基于標準的整合式教學設計的研究

唐云波

摘要：針對當前課堂教學中普遍存在的內(nèi)容膨脹和難度拔高的現(xiàn)象，提出基于課標的整合式教學設計，并以“質(zhì)量守恒定律”教學為例，通過對課標、教材及學生三者間的有效對話，構(gòu)建出以課標為引領(lǐng)，以探究為核心，以科學、技術(shù)與社會問題為情景的“課標-目標-教學-評價”一致性的教學新范式。

關(guān)鍵詞：課程標準；質(zhì)量守恒定律；教學設計

文章編號：1005-6629（2013）7-0029-04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

課標、教材、教學是當前課改不可回避的三個內(nèi)容，研究表明，課改十年來，教材與標準的吻合度90%以上，教學與教材的吻合度卻僅有50%。當前課堂教學普遍存在著內(nèi)容膨脹和難度拔高的現(xiàn)象。

我們認為，教師中普遍存在著基于經(jīng)驗的課程實施方式，這是造成上述問題的根源。在教師心目中“只知教材而不知課標”，教師憑借自身所固有的理念和經(jīng)驗開展教學，將經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成了課程內(nèi)容。但這種“缺標”下的備課方式往往造成對教材缺乏有效解讀甚至誤讀，從而導致在教學中普遍出現(xiàn)內(nèi)容膨脹和難度拔高的現(xiàn)狀。因此，加強課標研究，整合課程內(nèi)容，是提高教學有效性的重要手段。

下面以浙教版八年級科學教材中“質(zhì)量守恒定律”的教學設計為例，談談如何實施基于課程標準的整合式教學。

1 基于“整合”的教學分析

1.1與課標對話，實現(xiàn)理念更新

“課程標準是教材編寫、教學、評估和考試命題的依據(jù)，是國家管理和評價課程的基礎(chǔ)”。對于教材編寫者來說，內(nèi)化課標是教材創(chuàng)作的前提；而對于廣大一線教師來說，內(nèi)化課標則是有效教學的保證。

《義務教育初中科學課程標準（2011年版）》（以下簡稱《課標》）的“課程性質(zhì)和價值”中提出“科學課程將通過科學探究的學習方式，讓學生體驗科學探究活動的過程和方法，發(fā)展初步的科學探究能力”。

在《課標》的“前言”中提出“逐步領(lǐng)會科學的本質(zhì)，崇尚科學，破除迷信；必須初步養(yǎng)成關(guān)注科學、技術(shù)與社會問題的習慣，形成科學的態(tài)度和價值取向，樹立社會責任感”。

在《課標》物質(zhì)科學中的“內(nèi)容標準”要求“理解質(zhì)量守恒定律，并能用它來解釋常見的現(xiàn)象”，在“活動建議”中建議“探究化學反應中的質(zhì)量守恒”。

由《課標》可知，科學課程應該突出探究、關(guān)注過程、體現(xiàn)綜合、融合STSE。因此，我們認為，“質(zhì)量守恒定律”的學習應該對課程內(nèi)容進行如下整合：以質(zhì)量守恒定律為載體，以科學探究為核心，以科學、技術(shù)與社會問題為情景，將“裸露”的知識“打碎”，“溶入”STS問題這一“溶劑”中，然后以探究的方式將知識“結(jié)晶”出來。

1.2與教材對話，實現(xiàn)建構(gòu)與超越

教材是學生達到課程標準所規(guī)定的目標要求的內(nèi)容載體，是教師教和學生學的重要資源和工具。教材不是圣經(jīng)，新課程要求廣大教師“用教材教，而不是教教材”。

對于教材，既不能置于至高無上的地位，也不能妄自菲薄。我們的認識是：“用教材教，首先要讀懂教材”、“處理教材，首先要尊重教材”。

因此，備教材的程序應該從課標的角度“理解教材→審視教材→處理教材”。

教材分析：與傳統(tǒng)化學教材相比，本節(jié)科學教材有了很大的改變，向課標靠得更近一些，如給出了實驗表格讓學生填，發(fā)展學生數(shù)據(jù)處理的能力；又如，教材采取對話式的編寫方式，使學生倍感親切。

但存在兩方面不足：一是實驗內(nèi)容（氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應）太陌生，不利于學生知識建構(gòu)；二是設計方式（“照方抓藥式”實驗設計）太傳統(tǒng)，不利于學生實驗能力的培養(yǎng)。實驗能力應是由多種成分組成的一種綜合性能力，它除了動手操作能力外，還包括構(gòu)思、選用實驗方法和設計實驗方案的能力；觀察、收集有關(guān)事實、資料、數(shù)據(jù)的能力；分析、研究和處理事實、資料、數(shù)據(jù)，形成概念，作出推理和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的能力。因此，教材有活化處理的必要。

