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化學(xué)教學(xué)中的非線性現(xiàn)象及對(duì)策
摘要 :在化學(xué)教學(xué)中存在的教學(xué)主體演繹、教師身、學(xué)生體現(xiàn)、學(xué)習(xí)環(huán)境作用等非線性因素的影響,針對(duì)這些因素采取充分發(fā)揮化學(xué)知識(shí)的非線性作用、教中積極應(yīng)對(duì)非線性、把握預(yù)設(shè)和生成、加強(qiáng)教學(xué)反思、學(xué)中兼容非線性、巧用隨機(jī)事件、培養(yǎng)學(xué)生非線性思維有效措施,變化學(xué)教學(xué)復(fù)雜的、不可預(yù)測(cè)性為一個(gè)簡(jiǎn)約的、可預(yù)測(cè)的教學(xué)活動(dòng)。
關(guān)鍵詞 非線性 化學(xué)教學(xué) 不確定性 隨機(jī)性 無(wú)序性
從數(shù)學(xué)角度上看,線性指變量與變量成比例關(guān)系。相對(duì)應(yīng)的,非線性是指變量之間沒(méi)有必然的因果關(guān)系,而是由多方面相互作用的結(jié)果。在教育活動(dòng)中,涉及的因素復(fù)雜多樣,它們有時(shí)交叉耦合、有時(shí)相互促進(jìn)、有時(shí)相互排斥,成一種非線性關(guān)系。在化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,影響非線性的主要因素可分為化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)、教學(xué)主體、學(xué)習(xí)環(huán)境三大點(diǎn),他們具有不確定性、隨機(jī)性、無(wú)序性等特征,這些性質(zhì)都成為化學(xué)教學(xué)中難以把握的因素。
一、教學(xué)中的主要非線性因素
1.化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的非線性特點(diǎn)
化學(xué)知識(shí)的非線性指知識(shí)本身之間有不確定性、割裂性和不連續(xù)性。知識(shí)是變動(dòng)的,化學(xué)知識(shí)在先人不斷的探究中不斷完善和改進(jìn),隨著化學(xué)知識(shí)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(pán)升,在不同的認(rèn)識(shí)階段是有不同的定義方法。中學(xué)化學(xué)典型的一個(gè)例子就是對(duì)酸堿的定義,在初中我們直接說(shuō) “電離的陽(yáng)離子全部是H+的是酸,陰離子全部是OH-的是堿”,到了學(xué)習(xí)了“鹽類(lèi)的水解”的時(shí)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(duì)化學(xué)的進(jìn)一步學(xué)習(xí),大學(xué)化學(xué)還衍生出多種對(duì)酸堿定義的理論如質(zhì)子理論、正負(fù)離子理論等不同分類(lèi)方法。
新課程教材的編寫(xiě),也體現(xiàn)了化學(xué)知識(shí)的非線性特征,打破了舊教材以知識(shí)為主線的編寫(xiě)思路。它以必修課程作為門(mén)檻,突出化學(xué)與生活的結(jié)合,把我們引進(jìn)色彩斑斕的化學(xué)世界,在選修階段再以必修的基礎(chǔ)上做深入探究。這種做法,照顧了學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律,但又將化學(xué)知識(shí)引進(jìn)似乎更加混沌的狀態(tài),同類(lèi)知識(shí)被割裂在不同的學(xué)習(xí)階段,繼而出現(xiàn)初高中、必修與選修的化學(xué)教與學(xué)的銜接問(wèn)題。
化學(xué)知識(shí)還具有社會(huì)性、復(fù)雜性、默會(huì)性。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的時(shí)代,化學(xué)已成為自然科學(xué)中舉足輕重的核心基礎(chǔ)科目。辯證法要求學(xué)生們學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)堅(jiān)持一分為二的思維看待事物,化學(xué)的發(fā)展有可能是天使的降臨也可能是撒旦的揮闊,化學(xué)知識(shí)的緘默性增加了測(cè)量學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀的困難。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生帶著自身的情感態(tài)度進(jìn)入課堂,令化學(xué)教學(xué)更加復(fù)雜無(wú)序。
