科學(xué)學(xué)科信息化課堂教學(xué)方式的構(gòu)建和實(shí)施

裘志平

隨著信息時(shí)代的來(lái)臨,信息素養(yǎng)已成為科學(xué)素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)[2]。《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也明確提出:科學(xué)的核心是探究,……理解收集處理信息的技術(shù)對(duì)科學(xué)探究具有重要意義[3]。可見,信息素養(yǎng)也是科學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)。很多科學(xué)教師在主觀上錯(cuò)誤地把信息素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)割裂開來(lái),這樣就導(dǎo)致在課堂教學(xué)中,注重知識(shí)本身而非知識(shí)本源(即輕視信息的查找和生成過(guò)程);教師的勞動(dòng)強(qiáng)度很大,學(xué)生的思維力度卻很小(擠占了學(xué)生自主收集和提取信息的空間);學(xué)生接受著超量的信息,擁有的卻僅是知識(shí)的機(jī)械套用能力(缺乏靈活的信息處理和遷移能力)。面對(duì)浩瀚的信息世界,傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了學(xué)生信息意識(shí)的覺醒和發(fā)展。

一、教學(xué)對(duì)策

美國(guó)國(guó)家圖書館學(xué)會(huì)把信息素養(yǎng)定義為:“具有信息素養(yǎng)的人知道何時(shí)需要信息,并具有尋找、評(píng)價(jià)和有效利用所需信息的能力。”信息能力可以概括為在信息系統(tǒng)中的信息獲取能力、信息理解能力、選擇使用信息的能力、信息處理能力以及信息表達(dá)能力[4]。從信息處理的宏觀過(guò)程分析,要逐步使學(xué)生遇到任何問(wèn)題都會(huì)按照“確定信息需求→查詢和收集信息→加工和生成信息→解決具體問(wèn)題→重組和創(chuàng)建信息→提出新的問(wèn)題”這樣一條思維鏈去處理信息?？紤]到意識(shí)的抽象性和隱性化,故培養(yǎng)信息素養(yǎng)的關(guān)鍵在于將其具體化和顯性化。所謂信息化的課堂教學(xué)方式就是指將信息處理的過(guò)程分解為“信息需求、信息查詢、信息生成、信息共享、信息挖掘、信息應(yīng)用、信息存儲(chǔ)、信息創(chuàng)造”8個(gè)具體的環(huán)節(jié),并將它們外顯于相應(yīng)的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、閱讀觀察、開卷測(cè)查、量化反饋、教材深化、遷移拓展、整理自結(jié)、整合重組”8個(gè)教學(xué)活動(dòng)中,從而在培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)有效提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

二、課堂環(huán)節(jié)

1. 環(huán)節(jié)一:信息需求——任務(wù)驅(qū)動(dòng)

[教學(xué)訴求]信息需求是指學(xué)生確定一個(gè)對(duì)信息的需求,形成基于信息需求的問(wèn)題。由于信息的處理必須在一定問(wèn)題情境中進(jìn)行,因此每節(jié)課前首先給予一定的任務(wù)指南,以確定信息的需求。在一般情況下,可以完成作業(yè)本上的部分同步習(xí)題為目標(biāo)任務(wù),或者是設(shè)置幾個(gè)具有挑戰(zhàn)性的主題任務(wù)。

[教學(xué)實(shí)踐]教師設(shè)置任務(wù):在15分鐘內(nèi)自行解決以下任務(wù)(同桌允許討論)。任務(wù)一:用簡(jiǎn)明科學(xué)的示意圖向全班介紹原子結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)史;任務(wù)二:在紙上畫出你理解的原子結(jié)構(gòu)模型圖。上述兩項(xiàng)任務(wù)指向性較強(qiáng),有利于對(duì)信息的檢索。

