论中,如学习化学平衡后,再学习电离平衡、沉淀溶解平衡时就比较容易.因为它们有共同的一般原理:在同一体系中,正逆反应同时进行,且正逆反应速率相同时,就达到平衡状态,即“异中求同”.通过对比,不同的化学平衡状态是有区别的,及“同中求异”.再如:学习化学反应、氧化还原反应、离子反应等理论,他们共同的是产生新物质,不同的是反应物的符号不同.在复习中通过对比,就可以使知识学活并系统化正反对比是从正、反两个方面进行比较的.如,氧化反应与还原反应、氧化剂和还原剂、氧化性和还原性、沉淀与溶解、化合与分解、原电池和电解池、充电和放电等.只要记住一方,另一方正好相反,不用都记,都记反而会记混淆.
一、实现新旧知识的联结
类比推理无论是在知识的获取与掌握中,还是在实际问题的解答中都能够发挥很好的辅助功效.首先能够起到的一个作用便是可以实现新旧知识的联结,能够帮助学生有效搭建新旧知识间的桥梁,这一点在实际教学中有着很重要的教学实践意义.对于那些基础知识较为一般,且学习能力不足的学生而言,搭建新旧知识间的联结是这些学生普遍面临的一个难题.学生容易学了后面忘记前面,对于知识点之间的关联缺乏洞察力.要想化解这个问题,类比推理的思维能够发挥功效.在教给学生类比推理思想方法后,学生明显能够感受到新旧知识间的联系,对于相关知识点的掌握也会更加牢固,这无疑是对于课堂教学效率的一种推进,也能够帮助学生构建自身的知识架构.例如,在讲“二面角”时,教师可以将“二面角”与“平面角中的角”相结合,展开新旧知识类比教学.教师可以通过类比两者的图形、定义、图形的构成、表示的方式等方面来深入类比教学.学生在过往的学习中脑海里已经基本形成了“平面角中的角”的概念,学生可以根据自己的理解将知识进行类比推理,这样能帮助学生更好地掌握新知识.类比推理的方法在很多新知的教学中都能够发挥积极的教学辅助功效,不仅能够借助学生已有的知识体系为新知教学提供铺垫,而且能够培养学生的思维能力.
二、构建完整的知识体系
类比推理还能够帮助学生构建自身完整的知识体系,这对于学生知识应用能力的培养与深化将会很有帮助.随着学生积累的知识的不断增多,不少学生都容易对于相关联或者有一定相似形的知识点造成混淆,学生对于一些有联系的定理、定律以及计算方法与计算公式等容易弄错.这一方面反映了学生对于基础知识的掌握不够牢固,另一方面也是学生思维能力不足的一种体现,这些都会对于学生完整的知识体系的构建造成阻碍.要想化解这类问题,教师可以借助类比推理的方法来深化学生对于相关知识的理解与掌握,可以在知识教学时透过知识点的类比来深化学生对于不同概念的理解与区分,进而帮助学生构建更为牢固的知识体系.例如,在讲“双曲线”时,教师可以将“椭圆”和“双曲线”知识相结合,可以将两者的方程、对称性、焦点、离心率、准线、渐进性方程、曲线上点M处的切线方程相类比.通过这些知识,可以将“椭圆”与“双曲线”之间的各种知识系统化.“椭圆”与“双曲线”之间本身就存在很多的相似之处,学生在记忆时可以将两者相结合记忆,这样会让学生更好地理解与记忆,在掌握知识的时候更加全面,记忆更加牢固.又如,在讲“共线向量”、“共面向量”、“空间向量”时,教师可以通过知识间的类比进行授课,将这几个知识点之间的基本定理、基本定理的变式、基向量、基向量的个数之间进行类比,让学生更好地理顺它们之间的关系,完善学生对于这些知识的认知结构.
三、培养学生的思维能力
类比推理的方法,不仅在知识教学时能够起到很好的辅助功效,而且对于学生思维能力的培养也很有帮助,尤其是在提升学生的解题能力上能够起到推动作用.很多解题思想、解题方法与解题技能都可以得到发散与延伸,不仅在一类问题上可以有很好的应用,在其他问题的解决中也可以发挥良好的功效.这便是类比推理思维的一种直观体现.因此,让学生在具体问题的解答过程中有意识地应用类比推理思想,能使很多复杂问题迎刃而解.例如,在讲“空间图形”时,教师可以将学习平面三角形时的余弦定理拓展到“空间图形”中,可以类比余弦定理,写出斜三棱柱的三个侧面面积与其中两个侧面所形成的二面角之间的关系式.这样就将平面三角形中的余弦定理运用到空间斜三棱柱中.通过上述问题的探讨可以发现,类比推理思想是数学知识的重要源泉,它能够培养学生创造性的思维方式,让学生大胆地思考问题,并且灵活找到问题的解答方案.
四、总结
总之,类比推理的思想能够在高中数学教学中发挥积极的教学辅助功效.类比推理,不仅能够有效地实现新旧知识点间的联系,进而能够帮助学生构建更为完整与牢固的知识框架与知识体系,还能够培养学生的思维能力,尤其是在提升学生的解题能力上能够起到很好的推动作用.因此,在数学课堂教学中,教师要深化对于学生思维能力的培养,要让学生掌握更多经典的思维方式,这对于学生综合能力的提升将会很有帮助.
