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摘要:生物化学是医药专业的重要必修基础课程,是疾病诊断、治疗与预防的主要理论溯源,为此抓好医药类专业《生物化学》教学工作意义显著。独立院校生源有其独特性,如常规教学方法收效甚微,反馈抽象复杂,内容繁杂,深奥难学等问题。鉴于此,笔者提出“比喻教学法”联合“框架式教学法”应用于中医药类独立院校《生物化学》教学过程,化抽象为具体、化繁乱为清晰、启发学生思考、调动学生注意力,为快乐与高效的《生物化学》课堂提供方法与途径。
关键词:比喻教学法;框架式教学法;生物化学教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)50-0189-02
生物化学是从分子水平研究生命现象、本质及其活动规律的一门学科,包含了生物分子的结构与功能、物质代谢及其调控、遗传信息的传递等内容,是医药行业与生命科学领域至关重要的必修基础课程,是疾病诊断、治疗与预防的主要理论溯源,为此抓好医药类专业《生物化学》教学工作意义显著。笔者在中医药独立学院从事生物化学一线教学十几年,热衷于教学改革研究,拟将教学过程中呈现的题进行归纳并针对中医药独立学院的需求与特点进行教学设计,提出“比喻教学法”联合“框架式教学法”,提升中医药类独立院校《生物化学》的教学效率。
一、生物化学教学瓶颈与独立学院生源的独特性呼吁《生物化学》教学改革
生物化学涵括的知识众多,有动态生化、静态生化、机能生化等,传统教学理念与方法在实施过程中,主要突显出的问题为:(1)学生难于理解《生物化学》课程中的相关概念,认为它们是生涩的、模糊的、抽象的,例如呼吸链等;(2)学生难于理顺生物化学中的知识结构,断然以为其内容纷乱繁杂、混乱无规律,例如各种代谢途径等;(3)学习过程容易碰壁,难于坚持,不少学生索性放弃本课程的学习。独立学院的学生较其他本科生而言,存在文化基础底子较薄、学习自信心和动力不足、自我约束和管理能力较差,容易沉迷网络游戏、学业难于完成、综合素质不过关带来的上岗能力较弱等独特性。大部分中医药类独立学院的中医专业、护理专业、针灸推拿等专业中文科生居多,理学类课程教学计划难以实施,而《生物化学》对化学基础及理解能力要求较高,传统教学理念与方法在课堂收效欠佳为此,寻找适合中医药类独立院校生源特点,有助于破除《生物化学》课程教学瓶颈的教学方法有待探索。
二、“比喻教学法”联合“框架式教学法”融入《生物化学》教学的适用性
事物之间存在着普遍联系,日常生活与大自然中众多现象与生物化学内容相关,通过“比喻教学法”建立桥梁,化“生涩的、模糊的、抽象的生化内容”为直观与趣味。生物化学知识之间存在联系,通过“框架式教学法”归纳总结,将貌似“纷乱繁杂,混乱无规律的生化知识”系统化与清晰化。
1.“比喻教学法”为快乐《生物化学》课堂提供保障。比喻是将某些具有相似点的事物、现象或原理放一起比较,从而获悉某一新的事物、现象或原理,通常以浅显易懂的去阐明生涩难懂的,以便于形象并简单地表述新事物、新现象或新原理。“比喻教学法”是在教学设计过程中将比喻手法引入,巧妙地将学生们所熟知的、感兴趣的、容易理解的事物、现象或规律与未知、生涩、深奥的事物、现象或原理进行特征比较,通过类似点而深入浅出地解释疑难点,最终帮助完成既定教学目标的一种教学方法。比喻教学法,具有形象性、引导性、趣味性等优点,拥有化生疏为熟悉、化生涩为浅显、化抽象为形象,构建直观易懂桥梁的作用;具备引导学生思考、拓宽学生思路、促使学生类比并理论联系实际的作用;具有活跃课堂氛围、激发学习兴趣、调动学生专注力的作用。比喻教学法将是《生物化学》教学中“晦涩、难懂、抽象”知识点的克星,将为快乐《生物化学》课堂提供保障。
2.“框架式教学法”为高效《生物化学》教学提供保障。框架的引申含义为:事物中发挥重要支撑与保护功能的基本元素所构成的整体结构或轮廓。“框架式教学法”是将“课程中的知识归纳并构建成框架”引入教学设计,将教材中的流线式的知识内容系统化、框架化,甚至网络结构化,让学生清晰地牢固地掌握知识,使学生头脑中呈现知识有机整体的教学方法。框架式教学法的首要特征为整体性,与传统教学的“只见树木,不见森林”不同,提倡整体的基础上理解局部,帮助学生摆脱迷茫,系统性地掌握知识技能;框架式教学法的第二特征是反思性,集中体现在对同一框架的反复使用与讲解上,例如生物化学中“糖代谢途径的框架”在第一种、第二种、第三种等糖代谢途径的讲解中均会被展示或提及,这利于提高学生对知识的熟悉程度,利于增加思维速度与跨度;框架式教学法的第三、四特征是高速性与生成性,高速性表现为学生课堂中的高度热情、积极思考、快速掌握知识技能,表现为教师不断用新角度,系统地、有序地教学思路高效传授知识;生成性体现在弹性化教学设计中,在框架的支撑下,学生可自主联想或探索与框架相关的知识内容,最终为高效《生物化学》教学提供保障。
三、中医药类独立院校《生物化学》教学中科学引入“比喻教学法”与“框架式教学法”的两点建议
优质教学的关键在于优良教学方法的有效设计与实施,故建议以下两点:
1.紧扣当今学生的兴趣点,理论联系实际,理论联系医药领域应用,积极思考,巧用比喻,切实发挥“比喻教学法”的效用。爱因斯坦曾说过,兴趣是最好的老师。能否激发学生的学习兴趣与求知欲,是生物化学教学效果的关键。但是,师者切不能忽略当今学生的兴趣点与我们大学时期的兴趣点或许存有偏差,所以师者备课前,应该“备学生”,即了解学生的兴趣爱好与知识背景等。在教学设计中,我们应该尽可能多地理论联系实际,理论联系医药领域应用,积极思考,巧用比喻,切实发挥“比喻教学法”的效用,例如讲解酶与医药学的关系时,我们可以用几张血液化验单与蛋白酶药物说明书等,实实在在地说明理论与医药领域应用的关系,例如讲解生物氧化的概念时,我们可以将之比喻为“体内的燃烧”,其燃料是营养成分(糖、蛋白质、脂肪等)与O2,其助燃剂是蛋白酶,其产物为CO2与H2O,其功效是为机体蓄积化学能ATP与热能,其特点是“没有硝烟”的缓慢的燃烧。
2.合理构建“生化知识框架”,框架大小以学生适用为宜,适时启发学生思考,避免填压式满堂灌。教学设计是为了教学目标服务,构建“生化知识框架”应与教学目标相符,以适合学生思维跨度为宜,并非越大越好。合理构建“生化知识框架”需要根据教学不同阶段与学生对知识不同掌握程度,构建不同层次的框架,服务以教学质量。其次,在“框架式教学法”实施过程中,避免填压式满堂灌的教学情形,不要忽略该教学法的启发思维的重要效用,通过框架启发学生思考,并且适时让学生构建框架,给予学生动脑动手机会,教会学生归纳,给予学生创新思维能力。“比喻教学法”联合“框架式教学法”科学融入《生物化学》教学中,将化抽象为具体、化深奥为浅显、化凌乱为有序,将有效地缓解或化解当前《生物化学》教学过程中存在主要的问题,提升中医药类独立院校《生物化学》的教学效率,将为提高《生物化学》教学质量提供方法途径。
参考文献:
[1]王倩,王宁,李仲.基础医学专业生物化学教学改革探索[J].基础医学教育,2015,17(10):869-870.