2.教學(xué)主體演繹非線性
人的實(shí)際能力,如感知認(rèn)知能力、想象能力和預(yù)見(jiàn)能力都是有限的,人與人之間這些能力一定都會(huì)有細(xì)微的差別,在教學(xué)中也顯得尤為明顯。例如,美國(guó)學(xué)者古德萊德歸納出五種不同類(lèi)別的課程:理想的課程、正式的課程、領(lǐng)悟的課程、實(shí)行的課程和經(jīng)驗(yàn)的課程[1]。這五種課程從上到下、從理念到實(shí)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(lǐng)悟的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生所體驗(yàn)、吸收的化學(xué)知識(shí)之間都不是一個(gè)線性關(guān)系,而是交融在一起,或增加或減少,不成比率。教學(xué)中的心理效應(yīng)也不是百試百靈,就如量子力學(xué)認(rèn)為的原子中個(gè)別電子的運(yùn)動(dòng)軌跡是無(wú)法確定的,即測(cè)不準(zhǔn)定理,它所涉及的個(gè)體因素在無(wú)序中演繹著雜亂無(wú)章的曲調(diào)。
(1)教師身上的非線性
教師在化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)中表現(xiàn)出非線性的特征。我國(guó)申繼亮和辛濤等教授提出,教師專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)包括本體性知識(shí)、實(shí)踐性知識(shí)、條件性知識(shí)。一名合格的化學(xué)教師應(yīng)該具有的專(zhuān)業(yè)知識(shí)則為化學(xué)知識(shí)、與化學(xué)相關(guān)的情境和與之相關(guān)的知識(shí)、教育學(xué)和心理學(xué)知識(shí)。根據(jù)“木桶原理”可知,教師的教學(xué)成敗常受制于與這三種知識(shí)最弱的一項(xiàng)。這種非線性現(xiàn)象在新手中表現(xiàn)的尤為明顯,新的化學(xué)教師往往有過(guò)硬的化學(xué)本體知識(shí),卻很難在實(shí)踐中探索學(xué)生的性格特點(diǎn),難以把握化學(xué)課堂的有效性。
教學(xué)的對(duì)象是活生生的人,不是按部就班的戲劇表演,面對(duì)課堂中的突發(fā)事件,機(jī)不可設(shè),設(shè)則不中,教師往往表現(xiàn)得束手無(wú)策。甚至在實(shí)驗(yàn)演示的過(guò)程中,出現(xiàn)與教科書(shū)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(xué)機(jī)智妥善處理,不能及時(shí)采取有效措施而使得課堂走向失控,把已預(yù)設(shè)好的教學(xué)情境推向混亂狀態(tài)。
教師在化學(xué)教學(xué)中的非線性還表現(xiàn)在教師投入教學(xué)中的時(shí)間精力、教師的教齡和教學(xué)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(xué)生體現(xiàn)的非線性
學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)中也會(huì)出現(xiàn)和教師成長(zhǎng)階段相似的非線性特征。學(xué)生發(fā)展具有明顯的階段性,高中學(xué)生以抽象思維為主,情感比較豐富細(xì)膩,理智感在情感生活中占主要地位,化學(xué)史的教育對(duì)學(xué)生有一定的激發(fā)作用,有時(shí)成為一種學(xué)習(xí)的助推劑。學(xué)生群體發(fā)展的不平衡性使得教師難以以一種教學(xué)方法滿足各類(lèi)層次的學(xué)生的學(xué)習(xí)需要,也導(dǎo)致化學(xué)教學(xué)目標(biāo)為不確定性。對(duì)于學(xué)生個(gè)體而言,根據(jù)加德納多元智力理論,各項(xiàng)智力發(fā)展不平衡又具有互補(bǔ)性,這個(gè)為化學(xué)教學(xué)提供了利弊參半的非必然關(guān)系。各種個(gè)體組成的受教育者構(gòu)成了一個(gè)更為復(fù)雜多變的群體,增加了教學(xué)的隨機(jī)性。