2. 環(huán)節(jié)二:信息查詢——閱讀觀察

[教學(xué)訴求]通過(guò)查詢和收集處理信息,使信息變?yōu)橹R(shí)的過(guò)程是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要途徑和環(huán)節(jié)[5]。信息查詢是指讓學(xué)生自己確定信息源,采用合適的查找方式,獨(dú)立高效地獲取信息。在上述具體需求的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下,在限定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立快速有效地查詢和收集各種所需信息,通常以課本作為最主要的信息源,以閱讀作為獲取信息的主要手段,并可視情穿插實(shí)驗(yàn)演示,投映合適的課外資料。

[教學(xué)實(shí)踐] 學(xué)生閱讀書本(浙教版科學(xué)教材第4冊(cè),下同)8~9頁(yè)“原子結(jié)構(gòu)模型的建立”,嘗試解決任務(wù)一;學(xué)生觀察盧瑟福“α粒子轟擊原子”的模擬實(shí)驗(yàn)(教師在大屏幕上不間斷地播放該模擬動(dòng)畫實(shí)驗(yàn)),嘗試解決任務(wù)二。

3. 環(huán)節(jié)三:信息生成——開卷測(cè)查

[教學(xué)訴求]對(duì)收集的信息進(jìn)行初步加工后,形成富有個(gè)性的并符合要求的信息集合,然后要求學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立地進(jìn)行書面表達(dá),可以完成配套作業(yè)本上的部分同步習(xí)題(以陳述性問(wèn)題為主)為主要形式,也可以自編配套課內(nèi)練習(xí)。

[教學(xué)實(shí)踐]教師發(fā)下針對(duì)兩項(xiàng)任務(wù)的開卷測(cè)查卷(難度控制在0.9左右,確保絕大部分的學(xué)生能體會(huì)到信息提取的成就感),學(xué)生在5分鐘內(nèi)完成。測(cè)查卷如下。

任務(wù)一:給原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展樹填上4個(gè)枝條的名稱(如圖1所示)。

任務(wù)二:根據(jù)盧瑟?！唉亮Ｗ愚Z擊原子”的模擬實(shí)驗(yàn)畫出原子結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單示意圖。

4. 環(huán)節(jié)四:信息共享——量化反饋

[教學(xué)訴求]為了檢驗(yàn)生成的信息是否符合要求,同時(shí)也為了實(shí)現(xiàn)信息的互補(bǔ)和共享,就很有必要對(duì)所生成信息進(jìn)行公開交流,一般采取前后互換作業(yè)本或課堂測(cè)查卷的對(duì)批方式,由學(xué)生在全班進(jìn)行公開的表述和補(bǔ)充,通過(guò)及時(shí)的反饋矯正,每位學(xué)生得到一個(gè)量化的成績(jī),這一成績(jī)類似于開卷考試的成績(jī),在很大程度上,反映了學(xué)生查詢和提取信息的能力。

[教學(xué)實(shí)踐]教師先在大屏幕上一次性出示答案。任務(wù)一:實(shí)心球模型(道爾頓)→面包模型(湯姆生)→核式結(jié)構(gòu)模型(盧瑟福)→分層軌道模型(波爾);任務(wù)二:如圖2所示。簡(jiǎn)要說(shuō)明評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)后,學(xué)生對(duì)換批改,打出一個(gè)量化成績(jī)。

5. 環(huán)節(jié)五:信息挖掘——教材深化

[教學(xué)訴求] 上述共享的信息僅僅是實(shí)現(xiàn)了信息的粗加工,為了更有效地利用教材信息,還必須給學(xué)生提供一個(gè)信息深加工的空間,設(shè)計(jì)一些源于教材、高于教材的問(wèn)題引發(fā)思考和提交討論,設(shè)問(wèn)的關(guān)鍵是問(wèn)題的人性化和開放性設(shè)計(jì),其旨趣在于調(diào)動(dòng)學(xué)生信息挖掘的積極性,鼓勵(lì)學(xué)生開展廣泛的信息協(xié)作和整合,以提高信息的精加工能力。