[2]敖梅英,梁文龙,周枫.独立学院创新“寝室联系员负责制”管理模式及其价值[J].科技广场,2010,12(10):152-156.
【关键词】高中化学 比较 类比 归纳 复习策略
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2017)02B-0164-02
在复习阶段有一部分教师仍然沿用传统的教学方法进行教学,使用大量的题目让学生来做,以此来加强对化学知识的理解和应用。但是化学的知识点复杂,如果学生一味地做题,没有掌握复习的方法以及解题的思路,那么每天即使做大量的题目还是无法提升化学成绩。在新课标的理念下,教师要不断创新教学模式,让学生能够主动地对化学复习进行探究,提升复习效率。在此笔者讲一讲几种常用的复习策略。
一、比较法
比较法是将所掌握的知识、概念进行对比,发现其中的相同点与不同点,在比较中发现两者的本质区别。在化学复习中使用比较法能够将容易混淆的概念很好地区分开来,在一些容易出错的地方进行重点把握、加深印象,提升复习效率。一般在化学中使用比较法是将基本概念进行比较,将理论知识进行比较,将化合物的性质进行比较,将计算方法进行比较,将不同实验过程进行比较,在比较过程中,找到两者的不同特征。我们在使用比较法进行复习时,可以使用表格的形式进行比较,让两者的关系更加直观、清楚,以帮助理解。例如在化学键的复习中,“离子键”与“共价键”的概念是学生很容易混淆的地方,我们使用比较法进行复习,列出如表1的比较表。
表1 离子键与共价键比较表
共价键 离子键
成键粒子 原子 阴阳离子
成键元素 主要是非金属元素和非金属元素 主要是活泼的金属元素和活泼的非金属元素
成键条件 成键原子得失电子能力差异较小 成键原子的得失电子能力差别较大
键的本质 原子间通过共用电子对形成的相互作用 带相反电荷离子之间的相互作用
举例说明 HCl中的H-Cl键 NaCl中Na+和Cl-之间形成的化学键
学生在初学离子键与共价键的时候容易将这两个概念弄反,如果在复习的时候没有让学生弄清楚这两个概念,那么在考试中碰到这些内容时就会出现概念性的理解错误。使用比较法进行表格比较,能够直观地看出共价键与离子键两者的不同。在复习中,教师要教会学生做比较表格的方法,能够自主地制作表格,将自己容易混淆的概念进行辨析,准确把握概念,提高自己的记忆力,提高复习效率。
二、类比法
类比法与比较法相近,都是将两者进行比较,比较法一般用在容易混淆的概念比较中。类比法是根据两种事物的相似属性,从已知一类的属性,类比出另一类的属性,或者从自己知道的解题方法中类比出未知题型的解题方法。通过联想,由新知识引起对已有知识的回忆,再通过类比,在新的知R中找到与已有知识相似的地方。类比思维是通过类比进行联想,从而不断拓展创新。在化学中许多新的知识点都是通过已掌握知识点拓展而来,如果单独地进行每一章知识点的学习,那么学生的记忆无法形成连贯性。使用类比的方法,让每一个新知识点在学生脑海中都有与之相对应的旧知识点,把新知识看作旧知识的延伸,这样做有利于学生将所学知识连在一起。在进行化学复习时,对学生的学习薄弱环节,教师可以引导学生进行知识类比,使学生更容易理解复杂的概念。
例如在复习“物质的量”中的单位摩尔时,运用类比思维,将物质的量与长度相似,这样学生就知道表示物质的量的多少的摩尔与测量长度的米一样都是单位。或者,将这类比到生活中,物质的量就像生活中的“购物袋”,物质中的粒子就像购物袋中装着的绿豆。我们知道,由于绿豆颗粒较小,所以超市将绿豆一小袋一小袋地装起来,以方便选购。同样的,将一定数量的微观的离子“装”作“一袋”,1摩尔就是这样的“一袋”离子,并把它作为计量单位。又如,在复习“元素周期表”时,我们也可以使用趣味的类别方法,将“核内质子”比作皇帝,将“核外电子”类比为平民,如果电子层数越多,则平民离皇帝的距离越远,皇帝对平民的掌控力度就越小,最外层的电子就容易丢失,这也印证了“天高皇帝远”这句俗语。利用这类趣味的方法进行类比复习,能够使学生在枯燥的复习中增加不一样的色彩。教师给学生举出的不同例子会让学生受到启发,从而进行联想,更好地掌握知识。学生如果能够在自主复习时使用类比法,将生活或是趣味的故事与化学概念进行类比,那么就能更好地理解一些复杂的化学概念。如果将这种类比方法应用到做题中,那么再难的化学题都能够从容应对,都能从类比中找到相似的方法,一步步地解答,得出正确答案。
三、归纳法
归纳是将概念中的不同内容按照不同特点进行总结归纳,这是一种聚合型思维。在化学复习中,教师最常用的就是归纳法。归纳法能够有效地将化学中相同类别的知识点进行归纳,使学生在头脑中形成“知识树”,将概念牢牢地记在自己的脑海中。例如复习“海水”的物质时,可以如图 1 的方式绘制图像,使之更直观,更方便记忆。