另外,學(xué)生在化學(xué)教學(xué)中非線性還表現(xiàn)在,學(xué)生本身知識(shí)體系不連續(xù)缺乏將知識(shí)聯(lián)系起來(lái)的能力而產(chǎn)生的負(fù)遷移、自身努力程度和成績(jī)好壞不成正比甚至出現(xiàn)的高原現(xiàn)象、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)水平與成功機(jī)率成倒U型關(guān)系。例如,在一定階段,學(xué)生還沒(méi)有足夠的知識(shí)將同素異形體、同分異構(gòu)、元素、核素、同位素等概念用對(duì)比、歸納的方法加以區(qū)別;對(duì)自己期望太高而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作的錯(cuò)誤。
3學(xué)習(xí)環(huán)境作用
化學(xué)是一門(mén)緊貼生活的自然學(xué)科,教育者應(yīng)該將學(xué)生放飛到真實(shí)生活當(dāng)中去。自然界的豐富多彩、社會(huì)中的復(fù)雜多樣,都會(huì)交雜在一起對(duì)學(xué)習(xí)者帶來(lái)一定的影響,或是促進(jìn),或是阻礙。學(xué)生帶著各自復(fù)雜的心情走進(jìn)化學(xué)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(shí)間的變遷發(fā)生變化,也因人們的認(rèn)知狀態(tài)對(duì)化學(xué)產(chǎn)生不同的審美心理,進(jìn)而影響化學(xué)的學(xué)習(xí)。比如,紫金礦業(yè)排放含銅廢水導(dǎo)致汀江河大量的魚(yú)死亡,由此學(xué)生恨透了化工廠給生活的帶來(lái)的危害,但如若學(xué)習(xí)了“沉淀的溶解平衡的應(yīng)用”又會(huì)為治理家鄉(xiāng)水污染樹(shù)立了學(xué)習(xí)目標(biāo),提起學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。當(dāng)然這是一個(gè)學(xué)生的內(nèi)部心理變化,這種看不見(jiàn)摸不著的活動(dòng)增加了教學(xué)的不確定性。
二、應(yīng)對(duì)非線性策略
1.充分發(fā)揮化學(xué)知識(shí)的非線性作用
要發(fā)揮化學(xué)知識(shí)的非線性首先要迎合新課程教材的編寫(xiě)思路,以學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律為主線,以知識(shí)建構(gòu)為基本機(jī)制,改變過(guò)注重知識(shí)傳授和強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位的舊做法。其次繼續(xù)發(fā)揚(yáng)教材中豐富的欄目的作用,這些是無(wú)序中構(gòu)建化學(xué)知識(shí)不可少的有機(jī)組成部分,特別對(duì)于闡明化學(xué)知識(shí)的多樣性和培養(yǎng)學(xué)生豐富的愛(ài)國(guó)等情感有潛移默化的影響,不再是因知識(shí)講知識(shí),而是由學(xué)生真正吸收內(nèi)化、移情、延伸,由知識(shí)再生知識(shí)達(dá)到“樹(shù)上開(kāi)花”的效果。再者非線性知識(shí)通常是教學(xué)中的重難點(diǎn)知識(shí),這些知識(shí)往往綜合性比較強(qiáng),對(duì)學(xué)生培養(yǎng)學(xué)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(gè)性”的元素,教師要有意識(shí)的點(diǎn)撥,學(xué)生也應(yīng)該自覺(jué)對(duì)其歸納總結(jié)。
2.教中積極應(yīng)對(duì)非線性
(1)爭(zhēng)做“自來(lái)水”
教師應(yīng)該不斷地充實(shí)自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí),像是一個(gè)自來(lái)水源源不斷地供給學(xué)生以養(yǎng)料。化學(xué)知識(shí)更新地很快,教師也應(yīng)該時(shí)刻更新完善自己的知識(shí)體系。教師要聯(lián)系最近發(fā)生的相關(guān)事實(shí)作為情境的設(shè)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(lǐng)學(xué)生走進(jìn)化學(xué)課堂。教師充實(shí)教育學(xué)心理學(xué)知識(shí)理論中要從實(shí)際出發(fā),把握 學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”,為遷移而教,實(shí)現(xiàn)學(xué)生能力的“突變”。教師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)只有在相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)中才能保證教學(xué)秩序的正常進(jìn)行。
