“化学是一门研究物质组成、结构、性质和变化的科学,也是创造新物质的科学。”学生学习化学,需要运用实验和观察的手段进行探索验证,需要通过文献检索收集信息将化学事实进行科学的概括和理论的思维,需要进行推理、类比、想象和创造性思维,需要归纳和演绎,需要反思和论证,从而促进中学生基础学力的提高和健全人格的形成。因此,二期课改要求在教学过程中教师“尽可能地创设新的学习情境,激发学生的学习兴趣和求知欲,引导学生发现问题、探究问题、解决问题。”“在培养学生基础性学力的同时,重视培养学生的发展性学力和创造性学力,使学生能适应社会生活和可持续发展。”基础性、拓展性和研究型课程的开设为培养学生的发展性学力和创造性学力提供了课程保证。为此,大家提出了许许多多的研究课题,为学生进行探究性学习提供了内容基础。纵观这些课题,无论是实践探究、文献研究、社会调查还是作品试制,绝大多数是运用化学专业知识而设计。实践研究注重于对某一化学专业知识的掌握;文献研究注重于化学专业成果的资料收集;社会调查注重于化学产品对社会生活的用途和影响;作品试制注重于化学产品的获得。不可否认,这些不同的研究课题对于培养学生的发展性学力和创造性学力产生很大的作用。其实,在化学课程体系中还包含了一些其他值得展开、值得探究的信息资源,将这些信息资源与其他相关内容进行类比、扩展、整合,提出适合的问题让学生进行探究,同样有利于学生发展性学力和创造性学力的培养。本文从不同的视角,就:1、知识是可以拓展的;2、知识是可以建构的;3、知识是可以联想的;4、知识是可以创新的;5、知识是逐步完善的等五个方面,谈谈对开发学科教材的信息资源,促进学生探究与学习的研究。?
一、知识是可以拓展的
“想象力比知识重要”的判断会产生误导,没有知识的想象力犹如没有水的河。当知识拓展到最初学习狭窄的情境以外时,想象力才会发生。教学过程中,学生要明了知识的结构,更要明了知识是可以拓展的,以及如何进行拓展的。要让学生体会知识是可以拓展的,如何进行拓展的,选择适合的探究问题资源是实际操作的关键。通过对教材中关于“曹冲称象”和“氯离子的检验”两个事例的研究发现,“曹冲称象”和“氯离子的检验”可以作为将“基本单位”和“干扰排除”分别拓展到“解决庞大或复杂的事物”和“对某一现象如何才能作出正确判断”的新情境之中。?
事例一:?
教材内容:曹冲称象是因为大象的质量太大,因此把它分解成一船石块的质量。?
探究问题的提出:曹冲将大象的重量分解成石块的质量,从而知道大象的重量,成为千古美谈。但由于每块石块的重量不同,因此所有的石块必须一一称量。请你巧用“基本单位”的概念,提出一种更为简便的方法得知大象的重量。?
探究方式:每位同学根据对“基本单位”的理解,提出一种解决方法,注明所用“基本单位”,并简述称量过程及方法简便的理由。?〖HTH〗
事例二:?
教材内容:如果溶液中有CO?3??2-?存在,用AgNO?3溶液检验Cl?-就会受到干扰,但A
g?2CO?3溶于稀硝酸,因此,在用AgNO?3溶液检验Cl?-时,可先在被检验的溶液中滴入少量稀硝酸,将其酸化,以排除CO?3??2-?等的干扰。
探究问题的提出:在对某一现象作出判断时,往往存在干扰因素,为了得到与本质相符的现象,设置一定的排除干扰机制必不可少。这样的事例不仅存在于化学等科学研究领域,同时也大量存在于其他各个方面。请你举出2―3个事例,说明由于哪些因素的存在对作出正确判断存在干扰,人们一般通过建立什么机制来消除这些干扰的。?
探究方式:以列表的形式完成一份报告。?
二、知识是可以建构的?