也可以使用一些基础的符号对知识点进行归纳,如进行“相等式量”复习时,可如图 2 所示进行归纳。
通过不同的方式进行归纳,能够使学生直观地看出不同概念中含有的不同物质以及化学概念。教师可以引导学生进行“知识树”的绘制,在一张纸上将高一到高三的所有化学知识点绘制到一张图中,遇到不理解的概念就画上一个问号。绘制完毕后,让学生看一看自己在这幅图中有多少个问号,是属于哪些方面的内容,针对自己知识薄弱环节进行重点复习,不断填满纸上的问号。这张图就是化学学习的“知识树”,在这样有效率的复习下,学生的化学知识树会更加稳固。学生也在不断绘制的过程中,对化学概念理解得更加透彻。当遇到综合的复杂的题目时,对照知识树从一个个已知条件中区分出它属于教材中的哪些概念,然后一一地进行对应分析,就能快速地找到正确的解题思路。
类比是根据两个(类)对象之间在某些方面的相似或相同,从而推出在其他方面也可能相似或相同的方法.其中的相同性或相似性可能是表面的、次要的、偶然的,也可能是主要的、本质的、必然的.类比作为一种指导性的策略,非常有利于引导学生解决化学问题.由于知识经验和抽象概括能力的不足,当学生面临一些与自身认知结构相偏离的化学问题时,往往一筹莫展,有时试图用纯演绎或纯归纳的方式推理,最终也难奏效.而类比却成为十分活跃的思维工具,在已知和未知之间迅速架起一座座桥梁,形成解题之捷径.在高三化学复习教学中,很多学生出现“讲过的题会,未讲过的题目不会做 ”,“概念 、原理记住了,可就不会灵活运用”,学生考试成绩不太理想.基于此种现象,教师要引导学生将书本中熟悉的知识类比到新的问题中,通过问题教学激发学生思维,巩固已学知识,培养学生类比迁移、分析解决问题的思维能力和演绎能力.
一、运用类比策略,训练学生的思
维能力
思维能力是能力的核心.思维能力的高低将直接影响到人的整体能力的高低水平.类比策略的运用,有利于学生广开思路.通过比较,诱发悟性,从而能进入新颖别致的构思设计,最终获得准确而清晰的解题途径和方法.
近几年高考试题的特点:“题在书外,理在书中.”这类题目多数取材于最新的化工生产、科研成果、新的实验结果,对学生来说,这类所谓“新类型”的题目“陌生度”大,综合性强,灵活多变,解答时需要前后联想甚至需要合作讨论.对于这类题,我们不但要在平时加强引导学生学会把信息与自己所掌握的知识进行类比,还要让学生通过类比产生联想从而解决问题.利用类比策略的关键是找到新题型与原题型的可类比点,即二者有相似性,从而用相似方法解答相似习题.
新题型与原题型之间的相似性表现在问题情境、表面关系和深层实质关系的相似性.若以情景和表面的相似性来解决试题,是不能完全得出正确地答案的,所以要把深层实质的相似性的关系建立起来,才能有效地解题.
例如,燃料电池,电解质不同,反应原理相同,正负极分别是还原氧化反应,不同的是电极反应式不同.利用类比策略可以解决以酸、碱、熔融物为电解质的燃料电池.酸性下,碳转化为CO2,氢转化为H+;碱性下,碳转化为CO2-3,氢转化为水;熔融电解质对应的燃料电池类似于碱性燃料电池,负极是借助电解质的阴离子进行反应,正极生成对应的阴离子.只要分析清楚反应的本质,电极反应式就不难写出.学生只要学会解答常见燃料电池的简单习题,归纳总结一些规律性的知识,遇到类似的问题时就可以迎刃而解.再如:类卤素或拟卤素的化学性质与卤素单质相似,学生熟悉卤素单质化学性质,就能解决类卤素或拟卤素的相关练习.
二、运用类比策略,培养学生的演
绎能力
类比主要是找出两类对象的特殊本性,而演绎主要是从一般到特殊.“演绎”是指根据已有的知识规律、理论,将共同要素的新旧知识进行类比,运用已有的规律、理论来指导新的学习与解答新的问题.演绎法在高中化学中应用比较多,如在基本概念、基本理论、物质性质等中应用广泛.培养学生的演绎能力,关键是进行类比联想,异中求同,同中求异.类比策略主要有系统类比、正反类比、新旧类比.
系统类比主要用于基本概念和基本理论中,如学习化学平衡后,再学习电离平衡、沉淀溶解平衡时就比较容易.因为它们有共同的一般原理:在同一体系中,正逆反应同时进行,且正逆反应速率相同时,就达到平衡状态,即“异中求同”.通过对比,不同的化学平衡状态是有区别的,及“同中求异”.再如:学习化学反应、氧化还原反应、离子反应等理论,他们共同的是产生新物质,不同的是反应物的符号不同.在复习中通过对比,就可以使知识学活并系统化正反对比是从正、反两个方面进行比较的.如,氧化反应与还原反应、氧化剂和还原剂、氧化性和还原性、沉淀与溶解、化合与分解、原电池和电解池、充电和放电等.只要记住一方,另一方正好相反,不用都记,都记反而会记混淆.