作者:周利芹单位:江苏省响水中学
关键词: 物理教学 类比 KPK
类比是物理学中常用的一种教学和学习方法,把已经熟知的事物(类比对象)类比为未知的事物(研究对象),然后根据两个对象之间存在着某种相类似的关系,利用逻辑推理的思考形式,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应的性质。奥苏贝尔强调,新的学习必须能与已有的认知结构中的旧经验取得关联,才是“有意义的学习”。他提出的比较性先行组织者就是运用类比的方法将新概念与认知结构中现存的旧概念作联接,以获得新知识。这种通过学生已有的旧经验来同化,调整新知识的学习方式,正好符合建构主义的基本主张。
物理学史上利用类比的方法对物理学作出杰出贡献的例子很多,比如1767年普利斯特列以非凡的洞察力领悟到电力可能与万有引力相似,都符合反比平方定律,这一点在1784年被库伦通过扭秤实验所验证;日本物理学家汤川秀树把核力和电磁力进行类比,认为电子间的相互作用是通过交换某种媒介粒子而间接地发生,从而提出核力的介子理论。在物理教学中,类比方法也是学习和科研的一种行之有效的重要手段。教师可把声波与光波、电磁振荡与简谐振动等进行类比,将已知的知识经过经验迁移,运用到未知的知识中,把它们联系起来从而发现新规律,推出新知识。
德国卡尔斯鲁厄物理课程(简称KPK)是一套全新的思维结构和教学方法的物理教材,此课程的特色之一就是采用了大量的类比方法重构了学生来自生活世界的概念。其中的类比方法按认知层次大致可以分为两类。
一、形式特征的类比
形式特征的类比主要在比较来源和目标两者的表面特征的相似性,从形式上建立一一对应关系,属于较低层次的认知。在KPK中把实物型量类比为实物,我们可以像处理实物(比如水、空气等)一样来处理这些量。这些实物型量包括质量、能量、电荷量、动量、角动量、熵等,它们都可以被想象为一种物质或液体。能量可以从一个物体传递到另一个物体上,在形式上具有流动性,因此我们就可以把能量看成流体来研究。
1.语言描述方面,我们可以说电荷量从A流到B或者说电荷量离开A到达B。例如,图1中电动机正在给电容器右边的极板做功,电场中左边极板的势能在增加。如果用实物型特性可以描述此过程为:“能量通过绳子和右边电容器极板流进电容器的电场。”图2中人拉绳子,使小车动量发生变化。我们可以说:“动量通过绳子流进小车。”像这样的日常生活中的语言对于没有学过物理的学生来说都是非常熟悉的,也便于理解。
2.概念表述方面,KPK依据已知概念形成的思维路径,构建了新的概念。例如生活中我们通常将能够完成液体或气体从低压处传输到高压处的工具叫做“泵”。在电学中,电源在能使电量从低电势流到高电势,就像水泵一样使水从低压处流动高压处,因此在KPK中电源叫做电泵。类似的,在力学和热学中把这样的泵叫做动量泵,角动量泵和热泵。在化学反应中叫做反应泵。再比如,表1通过形式上的转换把动量流和水流之间进行类比。
二、结构性特征上的类比
结构性特征的类比是根据来源于目标所潜存的属性特征或功能等相似性,进行关系的对应,属于高层次的认知。KPK物理课程是以实物型量为中心概念,用实物型量流来构建整个课程。“流”的思想贯穿着整套教材。
根据吉布斯基本方程式:dE=TdS+φdQ+vdp+μdn+…在数学结构上的变换得到能量在各分支学科的传递方程:P=TI+φI+vF+μI+…称之为能流方程。其中TI表示热能;φI表示电能;vF表示机械功;μI表示化学能。能量变化的形态取决于能量变化不为零的那一项,如果TI是唯一不为零的项,那么能量就以热的形式变化,这样方程就可以简化为:P=y・I。根据这种结构特征上的相似性,我们不但很容易看出物理学各分支学科的类比关系,而且把化学、信息学与近代物理的部分都统一在一个结构之中。任何一个物理过程都是能量流动的过程,而能量的流动总伴随着一个或一个以上的实物型量的流动。这些物理规律和结构重复出现在各个学科之中学生只需要学习一次,如要掌握可以较大程度地提高学习和教学的效率。
通过这种结构上的类比,便得到了简单而有效的能量传递的图像,如图3在KPK中把这种图叫做能流图,其中能量收发器是指在物理过程中可以提供或接收能量的装置。例如图4就是发动机工作的能流图。任何一个物理过程都可以通过类似的能流图来表示,从而在学生的头脑中把物理过程加以形象化。
类比方法符合人们的认识事物的规律,不仅可以把新的知识纳入到原有的知识中去,把抽象的概念变形象,变难为易,而且可以在学习知识的过程中举一反三、触类旁通。当然这种类比方法不能过度地使用,类比教学也是有限制的,在这里就不作具体说明。KPK通过大量的类比方法增加了学科之间的联系,进一步完善了物理学的知识体系,同时学生的知识迁移能力也得到了增强。这种课程的设计思想可以对我国的物理教材起到很好的启示作用,从而推动我国的物理教材的改革。
参考文献:
[1]蔡铁权,姜旭英,胡玫.概念转变的科学教学[M].北京:教育科学出版社,2009,(3):282-288.
[2]F.Herrmannand,G.Job著.陈敏华译.德国卡尔斯鲁厄物理课程――中学物理(1、2、3)[M].上海:上海教育出版社,2007,(9).
[3]陈敏华.德国卡尔斯鲁厄物理课程的结构和特色[J].物理教学,2007,(11).
【关键词】盲人;教学;讲解式类比
在盲人教学中由于盲人自身的生理特点和缺陷限定了教师在授课过程中所选择的教学方式更加局限化,如多媒体教学的应用、观察法的应用等等。由于对物体的形状认知的缺失和对物体理解具有偏差性甚者有些事物是抽象性的无法感知,所以加大了盲生在学习中的难度。如何让学生更快更准确的理解和掌握,经过多年在教学中的摸索,发现讲解式类比更适合盲生的心理和生理,有力的提升了教学质量,也极大地鼓舞了学生的学习热情,形成了乐思、好学的良好的学习氛围。
1 类比及类比讲授的概念
1.1 类比 类比就是从已有的知识经验中提取一个问题、概念或情境,然后把这一问题、概念或情境应用到新的问题、概念或情境中去。记忆中已有的问题、概念或情境称为“源”,当前的问题、概念或情境称为“靶”。类比思维的核心是通过一个影射过程,将知识从一个情景转化到另一个情景,即在一个信息的主要方面和另一个信息的主要方面找到一一对应的定势(通常不能完全一致)。类比即逻辑学中定义的“类比推理”。利用有关的经验来解决一个当前问题的一个主要障碍就是要找到相关的过去经验。学习者通过特征及特征间的联系,可能回想其先前的样例,这一回忆激活了当前问题有关先前问题中的抽象信息。