(2)把握預(yù)設(shè)和生成
預(yù)設(shè)和生成是辯證的對(duì)立統(tǒng)一體�；瘜W(xué)教師要在備課之前,認(rèn)真研讀教學(xué)的編寫(xiě)思路,讀出其中的含義,抓住主干。在備課時(shí)要盡可能的先了解學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知狀態(tài),在學(xué)生已知和未知的基礎(chǔ)上精心創(chuàng)設(shè)與本堂課的教學(xué)情境和支架。對(duì)于課堂演示實(shí)驗(yàn)一定要自己事先做一遍,增強(qiáng)課堂的預(yù)設(shè)性的針對(duì)性、開(kāi)放性,才能靈活處理課堂更豐富的生成性,這是減小化學(xué)教學(xué)不確定性和隨機(jī)性所必須的,這不僅是對(duì)學(xué)生負(fù)責(zé)也是對(duì)自己負(fù)責(zé)。注重化學(xué)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(yīng)急能力[2]。要強(qiáng)調(diào)的是,教師自身一定要保持謙虛謹(jǐn)慎的治學(xué)態(tài)度,不能隨意編造不科學(xué)的結(jié)論和解釋,這樣既給自己的教學(xué)造成混亂有誤導(dǎo)學(xué)生。
(3)加強(qiáng)教學(xué)反思
美國(guó)心理學(xué)家波斯提出:教師的成長(zhǎng)=經(jīng)驗(yàn)+反思。無(wú)論對(duì)于新手還是在講臺(tái)上已經(jīng)站了幾十年的老師來(lái)說(shuō),無(wú)論他的教學(xué)多么的豐富沒(méi)有經(jīng)過(guò)反思的教學(xué)工作只能說(shuō)是周而復(fù)始的同樣的工作,永遠(yuǎn)都是在原地踏步。教學(xué)反思能打破教師投入教學(xué)中的時(shí)間精力、教師的教齡和教學(xué)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(xué)本領(lǐng),只有不斷地在教學(xué)中反思自己,自己的教學(xué)水平才會(huì)不斷提高。用理論分析解決化學(xué)教學(xué)中的各種問(wèn)題,逐步探索揭示和掌握化學(xué)教學(xué)的規(guī)律。
3學(xué)中兼容非線性
(1)加強(qiáng)科學(xué)方法的教育
化學(xué)知識(shí)一直被人看成是文科式的理科,其主要原因之一就是覺(jué)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(xué)平衡移動(dòng)影響因素,學(xué)生似乎覺(jué)得這些知識(shí)非常零散不便記憶。通過(guò)科學(xué)方法的教育,使學(xué)生們自覺(jué)地用歸納、分類(lèi)和對(duì)比等方法按照自己的記憶習(xí)慣把化學(xué)知識(shí)分散的知識(shí)有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái),用元素周期表規(guī)律或化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行總結(jié),這些有助于學(xué)生的記憶和學(xué)習(xí),進(jìn)而可以對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行遷移或者達(dá)到知識(shí)的突變。授人以魚(yú)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(yīng)
高中生有極強(qiáng)的自尊心和好勝心,比其他群體有更敏感的神經(jīng),周?chē)魏稳颂貏e是師長(zhǎng)的言語(yǔ)態(tài)度都會(huì)引發(fā)“蝴蝶效應(yīng)”。教師可充分利用這點(diǎn),在探究性學(xué)習(xí)中, 采取小組合作或一對(duì)一的方式,用激勵(lì)性的語(yǔ)言促使他們相互競(jìng)爭(zhēng)相互彌補(bǔ),掀起化學(xué)探究的狂潮,激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情,讓學(xué)習(xí)成為一個(gè)開(kāi)放的互補(bǔ)性的系統(tǒng)。
(3)關(guān)注非智力因素
