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      科學(xué)概念的構(gòu)建要關(guān)注知識的本源
      ——談《密度》一課的教學(xué)

      2016-07-12 03:25:38浙江省寧波市鄞州區(qū)古林鎮(zhèn)中學(xué)
      新教育 2016年8期
      關(guān)鍵詞:鐵塊本源區(qū)分

      □ 浙江省寧波市鄞州區(qū)古林鎮(zhèn)中學(xué) 樊 勇

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      科學(xué)概念的構(gòu)建要關(guān)注知識的本源
      ——談《密度》一課的教學(xué)

      □ 浙江省寧波市鄞州區(qū)古林鎮(zhèn)中學(xué) 樊 勇

      知識的最初表現(xiàn)形式是經(jīng)驗(yàn),是感性認(rèn)識,而后在生產(chǎn)生活中加以驗(yàn)證和提升,從而形成理論,以更好地指導(dǎo)生產(chǎn)和生活,這便是知識的本源。初中科學(xué)教材中,有較多概念的教學(xué),這些科學(xué)概念的形成,都經(jīng)歷了較復(fù)雜的演化過程,而這一過程正反映了知識的本源。初中科學(xué)概念的教學(xué),教師不僅僅要講清楚概念的涵義和運(yùn)用,更重要的是引導(dǎo)學(xué)生在一定的情境下構(gòu)建概念,通過學(xué)生自己的探究一步一步逼近概念的本質(zhì)。這就體現(xiàn)了“概念是學(xué)生自主構(gòu)建出來的,而不是老師講出來的”這一新課程理念。

      初中《密度》一課的核心是密度概念,這一概念的初始表象必然有具體的指向性意義,絕不會(huì)一開始就是抽象的邏輯理論。因而,這堂課成功的關(guān)鍵不是對密度概念的講解,而是創(chuàng)設(shè)密度知識的最初原型,引導(dǎo)學(xué)生由淺入深,逐步構(gòu)建密度概念的過程。如下密度概念的構(gòu)建采用躍進(jìn)式探究,共四個(gè)環(huán)節(jié)——

      環(huán)節(jié)一:尋找生活原型,調(diào)動(dòng)學(xué)生知識儲(chǔ)備。

      桌上有兩個(gè)大小均為1立方厘米的小正方體,其中一個(gè)是鋁塊,一個(gè)是鐵塊,你能想出哪些方法鑒別它們?

      環(huán)節(jié)二:定性到定量,反映密度的原始模型。

      桌上有兩個(gè)外觀相同(均涂黑),大小均為1立方厘米鋁塊和鐵塊,現(xiàn)給你一架托盤天平,你能用什么方法區(qū)分開來?

      1.如果沒有砝碼,只有一架天平,如何區(qū)分兩者呢?

      2.如果有砝碼,利用天平,測出它們的質(zhì)量,分析數(shù)據(jù),你有什么發(fā)現(xiàn)?

      環(huán)節(jié)三:深入地定量分析,自主建構(gòu)密度概念。

      桌上有兩個(gè)外觀相似,質(zhì)量和體積均不相同的鋁塊和鐵塊,現(xiàn)給你一架托盤天平,你能用什么方法區(qū)分開來?

      思考:(1)要想?yún)^(qū)分甲和乙哪個(gè)是鋁塊,哪個(gè)是鐵塊,結(jié)合活動(dòng)二的結(jié)論,你覺得應(yīng)該補(bǔ)充什么數(shù)據(jù)?(2)補(bǔ)充的數(shù)據(jù)有什么意義呢?是如何算出來的?

      環(huán)節(jié)四:定量到抽象,理解密度概念的本質(zhì)涵義。

      桌上有六個(gè)物塊,三個(gè)是鐵塊,三個(gè)是鋁塊,請稱量出它們的質(zhì)量與體積,并算出各自質(zhì)量與體積的比值。

      思考:(1)分析甲乙丙三個(gè)鋁塊的質(zhì)量和體積,根據(jù)兩者的比值,你有什么發(fā)現(xiàn)?(2)分析ABC三個(gè)鐵塊的質(zhì)量和體積,根據(jù)兩者的比值,你有什么發(fā)現(xiàn)?(3)對比鋁塊和鐵塊質(zhì)量與體積比值,你覺得質(zhì)量與體積的比值反映了物質(zhì)的什么涵義?