1.2 讲解式类比 讲解式类比即类比讲授是指在学习中能够类比推理的形式应用类比信息的表征。在教学过程中运用类比建构方法对于优化学生的思维品质、深化理解概念、提高学生学习效率等具有特殊的意义.所谓类比建构,是指根据两个或两类事物在某些属性上相同相似,从而推出它们在其他属性上也相同或相似的一种推理方法.其推理模式可表示如下:类比对象A B类比属性XYZW XYZ于是猜想对象B也具有属性W。
2 类比在按摩教学中的应用举例
2.1 人体解剖学的应用
我们在讲解人体解剖学的心血管系统时,把心脏的功能比作泵将血液输送出去,而血管就像管道一样将血液运送到组织器官起到营养作用。血管分为动脉、静脉,毛细血管。我们把动脉类比成出水管,静脉类比成回水管,而毛细血管是动、静脉衔接处即出水管和回水管的衔接处。心脏泵出动脉血,由动脉携带氧分在组织器官中被消耗代谢,在毛细血管处衔接转为静脉血流入心脏。还有在讲解脑垂体的解剖位置时,我们把整个颅脑类比成教室,把脑垂体类比成挂在教室正中的灯泡,这样一个简单的类比将原来复杂的、抽象的、具体的文字描述简化成日常生活中常见事物更加形象化、直观化,对于视障学生通过日常生活中学生能够感知和理解的事物去理解一些新内容、新知识,这种讲解方式学生更容易接受和理解。
2.2 中医基础理论中的应用
中医基础理论“精气学说”中,气的运动方式有四种:升、降、出、入。如果从文字表面理解学生很难理解这四种运动形式,我们通过类比将其创建到情境中:气的升的运动方式可以类比我们打嗝现象;气的降的运动方式可以类比我们说话、咳嗽耗气的现象;气的入与呼吸的吸气过程联系起来;气的出与呼吸的呼气过程联系。通过利用一些熟悉而又常见的现象进行类比极大的有助于学生理解一些陌生而又抽象的知识。
3 教学中类比有效特征
在教学中我们应用类比进行教学,但是类比教学不是万能的,不是任何知识都可以应用类比去讲解,这就要求我们牢牢把握教学中类比有效性的一些重要特征。第一,类比能够帮助学生回答推理性的问题。提供类比将迫使学生思考类比结构能促进他们对新概念的理解。第二,类比对初学者的作用比高级学者大,初学者能够根据已知领域推论未知领域。同其他教学方法一样,类比教学虽有其独特优势,但也有其自身的缺陷和局限性。一方面,开展类比教学就需要对源问题进行必要的分析、阐释,并要靶问题进行对照比较,这需要我们有丰富的教学经验积累和花费大量的时间去研究和选取合适的“源”;另一方面,在类比过程中,学生的思维主体有一个从源问题到靶问题再从靶问题回到源问题变换转移过程,这在客观上存在着分散学生注意力的可能性。因此,我们在选择类比法教学时,应充分考虑其必要性,切忌滥用。仅有很强可比性,并不意味着一定会有理想的类比效果,因为类比的成败还与学生对源问题本身的认知和了解程度密切相关。不难理解,假如学生对源问题本身尚且一无所知,那么,进行类比迁移和类比推理也不可能实现的。这就是说,我们在设计和构建一个类比时,必须立足于学生的先备知识,选择学生了解的、熟悉的,最好是学生喜闻乐见的、司空见惯的事物或现象作类比源。为此,我们可从以下两个方面来思考:一是从学生的先前学习过的知识内容中选择类比源。二是从学生的日常生活中选择类比源。特别是盲人学生在选取类比源的时候要充分考虑到他们生理缺陷,将常见而又易于理解的事物或现象作为选取对象,这样才能确保类比教学取得良好的教学效果。
4 小结
通过上面的讨论和实例,我们发现在论证某一问题的时候,我们必须对所需的类比万分谨慎,因为,这些类比对思考当前情景有着深远影响,所以在盲人按摩教学中的讲解式类比的应用尤为重要,但类比的选取也要符合有效特征才能取得良好的教学效果。
参考文献:
誉为科学活动中的“伟大的引路人”,是它首先推动了假说的产生。尽管类比不能代替论证,但可以为理解新知识、概念和规律提供依托。因此,作为一种“从特殊推到特殊的科学方法”,类比法在物理教学中有着广泛的应用。
一、新、旧知识类比
物理学是自然科学中的一门基础科学,它不仅有一定的知识内容,而且这些内容之间存在着必然的内在联系。将新、旧知识进行类比,给学生以启示,使学生易于掌握新知识,同时也巩固了旧知识。
如在学习静电场一节内容中,“电场”概念的建立是极为重要的,但由于此概念比较抽象,学生往往难以理解。可以用力学中所学重力场与之类比:地球周围存在着重力场,地球上所有物体都处于重力场中,都受到了地球的作用——重力。同样,电荷的周围存在着电场,电场对处于其中的电荷有电场力的作用,(如:点电荷间的库仑力的作用)。再由物体在重力场中具有了与地球位置有关的重力势能,引导学生总结出,检验电荷在电场中也应具有与场源电荷位置有关的电势能。如此类比,相当于在新旧知识间架起了一座桥梁,让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识。
又如:场强E和电势U这两个描述电场的物理量,E、U与检验电荷q有无关系呢?而牛顿第二定律M=F/a,当物体受到的合外力为零时,物体产生的加速度也为零,但物体的质量为一定值;再有,欧姆定律中R=U/I,若电阻不接入电路中,U、I均为零,但电阻R却一定。究其原因,盖它们都是事物本身的物质属性。这种简单的类比,使学生顿悟:E、U是描述电场本身性质的物理量,电场是客观存在的,与检验电荷无关,而定义式:E=F/q、U=ε/q只是定义E、U和计算E、U大小的。
二、生活经验与物理规律的类比
学生在日常学习生活中积累了一定的生活经验。用学生身边的事例进行类比,可启发学生的思维,调动学生学习的积极性,培养学生在生活中观察和分析事物的能力。
如讲电势差时,可用瀑布来作为例子,瀑布的水量越大,落到底部的动能越大;而瀑布落差越大,落到底部的动能也越大,动能是由重力势能转化获得的,即瀑布的重力势能与瀑布的水量、落差有关。让学生自己类比得出:电势能与电荷量和电势差有关:ε=qu
介绍弹簧振子的振动时,振子向平衡位置方向运动为变加速运动,学生不能理解加速度减小而物体速度增加这一现象,可用人的身高增长作类比:人从出生到成人,其身高逐渐增高。当人的年龄接近成人阶段,其身高增长速度将逐渐减慢,但人的身高却仍在继续增高,只是增高变缓了,而并非人越长越短。当身高停止增长,人的身高达到了他一生中的最大身高。学生从这一简单的类比中高很易理解:加速度在减小,只意味着速度的增量在逐渐的减少,但物体的速度值却在增加,为变加速运动。
三、相关学科知识与物理知识的类比
自然科学分科庞杂,物理只是众多学科之一,可以用其它学科的一些学生已学过的知识进行类比,帮助他们理解一些物理现象和物理过程。