1.3與學生對話，把握教學起點

著名教育心理學家奧蘇貝爾說過：“如果我不得不把教育心理學的所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會說：影響學習的最重要的因素是學生已知的內(nèi)容。弄清了這一點后，進行相應的教學?！睂W生在學習新知識之前不是一張白紙而是帶著一定的知識和經(jīng)驗進入課堂。因此，與學生對話，是有效教學的前提。

學生的探究能力已得到一定的發(fā)展，已經(jīng)初步形成作出猜想、設計實驗方案的能力，為本節(jié)課的學習奠定了能力基礎(chǔ)。

學生在知識儲備上已經(jīng)認識了很多儀器，了解了元素符號、化學式及許多化學反應，并且能用微粒的觀點從質(zhì)變的角度分析一些化學變化的實質(zhì)。這些為本節(jié)課的學習奠定了知識基礎(chǔ)。

1.4教材處理

基于課標、教材及學情的分析，擬對教材進行如下四方面處理：

刪除：教材上第二個實驗；

增加：高錳酸鉀、過氧化氫溶液制氧氣、STS、科學史；

改變：改驗證性實驗為探究性實驗；

整合：一是把科學探究，科學、技術(shù)與社會的關(guān)系整合到具體內(nèi)容中去；二是把三維目標進行融合統(tǒng)一；三是對化學反應從宏觀、微觀、符號三方面進行整合。

通過教材的活化處理，設計更符合學生的實際，突出科學本質(zhì)，體現(xiàn)科學課程的綜合性和探究性。

2 基于“整合”的教學過程

基于“整合”的教學分析，確定本節(jié)課的目標如下：

2.1教學目標

通過創(chuàng)設情境（蠟燭燃燒、科學史、蔗糖溶解、冰熔化、微觀模型圖等），初步形成根據(jù)生活經(jīng)驗提出猜想和設計實驗方案的能力，形成不懼權(quán)威、敢于質(zhì)疑的科學精神，初步認識定量研究對于科學發(fā)展的重大作用。

通過實驗探究（白磷燃燒、H₂O₂溶液、KMnO₄分解等），認識質(zhì)量守恒定律，說明化學反應中的質(zhì)量關(guān)系；增強對科學探究的理解；體會小組合作的意義和快樂。

2.2過程設計

2.2.1創(chuàng)設情境、提出問題

情境一：

問題：這兩個變化（如圖1、2所示）屬于什么變化？從宏觀、微觀的角度思考變化前后哪些變了、哪些沒變？質(zhì)量有沒有變？為什么？

情境二：用模型完成兩個微觀過程的描述

“●”、“○”分別表示氫原子、氧原子，完成下列兩種變化。

問題：這兩個變化（如圖3、4所示）屬于什么變化？從宏觀、微觀的角度思考變化前后哪些變了、哪些沒變？為什么？

情境三：蠟燭燃燒

天平左右兩托盤上各放相同的燒杯（放有蠟燭），調(diào)節(jié)天平平衡后，點燃右燒杯中的蠟燭，觀察蠟燭燃燒時天平指針的偏轉(zhuǎn)情況。

提問：該變化屬于化學變化嗎？為什么？你認為變化前后各物質(zhì)問的質(zhì)量關(guān)系如何？

情境四：科學家的思考

1673年，英國化學家波義耳在一只敞口的容器中加熱金屬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應后容器中物質(zhì)的質(zhì)量增加了。

18世紀初，施塔爾提出的燃素說認為，金屬在空氣中煅燒，釋放出燃素，變成金屬灰，金屬灰應比金屬輕。

1774年，拉瓦錫研究了加熱氧化汞進行分解反應，發(fā)現(xiàn)反應前后物質(zhì)的質(zhì)量不變。

你認為，物質(zhì)發(fā)生化學變化前后，質(zhì)量可能會_______，你猜想的依據(jù)是_______。

[實錄]

猜想①：質(zhì)量減小，依據(jù)蠟燭、白磷、木炭等一些物質(zhì)燃燒后質(zhì)量減小了或消失了。

猜想②：質(zhì)量增大，依據(jù)鐵制品生銹后質(zhì)量增大。

猜想③：質(zhì)量相等，依據(jù)化學反應的本質(zhì)是分子變成原子，原子重新組合成新的分子，反應前后原子的種類、數(shù)量皆不變。

師：討論以上三個猜想，是否有不合理的成允請用具體的反應來說明，如以水電解為例嘗試解釋。

生1：從水電解的微觀本質(zhì)上看（指著圖4），反應前后元素的種類、原子的種類及原子的個數(shù)沒有改變，似乎猜想3正確，但從宏觀上來看，在水電解的過程中水卻在不斷地減少了，似乎猜想1有理。

