結(jié)合化感實(shí)驗(yàn)進(jìn)行化學(xué)課程的探究與項(xiàng)目教學(xué)

江貴波，陳少雄，黃丹瑩，詹偉宏，林凱城

(揭陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工系，廣東揭陽(yáng)522000)

當(dāng)前，世界各國(guó)正興起一場(chǎng)新的教育改革的浪潮，探究性教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)的改革是其中心內(nèi)容之一。各國(guó)對(duì)探究性教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)的改革都給予高度重視，并取得了重大的進(jìn)展。特別是德國(guó)和英國(guó)職業(yè)教育，項(xiàng)目教學(xué)法均結(jié)合各自的國(guó)情，打造出了自身的職業(yè)教育特色［1］;而歐美各國(guó)紛紛倡導(dǎo)“主題探究”活動(dòng)，臺(tái)灣推行的新課程體系中“十大能力”的第九條就是“激發(fā)主動(dòng)探究和研究的精神”。20世紀(jì)80年代以來，世界各國(guó)的課程改革都把學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變視為重要內(nèi)容，這應(yīng)引起高度的重視和密切的關(guān)注。為此，在明確高職院校探究性教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)法內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，著重探討利用化感作用進(jìn)行化學(xué)探究的項(xiàng)目教學(xué)法的新嘗試。

1 基本內(nèi)涵及理論基礎(chǔ)

1.1 化感作用 化感作用(allelopathy)也叫他感作用、俗稱相生相克作用，是指植物通過產(chǎn)生并釋放到周圍環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)對(duì)鄰近其他植物產(chǎn)生直接或間接的抑制或促進(jìn)的作用。化感作用的媒質(zhì)是植物產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)，又稱化感物質(zhì)(Allelochemicals)，它的收集是化感作用研究中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到化感作用大小的確定，化感物質(zhì)的分離、鑒定以及化感作用機(jī)理的研究［2］?；凶饔脧V泛存在于自然界中，是生態(tài)系統(tǒng)中植物之間相互作用和植物適應(yīng)環(huán)境的一種重要生態(tài)機(jī)制，是生態(tài)學(xué)與化學(xué)相互交叉形成的新研究領(lǐng)域。當(dāng)前，植物間的化感作用研究引起了科學(xué)家們的高度重視，利用植物化感作用管理雜草前景廣闊。化感作用研究對(duì)于雜草的管理、人工復(fù)合群落的設(shè)計(jì)、農(nóng)作物合理間套作、促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、開發(fā)新型天然除草劑和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。化感作用已成為化學(xué)生態(tài)學(xué)最活躍的研究領(lǐng)域之一［3－6］。

1.2 探究性教學(xué) “探究”就是“探索與研究”，美國(guó)的NSES(National Science Education Standards，國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn))對(duì)探究的定義是多層面的活動(dòng)，包括觀察、提出問題、制定調(diào)查研究計(jì)劃、根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)對(duì)已有的結(jié)論作出評(píng)價(jià)、用工具收集分析解釋數(shù)據(jù)、提出解答解釋和預(yù)測(cè)、交流結(jié)果，并將探究能力的培養(yǎng)列為重要的課程目標(biāo)［7］。國(guó)內(nèi)當(dāng)前課程改革強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，設(shè)置探究性學(xué)習(xí)，改變學(xué)生單純、被動(dòng)地接受教師知識(shí)傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)方式，構(gòu)建開放的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供獲取知識(shí)的多種渠道以及將所學(xué)知識(shí)加以綜合應(yīng)用的機(jī)會(huì)?；瘜W(xué)新課程教學(xué)實(shí)施的新理念是以體驗(yàn)探究過程和培養(yǎng)探究能力為核心，科學(xué)探究作為課程改革的突破口，是這門新課的一個(gè)亮點(diǎn)，它使學(xué)生由“坐”著學(xué)科學(xué)，變?yōu)椤白觥敝鴮W(xué)科學(xué)［8］。探究式教學(xué)就是學(xué)生在教師引導(dǎo)下，通過自己的試探與求索、總結(jié)與概括，獲得經(jīng)驗(yàn)與體驗(yàn)，發(fā)展智慧與能力，形成積極的情感態(tài)度和價(jià)值觀的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