如讲解饱和汽,学生往往认为达到饱和状态时,液体不再蒸发。这可与生物学中“根对水的吸收”类比:当根细胞内的细胞液的浓度与土壤溶液的浓度相等时,相同时间内进出细胞膜的水分子数相等,为一动态平衡。学生可从类比中得出结论:密闭在容器中的液体达到饱和汽状态时,单位时间内液体蒸发产生的汽分子数和回到液体内的汽分子数相等,也是一个动态平衡。故宏观上液体分子总数不再减少,汽分子数不再增加。
又如,学生在化学这门学科中详细学习了物质的内部结构,知道了物质不灭定律,类比就可以知道电荷守恒定律。
关键词:力学;类比法;物理知识
一、新旧知识的类比
物理科目是众多自然科学之一的科目,它不仅拥有丰富的知识内涵,并且其内容之间存有一定的内在联系。在高中的物理教学中,我们可以利用新知识和旧知识展开类比,启发学生,不但让学生更容易掌握新知识,而且亦稳固了旧知识。例如,在教学“静电场”这一环一节时,建立“电场”概念十分关键,然而因为其概念非常抽象,学生很难理解。因此,教师能够运用力学中的“重力场”与“电场”来类比:地球四周存有重力场,地球上所有物体均处在重力场中,从而获得了地球的重力作用。同样,电荷的四边亦存有电场,电场亦获得了电荷四边的电场力作用,而物体又在重力场中获得了与地球位置相关的重力势能。这时,教师可以引导学生分析、总结出电荷在电场中获得与电荷位置相关的电势能。这样类比,联系旧知识,掌握新知识,从而使学生能够从以前学过的旧知识中顺利地理解和吸收新知识。
二、生活经验与物理规律的类比
学生在平时的学习及生活中积累了相应的生活经验。采用贴近学生生活的事例展开类比,可激发学生的思维,带动学生学习的自觉性,培育学生在平时生活中观察及分析事物的才能。
例如,在教学弹簧振子的振动这一环节时,当振子向平稳的方向运行时,称之为变加速运动,学生很难理解速度减小后,而物体速度会随之加大这一物理现象。此时,教师可以采用人的身高增长来做类比:人从幼儿阶段长到成人阶段,他们的身高慢慢随着年龄的增长而增高。当人成长到接近成人的时段,他们长高的速度亦会随之减慢,尽管人的身高依然在逐渐长高,但是长高的速度却变慢了,而不是人的增长越长越短。当人的身高停止增长时,这时人的身高则是他一生中只能增长的最高身高。从这些简单的生活类比案例中,可以让学生更好地理解:速度在降低,只意味着速度的增加的量度也在慢慢地减少,而物体的速度值却能够随之加大的物理运动,也称为变加速运动。
三、相关学科知识与物理知识的类比
自然科学分科繁杂,物理只是许多科目之一,在高中的物理学习中,老师可以利用别的科目中学生所学过的知识展开类比,帮助学生更好地理解一部分物理现象及物理转变的过程。
例如,在学习“饱和汽”这一环节时,学生总是认为液体在获得饱和状态时,就不可以蒸发。我们可以采用生物学中的“根对水的吸收”来做类比:当根细胞里面的细胞液的浓度和土壤溶液的浓度是一样时,相同的时间里进出细胞膜的水分子数量就会一样,其被称为动态平衡。这时,老师再引导学生从类比中获取结论:密闭在容器里的液体在获得饱和汽状态时,同样的时间内液体蒸发产生的汽分子数量和回到液体内的汽分子数量是相等的,同样属于动态平衡。又如,学生在学习化学科目时,已经学过了物质的内部结构,从而掌握了物质的不灭定律,类比则可以理解电荷守恒定律。
总而言之,作为许多教学方法之一的类比法,在高中物理教学中已经获得了广泛应用。不管是在老师的教学过程中抑或是学生的学习过程中,只要可以有概念地将类比法和别的有效的教学方法有机地结合起来应用,必然能够提升教与学的成效。
参考文献:
“三生教育”包括生命教育、生存教育、生活教育,既是一种实践活动,也是一种理念的存在。所谓“三生教育”理念,是一种以人为本的、关乎人的现实发展的理念,以生命的完善、生存的多样及生活的幸福为主要目的,促使社会群体对人本身的关注,是超越现实功利和社会浮躁的一种精神性的、指向未来的、终极的泛型。人的生命本质在于其所具有的精神性与反思性,人对自己生命状态的沉思本该以人的自然本质为依托,去审视自身的生存现实、生活现状及生命活动的价值。“三生教育”理念的提出,实践的落实,正是人类对自身这种精神性、反思性的最好诠释。“三生教育”从人的生命、生存、生活的之根本上对人的发展做了动态的刻画,为全面发展教育提供了可供参考的行动指南。人的一生,是从出生到死亡,生命作为这一过程的具体承载形式而存在,生存则是这一过程得以表现的保障,生活则在某种程度上集中体现了该过程。“人的本质是一切社会关系的总和”。人在社会关系中的生存即生活。因而,人的生活表现为复杂的社会生存现象,是被“社会化”了的“自然人”的生活。基于这样的理解,便可基本确定“三生教育”的内容构成:生命教育最基本的内核是让受教育者认识生命,在此基础上尊重生命、敬畏生命、珍爱生命,进而发展、完善生命;生存教育则是帮助受教育者学会生存,学会在自然界中生存,亦在人类社会中生存;生活教育则旨在帮助受教育者和谐地生活,处理好生活事务,继而追求个人、家庭、团体乃至民族、国家、人类的幸福。
二、高中化学教学中渗透三生教育的意义
我国新一轮化学课程标准强调,在教学中落实“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观“三维目标。化学是在人类解决问题的过程中产生形成的,作为自然科学,新课程在淡化了化学的双基知识的同时,增加了化学与生活、社会的联系。由于高中生的人生观和价值观还处于朦胧阶段,正处在人生的十字路口,作为化学教育工作者有必要利用学科优势,让学生在接受化学科学知识同时认识和感悟生命价值,热爱自己的生命、生活,并逐步形成正确、积极的人生观和价值观。在教师潜移默化、润物无声的引导下,在化学教学过程中渗透生命、生存、生活教育,有利于学生未来长足发展。
三、在教学中渗透三生教育的策略
1.充分挖掘教材中的三生教育因素,增强学生对生命、生存、生活的认识
高中化学学习的内容更加广泛、深刻,随着学习内容的增多和深度的加深,教材中涉及到人类生命、生存、生活的相关内容也更加丰富了,教师在教学中对这些内容加以恰当地利用,让学生感受和领悟这些知识,理解化学知识在社会生活中的应用,尽情领略化学给人类带来的便捷与舒适,同时增强学生回报社会、服务社会的责任感,体会到“科学技术是一把双刃剑,它既能造福于人类,又能为人类带来灾难。”随着科学技术的发展,现代化学不断为人类创造着物质文明和精神文明的同时,科学技术的发展也带了一些负面影响甚至灾难。教师在引导学生学习时也要毫不回避地向学生说明:由于人类对科学技术应用的考虑欠缺,人类正面临着诸如酸雨、温室效应、臭氧层空洞、能源枯竭等严重的环境问题的威胁,让学生理解这些问题的出现并不是化学本身造成的,但这些问题的解决,必须要依靠化学的方法。同时在教学中结合化学教材中相关内容思考人与自然、人与社会和谐发展的重要性,树立可持续发展的科学意识。通过充分利用教材中的素材,有机地渗透三生教育,从而使学生在学习化学的过程中形成关切生命、关注生存、关心生活的意识,在未来的生命成长中努力发现化学的价值,正确地用化学知识、化学思想思考和解决生活中遇到的问题。