學(xué)生的非智力因素包括動(dòng)機(jī)、興趣、情感、意志、性格。人本主義心理學(xué)側(cè)面反應(yīng)的就是教學(xué)中非線性的現(xiàn)象,它是一種人本取消的。學(xué)生的非智力因素在整個(gè)非線性學(xué)習(xí)中占了不可忽視的作用。化學(xué)的學(xué)習(xí)并不是枯燥無(wú)味的,只要到達(dá)他們內(nèi)心深處的知識(shí)、能觸動(dòng)心靈的教學(xué)就是有效的教學(xué)。為此,化學(xué)教學(xué)中滲透情感的教育,如愛(ài)國(guó)情感、生命道德感、集體榮譽(yù)感,顯得急迫。在化學(xué)課,教師一定要將正面的、積極向上的一面展現(xiàn)給學(xué)生,那樣學(xué)生才會(huì)在輕松的學(xué)習(xí)氣氛中接受化學(xué)。
(4)回歸生活
學(xué)生只有回歸到生活才能真正體驗(yàn)生活的真諦。只有環(huán)境才會(huì)對(duì)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(shí)驗(yàn)是人為加工以后的產(chǎn)物, 往往也脫離了實(shí)際,多媒體展現(xiàn)給學(xué)生的也只能是感官上的體驗(yàn),也有人說(shuō)將廚藝和化學(xué)放在一起學(xué)習(xí),講的就是化學(xué)和生活千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系�；貧w生活,教學(xué)中的情境設(shè)置才會(huì)有意義。
4.化兩個(gè)世界為一體:
良好的師生關(guān)系是減小非線性不可預(yù)測(cè)性的有力保證。溝通是良好的人際關(guān)系的潤(rùn)滑劑也是激起思想火花的助燃劑,達(dá)到教學(xué)效果最優(yōu)化的目的。良好的師生關(guān)系需要雙方共同努力。在化學(xué)教學(xué)中,教師要尊重、公平對(duì)待學(xué)生,善于和學(xué)生交往,了解學(xué)生最新動(dòng)態(tài),調(diào)節(jié)自己的教學(xué)方法和計(jì)劃;學(xué)生應(yīng)該尊重教師,嚴(yán)格要求自己,自覺(jué)完成學(xué)習(xí)任務(wù),主動(dòng)和老師交流,減少彼此的隔閡。
5.巧用隨機(jī)事件
在這個(gè)復(fù)雜的非線性教學(xué)中,教師要保持一種高度的敏感性,化無(wú)序?yàn)橛行?利用隨機(jī)事件促進(jìn)教學(xué)的生成。利用正值討論熱門(mén)的話題如食品添加劑的話題引入課堂,將學(xué)生的注意力集中到課堂中來(lái),用隨機(jī)事件“順手牽羊”,使教學(xué)事半功倍[3]。
6.培養(yǎng)學(xué)生非線性思維
非線性理論相對(duì)具有一定的開(kāi)放性、橫向性、躍遷性和可塑性,對(duì)激活學(xué)生的思維功能、擴(kuò)大知識(shí)視野具有積極的意義,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性也是很重要的[4]。學(xué)生在理解化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素有效碰撞時(shí),往往出現(xiàn)思維障礙,其原因之一是因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程是模糊抽象的。非線性思維在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中起到推波助瀾的作用。如粉筆在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的妙用,利用其主要成分,粉筆可做焰色反應(yīng)、鈣離子或硫酸根離子的檢驗(yàn)和做電極等;利用粉筆的形狀和廉價(jià)的特點(diǎn),它還可以充當(dāng)硫或紅磷在氧氣中燃燒的燃燒匙[5]。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散的非線性思想意義深遠(yuǎn)。為此,教師要鼓勵(lì)學(xué)生大膽地猜想和解釋,在一個(gè)民主和諧的課堂中賦予非線性思想以合理的地位,促進(jìn)線性思維和非線性思維協(xié)同發(fā)展。
化學(xué)教育的影響因素是多元的、復(fù)雜的、相互交織的,較高的精確預(yù)測(cè)可能比較比較困難,但是在短時(shí)間范圍內(nèi),預(yù)測(cè)是可以的,轉(zhuǎn)變化學(xué)教學(xué)復(fù)雜的、不可預(yù)測(cè)性為一個(gè)簡(jiǎn)單的、可預(yù)測(cè)的教學(xué)活動(dòng),讓化學(xué)教學(xué)有規(guī)律可循。
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化學(xué)教學(xué)中的思維訓(xùn)練11-23