HPS教學(xué)理念滲透于支架式教學(xué)模式中的應(yīng)用研究

孫悅 楊天林

摘要：支架式教學(xué)模式的模型融合HPs教學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)能與電能，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、合作學(xué)習(xí)的能力，同時也培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀以及批判性思維的能力。讓學(xué)生從科學(xué)家的角度去思考問題，敢于質(zhì)疑已有觀點或假說。

關(guān)鍵詞：支架式教學(xué)模式;HPs教學(xué);科學(xué)本質(zhì)觀;批判性思維

文章編號：1008-0546（2020）02-0056-03 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.017

一、提出問題

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前教育的一個重要課題。支架式教學(xué)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到自己無法解決的問題，借助比學(xué)習(xí)者更高學(xué)習(xí)水平的教師或者學(xué)習(xí)能力較強的人來解決問題，完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)或者達(dá)到在沒有這些更有能力的他人的支持不能達(dá)到的目標(biāo)的過程。支架式教學(xué)模式可以分為六個部分，如圖1：

這是一條融合了三維目標(biāo)的清晰的教學(xué)主線。在這個過程中支架的搭建是最重要的，教師需要搭建合理支架，讓學(xué)生根據(jù)教師搭建的支架自主思考，如果在其中融入HIS教學(xué)會使課堂更生動，不僅為老師搭建支架提供了基礎(chǔ)，而且培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀、提高了學(xué)生的批判性思維，讓學(xué)生可以站在科學(xué)家的角度自主思考問題。

二、設(shè)計思路

在“化學(xué)能與電能”內(nèi)容的設(shè)計上，將HIS教學(xué)理念滲透于支架式教學(xué)模式中，其內(nèi)容主要包括如圖2所示的各部分。其中一個最重要的過程是搭建支架與學(xué)習(xí)歷史這兩部分之間知識的銜接過程。教師不僅需要掌握大量化學(xué)史的內(nèi)容，而且要對所教的科目有系統(tǒng)、全面的認(rèn)識?；瘜W(xué)能與電能屬于高中化學(xué)必修二的第一章第三節(jié)內(nèi)容，這里需要設(shè)計支架式教學(xué)模式與HIS教學(xué)相融合的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計模式。

三、教學(xué)過程設(shè)計

如圖3所示。

四、教學(xué)設(shè)計

1.創(chuàng)設(shè)情境

[教師]取一個成熟的番茄，在番茄里插入平行的鋅片與銅片，并接入電流計，觀察到電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

[學(xué)生]學(xué)生都感覺很驚奇，問老師為什么？

[教師]電流表指針偏轉(zhuǎn)，一定有電產(chǎn)生，那么電是怎么產(chǎn)生的？這就是我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

2.引發(fā)學(xué)生觀點

[媒體支架]用PIT展示生活中一些常見的電池。

[問題支架]我們的生活中有各種不同的電池，它們是怎樣產(chǎn)生電的呢？與“番茄電池”一樣嗎？

[學(xué)生]學(xué)生思考，并給出不同觀點

[教師]教師總結(jié)。那我們來看一看電池在歷史上是怎么被發(fā)明的。

3.學(xué)習(xí)歷史

[教師]在1780年的一個秋天，意大利波洛尼亞大學(xué)的解剖學(xué)教授伽伐尼在一次實驗中無意間發(fā)現(xiàn)，在不通電源的情況下，被剝下來的青蛙腿也會發(fā)生痙攣的現(xiàn)象。在電閃雷鳴的一天，伽伐尼解剖室臺上的起電機(jī)發(fā)生了電氣火花，放在桌子上與鉗子和鑷子環(huán)相接觸的一只青蛙腿發(fā)生痙攣，而此時起電機(jī)與青蛙腿之間并無導(dǎo)體連接。然后他抬起青蛙腿的一只腳，把一個銅鉤放進(jìn)脊髓里，這樣，它就會與銀制的臺板接觸，如果這樣，另一只腳就會在臺板上自由移動。當(dāng)它接觸到銀臺板時，腳的肌肉收縮并離開臺板，但離開臺板后，它又會一次一次的碰到銀臺，并且一直擺動。如果把銅鉤與臺板換成同一種金屬的話，就不會看到這種現(xiàn)象。在意大利帕維亞大學(xué)的物理學(xué)教授伏打（1745～1827年），他復(fù)重做伽伐尼的實驗多次后，通過觀察后發(fā)現(xiàn)其實電并不是發(fā)生在動物的組織內(nèi)，而是金屬或木炭的組合產(chǎn)生的。因此，伏打不使用動物的組織做實驗，僅僅用不同金屬相接觸，使用鋼瓶及金箔驗電器進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)在接觸的過程中會產(chǎn)生電壓，后來被稱為接觸壓。該裝置能同時提高不同金屬的實驗效果，但不能產(chǎn)生連續(xù)電流。與此同時，伏打也發(fā)現(xiàn)到伽伐尼的實驗中應(yīng)用了不同的金屬，實驗中青蛙腿被看作了一種潮濕的物質(zhì)，于是他使用能夠?qū)щ姷柠}水代替動物組織進(jìn)行實驗，最后發(fā)現(xiàn)了電池的原理，發(fā)明出了著名的伏打電堆與伏打電池。