2.引导学生积极参与化学课堂实践活动,让学生在参与中感受“三生”
化学教学中渗透三生教育意味着化学教学要关注教学过程中学生的参与和体验,而不能仅仅关注学生学习结果。化学教学过程不仅是学生学习化学知识的一种认知过程,也是一种情感体验过程。学生的知识和情感的发展正是在参与各种形式的实践活动中得以实现的。对于每一学生而言,生活的过程就是经历与体验的过程。课堂实践活动作为他们学习和生活的一种主要形式之一,是促进学生获得生命与生存体验、生活快乐多彩充满意义的重要过程。让学生在生活的实际中搜集资料,体会到人类生存发展的价值,在相互分工与合作中体验到生命的意义,在知识提升、友谊加深的过程中感受生活的快乐。学生在实践活动的过程中接触到许多生活中可以见到的化学知识,教师在教学中应给学生以引导,让学生学生认识到化学对生命、生存和生活的意义,使学生不仅能了解化学知识,而且能认识到自己在用化学,这样可以增强学生的认知兴趣,培养对学习的积极情感和对人生的积极态度。
3.充分发挥化学家的榜样熏陶作用,塑造学生的高尚人格
化学家奋斗的历程是严谨治学、百折不挠、勇于进取的典范,许多化学家的一生,重视人的价值,孜孜不倦地追求社会的和谐发展,是科学精神和人文精神结合的楷模。在教学中以这些这些典范为背景,激励学生以化学家在创造伟大业绩中所表现的人格力量为楷模,从科学家身上学习勇于探索、不断追求的科学精神。化学科学的发展离不开一代代化学家的研究,化学家在研究化学的过程中留下了不少美好而生动的故事,这些故事中往往承载着化学家的人生价值,在教学中融入化学家的故事对学生生命价值有重要的启发意义。例如,在讲授“纯碱的生产”时,引入侯德榜先生的故事,让学生了解到侯德榜先生少年时期刻苦学习的精神,学有所成后放弃国外优越的工作环境,怀着为振兴祖国民族工业的决心和信心回国,通过自己的刻苦专研,最终发明了“侯氏制碱法”,打破了英国一家公司制碱业的垄断,赢得了国际化工届的高度评价的故事,陶冶学生的爱国情操。又如,在元素知识的教学中适时地引入居里夫人发现放射性元素镭,并在极其简陋的实验条件下通过艰辛的工作从两吨多的沥青中提炼出三克镭,却没有将镭的发现申请专利,而是以“科学无国界”的精神把它献给了全人类,让其为全人类服务,培养学生关心全人类的大爱情怀。总之,化学家的故事是很多的,在教学中教师要善于在适当的内容中融入化学家们的经典故事,对学生高尚人格的形成具有不可估价的教育意义。
4.在化学教学中渗透美育,陶冶学生的生活审美情趣
(1)在化学实验教学中渗透美育,提升学生的科学艺术感著名雕塑家罗丹说“美是无处不在的,对于我们的眼睛,只是缺少发现。”化学是一门以实验为基础的科学,化学实验中蕴藏着丰富的美,在化学实验室错落有致地陈列着形态各异、质地不同、用途千差万别的各种化学仪器中,这些仪器就像一件件栩栩如生的艺术品,给人以美的体验。如平底梨型的容量瓶给人以对称和谐之美,实验仪器之间的组合给人以结构的整体和谐之美,实验的设计思路更是给予学生以导真、求善、至美的创造美的启迪。实验过程中神奇的化学反应现象让学生视野开阔,看到而非描述性的真实美。实验中无色的液体的晶莹剔透之美,物质之间相互反应表现出颜色的千变万化之美,更重要的是学生在完成一个实验设计,制得一种实验气体,发现一种实验现象过程中体会到的付出后的收获美、合作交流的分享美。这些美的体验不只是对学生感观上的熏陶,更是对学生心灵的启迪。
(2)以化学规律类比人生道理,使化学教学融入人生哲理美化学作为一门自然科学,主要是研究大千世界物质的结构、性质、用途以及变化规律,从而为我们人类的生存和发展服务的,然而自然界中的客观物质之中的规律并非与人类社会规律没有相似之处的。在化学教学中进行恰当的类比,既可以使学生在轻松愉快中理解化学知识规律,同时学生也可以通过化学知识中的规律来理解人类社会发展中的一些规律,从而形成正确的人生态度、对学生的未来成长具有积极的指导意义。例如,在学习氧化还原反应过程中的电子得失守恒规律时,可以这样类比来引导学生正确对待生活中的得失:对待得失恰似氧化还原,得到会使你的价位降低,而给予反而却能使你的价位身高;又如,学习了二氧化硫与氯水的漂白作用后可以这样类比:SO2为品红褪色是暂时的,氯水为品红褪色却是永远的;而氯水让石蕊变红是暂时的,SO2让石蕊变红却是永远的,你是否找到值得你为之彻底改变或愿意为你永远改变,而好好学习的那个人呢?再如,学习氯化钠的形成过程后这样类比总结:人生有很多东西其实就像最外层电子,都是身外之物,得失乃瞬间之事,慷慨如钠者,贪婪如氟者,所差只不过几个微不足道的电子,生如夏花,何必要争得你死我活,被几个电子压得喘不过气来,钠原子也好,钠离子也罢,只要守住自己的“核”就不会在充满诱惑的世界里,迷失自我。类似这样的类比,让学生在学习化学的同时,从化学物质之间的反应规律,体悟对待人生的态度,正确地看待生命中的得与失,追求与放弃的辩证关系,从而在未来的人生之路上更加通达,更富有智慧。
【关键词】 类比教学法 物理教学
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2013)06-023-01
在多年的物理教学中,我发现类比法在中学物理教学中能起到重大的作用,因此,对在物理教学中如何应用类比法进行了一定的探索,归纳出利用类比法培养和开发学生创造性思维的方法:
1. 运用类比法教学,沟通新旧知识,深化、丰富教学内容
要开发学生的创造性思维,首先要打好扎实的基础,丰富学生的知识库存。在教学中,要特别重视在讲授新概念时联系旧知识,在新旧知识类比中加深理解,开拓思路。
例如:在讲授电势时,将电场和重力场进行类比,找出共同点――电场力和重力做功都与路径无关。为此,首先引入重力势能的概念,把一个质量为m1的物体放在高度为h的地方:它具有重力势能m1gh,把质量为m2、m3……的物体放在高度为h的地方,它们分别具有重力势能m2gh、m3gh……,其势能值各不相同,但■=■=■……=gh是一个恒量,我们可以把gh叫做重力势。其值只决定于重力场中的位置和零点的选择,与放入重力场中的物体的质量无关。