类比推理无论是在知识的获取与掌握中,还是在实际问题的解答中都能够发挥很好的辅助功效.首先能够起到的一个作用便是可以实现新旧知识的联结,能够帮助学生有效搭建新旧知识间的桥梁,这一点在实际教学中有着很重要的教学实践意义.对于那些基础知识较为一般,且学习能力不足的学生而言,搭建新旧知识间的联结是这些学生普遍面临的一个难题.学生容易学了后面忘记前面,对于知识点之间的关联缺乏洞察力.要想化解这个问题,类比推理的思维能够发挥功效.在教给学生类比推理思想方法后,学生明显能够感受到新旧知识间的联系,对于相关知识点的掌握也会更加牢固,这无疑是对于课堂教学效率的一种推进,也能够帮助学生构建自身的知识架构.例如,在讲“二面角”时,教师可以将“二面角”与“平面角中的角”相结合,展开新旧知识类比教学.教师可以通过类比两者的图形、定义、图形的构成、表示的方式等方面来深入类比教学.学生在过往的学习中脑海里已经基本形成了“平面角中的角”的概念,学生可以根据自己的理解将知识进行类比推理,这样能帮助学生更好地掌握新知识.类比推理的方法在很多新知的教学中都能够发挥积极的教学辅助功效,不仅能够借助学生已有的知识体系为新知教学提供铺垫,而且能够培养学生的思维能力.
二、构建完整的知识体系
类比推理还能够帮助学生构建自身完整的知识体系,这对于学生知识应用能力的培养与深化将会很有帮助.随着学生积累的知识的不断增多,不少学生都容易对于相关联或者有一定相似形的知识点造成混淆,学生对于一些有联系的定理、定律以及计算方法与计算公式等容易弄错.这一方面反映了学生对于基础知识的掌握不够牢固,另一方面也是学生思维能力不足的一种体现,这些都会对于学生完整的知识体系的构建造成阻碍.要想化解这类问题,教师可以借助类比推理的方法来深化学生对于相关知识的理解与掌握,可以在知识教学时透过知识点的类比来深化学生对于不同概念的理解与区分,进而帮助学生构建更为牢固的知识体系.例如,在讲“双曲线”时,教师可以将“椭圆”和“双曲线”知识相结合,可以将两者的方程、对称性、焦点、离心率、准线、渐进性方程、曲线上点M处的切线方程相类比.通过这些知识,可以将“椭圆”与“双曲线”之间的各种知识系统化.“椭圆”与“双曲线”之间本身就存在很多的相似之处,学生在记忆时可以将两者相结合记忆,这样会让学生更好地理解与记忆,在掌握知识的时候更加全面,记忆更加牢固.又如,在讲“共线向量”、“共面向量”、“空间向量”时,教师可以通过知识间的类比进行授课,将这几个知识点之间的基本定理、基本定理的变式、基向量、基向量的个数之间进行类比,让学生更好地理顺它们之间的关系,完善学生对于这些知识的认知结构.
三、培养学生的思维能力
类比推理的方法,不仅在知识教学时能够起到很好的辅助功效,而且对于学生思维能力的培养也很有帮助,尤其是在提升学生的解题能力上能够起到推动作用.很多解题思想、解题方法与解题技能都可以得到发散与延伸,不仅在一类问题上可以有很好的应用,在其他问题的解决中也可以发挥良好的功效.这便是类比推理思维的一种直观体现.因此,让学生在具体问题的解答过程中有意识地应用类比推理思想,能使很多复杂问题迎刃而解.例如,在讲“空间图形”时,教师可以将学习平面三角形时的余弦定理拓展到“空间图形”中,可以类比余弦定理,写出斜三棱柱的三个侧面面积与其中两个侧面所形成的二面角之间的关系式.这样就将平面三角形中的余弦定理运用到空间斜三棱柱中.通过上述问题的探讨可以发现,类比推理思想是数学知识的重要源泉,它能够培养学生创造性的思维方式,让学生大胆地思考问题,并且灵活找到问题的解答方案.
四、总结
关键词: 物理教学 类比 KPK
类比是物理学中常用的一种教学和学习方法,把已经熟知的事物(类比对象)类比为未知的事物(研究对象),然后根据两个对象之间存在着某种相类似的关系,利用逻辑推理的思考形式,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应的性质。奥苏贝尔强调,新的学习必须能与已有的认知结构中的旧经验取得关联,才是“有意义的学习”。他提出的比较性先行组织者就是运用类比的方法将新概念与认知结构中现存的旧概念作联接,以获得新知识。这种通过学生已有的旧经验来同化,调整新知识的学习方式,正好符合建构主义的基本主张。
物理学史上利用类比的方法对物理学作出杰出贡献的例子很多,比如1767年普利斯特列以非凡的洞察力领悟到电力可能与万有引力相似,都符合反比平方定律,这一点在1784年被库伦通过扭秤实验所验证;日本物理学家汤川秀树把核力和电磁力进行类比,认为电子间的相互作用是通过交换某种媒介粒子而间接地发生,从而提出核力的介子理论。在物理教学中,类比方法也是学习和科研的一种行之有效的重要手段。教师可把声波与光波、电磁振荡与简谐振动等进行类比,将已知的知识经过经验迁移,运用到未知的知识中,把它们联系起来从而发现新规律,推出新知识。
德国卡尔斯鲁厄物理课程(简称KPK)是一套全新的思维结构和教学方法的物理教材,此课程的特色之一就是采用了大量的类比方法重构了学生来自生活世界的概念。其中的类比方法按认知层次大致可以分为两类。
一、形式特征的类比
形式特征的类比主要在比较来源和目标两者的表面特征的相似性,从形式上建立一一对应关系,属于较低层次的认知。在KPK中把实物型量类比为实物,我们可以像处理实物(比如水、空气等)一样来处理这些量。这些实物型量包括质量、能量、电荷量、动量、角动量、熵等,它们都可以被想象为一种物质或液体。能量可以从一个物体传递到另一个物体上,在形式上具有流动性,因此我们就可以把能量看成流体来研究。