“知识是个人对知识的建构,即个人创造有关世界的意义而不是发现源于现实的意义。”学习者通过对新旧经验的互动,实现对知识的建构。这种建立在学习者主动积极建构的知识是形成学习者个性的内在因素,也是学习者形成发展性学力和创造性学力的基础。教材中关于放射性同位素的半衰期是固定的认识是源于现实的意义,而将其用于测定古生物死亡时间就是个人创造有关世界的意义的最好说明;同样,两种物质间的反应是源于现实的意义,而试剂的纯度对不同要求的实验可能产生不同的结果,则是个人创造有关世界的意义。对这样两种不同意义的探究,可以大大激发学生去创造有关。
事例三:?
教材内容:生物体死亡前体内碳-14的浓度与大气中碳-14的浓度相同,但是当生物体死亡后,物质交换停止,体内碳-14就只能因蜕变而减少,而且减少的速度是固定的,每5730年左右就减少一半。测出出土文物标本碳-14浓度的减少程度,就可以推算出其死亡的年代。?
探究问题的提出:生物体的死亡时间问题是一个古老的问题,也是一个奇妙的问题。请你收集相关的资料,找出确定生物体死亡时间的几种方法?
探究方式:收集资料,将收集得到的资料进行归纳分类,并列出每种方法的原理、使用局限性及其原因,完成一个报告。?
事例四:?
教材内容:在做化学实验时,使用试剂的纯度等级过高,会因价格过高而造成不必要的浪费,使用试剂的纯度过低,会因试剂中杂质干扰而造成实验失败。?
探究问题的提出:在做化学实验时,根据实际需要选择使用的试剂的纯度等级要与实验目标相匹配,不然会造成不必要的浪费,可以将上述的描述归纳为一个原则:适度匹配原则。它可以解释许多生活实际中的现象,如学总比不学好、有比没有好……存在这种心理的人,往往没有考虑适度匹配的问题,从而造成了很大的人力、物力和财力的浪费,同时也造成了很大的心理负担。请你根据自身的实际情况,举例分析适度匹配原则。?
探究方式:列举生活中不考虑适度匹配问题造成的不良后果的事例,分析产生的原因,完成一个报告。?
三、知识是可以联想的?
一个成熟的关于事实性知识的结构体系中,一定存在与新的学习情境联系在一起的潜在关系。如何发现这种潜在关系,并将这种潜在关系应用于新的学习情境呢?建立适当的联想机制是发现这种潜在关系的有效思维手段。教材中关于元素的组成与物质的性质差异和硫酸铜的制取途径选择为我们去应用联想去发现这种潜在关系提供了相关事例。?
事例五:?
教材内容:碳和硅是两种性质相似的元素,但是二氧化硅和二氧化碳的性质差别很大。?
探究问题的提出:元素不同、元素部分相同和元素原子的个数不同会引起物质性质不同。同样,物品总可以分解为几个要素,如形状、颜色、材料、大小、连接方式、功能等等。这些不同要素的改变和重新组合将导致物品的改变,如带橡皮的铅笔。请根据以上的描述,大胆地发挥想象力,“创造”出一个新的物品。?
探究方式:每位学生论述自己创造物品的过程,并给自己的物品取一名字。?
事例六:?
教材内容:用铜和浓硫酸反应制取硫酸铜有两种方法:1、用铜和浓硫酸直接加热反应制得;2、铜先与氧气反应生成氧化铜,氧化铜再与稀硫酸反应制得硫酸铜。?
探究问题的提出:化学中有许多这样的事例:相同的原料可以通过两种或几种不同的途径得到相同的产物,形成了有趣的“三角形”现象,即:?
选择哪种途径去实现预期的目标呢?生活中这样的选择也很多。?
探究方式:请举一这样的事例,并说明选择的原因,在课堂上交流。?
四、知识是可以创新的?
知识产生于问题制造者和问题解决者,知识总是和认知者相关,与认知者在特定情境中孜孜不倦的求知过程相联系。没有问题的产生,也就没有创新的进步,不同的人在做同样的事情,有的人产生了问题,有的人产生不了问题。“能够提出问题的人是善于思考的人,对权威的人和理论有怀疑精神。”教材中对白川英树的研究生和伽伐尼的各自发明或发现的介绍都用到了“无意”这个词。“无意”真的可以创新吗?通过以下两个事例的探究,让学生明了这样的真理:科学发现至今,人类的实践必须以理论为指导。?