由于学生对重力场知识了解较多,对重力势容易接受,再用类比法引入电势的概念,分析它的性质和区别于重力场的特点,这就化“抽象”为“具体”,使学生对新知识有似曾相识的亲近感,深化了教学内容。
这样的类比在中学物理中还有很多,如水位和电势、电势能和重力势能、热容和电容,质量和电量、重力场中质点的运动和匀强电场中带电粒子的运动等。运用类比教学法,既能激发兴趣,同时又进行了科学思维和科学方法的示范,学生遇到新的概念和事物也能作类比分析,并得出较为满意的结果。
2. 运用类比教学,建立知识网络,使知识条理化
随着物理教学的深入、学生掌握的知识逐渐形成网络,这里有知识的横向式拓宽,也有递进式的深入,学生的知识和能力就产生了质的飞跃,学生的创造性思维的发展也就寓于其中了。在这过程中,类比法是揭示这些知识内在联系的好方法。
例如:力学中的弹簧串联有■=■+■,静电场中串联电容器有■=■+■,稳恒电路中串联电阻有■=■+■,它们具有相同的数学形式和运算规律。通过类比,学生们对公式记得牢,使用条件清晰,运算起来也就熟练了。再如图线教学中,v-t图线下的面积表示位移,f-t图线下的面积表示冲量,I-t图线下的面积表示电量,P-V图线下的面积表示功,F-S图线下的面积表示功。通过这些图线的类比,学生们对图线的物理意义有了深刻的认识。如果要求电容器的带电量,我们可以作电容器的放电电流I随时间t的变化规律图线,再由图线面积求电量Q。在恒定电流一章中有两个U-I图,一个是对定值电阻两端电压随流经它的电流的变化规律的描述,遵循部分电路欧姆定律,导体电阻不同则图线斜率不同;另一个是全电路中,路端电压随整个电路的总电流变化的规律。它们的研究对象不同,变化规律不同,物理意义也不同。通过类比能较好地弄清它们的使用条件和变化规律,使用起来也不会出现差错。
这样的类比,小的方面有形式上的类比、计算方法上的类比、不同概念和规律的类比,或者是某些性质和实验的类比,大的方面有规律和体系上的类比。例如平动和转动规律的类比,电学和力学规律的类比,有的观点和论点就是通过类比提出或发展起来的。
我在教完电磁场后,曾引导学生列表比较重力场、静电场、和磁场的情况。通过列表比较,学生找到重力场、静电场、和磁场的相似之处,也明确了它们的区别,建立起横向和纵向的联系,建立起知识的网络,使知识条理化,同时也提出了很多新的问题。例如重力场如何用重力线描述、重力场的势如何描述、磁场有没有势?同学们考虑得更多更细更深刻了。分析归纳能力的提高,使创造性思维得到调动和及早的萌发。
3. 通过类比,介绍知识的新领域,提出新的问题,把创造性思维的培养和开发引向科学的前沿
高中教材在介绍磁单极子的内容时,就采用了类比的方法:带电体周围有电场;磁体周围有磁场;同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,这是它们的相似之处。但它们又不完全相似,在电现象里有电荷,正负电荷可以单独存在,在磁现象里有没有磁荷?磁单极子是否存在?科学研究的新课题就是这样通过类比提出来的,提出来后再通过实验来寻找,通过实验来验证。
【关键词】化学教学 学习策略 教学训练
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2014)08B-0037-02
当前,新课程理念已逐步渗透入课堂教学中,它改变了以往学生单一的、被动的接受式学习方式,丰富了学生获取知识的途径,激发了学生学习的主动性和积极性,落实了学生的学习主体地位。然而,在我们少数民族山区中学,学生的学习基础薄弱,学困生面较广,学生不会学、学不会的现象普遍存在。我们常常听到学生这样说:“化学好学难记,学过的知识过一两天就忘了,”“老师讲化学题时听得懂,但一到自己做题时就不会了。”这也从另一侧面反映出教师只偏重于关注教学内容的呈现方式以及教学方式方法的改进,而对学法研究较少,学法指导与训练没有得到有效落实,对学生学习效率低下的问题没有引起足够的重视。为了解决高中化学“易学难记”以及化学题“听得懂不会做”的问题,本人在承担的“学习策略在学科教学中的应用研究”课题实验中,探索了化学教学与学习策略训练有机结合的课堂教学模式。经过实验使学生在掌握基础知识技能的同时掌握了基本的学习策略,增强学习的适应性,提高学习的有效性,取得了较好的成效。
一、学习策略教学的意义
在信息时代,个人对学科知识的掌握是有限的,因而掌握获取知识的策略比学习知识更有价值,学会学习、学会思考比学会知识更重要。因此,重视学习策略的研究与教学对解决当前教学中存在的问题具有重要意义。一是有利于全面提高教学质量。研究表明,学习成绩中等生和优等生的主要区别在于缺乏学习策略的掌握和应用,而学困生和优等生的差别除了基础知识掌握不牢,更加缺乏学习策略的掌握和应用。教学中不难发现,学困生只会使用机械记忆来学习,于是造成了学习上的不适应和困难。学习策略的研究和教学通过培养学生的学习策略,增强学习的适应性,提高学习效率,将会促进教学质量的大面积提高。二是有效落实培养学生“学会学习”的教学目标。新课标强调培养学生的自主学习能力,教师不仅要教给学生基础知识和基本技能,更要教给学生学会“如何学习”。学习策略是关于如何学习和思维的程序性知识,对学习活动起着内部定向、指导和调控的作用。因此,学习策略教学是实施培养学生“学会学习”的根本途径。
二、学习策略概述
关于学习策略的界定,心理学家从不同的研究角度和方法,提出了各自的看法。我国心理学教授刘电芝、黄希庭在《学习策略研究概述》中论述为“凡是有助于提高学习质量、学习效率的程序、规则、方法、技巧及调控方式,均属于学习策略范畴。学习策略的应用水平是衡量个体学习能力的重要尺度,是制约学习效果的重要因素之一,是会不会学习的标志。”
关于学习策略的种类,心理学家依据不同的标准,提出了不同的分类。其中迈克卡(Mckeachie,et al.,1990)等人对学习策略的成分进行了总结。他们认为,学习策略包括认知策略、元认知策略和资源管理策略三部分。
1.认知策略。认知策略是处理内部世界的能力,是用于信息加工的方法和技术。它包括:(1)复述策略。如重复、抄写、作记录、划线。(2)精细加工策略。如释义、口述、总结、做笔记、类比、举例、提问。(3)组织策略。如组块编码、选择要点、列提纲、制作关系图。