1.语言描述方面,我们可以说电荷量从A流到B或者说电荷量离开A到达B。例如,图1中电动机正在给电容器右边的极板做功,电场中左边极板的势能在增加。如果用实物型特性可以描述此过程为:“能量通过绳子和右边电容器极板流进电容器的电场。”图2中人拉绳子,使小车动量发生变化。我们可以说:“动量通过绳子流进小车。”像这样的日常生活中的语言对于没有学过物理的学生来说都是非常熟悉的,也便于理解。
2.概念表述方面,KPK依据已知概念形成的思维路径,构建了新的概念。例如生活中我们通常将能够完成液体或气体从低压处传输到高压处的工具叫做“泵”。在电学中,电源在能使电量从低电势流到高电势,就像水泵一样使水从低压处流动高压处,因此在KPK中电源叫做电泵。类似的,在力学和热学中把这样的泵叫做动量泵,角动量泵和热泵。在化学反应中叫做反应泵。再比如,表1通过形式上的转换把动量流和水流之间进行类比。
二、结构性特征上的类比
结构性特征的类比是根据来源于目标所潜存的属性特征或功能等相似性,进行关系的对应,属于高层次的认知。KPK物理课程是以实物型量为中心概念,用实物型量流来构建整个课程。“流”的思想贯穿着整套教材。
根据吉布斯基本方程式:dE=TdS+φdQ+vdp+μdn+…在数学结构上的变换得到能量在各分支学科的传递方程:P=TI+φI+vF+μI+…称之为能流方程。其中TI表示热能;φI表示电能;vF表示机械功;μI表示化学能。能量变化的形态取决于能量变化不为零的那一项,如果TI是唯一不为零的项,那么能量就以热的形式变化,这样方程就可以简化为:P=y・I。根据这种结构特征上的相似性,我们不但很容易看出物理学各分支学科的类比关系,而且把化学、信息学与近代物理的部分都统一在一个结构之中。任何一个物理过程都是能量流动的过程,而能量的流动总伴随着一个或一个以上的实物型量的流动。这些物理规律和结构重复出现在各个学科之中学生只需要学习一次,如要掌握可以较大程度地提高学习和教学的效率。
通过这种结构上的类比,便得到了简单而有效的能量传递的图像,如图3在KPK中把这种图叫做能流图,其中能量收发器是指在物理过程中可以提供或接收能量的装置。例如图4就是发动机工作的能流图。任何一个物理过程都可以通过类似的能流图来表示,从而在学生的头脑中把物理过程加以形象化。
类比方法符合人们的认识事物的规律,不仅可以把新的知识纳入到原有的知识中去,把抽象的概念变形象,变难为易,而且可以在学习知识的过程中举一反三、触类旁通。当然这种类比方法不能过度地使用,类比教学也是有限制的,在这里就不作具体说明。KPK通过大量的类比方法增加了学科之间的联系,进一步完善了物理学的知识体系,同时学生的知识迁移能力也得到了增强。这种课程的设计思想可以对我国的物理教材起到很好的启示作用,从而推动我国的物理教材的改革。
参考文献:
[1]蔡铁权,姜旭英,胡玫.概念转变的科学教学[M].北京:教育科学出版社,2009,(3):282-288.
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[3]陈敏华.德国卡尔斯鲁厄物理课程的结构和特色[J].物理教学,2007,(11).
【关键词】盲人;教学;讲解式类比
在盲人教学中由于盲人自身的生理特点和缺陷限定了教师在授课过程中所选择的教学方式更加局限化,如多媒体教学的应用、观察法的应用等等。由于对物体的形状认知的缺失和对物体理解具有偏差性甚者有些事物是抽象性的无法感知,所以加大了盲生在学习中的难度。如何让学生更快更准确的理解和掌握,经过多年在教学中的摸索,发现讲解式类比更适合盲生的心理和生理,有力的提升了教学质量,也极大地鼓舞了学生的学习热情,形成了乐思、好学的良好的学习氛围。
1 类比及类比讲授的概念
1.1 类比 类比就是从已有的知识经验中提取一个问题、概念或情境,然后把这一问题、概念或情境应用到新的问题、概念或情境中去。记忆中已有的问题、概念或情境称为“源”,当前的问题、概念或情境称为“靶”。类比思维的核心是通过一个影射过程,将知识从一个情景转化到另一个情景,即在一个信息的主要方面和另一个信息的主要方面找到一一对应的定势(通常不能完全一致)。类比即逻辑学中定义的“类比推理”。利用有关的经验来解决一个当前问题的一个主要障碍就是要找到相关的过去经验。学习者通过特征及特征间的联系,可能回想其先前的样例,这一回忆激活了当前问题有关先前问题中的抽象信息。
1.2 讲解式类比 讲解式类比即类比讲授是指在学习中能够类比推理的形式应用类比信息的表征。在教学过程中运用类比建构方法对于优化学生的思维品质、深化理解概念、提高学生学习效率等具有特殊的意义.所谓类比建构,是指根据两个或两类事物在某些属性上相同相似,从而推出它们在其他属性上也相同或相似的一种推理方法.其推理模式可表示如下:类比对象A B类比属性XYZW XYZ于是猜想对象B也具有属性W。
2 类比在按摩教学中的应用举例
2.1 人体解剖学的应用
我们在讲解人体解剖学的心血管系统时,把心脏的功能比作泵将血液输送出去,而血管就像管道一样将血液运送到组织器官起到营养作用。血管分为动脉、静脉,毛细血管。我们把动脉类比成出水管,静脉类比成回水管,而毛细血管是动、静脉衔接处即出水管和回水管的衔接处。心脏泵出动脉血,由动脉携带氧分在组织器官中被消耗代谢,在毛细血管处衔接转为静脉血流入心脏。还有在讲解脑垂体的解剖位置时,我们把整个颅脑类比成教室,把脑垂体类比成挂在教室正中的灯泡,这样一个简单的类比将原来复杂的、抽象的、具体的文字描述简化成日常生活中常见事物更加形象化、直观化,对于视障学生通过日常生活中学生能够感知和理解的事物去理解一些新内容、新知识,这种讲解方式学生更容易接受和理解。
2.2 中医基础理论中的应用