生2：其實只不過是研究的角度不同而造成作出的猜想不同罷了，從宏觀上來看，在水電解的過程中水雖在不斷地減少了，但減少的水生成了氫氣和氧氣，很可能減少的水的質(zhì)量等于生成的氫氣和氧氣的質(zhì)量，所以反應前后質(zhì)量還是可能不變的，所以還是猜想3合理。

師：（追問）那反應前后這個“質(zhì)量”如何界定，是什么的質(zhì)量？能否再用白磷燃燒來舉例說明。

生2：這個“質(zhì)量”應該是指在化學反應中消耗的質(zhì)量和反應后生成的質(zhì)量，以白磷燃燒為例，燃燒掉的白磷和空氣中氧氣的質(zhì)量和生成的五氧化二磷的質(zhì)量。

[設計意圖]

“情境一”微粒觀的角度思考宏觀現(xiàn)象，認識物理變化，宏觀現(xiàn)象微觀解釋，宏觀與微觀之間建立起聯(lián)系；

“情境二”從模型的角度認識和比較物理、化學變化，微觀模型宏觀推理，為定量認識化學反應提供維度和猜想的依據(jù)；

“情境三”（“蠟燭燃燒”實驗的演示）、“情境四”（質(zhì)量守恒定律探究史的呈現(xiàn)），將生活和發(fā)現(xiàn)史有機地融入探究，產(chǎn)生認知沖突，激活學生已有經(jīng)驗，促使學生基于已有的經(jīng)驗（前概念）進行猜想，引領(lǐng)學生對化學反應的認識從“質(zhì)”的角度向“量”的角度過渡，激發(fā)學生敢于質(zhì)疑的科學精神，同時也體現(xiàn)著“從生活走進科學”的新課程理念。

2.2.2設計方案、實驗驗證

[設計實驗]

任務一：[分組實驗]白磷在空氣中燃燒實驗

[問題設計]

實驗的目的是什么？需要哪些儀器？需要尋找哪些證據(jù)？如何測量反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量？如何判斷反應前后質(zhì)量是否發(fā)生變化？能否搬用“空氣中氧氣體積分數(shù)測量”的裝置進行實驗？課本上的裝置中可用哪些儀器進行替代？為什么反應完后待體系冷卻到常溫后才開始稱量？

任務二：[分組實驗]用二氧化錳和過氧化氫溶液反應來探究反應前后的質(zhì)量關(guān)系

[思考、討論、交流、實驗]

每位學生先獨立思考，再小組內(nèi)討論并設計實驗方案（簡圖）；交流、評價、修正、完善方案并進行實驗。

[交流實錄]

“任務一”：用“放大鏡代替玻璃棒點火”、“橡皮氣球套在錐形瓶口代替橡皮塞”；

“任務二”：對于二氧化錳與過氧化氫溶液混合前后的稱量實驗，根據(jù)實驗中出現(xiàn)的情況逐步調(diào)整實驗方案，依次為：未考慮收集氧氣（氧氣逸出，總質(zhì)量變?。脷馇蚴占鯕猓馇蚴芸諝飧×τ绊?，總質(zhì)量變小）→量筒（或集氣瓶）收集氧氣，依據(jù)氧氣的密度計算出生成氧氣的質(zhì)量+反應后剩余的質(zhì)量（總質(zhì)量相等）。

[小結(jié)]從這兩個實驗的數(shù)據(jù)可看出，反應前后物質(zhì)的質(zhì)量總和相等，假設③正確。其實無數(shù)的定量的實驗研究都證明了反應前后物質(zhì)質(zhì)量守恒。

[設計意圖]

“任務一”、“任務二”是本節(jié)課的核心，使學生認識到“同一反應，實驗目的不同，設計思路及所需數(shù)據(jù)也不同”，初步形成“依據(jù)實驗目的選擇儀器設計實驗”的能力以及培養(yǎng)學生的證據(jù)意識。

注意設計的遞進性，“任務一”通過“問題組”讓學生在跟教材編寫者的對話中理解教材編寫意圖，同時通過鼓勵學生圍繞“如何選擇并設計定量實驗裝置”這一問題對教材設計的評價與改進，為開放性的“任務二”打下基礎(chǔ)，體現(xiàn)出“處理教材首先要尊重教材”，從而真正實現(xiàn)由“教教材”走向“用教材教”。