2.元认知策略。元认知指个体对自己的认知过程和结果的意识以及调控这些过程的能力。它包括:(1)计划策略。如设置目标、浏览、设疑。(2)监视策略。如自我测查、集中注意、监视领会状态。(3)调控策略。如调整阅读速度、重新阅读、复查、使用应试策略。
3.资源管理策略。它包括:(1)时间管理策略。如建立时间表、设置进度目标。(2)学业求助策略。如寻找固定地方、安静地方、有组织的地点。(3)努力状态管理策略。如将成败归因于努力、调整心境、自我强化。(4)社会支持管理策略。如寻求教师和伙伴、获得个别辅导。
三、化学学习策略教学内容的确定
已有研究表明,只掌握通用学习策略,学习者难以自动迁移到学科中,难以提高学习成绩。而学科学习策略直接与学科知识相联系,因而学科学习策略的训练可直接帮助学习者提高学习成绩,该结论已得到大量实验研究证实。关于中学化学学习策略,国内也有了一些研究。在综合相关研究结果的基础上,笔者结合化学学科知识点多、零碎、难记及其解题思维方式的特点,将认知策略和问题解决策略作为高中化学学习策略教学的内容进行界定。
四、学习策略的教学方法
在教学中不难发现,除了少数尖子生,大多数中等生及中等以下的学生不会从日常教学中自动习得学习策略并掌握,需要教师在教学中加以训练,才能促进学生获得基本的学习策略。为了使学生能将学习策略运用于化学学习中,笔者在课堂中主要采取渗透式教学。具体做法是:①在备课时将学习策略教学纳入教学目标中,明确学习本节内容需要哪些策略。②结合知识的教学,找准切入点进行渗透教学。③在课堂小结环节,总结这节课所用到的学习策略,再辅以相应练习,促使学生领会掌握学习策略。教学实例阐述如下。
【教学实例】人教大纲版第二册《第五章第四节 乙炔》
第一步:找准切入点。在学习“乙炔的化学性质”时,考虑到学生在此之前已学过乙烯的结构和性质,因此教学中直接指导学生采用“类比策略”来推测乙炔的结构及化学性质,然后通过实验验证,学生便习得了有关乙炔的知识。整个过程中既体现了探究教学的理念,又渗透了类比策略训练。
第二步:剖析策略。在课堂小结环节,教师除了指导学生整理复述本节知识,还抓住时机进行类比策略教学,剖析类比策略的概念及其运用过程。
第三步:运用策略。在随后的巩固练习中,教师有目的地增编有关类比策略的训练题,为学生提供练习策略、体验策略运用的机会。现提供一例如下:
CaC2,ZnC2,Al4C3,Mg2C3,Li2C2等都同属离子型化合物,请通过对CaC2制C2H2的反应进行思考,从中得到必要的启示,判断下列反应产物正确的是( )
A.ZnC2水解生成C2H6
B.Al4C3水解生成C3H4
C.Mg2C3水解生成C3H4
D.Li2C2水解生成C2H4
五、在化学教学中渗透学习策略训练的实践认识
在化学教学中,学习策略教学应根据不同课型而有所区别,笔者有以下几点体会和认识。
1.在新课教学中渗透复述策略和精加工策略训练
记忆是学习之母,化学学科的学习离不开必要的基础知识、基本概念和基本原理。然而,一些教师在教学中对学生的记忆方法指导很少关注。著名心理学家诺曼曾指出:“真奇怪,我们期望学生学习,然而却很少教给他们解决问题的思维策略。类似的,我们有时要求学生记忆大量材料,然而却很少教他们记忆术,现在是弥补这一缺陷的时候了。”
心理学研究表明,在学习新知识之后,及时复述,能让信息进入工作记忆,使信息得以保存。
因此,在教学中的知识巩固环节,笔者改变单纯老师讲、学生听的做法,或者全部放手给学生总结的做法,而是发挥教师的主导作用,运用标题切入式复述法或图表概括切入复述法引导学生进行复述。形式上有朗读、默读、画线、抄写、描述等,使学生从整体上把握学习内容,抓住重点,从而提高教学效果。
有时笔者会采取同学间互相教的做法,复述效果更好。
简单复述虽有助于学习材料在短时记忆中保持,但却无益于学生深入学习,进行更高级的思维。“现在大多认为,信息不是靠简单的复述,而是靠精细的复述才能从短时记忆转入长时记忆”。 精细复述策略也叫精加工策略,能促进学生有意义地学习,促进学生对知识的理解和保持。教学中对那些学生难以理解的知识,可以运用解释、类比、比较、比喻等精加工策略,来促进学生对知识的理解。
比如对于需要识记的材料可采取挑选重点、关键词等方式来复述以促进记忆。如“化学平衡概念”可借助关键词“逆”“等”“定”来进行复述。又如“勒夏特列原理”,多数学生难以理解,这时可引用比喻“若向前迈一大步,就后退一小步;若向后退一大步,就前进一小步”,学生就能较好地理解“改变条件后平衡移动的方向和移动的结果”。
2.在复习课中渗透组织策略训练
高中化学知识庞杂、零碎,运用组织策略,能把知识条理化、有序化、网络化,有利于建立知识体系,形成长时记忆。高考化学考试大纲中也明确提到“将知识点统摄整理,使之网络化,有序地存储”。
高中化学常用的组织策略有图解纲要法、网络法、图表法等,它能将重要知识、原理表征为一个知识组块,使学生在面临问题时,能把问题的各个方面与重要知识、一般原理联系起来,促成对当前问题的顿悟和解决。为此,笔者利用复习课渗透组织策略训练,要求学生在老师每上完一小节或一个单元,就进行一次知识结构图的作业。学生亲自绘制单元知识结构图或物质转化关系图的过程,其实就是一种知识组织和思维加工的活动过程,学生不仅获得了知识,同时也发展了策略运用的能力。
3.在习题教学中培养问题解决策略
习题教学有两重功能,一是巩固和应用知识,二是培养学生分析问题和解决问题的能力,促进心智的发展。针对学生“化学题目听得懂不会做”的问题,笔者认为,老师在教学中不能只注重具体的解题思路或解题方法的讲授,要注意对学生进行解题策略方面的训练,教给学生有效的解题策略。常用的高中化学问题解决策略有:读题审题策略、类比策略、整体分析策略、双向推理策略、图示图解策略等。在习题教学中,教师结合例题的讲解,逐一剖析策略的运用过程,通过将解题过程内隐的思维外显出来,使学生领悟解题的思路和策略,再结合相应习题进行训练,促进学生构建起解题策略的观念。例如,将化学推断题的解题步骤归纳为:①仔细审题,弄清题目的已知条件。②认真分析已知条件及解题目标,联想相关知识点。③运用解题方法,双向推理。④验证答案是否正确。⑤写出规范答案。于是,当学生解此类题目时,就有了明确的解题程序和清晰的思路。因此,帮助学生构建问题解决策略,应该成为习题教学课的重要目标。
只有在习题教学中培养问题解决策略,才能真正培养学生分析问题和解决问题的能力。