中医基础理论“精气学说”中,气的运动方式有四种:升、降、出、入。如果从文字表面理解学生很难理解这四种运动形式,我们通过类比将其创建到情境中:气的升的运动方式可以类比我们打嗝现象;气的降的运动方式可以类比我们说话、咳嗽耗气的现象;气的入与呼吸的吸气过程联系起来;气的出与呼吸的呼气过程联系。通过利用一些熟悉而又常见的现象进行类比极大的有助于学生理解一些陌生而又抽象的知识。
3 教学中类比有效特征
在教学中我们应用类比进行教学,但是类比教学不是万能的,不是任何知识都可以应用类比去讲解,这就要求我们牢牢把握教学中类比有效性的一些重要特征。第一,类比能够帮助学生回答推理性的问题。提供类比将迫使学生思考类比结构能促进他们对新概念的理解。第二,类比对初学者的作用比高级学者大,初学者能够根据已知领域推论未知领域。同其他教学方法一样,类比教学虽有其独特优势,但也有其自身的缺陷和局限性。一方面,开展类比教学就需要对源问题进行必要的分析、阐释,并要靶问题进行对照比较,这需要我们有丰富的教学经验积累和花费大量的时间去研究和选取合适的“源”;另一方面,在类比过程中,学生的思维主体有一个从源问题到靶问题再从靶问题回到源问题变换转移过程,这在客观上存在着分散学生注意力的可能性。因此,我们在选择类比法教学时,应充分考虑其必要性,切忌滥用。仅有很强可比性,并不意味着一定会有理想的类比效果,因为类比的成败还与学生对源问题本身的认知和了解程度密切相关。不难理解,假如学生对源问题本身尚且一无所知,那么,进行类比迁移和类比推理也不可能实现的。这就是说,我们在设计和构建一个类比时,必须立足于学生的先备知识,选择学生了解的、熟悉的,最好是学生喜闻乐见的、司空见惯的事物或现象作类比源。为此,我们可从以下两个方面来思考:一是从学生的先前学习过的知识内容中选择类比源。二是从学生的日常生活中选择类比源。特别是盲人学生在选取类比源的时候要充分考虑到他们生理缺陷,将常见而又易于理解的事物或现象作为选取对象,这样才能确保类比教学取得良好的教学效果。
4 小结
通过上面的讨论和实例,我们发现在论证某一问题的时候,我们必须对所需的类比万分谨慎,因为,这些类比对思考当前情景有着深远影响,所以在盲人按摩教学中的讲解式类比的应用尤为重要,但类比的选取也要符合有效特征才能取得良好的教学效果。
参考文献:
誉为科学活动中的“伟大的引路人”,是它首先推动了假说的产生。尽管类比不能代替论证,但可以为理解新知识、概念和规律提供依托。因此,作为一种“从特殊推到特殊的科学方法”,类比法在物理教学中有着广泛的应用。
一、新、旧知识类比
物理学是自然科学中的一门基础科学,它不仅有一定的知识内容,而且这些内容之间存在着必然的内在联系。将新、旧知识进行类比,给学生以启示,使学生易于掌握新知识,同时也巩固了旧知识。
如在学习静电场一节内容中,“电场”概念的建立是极为重要的,但由于此概念比较抽象,学生往往难以理解。可以用力学中所学重力场与之类比:地球周围存在着重力场,地球上所有物体都处于重力场中,都受到了地球的作用——重力。同样,电荷的周围存在着电场,电场对处于其中的电荷有电场力的作用,(如:点电荷间的库仑力的作用)。再由物体在重力场中具有了与地球位置有关的重力势能,引导学生总结出,检验电荷在电场中也应具有与场源电荷位置有关的电势能。如此类比,相当于在新旧知识间架起了一座桥梁,让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识。
又如:场强E和电势U这两个描述电场的物理量,E、U与检验电荷q有无关系呢?而牛顿第二定律M=F/a,当物体受到的合外力为零时,物体产生的加速度也为零,但物体的质量为一定值;再有,欧姆定律中R=U/I,若电阻不接入电路中,U、I均为零,但电阻R却一定。究其原因,盖它们都是事物本身的物质属性。这种简单的类比,使学生顿悟:E、U是描述电场本身性质的物理量,电场是客观存在的,与检验电荷无关,而定义式:E=F/q、U=ε/q只是定义E、U和计算E、U大小的。
二、生活经验与物理规律的类比
学生在日常学习生活中积累了一定的生活经验。用学生身边的事例进行类比,可启发学生的思维,调动学生学习的积极性,培养学生在生活中观察和分析事物的能力。
如讲电势差时,可用瀑布来作为例子,瀑布的水量越大,落到底部的动能越大;而瀑布落差越大,落到底部的动能也越大,动能是由重力势能转化获得的,即瀑布的重力势能与瀑布的水量、落差有关。让学生自己类比得出:电势能与电荷量和电势差有关:ε=qu
介绍弹簧振子的振动时,振子向平衡位置方向运动为变加速运动,学生不能理解加速度减小而物体速度增加这一现象,可用人的身高增长作类比:人从出生到成人,其身高逐渐增高。当人的年龄接近成人阶段,其身高增长速度将逐渐减慢,但人的身高却仍在继续增高,只是增高变缓了,而并非人越长越短。当身高停止增长,人的身高达到了他一生中的最大身高。学生从这一简单的类比中高很易理解:加速度在减小,只意味着速度的增量在逐渐的减少,但物体的速度值却在增加,为变加速运动。
三、相关学科知识与物理知识的类比
自然科学分科庞杂,物理只是众多学科之一,可以用其它学科的一些学生已学过的知识进行类比,帮助他们理解一些物理现象和物理过程。
如讲解饱和汽,学生往往认为达到饱和状态时,液体不再蒸发。这可与生物学中“根对水的吸收”类比:当根细胞内的细胞液的浓度与土壤溶液的浓度相等时,相同时间内进出细胞膜的水分子数相等,为一动态平衡。学生可从类比中得出结论:密闭在容器中的液体达到饱和汽状态时,单位时间内液体蒸发产生的汽分子数和回到液体内的汽分子数相等,也是一个动态平衡。故宏观上液体分子总数不再减少,汽分子数不再增加。
又如,学生在化学这门学科中详细学习了物质的内部结构,知道了物质不灭定律,类比就可以知道电荷守恒定律。