[教學(xué)實(shí)踐]教師設(shè)計(jì)以下問(wèn)題提交學(xué)生討論:(1)你能利用盧瑟福“α粒子轟擊原子”模擬實(shí)驗(yàn)找到支持下列結(jié)論的證據(jù)嗎:原子核帶正電;原子核體積很小;原子核質(zhì)量很大。(2)你能猜想一下原子核的內(nèi)部又是怎樣的一種結(jié)構(gòu)嗎?科學(xué)家采用怎樣的方法去研究這個(gè)問(wèn)題?(3)原子結(jié)構(gòu)模型的修正經(jīng)歷了4個(gè)階段,對(duì)此你有怎樣的啟發(fā)?你能否對(duì)你的原子結(jié)構(gòu)模型作出進(jìn)一步的修正和完善?上述第(1)個(gè)問(wèn)題的討論有助于學(xué)生加深對(duì)“證據(jù)和結(jié)論信息對(duì)應(yīng)性”的體會(huì),而第(2)個(gè)問(wèn)題則承上啟下,把對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究引向深處,從而自然地把教材第9頁(yè)的“揭開原子核的秘密”中的信息整合進(jìn)來(lái),促使學(xué)生建構(gòu)更完善的原子結(jié)構(gòu)模型(如圖3所示)。

6. 環(huán)節(jié)六:信息應(yīng)用——遷移拓展

[教學(xué)訴求]信息素養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)之一是能運(yùn)用所生成的信息解決一些實(shí)際問(wèn)題。而遷移能力作為應(yīng)用的高級(jí)形態(tài),它往往是創(chuàng)造發(fā)明的前提和基礎(chǔ)。信息遷移具備三個(gè)特征:信息本身不能遷移,它遷移的是信息處理的意識(shí)和方法;其提供的信息必須是課外的、陌生的;它的表現(xiàn)載體通常是以信息給予題的形式出現(xiàn)。實(shí)踐表明,將信息給予題融入每節(jié)課的教學(xué),是一種有效的信息遷移拓展手段。

[教學(xué)實(shí)踐]在建立完善的原子結(jié)構(gòu)模型后,教師提供如下信息給予題:(1)已知某碳原子有6個(gè)質(zhì)子、6個(gè)中子和6個(gè)電子,其中電子分2層運(yùn)行,里面一層分布有2個(gè),外面一層分布有4個(gè),請(qǐng)根據(jù)上述信息建立一個(gè)碳原子的結(jié)構(gòu)模型(參考答案如圖4所示)。(2)假如你是微觀世界的一顆粒子(氫氣中的夸克,郵編111111),想給水里中子的夸克粒子(郵編000000)寫一封信,為確保粒子郵遞員準(zhǔn)確投遞,電子信封上地址應(yīng)怎樣寫(參考答案如圖5所示)。

7. 環(huán)節(jié)七:信息存儲(chǔ)——整理自結(jié)

[教學(xué)訴求]面對(duì)紛繁浩瀚的信息世界,學(xué)會(huì)將得到的信息進(jìn)行分類存儲(chǔ)、整理總結(jié)是必要的。如果把課堂信息狹隘地分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí),那么就必須引導(dǎo)學(xué)生建立這樣的存儲(chǔ)意識(shí):將陳述性知識(shí)以做記號(hào)、記摘要的方式存儲(chǔ)在書上(標(biāo)明重點(diǎn)、難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn));通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)信息檢索的快捷方式,將程序性知識(shí)以反思體會(huì)的方式存儲(chǔ)于頭腦中,以不斷增加內(nèi)存,提高運(yùn)行速度。只要持之以恒,組織學(xué)生整理自結(jié),學(xué)生的信息存儲(chǔ)意識(shí)就會(huì)得到強(qiáng)化,存儲(chǔ)習(xí)慣和方式更趨科學(xué)。

[教學(xué)實(shí)踐] 引導(dǎo)學(xué)生用如圖6所示整理本節(jié)內(nèi)容(根據(jù)教學(xué)需要,建議在實(shí)際教學(xué)中把教材中原子內(nèi)部的粒子數(shù)量關(guān)系放到下一課時(shí),這樣更有利于“同位素”這部分內(nèi)容的教學(xué))。