      上述教學(xué)設(shè)計(jì),四個(gè)環(huán)節(jié)由淺入深,層層深入,從生活運(yùn)用入手,由定性到定量,由定量到抽象,逐步引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建了密度這一概念。

      一、知識因用而生,追溯密度概念的本源

      1.淺入深出,還原密度本源。密度概念的形成源于日常生活中常見的自然現(xiàn)象和生活體驗(yàn),如“鐵比棉花重”、“油浮在水面上,而石頭沉入水中”等。在教材中,本節(jié)內(nèi)容安排在《浮力知識》的前一節(jié),也正是因?yàn)樯钪小坝透≡谒嫔希^沉入水中”這一生活體驗(yàn)與密度和浮力直接相關(guān)。但密度概念通過比值法進(jìn)行定義,難度較大,主要是因?yàn)閷W(xué)生對于“體積”有一定感知,而對質(zhì)量的定義卻很難理解,那么質(zhì)量與體積的比值的含義就更難了。原教材中密度的定義是“單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量叫密度”,此定義雖有利于理解密度的涵義,但“單位體積”的指向性不明,即不清楚是一立方厘米還是一立方米,還是如同數(shù)學(xué)中的單位1,任意體積都可以?雖然“單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量叫密度”這一定義不嚴(yán)謹(jǐn),但密度概念的本源一定始于此,這對引入密度的教學(xué)有很好的指導(dǎo)作用。上述的活動(dòng)一和活動(dòng)二中,將鐵塊和鋁塊的體積均設(shè)置為1立方厘米,此為“淺入”,降低了學(xué)生的入門難度,為“單位體積”的理解做好鋪墊,有助于學(xué)生理解密度的涵義。

      2.任務(wù)引導(dǎo),知識因用而生。知識源于生活,因?yàn)橐谏a(chǎn)勞動(dòng)中的運(yùn)用而產(chǎn)生和發(fā)展,并進(jìn)一步地指導(dǎo)社會(huì)實(shí)踐。由于密度概念抽象難解,如果采用教材中直入主題式的探究會(huì)讓學(xué)生失失興趣,索然無味。而本節(jié)課采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,設(shè)計(jì)了四個(gè)活動(dòng)。如活動(dòng)一“兩個(gè)體積均為1立方厘米的鐵塊和鋁塊,你有哪些方法可以辨別”這一活動(dòng)設(shè)計(jì),學(xué)生會(huì)調(diào)動(dòng)各種生活體驗(yàn)和生活常識,從顏色、磁性、硬度、輕重等角度設(shè)計(jì)方案。這一過程很好地發(fā)散學(xué)生思維,調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的前概念,也有助于教師對學(xué)情的了解,為教學(xué)的進(jìn)一步開展做好了鋪墊。同時(shí),通過這一活動(dòng),學(xué)生會(huì)體會(huì)到“解決問題的途徑不只有一條,方法是多維的,知識是多方面的,是彼此聯(lián)系的”這一特征?;顒?dòng)二“兩個(gè)外觀相同,大小均為1立方厘米鋁塊和鐵塊,現(xiàn)給你一架托盤天平,你能用什么方法區(qū)分開來”,這一環(huán)節(jié)任務(wù)相對簡單易行,增強(qiáng)了趣味性,能刺激學(xué)生的動(dòng)手欲望,學(xué)生也容易得出“同樣是一立方厘米的體積,鐵塊質(zhì)量比鋁塊大”的結(jié)論。

      二、創(chuàng)設(shè)最近發(fā)展區(qū),還原知識構(gòu)建過程的本源

      《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出:概念教學(xué)要返璞歸真,努力揭示概念的發(fā)生發(fā)展過程及其本質(zhì)。因此,學(xué)生親身經(jīng)歷概念的自然形成過程是概念教學(xué)的必由之路。激進(jìn)的建構(gòu)主義觀認(rèn)為:“知識是個(gè)人的建構(gòu),不存在共同的知識。”著名的物理教育學(xué)者吳家澍老師指出:“真正的知識是什么?知識就是多年以后,當(dāng)老師教給你的‘知識’都已經(jīng)忘卻,而你腦海中仍然殘留的課堂記憶。”那么課堂記憶是什么呢?筆者認(rèn)為:一是解決問題的方法,二是對待事物的態(tài)度。從三維目標(biāo)來說,就是過程和方法目標(biāo)及情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo),就是學(xué)生在探究和體驗(yàn)過程中建構(gòu)知識,這一建構(gòu)過程需要情感態(tài)度價(jià)值觀的維系。

      1.融知于境,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。教學(xué)設(shè)計(jì)的核心是將知識化為問題,將問題融合于情境,而學(xué)生則在情境中思考問題,在思考問題的過程中掌握知識。所以從根本上來說,教學(xué)設(shè)計(jì)的核心就是問題設(shè)計(jì),一堂好課,就是由一連串的有效問題組成的。