通过三年的实验研究与实践探索,笔者认为在学科教学中渗透学习策略训练是可行的,对于大面积提高学生的学习成绩是有效的。认知策略是学习策略的核心,学生只有学会有效的认知,才能进行有效学习甚至高效率学习。在学习策略教学中,要把激发学生的学习动机放在首位,当学生有了学习的愿望和需求,才会想方设法搞好学习以及学习如何学习的方法。学生掌握学习策略,不仅与其学习动机、学习习惯和经验、基础知识等因素有关,而且在很大程度上取决于教师的学习策略理论水平、教学经验和训练方法。
【参考文献】
[1]刘电之,田良臣.高效学习策略指南[M].北京:科学出版社,2011
[2]陈琦,刘儒德.当代教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2007
[3]王,汪安圣.认知心理学[M].北京:北京大学出版社,重排本,2012
铺垫常常是语文教学中写文章的一种手法。在生物教学的实践中,这一手法的运用往往起到使学生茅塞顿开、化难为易的作用,收到举一反三、事半功倍的效果。下面以人教社普通高中新课程生物教科书必修1《分子与细胞》第二章第二节“生命活动的主要承担者――蛋白质”为例,谈谈如何将铺垫这一手法用于生物教学。
1 利用已有知识,进行导入性铺垫
进行导入性的铺垫,它着眼于新旧知识的前后联系,着眼于“固定点”的固定力。所以,用旧知识导入性铺垫,要求注意的问题是:复习旧知识要有针对性,目的是把“凹凸不平的道路”铺平。这样才能帮助学生消除知识障碍和思维障碍,有利于知识迁移,有效地实现新知识的自我构建。
在学习氨基酸的结构特点时,教师往往先写出氨基酸的结构通式,然后根据结构通式归纳氨基酸的结构特点。但是从学生的认知规律看,这样处理显得比较突兀,学生很难理解氨基酸的结构通式和掌握氨基酸的结构特点。怎样才能让学生容易接受?首先,教师要指导学生复习相关化学知识,做好“铺垫”工作。
在化学学习中,化合物是两种或两种以上元素的原子通过电子相互作用而形成的,其中原子之间电子的相互作用就是化学健。也就是说,化合物是两种或两种以上元素的原子通过化学健连接而成的。CH4分子中碳原子和氢原子之间的“C--H”是通过一对共用电子形成的;NH3分子中氮原子和氢原子之间的“N--H”也是通过一对共用电子形成的;HCOOH(甲酸)分子中碳原子和氧原子之间的“C=0”是通过2对共用电子形成的,氧原子和氢原子之间的“O--H”是通过一对共用电子形成的,如表1所示。在甲烷的结构基础上变形,将与“C”原子上连接的一个“-H”变成“-NH2”(氨基),将与“C”原子上连接的另其一个“-H”变成“-COOH”(羧基),顺理成章地引出了氨基酸的结构。
在前面相关知识铺垫的基础上,教师应用计算机辅助教学展示甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸的结构简式(如图1)。 教师要求学生认真观察,找出这4种氨基酸结构的相同点和不同点;通过分析和综合,归纳出氨基酸的结构通式,总结出氨基酸的结构特点。这样处理,符合从感性到理性的识知规律,能有效地促进知识迁移,起到加深巩固的作用。
2 借助具体形象,进行比喻性铺垫
比喻是指用明白的甲事物来说明不容易明白的乙事物。借助比喻的修辞手法,会使抽象、复杂、陌生的知识趋于具体、简单、熟悉。因此,比喻既有利于集中学生注意力,又能够降低知识难度,促进知识的迁移应用。基于比喻性铺垫,它着眼于将甲、乙事物的两者沟通,着眼于把“喻体”和“本体”的桥搭好。用比喻作过渡性铺垫,要求注意的问题是:第一比喻要贴切恰当;第二要把“喻体”和“本体”的含义、联系叙述清楚,才能达到“一桥飞架南北,天堑变通途”的目的。在学习“氨基酸的脱水缩合过程”之前,若借助“链条”比喻教学,从具体到抽象,就会使学生茅塞顿开(表2)。接着播放氨基酸脱水缩合的Flas,指导学生仔细观察。
两个氨基酸结合生成一个二肽化合物,就是羧基(-COOH)中“C”原子上的一个羟基(----OH)化学键断裂,氨基(-NH2)中“N”原子上一个氢(-H)化学键断裂,重新生成肽键(-CO-NH-)的过程。
通过链条比喻以及观察氨基酸脱水缩合的Flas,同时教师引导学生思考:什么叫脱水缩合?什么叫肽键?什么叫肽链?什么叫多肽?比较肽键、肽链以及多肽之间的异同;分析氨基酸与肽键的数量关系,肽键与(失去)水分子的数量关系等。这样一切问题都迎刃而解。
3 穿插动手活动,进行类比性铺垫
《高中课程标准》倡导探究性学习,力图改变学生的学习方式,引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力等,突出创新精神和实践能力的培养。
所谓类比推理是指根据两个对象的相似性从其中一个对象的已知特性推出另一个对象也具有该特性的认知活动。人们在探索生物奥秘的过程中,为了变未知为已知,往往借助于类比推理的方法。康德说:“每当理智缺乏可靠认证思路时,类比这个方法往往指引我们前进。”基于类比性铺垫,它着眼于两个对象的相似性。因此,用类比性铺垫时,要求注意的问题是:第一已知的对象必须是学生十分熟悉,第二抓住已知对象和未知的对象相似性的属性进行比较。
在学习“蛋白质结构多样性的原因”之前,若教师借助类比推理教学,由此及彼,化抽象为具体,很容易突破了教学的难点。英语单词是26个字母的不同排列组合,商品条形码是粗中细三种线条的排列组合,电脑是0和1两种信号的排列组合,音乐是7个音符排列组合……以英语单词为例,字母种类不同构成的英语单词不同;字母数目不同构成的英语单词不同;字母序列不同构成的英语单词不同。所以26个字母的组成的英语单词千百万个,要求学生举例说明(表3)。
接着,教师把学生分四个组。
第一组学生每人发3个圆形卡纸;第二组学生每人发3个正方形卡纸;第三组学生每人发4个圆形卡纸;第四组学生每人发4个正方形卡纸。
不同形状卡纸代表不同种类氨基酸图片。教师指导学生把卡纸粘接成一列。通过比较第一组和第二组、第三组和第四组学生粘贴的图形,得出氨基酸的种类不同;通过比较第一组和第三组、第二组和第四组同学粘贴的图形,得出氨基酸的数目不同。
接着,第一组中的一个学生和第二组中的一个学生合作,将3个圆形卡纸和3个正方形卡纸粘接成一列;第三组中的一个学生和第四组中的一个学生合作,将4个圆形卡纸和4个正方形卡纸粘接成一列。圆形和正方形顺序任意安排。
通过图片分析,学生很容易得出在氨基酸种类和数目都相同的情况下,氨基酸的排列顺序不同,构成每种蛋白质分子的结构不同。组成生命的氨基酸有20种,组成每种蛋白质的氨基酸有几百个,甚至成千上万,氨基酸的排列顺序更多!由此可见,蛋白质结构多样性原因。