1.3 項(xiàng)目教學(xué)法 項(xiàng)目教學(xué)法萌芽于歐洲的勞動(dòng)教育思想，最早的雛形是18世紀(jì)歐洲的工讀教育和19世紀(jì)美國(guó)的合作教育，經(jīng)過發(fā)展到20世紀(jì)中后期逐漸趨于完善，并成為一種重要的理論思潮。

項(xiàng)目教學(xué)法是通過“項(xiàng)目”的形式進(jìn)行教學(xué)，是一種典型的“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方法。項(xiàng)目教學(xué)法就是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個(gè)項(xiàng)目的全過程，在這一過程中學(xué)習(xí)掌握教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生全部或部分獨(dú)立組織、安排學(xué)習(xí)行為，學(xué)生自己解決在處理項(xiàng)目中遇到的困難，收集信息，設(shè)計(jì)方案，實(shí)施項(xiàng)目及最終評(píng)價(jià)項(xiàng)目，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，學(xué)生通過項(xiàng)目探究，了解并把握整個(gè)過程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求，提高了學(xué)生的興趣，自然能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。項(xiàng)目教學(xué)法是德國(guó)行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的一種組織形式，是一種被驗(yàn)證了的，尤其適合職業(yè)教育的教學(xué)方法［1］。項(xiàng)目教育模式是建立在工業(yè)社會(huì)、信息社會(huì)基礎(chǔ)上的現(xiàn)代教育的一種形式，也是為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)用型人才為直接目的的一種人才培養(yǎng)模式。

2 項(xiàng)目探究模式

2.1 創(chuàng)設(shè)情境 教學(xué)情境是指知識(shí)在其中得以存在和應(yīng)用的環(huán)境背景或活動(dòng)背景，學(xué)生要學(xué)習(xí)的知識(shí)不但在于其中，而且得以在其中應(yīng)用的教學(xué)活動(dòng)［9］。教學(xué)情境是教師在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)的情感氛圍，也指具有一定情感氛圍的教學(xué)活動(dòng)，一種使心智保持開放狀態(tài)的學(xué)習(xí)方式，是一種思維上的獨(dú)特修煉。教學(xué)情境是課堂教學(xué)最基本的要素，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境是教師的一項(xiàng)常規(guī)教學(xué)工作，創(chuàng)設(shè)有價(jià)值的教學(xué)情境則是教學(xué)改革的重要追求?？鬃诱f:“不憤不啟，不悱不發(fā)，舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也?！边@在肯定啟發(fā)作用的情況下，尤其強(qiáng)調(diào)了啟發(fā)前學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)情境的重要性。本研究利用多媒體課件或視頻展示自然界中一些植物的化感作用現(xiàn)象或帶學(xué)生在校園中親自體驗(yàn)大自然的化感作用這一植物間的相生相克的自然現(xiàn)象，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行情境教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，啟發(fā)學(xué)生的思維，開發(fā)學(xué)生的智力，提高課堂教學(xué)效率。

2.2 任務(wù)要求

2.2.1 師生任務(wù) 教師任務(wù):教師需做大量前期工作，包括保證探究項(xiàng)目工作所需的場(chǎng)地、用品和時(shí)間;了解學(xué)生對(duì)要探究項(xiàng)目的知識(shí)基礎(chǔ)和探究能力等。

學(xué)生任務(wù):劃分項(xiàng)目探究小組，每小組的人數(shù)可根據(jù)實(shí)際而定;確定小組項(xiàng)目探究的宗旨;項(xiàng)目探究前，組內(nèi)自主確定特定角色:如組長(zhǎng)、探究各環(huán)節(jié)人員的定位、計(jì)時(shí)員和演講者等。