      教學(xué)中的有效問題,是指能夠激起學(xué)生的探究欲望,并能促使他們運(yùn)用已有知識,通過質(zhì)疑、分析或推理,去主動(dòng)構(gòu)建新知識的問題。在本堂課中,核心問題是“什么叫做物質(zhì)的密度?”但對于上新課的學(xué)生而言,顯而易見這是一個(gè)無效的問題。本教設(shè)計(jì)中,活動(dòng)一“如何區(qū)分一立方厘米的鐵塊和鋁塊?”和活動(dòng)二“如何用天平區(qū)分一立方厘米的鐵塊和鋁塊?”是建立在學(xué)生已有的生活體驗(yàn)和知識儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上,是學(xué)生可以利用相關(guān)器材進(jìn)行探究的問題,是有效的具體問題,能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲望,主動(dòng)構(gòu)建知識。而在活動(dòng)二環(huán)節(jié),學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出“同樣是一立方厘米體積,但鐵塊的質(zhì)量比鋁塊大”這一發(fā)現(xiàn),為活動(dòng)三的設(shè)計(jì)做好了知識儲(chǔ)備,也為活動(dòng)三的情境設(shè)計(jì)做好了鋪墊。

      2.循序漸近,概念建構(gòu)水到渠成??茖W(xué)探究是創(chuàng)造性思維活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和邏輯推理交互作用的過程,也必然是由簡單到復(fù)雜、由定性到定量、由具體到抽象的漸近過程。

      上述設(shè)計(jì)的活動(dòng)一,生活體驗(yàn)較多,涉及的方法也較簡單,思維角度廣,很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生已有的前概念,為后繼教學(xué)做好了鋪墊。從實(shí)施的效果來看,有部分學(xué)生想到了“比較兩者的輕重來區(qū)分這兩種物質(zhì)”,并用手掂量的辦法進(jìn)行了區(qū)分,這正是密度知識的本源特征:相同體積的不同種物質(zhì)其輕重不同?;顒?dòng)二的設(shè)計(jì)中,先不給砝碼,直接讓學(xué)生利用天平比較兩者的輕重,然后給出砝碼,讓學(xué)生稱出兩者的具體質(zhì)量,從而對前面的估測進(jìn)行核實(shí)和驗(yàn)證。然后引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)得出:同樣是一立方厘米的物質(zhì),但鐵塊的質(zhì)量比鋁塊要大,正是基于此來區(qū)分兩者的。這一過程正好符合由定性到定量進(jìn)行探究來建構(gòu)知識的本質(zhì)特征,也符合初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。

      活動(dòng)三的設(shè)計(jì)中,鐵塊和鋁塊的體積不相等,質(zhì)量也不相等(鋁塊質(zhì)量比鐵塊大)。然后引導(dǎo)設(shè)問:“我們來通過比較兩者質(zhì)量的大小來區(qū)分它們是否可行?是不是哪個(gè)質(zhì)量大,哪個(gè)就是鐵塊呢?”學(xué)生很自然地回答:“不行,因?yàn)閮烧叩捏w積不相等,不能比較質(zhì)量來區(qū)分?!比缓罄^續(xù)設(shè)問:(1)要想?yún)^(qū)分兩者,除了要稱量出兩者的質(zhì)量,還要測出什么呢?(2)結(jié)合活動(dòng)二的結(jié)論,你認(rèn)為應(yīng)該補(bǔ)充一欄什么數(shù)據(jù)?(3)補(bǔ)充的這一欄數(shù)據(jù)它有什么意義呢?是如何算出來的?接下來的環(huán)節(jié)交由學(xué)生討論和設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橛辛嘶顒?dòng)二的鋪墊,學(xué)生的思維有了導(dǎo)向性,即只要求出一立方厘米的兩物塊質(zhì)量就可以區(qū)分兩者。那么如何求出一立方厘米物質(zhì)的質(zhì)量呢?這一環(huán)節(jié)就引導(dǎo)著學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性思維過程和邏輯推理,進(jìn)而設(shè)計(jì)出方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。從課堂的具體情況來看,學(xué)生在補(bǔ)充一欄中大多設(shè)計(jì)為“每立方厘米多少克”,這恰好體現(xiàn)了密度的本質(zhì)涵義。

      總之,初中的概念教學(xué)要求教師應(yīng)該洞悉課標(biāo),精研教材,關(guān)注知識的本源,將知識設(shè)計(jì)成問題,將問題融入情境,讓學(xué)生在探究中體驗(yàn),在辨析中感悟,在匹配的練習(xí)中內(nèi)化,只有這樣,學(xué)生才能在自然的、水到渠成的概念形成過程中收獲有益于一生的能力和經(jīng)驗(yàn)。

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