8. 環(huán)節(jié)八:信息創(chuàng)造——整合重組

[教學(xué)訴求] 從基于建構(gòu)主義的教學(xué)視角審視,學(xué)習(xí)是一個(gè)有變革作用的過(guò)程,通過(guò)這個(gè)過(guò)程,整合產(chǎn)生新的信息,即教學(xué)是為了加強(qiáng)構(gòu)造信息的能力[6]。信息創(chuàng)新的關(guān)鍵是能否對(duì)已有的信息進(jìn)行重組,建立產(chǎn)生新信息的生長(zhǎng)點(diǎn)。在課堂教學(xué)中,應(yīng)調(diào)動(dòng)學(xué)生信息重組的積極性,進(jìn)行一些創(chuàng)造性的思考。而“讓學(xué)生以本節(jié)信息為原料,創(chuàng)編有價(jià)值的新題目”恰恰是一條實(shí)效性和可行性都很強(qiáng)的途徑。在實(shí)際操作中,這一環(huán)節(jié)常和“星級(jí)評(píng)價(jià)[所編題目的質(zhì)量用所給星的個(gè)數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)和打創(chuàng)造分(期末總評(píng)分中創(chuàng)造分占30%)]”的激勵(lì)機(jī)制相結(jié)合,喚醒學(xué)生沉睡的信息創(chuàng)造潛意識(shí)。

[教學(xué)實(shí)踐] 實(shí)際教學(xué)中,涌現(xiàn)了如下一系列由學(xué)生創(chuàng)編的新題:假如你是水中的氧原子中的一個(gè)質(zhì)子,你將會(huì)看到一幅怎樣的圖景,請(qǐng)你試著把它畫出來(lái);你對(duì)盧瑟福的“α粒子轟擊原子”實(shí)驗(yàn)有何評(píng)價(jià),請(qǐng)寫一篇科技短評(píng);請(qǐng)你用橡皮泥和細(xì)鐵絲為材料,制作一個(gè)碳原子結(jié)構(gòu)模型;波爾是盧瑟福的學(xué)生,但是他卻在一定程度上修正了盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型,提出了分層軌道模型,對(duì)此你有何啟發(fā)?假如你就是波爾,請(qǐng)你在發(fā)表論文前給盧老師寫一封信;請(qǐng)你將制作好的碳原子結(jié)構(gòu)模型帶回家,向你的父母介紹原子結(jié)構(gòu),在介紹過(guò)程中,你的父母在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)了哪些困難,你又是采用了什么方法使父母最終明白了原子結(jié)構(gòu);教材中出現(xiàn)了“夸克”這一粒子的名稱,但沒有給出其他任何介紹,請(qǐng)你查閱并獲取“夸克”的相關(guān)信息,向全班作一次介紹。

三、環(huán)節(jié)剖析

信息化課堂教學(xué)方式的8個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了一個(gè)完整的教學(xué)過(guò)程,可用表1概括。

四、成效結(jié)論

這一信息化的教學(xué)方式可概括為:教學(xué)就是學(xué)習(xí)者利用信息處理的意識(shí)作認(rèn)知工具,在教師的組織和促進(jìn)下,主動(dòng)從以教材為主要信息源的資源庫(kù)中獲取所需資源并創(chuàng)造資源的過(guò)程,這是一個(gè)科學(xué)信息的輸入、生成、輸出、存儲(chǔ)和創(chuàng)建的過(guò)程。實(shí)踐表明:該教學(xué)方式通過(guò)三基落實(shí)和信息處理有機(jī)融合,使學(xué)生的信息素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)同時(shí)得到較顯著的提升,已經(jīng)顯露出較強(qiáng)的生命力。隨著E時(shí)代的來(lái)臨,將信息素養(yǎng)的培養(yǎng)納入每一門非信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)范疇,這將是每一名教師不可推卸的責(zé)任?！?/p>

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