关键词:力学;类比法;物理知识
一、新旧知识的类比
物理科目是众多自然科学之一的科目,它不仅拥有丰富的知识内涵,并且其内容之间存有一定的内在联系。在高中的物理教学中,我们可以利用新知识和旧知识展开类比,启发学生,不但让学生更容易掌握新知识,而且亦稳固了旧知识。例如,在教学“静电场”这一环一节时,建立“电场”概念十分关键,然而因为其概念非常抽象,学生很难理解。因此,教师能够运用力学中的“重力场”与“电场”来类比:地球四周存有重力场,地球上所有物体均处在重力场中,从而获得了地球的重力作用。同样,电荷的四边亦存有电场,电场亦获得了电荷四边的电场力作用,而物体又在重力场中获得了与地球位置相关的重力势能。这时,教师可以引导学生分析、总结出电荷在电场中获得与电荷位置相关的电势能。这样类比,联系旧知识,掌握新知识,从而使学生能够从以前学过的旧知识中顺利地理解和吸收新知识。
二、生活经验与物理规律的类比
学生在平时的学习及生活中积累了相应的生活经验。采用贴近学生生活的事例展开类比,可激发学生的思维,带动学生学习的自觉性,培育学生在平时生活中观察及分析事物的才能。
例如,在教学弹簧振子的振动这一环节时,当振子向平稳的方向运行时,称之为变加速运动,学生很难理解速度减小后,而物体速度会随之加大这一物理现象。此时,教师可以采用人的身高增长来做类比:人从幼儿阶段长到成人阶段,他们的身高慢慢随着年龄的增长而增高。当人成长到接近成人的时段,他们长高的速度亦会随之减慢,尽管人的身高依然在逐渐长高,但是长高的速度却变慢了,而不是人的增长越长越短。当人的身高停止增长时,这时人的身高则是他一生中只能增长的最高身高。从这些简单的生活类比案例中,可以让学生更好地理解:速度在降低,只意味着速度的增加的量度也在慢慢地减少,而物体的速度值却能够随之加大的物理运动,也称为变加速运动。
三、相关学科知识与物理知识的类比
自然科学分科繁杂,物理只是许多科目之一,在高中的物理学习中,老师可以利用别的科目中学生所学过的知识展开类比,帮助学生更好地理解一部分物理现象及物理转变的过程。
例如,在学习“饱和汽”这一环节时,学生总是认为液体在获得饱和状态时,就不可以蒸发。我们可以采用生物学中的“根对水的吸收”来做类比:当根细胞里面的细胞液的浓度和土壤溶液的浓度是一样时,相同的时间里进出细胞膜的水分子数量就会一样,其被称为动态平衡。这时,老师再引导学生从类比中获取结论:密闭在容器里的液体在获得饱和汽状态时,同样的时间内液体蒸发产生的汽分子数量和回到液体内的汽分子数量是相等的,同样属于动态平衡。又如,学生在学习化学科目时,已经学过了物质的内部结构,从而掌握了物质的不灭定律,类比则可以理解电荷守恒定律。
总而言之,作为许多教学方法之一的类比法,在高中物理教学中已经获得了广泛应用。不管是在老师的教学过程中抑或是学生的学习过程中,只要可以有概念地将类比法和别的有效的教学方法有机地结合起来应用,必然能够提升教与学的成效。
参考文献:
“三生教育”包括生命教育、生存教育、生活教育,既是一种实践活动,也是一种理念的存在。所谓“三生教育”理念,是一种以人为本的、关乎人的现实发展的理念,以生命的完善、生存的多样及生活的幸福为主要目的,促使社会群体对人本身的关注,是超越现实功利和社会浮躁的一种精神性的、指向未来的、终极的泛型。人的生命本质在于其所具有的精神性与反思性,人对自己生命状态的沉思本该以人的自然本质为依托,去审视自身的生存现实、生活现状及生命活动的价值。“三生教育”理念的提出,实践的落实,正是人类对自身这种精神性、反思性的最好诠释。“三生教育”从人的生命、生存、生活的之根本上对人的发展做了动态的刻画,为全面发展教育提供了可供参考的行动指南。人的一生,是从出生到死亡,生命作为这一过程的具体承载形式而存在,生存则是这一过程得以表现的保障,生活则在某种程度上集中体现了该过程。“人的本质是一切社会关系的总和”。人在社会关系中的生存即生活。因而,人的生活表现为复杂的社会生存现象,是被“社会化”了的“自然人”的生活。基于这样的理解,便可基本确定“三生教育”的内容构成:生命教育最基本的内核是让受教育者认识生命,在此基础上尊重生命、敬畏生命、珍爱生命,进而发展、完善生命;生存教育则是帮助受教育者学会生存,学会在自然界中生存,亦在人类社会中生存;生活教育则旨在帮助受教育者和谐地生活,处理好生活事务,继而追求个人、家庭、团体乃至民族、国家、人类的幸福。
二、高中化学教学中渗透三生教育的意义
我国新一轮化学课程标准强调,在教学中落实“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观“三维目标。化学是在人类解决问题的过程中产生形成的,作为自然科学,新课程在淡化了化学的双基知识的同时,增加了化学与生活、社会的联系。由于高中生的人生观和价值观还处于朦胧阶段,正处在人生的十字路口,作为化学教育工作者有必要利用学科优势,让学生在接受化学科学知识同时认识和感悟生命价值,热爱自己的生命、生活,并逐步形成正确、积极的人生观和价值观。在教师潜移默化、润物无声的引导下,在化学教学过程中渗透生命、生存、生活教育,有利于学生未来长足发展。
三、在教学中渗透三生教育的策略
1.充分挖掘教材中的三生教育因素,增强学生对生命、生存、生活的认识