2.2.2 項(xiàng)目探究要求 項(xiàng)目探究時(shí)間要求:本項(xiàng)目探究分5組，時(shí)間設(shè)置如表1。

表1 項(xiàng)目探究時(shí)間安排

成果海報(bào)特別要求:結(jié)合情景，利用規(guī)定的材料，完成項(xiàng)目探究，寫出項(xiàng)目探究完成的流程，并展示成果進(jìn)行交流與討論。

2.3 實(shí)施步驟

項(xiàng)目探究性教學(xué)通常以小組形式進(jìn)行，以“情境創(chuàng)設(shè)”為前提，以“問題”為核心，以“猜想”、“假設(shè)”作橋梁，以“思考”、“討論”作手段，以“計(jì)劃、方案”作保障，以“實(shí)驗(yàn)、推理”為途徑，以“發(fā)現(xiàn)”、“創(chuàng)新”為目的。受訓(xùn)者有創(chuàng)造性地、獨(dú)立地、參與性地、自我負(fù)責(zé)地完成任務(wù)，通過調(diào)查、實(shí)驗(yàn)及研究等行為，逐步解決項(xiàng)目探究性的關(guān)鍵性問題，其實(shí)施的步驟和流程如圖1所示。

2.3.1 提出問題 “問題”是項(xiàng)目探究性教學(xué)的核心，提出問題要根據(jù)實(shí)際情況，不能過于簡(jiǎn)單，但也不能過于復(fù)雜，要設(shè)置必要的懸念與障礙，使探究的內(nèi)容有一定的思維容量、梯度和難度，促使學(xué)生形成渴望排疑解難，尋根究底的強(qiáng)烈愿望，逐漸從“有疑必問”過渡到“自疑自解”。本研究先從創(chuàng)設(shè)的情境入手，讓學(xué)生在感受自然界的神奇之中提出問題:“看到這些植物你想到什么?”、“為何有的植物周圍是雜草叢生，有的則是群落中的優(yōu)勢(shì)種，甚至構(gòu)成單優(yōu)群落?”、“植物受欺負(fù)(入侵)怎么辦?”、“植物沒有手也沒有腳，會(huì)打架嗎?如何打?怎么打?”、“如何通過實(shí)驗(yàn)證明它們?cè)诖蚣堋薄?接下來，圍繞這一系列的問題一環(huán)緊扣一環(huán)展開項(xiàng)目探究，教師逐步引導(dǎo)，使探究的問題更為集中、更深入、更加接近科學(xué)，從而把學(xué)生導(dǎo)向科學(xué)探究，使學(xué)生能夠從中體驗(yàn)探究的樂趣。

2.3.2 猜想與假設(shè) 提出假設(shè)是項(xiàng)目探究式教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在整個(gè)過程中，不同層次的學(xué)生可能各有不同的猜想或假設(shè)，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生從各個(gè)不同角度進(jìn)行分析、比較、綜合、類推，使學(xué)生思維活躍，積極思考，合作交流和討論，主動(dòng)地或在他人的啟發(fā)下，結(jié)合所創(chuàng)設(shè)的問題提出可能的猜想或假設(shè)，并圍繞假設(shè)進(jìn)行推理，依據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)猜想或假設(shè)作初步論證，以便得出與問題最接近或最有可能的答案或結(jié)論.在這一過程中，學(xué)生結(jié)合問題和情境，提出以下猜想或假設(shè):①植物可能通過“化學(xué)武器(生成化學(xué)物質(zhì))”抵制“入侵”;②“化學(xué)武器”可能存在于植物的根、莖、葉、花、果實(shí)或種子中;③“化學(xué)武器”(化感物質(zhì))可能通過揮發(fā)、淋溶、分泌、腐釋等途徑釋放等。