2.2.3拓展遷移

拓展一：根據(jù)化學反應的實質(zhì)，駁斥“水變汽油（含有碳元素的有機物）”的謊言。

拓展二：替科學家分憂：波義耳、施塔爾。

拓展三：根據(jù)給定的儀器設計一種驗證質(zhì)量守恒定律的方案（如圖5所示）。

儀器藥品：高錳酸鉀、水、氧氣的發(fā)生裝置、水槽、量筒、集氣瓶、托盤天平。氧氣的密度：1.429g/L。

[引導思考]

（1）用哪一個化學反應來驗證？

（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，如何描述該反應？

（3）如何測量高錳酸鉀、錳酸鉀和二氧化錳、氧氣的質(zhì)量？選擇哪些儀器？

（4）如何設計實驗表格記錄數(shù)據(jù)？

（5）在原有的儀器藥品的基礎(chǔ)上，增加一兩種儀器，可以有另一種驗證質(zhì)量守恒定律的方案嗎？

[設計意圖]

拓展一 通過運用所學知識解決社會生活中的問題，體現(xiàn)出“從科學走向社會”的理念及課標的“前言”中提出的“逐步領(lǐng)會科學的本質(zhì)，崇尚科學，破除迷信；必須初步養(yǎng)成關(guān)注科學、技術(shù)與社會問題的習慣，形成科學的態(tài)度和價值取向，樹立社會責任感”；

拓展二 通過運用所學知識幫助澄清科學家在探究過程中的模糊認識，培養(yǎng)學生的質(zhì)疑精神；

拓展三 培養(yǎng)學生依據(jù)實驗目標選擇儀器和藥品進行實驗方案的設計能力，其形式介于中考題與教材設計之間，培養(yǎng)學生中考實戰(zhàn)經(jīng)驗。

3 基于“整合”的教學反思

3.1基于課標，關(guān)注學情，新課程教學的必然選擇

第八次課程改革的一大亮點是以“學科課程標準”取代了“教學大綱”，其有著豐富的內(nèi)涵和教育功能，是教材編制、教學實施、教學評價、考試測量的依據(jù)。

因此，課堂教學不能脫離課程標準，符合新課程要求的教學不僅要符合學情，實現(xiàn)“以學定教”，同時也要符合課標，體現(xiàn)“以標定教”。

當前教學中普遍存在著內(nèi)容膨脹和難度拔高的現(xiàn)象就是源于教師心中“無標”，從而造成教學中不能實現(xiàn)“以標定教”，這是造成專家的理想課程、學校的實施課程及學生的所得課程間的巨大差距的重要原因。

本節(jié)課，依據(jù)課標要求和學情實際，對教材進行了分析和處理，確定教學目標，然后圍繞教學目標選擇以實驗探究為核心的教學方式及以學評結(jié)合為主的學習、評價方式，從而形成“課標-目標-教學-評價”一致性的新的教學范式，從而縮小了理想課程、實施課程及學生所得課程之間的差距。

3.2基于整合，注重探究，科學教學的兩大支柱

“整合”與“探究”是科學課程在課程設計思路上強調(diào)的兩個特點，強調(diào)“通過對內(nèi)容的整合使學生從整體上認識自然和理解科學”。本節(jié)課通過對教材的活化處理，充分反映了以下五個特點：

一是以探究為核心，改驗證性實驗為探究性。

二是教學目標間的整合。在教學目標制訂上將三維目標進行了統(tǒng)籌和整合，使得目標簡潔、明了、準確、具體并且融為一體。從而全面提高學生的科學素養(yǎng)，將科學知識與技能，科學態(tài)度、情感與價值觀，過程、方法與能力進行結(jié)合與滲透。

三是不同學科內(nèi)容間的整合。如在實驗設計過程中較好地整合了物理、化學相關(guān)的知識（化學中的知識與物理中的氣體壓強、浮力及密度等知識間的整合）。

四是同一學科內(nèi)的整合，對現(xiàn)象進行宏觀、微觀、符號三重表征（如圖3、4）。

五是科學課程與其他領(lǐng)域的整合。整個設計以科學探究（探究貫徹全程）為核心，以科學、技術(shù)、社會與環(huán)境（STSE）問題（水變油、科學史等）為情景，將“裸露”的知識“打碎”，“溶入”STS問題這一“溶劑”中，然后進行“重結(jié)晶”出來，從而實現(xiàn)了科學、技術(shù)、社會、環(huán)境及科學探究之間的良好的互動、連接、融通和整合。