事例七:?
教材内容:白川英树的研究生因催化剂加得太多而无意中合成了前人没有制得的具有金属光泽的薄膜状聚乙炔;伽伐尼在一次解剖青蛙时,当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时,死蛙的腿猛烈地抽搐了一下,为原电池的诞生起了关键的作用。?
探究问题的提出:将一次失误或无意中观察到的现象转化为一次重大的发明或发现的事例有许多。牛顿看到苹果从树上掉下来,从而提出了万有引力,等等。成就重大发明或发现的难道是一次操作的失误或无意的观察吗?? 探究方式:查找资料,找出2―3例类似的情况,认真思考与反思,用简短的语言描述这种转化的原因,并在课堂上讨论与交流。
教材内容:改变反应的条件(如浓度、压强、温度等),平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动。?
探究问题的提出:这是化学平衡移动的规律。根据这个规律可以作出如下大胆的猜想:高温天气,各种轮胎爆裂的事故较多,为了避免爆胎的发生,能否在胎内充入两种(或几种)能建立平衡的混合气体。请从理论上分析,作为胎内的填充气需满足什么条件??
探究方式:请根据自己对化学平衡移动原理的理解,撰写一篇小论文。
五、知识是可以逐渐完善的?
人类对某一事物的认识存在一个完善的过程,当我们回顾某一知识的认识过程时,我们会清楚地看到,从错误到正确,从简单到复杂,从局限到全部的全过程。教材中增设了许多人类对某一专业知识及其理论的认识过程,如原子结构理论、苯的结构等等。其目的就是要让学生认识知识是逐渐完善的。但是,根据实际生活所列举的事例几乎全无。灶是实际生活中极为典型的关于燃料充分利用的事例,尤为重要的是灶的演变与人类文明发展极具联系。对它的探究不仅可以让学生明了生活是创新的源泉,同时也可以加深科学技术对社会文明发展的推动作用。现代文明已经发展到了可以预知现在我们做的许多事情对未来可能产生的影响。教材中提出的水的最大价值是供人类的生活饮用的判断对未来可能产生什么影响呢?对这样的问题进行探究可能得不出任何明确的结论,但是可以加深学生对知识是可以完善的认识,可以让学生体会在一个各种要素密不可分的有机系统中,区分主要与次要可能产生的危害,也可以让学生树立与可持续发展相匹配的整体性思想。?
事例九:?
教材内容:使燃料充分利用通常需考虑两点:一是燃料的充分燃烧;二是热能的充分利用。探究问题的提出如何做到燃料的充分利用似乎是现代社会能源紧缺才去思考的问题。其实早在古代,人们就已经实践着同样的事情,并应用于实际生活。请根据农村中灶的结构演变,论述灶是如何实现燃料的充分利用的。同时灶的产生、普遍到消亡的过程,同样折射出了人类文明的发展变化。?
探究方式:1、实地考察农村中灶的结构演变,以燃料的充分利用为主题制作网页或演示文稿;2、以灶的演变与社会文明的关系完成一篇小论文。?
事例十:?
教材内容:水的最大价值是供人类的生活饮用。?
探究问题的提出:一切生物的生存都离不开水。地球上缺水的并不仅仅是人类。由于人为的破坏而导致水资源的枯竭,大量的生物物种已不复存在,而且还在持续消亡。水的最大价值是供人类的生活饮用的判断显然是站在孤立的人的立场得出的。?
探究方式:请你围绕人与自然的关系,写一篇小论文。?
以上基于化学教材中某些信息资源而提出的探究问题均已拓展到了化学知识以外的情境。之所以作这样的研究,源于对现代知识观的思考。现代知识观认为:知识具有“建构性、社会性、情境性、复杂性和默会性”。可以说,如何理解知识的建构性、社会性、情境性、复杂性和默会性将会直接影响教学过程中对学生发展性学力和创造性学力的培养。