圖1 項(xiàng)目探究的步驟和流程

2.3.3 制定計(jì)劃，設(shè)計(jì)方案 提出猜想或假設(shè)后，制定恰當(dāng)?shù)挠?jì)劃，設(shè)計(jì)合理的方案是解決問題中很關(guān)鍵的一步，是解決問題的實(shí)質(zhì)性步驟。學(xué)生要在教師指導(dǎo)下，通過思考、查閱書籍或上網(wǎng)檢索相關(guān)資料，通過小組討論等方式，提出項(xiàng)目探究計(jì)劃，設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)方法，形成項(xiàng)目探究方案。實(shí)驗(yàn)方案可由同學(xué)們自行設(shè)計(jì)，老師指導(dǎo)修改，盡量使要探究的具體問題設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的、可操作的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案。制定方案是培養(yǎng)和提高學(xué)生文字表達(dá)能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和理論聯(lián)系能力環(huán)節(jié)，是項(xiàng)目探究性教學(xué)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)方案如表2:

表2 制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)方案

2.3.4 收集證據(jù)，實(shí)驗(yàn)論證 為驗(yàn)證假設(shè)，可引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)論證，也可以從理論推導(dǎo)，或者是實(shí)驗(yàn)論證和理論論證的交叉融合。實(shí)驗(yàn)論證是用實(shí)驗(yàn)對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)實(shí)或驗(yàn)偽，是讓學(xué)生體驗(yàn)和感受科學(xué)學(xué)習(xí)的過程，是以方法學(xué)習(xí)為主要目的的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練;理論推導(dǎo)則是一種想象力和思維能力的訓(xùn)練。在制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)方案之后，學(xué)生可以進(jìn)行證據(jù)收集和實(shí)驗(yàn)論證。收集方法很多，可從查閱書籍或上網(wǎng)檢索相關(guān)資料，從前人已有的研究成果收集，也可以咨詢教師、專家或與伙伴協(xié)商交流獲得實(shí)證資料。也可通過實(shí)驗(yàn)、觀察和試驗(yàn)獲取可以幫助他們解釋和評(píng)價(jià)科學(xué)性問題的證據(jù)，在項(xiàng)目探究中根據(jù)實(shí)證資料作出對(duì)“植物可能通過‘化學(xué)武器(生成化學(xué)物質(zhì))’抵制‘入侵’”這一化感現(xiàn)象的科學(xué)解釋。

2.3.5 解釋與結(jié)論 通過實(shí)驗(yàn)論證，若從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論與假設(shè)相一致，則教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)事實(shí)證據(jù)、邏輯關(guān)系和推理，找到探究項(xiàng)目的因果關(guān)系，盡量將自然或?qū)嶒?yàn)室觀察的結(jié)果與已有的知識(shí)聯(lián)系起來，形成科學(xué)的解釋，對(duì)探究問題做出合理的回答。當(dāng)然，若探究過程中遇到實(shí)驗(yàn)事實(shí)與假設(shè)不符的情況，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、討論和交流，找出失敗的原因，通過反證也可以獲得結(jié)論。這樣，可以讓學(xué)生真正體會(huì)到由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的成功，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)抽象的能力。

2.3.6 交流評(píng)價(jià)，成果展示 交流評(píng)價(jià)、成果展示不僅是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的要素，也是基于問題解決的項(xiàng)目探究式教學(xué)模式的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，每個(gè)小組一個(gè)或多個(gè)代表以海報(bào)展示并以演講的方式明確地表述項(xiàng)目探究過程和結(jié)果，通過向全體人員展示成果，與他人進(jìn)行交流和討論.與他人交流討論時(shí)，既培養(yǎng)學(xué)生敢于發(fā)表自己的觀點(diǎn)，又善于傾聽別人的意見，有助于學(xué)生學(xué)會(huì)合作，形成良好的人際關(guān)系。通過比較別人的解釋來評(píng)價(jià)自己的解釋，評(píng)價(jià)是對(duì)項(xiàng)目結(jié)果的理論性深化，教師要讓學(xué)生有意識(shí)將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來。也可通過討論和交流來比較各自的研究結(jié)果，既可以為其他人提供提問問題、檢驗(yàn)實(shí)證材料、找出錯(cuò)誤的推理、提出實(shí)證資料所不能證明的表述以及根據(jù)同一觀察資料提出其他不同解釋的機(jī)會(huì)。交流結(jié)果能夠引入新問題，或者加強(qiáng)在實(shí)證資料與已有的科學(xué)知識(shí)以及學(xué)生提出的解釋之間已有的聯(lián)系。這樣，可以讓學(xué)生能夠解決交流中遇到的矛盾，進(jìn)一步確定以實(shí)證為基礎(chǔ)的論證方法。