高中化学学习的内容更加广泛、深刻,随着学习内容的增多和深度的加深,教材中涉及到人类生命、生存、生活的相关内容也更加丰富了,教师在教学中对这些内容加以恰当地利用,让学生感受和领悟这些知识,理解化学知识在社会生活中的应用,尽情领略化学给人类带来的便捷与舒适,同时增强学生回报社会、服务社会的责任感,体会到“科学技术是一把双刃剑,它既能造福于人类,又能为人类带来灾难。”随着科学技术的发展,现代化学不断为人类创造着物质文明和精神文明的同时,科学技术的发展也带了一些负面影响甚至灾难。教师在引导学生学习时也要毫不回避地向学生说明:由于人类对科学技术应用的考虑欠缺,人类正面临着诸如酸雨、温室效应、臭氧层空洞、能源枯竭等严重的环境问题的威胁,让学生理解这些问题的出现并不是化学本身造成的,但这些问题的解决,必须要依靠化学的方法。同时在教学中结合化学教材中相关内容思考人与自然、人与社会和谐发展的重要性,树立可持续发展的科学意识。通过充分利用教材中的素材,有机地渗透三生教育,从而使学生在学习化学的过程中形成关切生命、关注生存、关心生活的意识,在未来的生命成长中努力发现化学的价值,正确地用化学知识、化学思想思考和解决生活中遇到的问题。
2.引导学生积极参与化学课堂实践活动,让学生在参与中感受“三生”
化学教学中渗透三生教育意味着化学教学要关注教学过程中学生的参与和体验,而不能仅仅关注学生学习结果。化学教学过程不仅是学生学习化学知识的一种认知过程,也是一种情感体验过程。学生的知识和情感的发展正是在参与各种形式的实践活动中得以实现的。对于每一学生而言,生活的过程就是经历与体验的过程。课堂实践活动作为他们学习和生活的一种主要形式之一,是促进学生获得生命与生存体验、生活快乐多彩充满意义的重要过程。让学生在生活的实际中搜集资料,体会到人类生存发展的价值,在相互分工与合作中体验到生命的意义,在知识提升、友谊加深的过程中感受生活的快乐。学生在实践活动的过程中接触到许多生活中可以见到的化学知识,教师在教学中应给学生以引导,让学生学生认识到化学对生命、生存和生活的意义,使学生不仅能了解化学知识,而且能认识到自己在用化学,这样可以增强学生的认知兴趣,培养对学习的积极情感和对人生的积极态度。
3.充分发挥化学家的榜样熏陶作用,塑造学生的高尚人格
化学家奋斗的历程是严谨治学、百折不挠、勇于进取的典范,许多化学家的一生,重视人的价值,孜孜不倦地追求社会的和谐发展,是科学精神和人文精神结合的楷模。在教学中以这些这些典范为背景,激励学生以化学家在创造伟大业绩中所表现的人格力量为楷模,从科学家身上学习勇于探索、不断追求的科学精神。化学科学的发展离不开一代代化学家的研究,化学家在研究化学的过程中留下了不少美好而生动的故事,这些故事中往往承载着化学家的人生价值,在教学中融入化学家的故事对学生生命价值有重要的启发意义。例如,在讲授“纯碱的生产”时,引入侯德榜先生的故事,让学生了解到侯德榜先生少年时期刻苦学习的精神,学有所成后放弃国外优越的工作环境,怀着为振兴祖国民族工业的决心和信心回国,通过自己的刻苦专研,最终发明了“侯氏制碱法”,打破了英国一家公司制碱业的垄断,赢得了国际化工届的高度评价的故事,陶冶学生的爱国情操。又如,在元素知识的教学中适时地引入居里夫人发现放射性元素镭,并在极其简陋的实验条件下通过艰辛的工作从两吨多的沥青中提炼出三克镭,却没有将镭的发现申请专利,而是以“科学无国界”的精神把它献给了全人类,让其为全人类服务,培养学生关心全人类的大爱情怀。总之,化学家的故事是很多的,在教学中教师要善于在适当的内容中融入化学家们的经典故事,对学生高尚人格的形成具有不可估价的教育意义。
4.在化学教学中渗透美育,陶冶学生的生活审美情趣
(1)在化学实验教学中渗透美育,提升学生的科学艺术感著名雕塑家罗丹说“美是无处不在的,对于我们的眼睛,只是缺少发现。”化学是一门以实验为基础的科学,化学实验中蕴藏着丰富的美,在化学实验室错落有致地陈列着形态各异、质地不同、用途千差万别的各种化学仪器中,这些仪器就像一件件栩栩如生的艺术品,给人以美的体验。如平底梨型的容量瓶给人以对称和谐之美,实验仪器之间的组合给人以结构的整体和谐之美,实验的设计思路更是给予学生以导真、求善、至美的创造美的启迪。实验过程中神奇的化学反应现象让学生视野开阔,看到而非描述性的真实美。实验中无色的液体的晶莹剔透之美,物质之间相互反应表现出颜色的千变万化之美,更重要的是学生在完成一个实验设计,制得一种实验气体,发现一种实验现象过程中体会到的付出后的收获美、合作交流的分享美。这些美的体验不只是对学生感观上的熏陶,更是对学生心灵的启迪。
(2)以化学规律类比人生道理,使化学教学融入人生哲理美化学作为一门自然科学,主要是研究大千世界物质的结构、性质、用途以及变化规律,从而为我们人类的生存和发展服务的,然而自然界中的客观物质之中的规律并非与人类社会规律没有相似之处的。在化学教学中进行恰当的类比,既可以使学生在轻松愉快中理解化学知识规律,同时学生也可以通过化学知识中的规律来理解人类社会发展中的一些规律,从而形成正确的人生态度、对学生的未来成长具有积极的指导意义。例如,在学习氧化还原反应过程中的电子得失守恒规律时,可以这样类比来引导学生正确对待生活中的得失:对待得失恰似氧化还原,得到会使你的价位降低,而给予反而却能使你的价位身高;又如,学习了二氧化硫与氯水的漂白作用后可以这样类比:SO2为品红褪色是暂时的,氯水为品红褪色却是永远的;而氯水让石蕊变红是暂时的,SO2让石蕊变红却是永远的,你是否找到值得你为之彻底改变或愿意为你永远改变,而好好学习的那个人呢?再如,学习氯化钠的形成过程后这样类比总结:人生有很多东西其实就像最外层电子,都是身外之物,得失乃瞬间之事,慷慨如钠者,贪婪如氟者,所差只不过几个微不足道的电子,生如夏花,何必要争得你死我活,被几个电子压得喘不过气来,钠原子也好,钠离子也罢,只要守住自己的“核”就不会在充满诱惑的世界里,迷失自我。类似这样的类比,让学生在学习化学的同时,从化学物质之间的反应规律,体悟对待人生的态度,正确地看待生命中的得与失,追求与放弃的辩证关系,从而在未来的人生之路上更加通达,更富有智慧。