[媒體支架]在講解的過程中加入PPT圖片展示，加深學(xué)生印象，方便教師講課。

[學(xué)生]聽了老師的熱情講解，產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

4.搭建支架

[教師]搭建問題支架，提問：（1）為什么青蛙的腿會發(fā)生抽搐？

（2）當(dāng)銅鉤與臺板被同一種金屬取代時，為什么沒有現(xiàn)象產(chǎn)生？

（3）金屬與木炭接觸時，為什么會產(chǎn)生接觸壓力？

（4）為什么在實驗過程中不能一直產(chǎn)生連續(xù)電流？科學(xué)家是怎么做的？

（5）鹽水溶液為什么可以代替動物組織？它們之間有什么共同點？

5.學(xué)生自主學(xué)習(xí)

[教師]現(xiàn)在請同學(xué)們思考五分鐘。

五分鐘過后……

[教師]請學(xué)生甲回答…

[學(xué)生甲]首先，第一個問題，青蛙腿抽搐一定由電流引起的。第二個問題，將鉤與臺板換成同一種金屬，不會有電流的產(chǎn)生，因此，要產(chǎn)生電流就需要兩種不同的金屬。第三個問題，金屬的金屬活動性與木炭的活動性不同，所以會產(chǎn)生接觸壓力。第四個問題我們在學(xué)習(xí)物理時了解到產(chǎn)生電流需要兩個條件，分別是有電源和閉合的電路，如果此過程中不能產(chǎn)生連續(xù)的電流，證明它沒有形成一個閉合的電路。科學(xué)家是用能夠?qū)щ姷柠}水溶液與金屬相連形成了一個閉合的回路，最后產(chǎn)生了連續(xù)不斷的電流。第五個問題中用鹽水溶液代替動物組織的原因是它們都是含有無機(jī)鹽離子的濕物質(zhì)。

[教師]甲同學(xué)說的很好，也很對，讓我們給他掌聲和鼓勵。既然我們學(xué)習(xí)了這么多知識，就讓我們開始今天的實驗吧1

6.小組合作學(xué)習(xí)

[教師]根據(jù)剛才的解釋，現(xiàn)在我們提供實驗用品來進(jìn)行今天的實驗。（搭建實驗支架）

[實驗用品]銅片、鋅片、稀硫酸、電流表、導(dǎo)線、燒杯

[教師]將學(xué)生分組，1組：鋅棒與銅棒插入稀硫酸溶液中;2組：鋅棒與銅棒用導(dǎo)線連接;3組：連接一個電流表在導(dǎo)線中間。實驗裝置如圖4。

[學(xué)生]按照教師的分組進(jìn)行實驗，學(xué)生觀察到：1組：zn棒上有氣體，銅棒上無現(xiàn)象;2組：cu棒上有氣體，zn棒上無現(xiàn)象;3組：電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

[教師講解]從剛才講解的化學(xué)史內(nèi)容，我們知道原電池的組成需要不同活性的金屬材料和電解質(zhì)溶液。在實驗過程中，電子通過導(dǎo)線由zn片流向Cu片，溶液中的H⁺從銅片獲得電子，從而被還原成氫原子，結(jié)合生成的氫分子從銅片上逸出。在微觀層面上：電流的產(chǎn)生表現(xiàn)為電子定向轉(zhuǎn)移的發(fā)生，其本質(zhì)是氧化還原反應(yīng);在符號層面上：可以用化學(xué)式結(jié)合微觀層面上的得失電子守恒來表示。

[教師]教師總結(jié)，原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

7.效果評價

[教師]布置任務(wù)：根據(jù)三個實驗，小組討論原電池的形成條件。

[學(xué)生]討論交流1：原電池組成條件、工作原理、電極反應(yīng)方程式書寫。討論交流2：兩個不同的金屬電極+電解質(zhì)=原電池。

五、總結(jié)與建議

支架式教學(xué)模式旨在提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的綜合能力和獨立思考能力。HPS教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀，提高學(xué)生的批判性思維能力，在建構(gòu)主義和人本主義的支持下，集成它們的優(yōu)點，充分發(fā)揮各自的作用?！盎瘜W(xué)能與電能”這部分內(nèi)容屬于高中化學(xué)必修二中的內(nèi)容，這部分內(nèi)容難度相對較大，因為它涉及物理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，相對有點抽象。支架式教學(xué)模式與HIS教學(xué)相結(jié)合，可以為教師搭建支架提供一定的理論基礎(chǔ)，讓學(xué)生從科學(xué)家的角度思考問題，敢于對科學(xué)提出疑問，為提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力提供依據(jù)。