2.3.7 整合、遷移和應(yīng)用 遷移就是將探究項(xiàng)目的結(jié)果運(yùn)用到新的或類似的探究項(xiàng)目中去，是項(xiàng)目探究教學(xué)法的一個(gè)重要目標(biāo)。教育心理學(xué)之父桑代克對(duì)學(xué)習(xí)的遷移提出了相同要素說，認(rèn)為只有當(dāng)兩種學(xué)習(xí)在某些方面有相同之處時(shí)，才有可能進(jìn)行遷移，并且兩種情境相同的因素越多，遷移的可能性就越大。在項(xiàng)目探究式教學(xué)活動(dòng)中，教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同知識(shí)之間的共同點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行概括，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)到的原理、知識(shí)去解決具體問題，要求學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)舉一反三，促進(jìn)積極信息的遷移。當(dāng)然，學(xué)生當(dāng)遇到情境不同時(shí)，教師要盡可能地創(chuàng)設(shè)相同的情境，引導(dǎo)學(xué)生克服思維定勢(shì)，正確有效地引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)知識(shí)快速、準(zhǔn)確地遷移到新情境和新問題中去。

3 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目探究教學(xué)法是一個(gè)人人參與的探究學(xué)習(xí)過程，注重的不是最終的結(jié)果，而是完成項(xiàng)目探究的過程。而化感作用是化學(xué)生態(tài)學(xué)的一個(gè)跨專業(yè)熱點(diǎn)問題，對(duì)于化學(xué)或生物專業(yè)的學(xué)生來說，可以說是從未接觸或接觸不多，所以，在項(xiàng)目探究活動(dòng)中，學(xué)生興趣高漲，參與意識(shí)十分強(qiáng)烈。

利用化感作用進(jìn)行項(xiàng)目探究教學(xué)最顯著的特點(diǎn)是“以項(xiàng)目探究為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，是學(xué)生積極參與進(jìn)行探究，將教學(xué)與項(xiàng)目研究相結(jié)合的教學(xué)方法。這種教學(xué)不再是簡(jiǎn)單的讓學(xué)生按照教師的安排和講授去獲得知識(shí)，而是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自己通過項(xiàng)目探究尋找結(jié)果的途徑，最終掌握這些知識(shí)，并創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。同時(shí)對(duì)項(xiàng)目探究過程進(jìn)行展示和評(píng)價(jià)，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在學(xué)習(xí)的探究過程而非學(xué)習(xí)的最終結(jié)果。教師從單純的知識(shí)傳遞者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、組織者、監(jiān)督者和促進(jìn)者，完全改變了以往“教師講，學(xué)生聽”的被動(dòng)教學(xué)模式。在項(xiàng)目探究過程中，學(xué)生掌握了許多實(shí)用的知識(shí)和技術(shù)，體驗(yàn)探究和創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)主動(dòng)積極分析問題和解決問題的思想和方法，極大地鍛煉了他們的觀察能力、知識(shí)運(yùn)用能力、自主學(xué)習(xí)能力、分析能力、協(xié)調(diào)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。對(duì)職業(yè)學(xué)校、職業(yè)教育來說，項(xiàng)目探究教學(xué)法有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，通過實(shí)施項(xiàng)目探究教學(xué)法，建立全新的課程理念，逐步完善和革新整合學(xué)校課程體系，提升學(xué)校的辦學(xué)思想和辦學(xué)目標(biāo)無(wú)疑是一項(xiàng)新舉措，應(yīng)進(jìn)一步總結(jié)提高，揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，大力試用推廣。

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