新手 熟手 專家型教師科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)滲透研究

王振芳+張賢金+吳新建

[摘 要]

基于教師專業(yè)發(fā)展的不同階段，以魯科版高中化學(xué)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第一章第一節(jié)“原子結(jié)構(gòu)模型”教學(xué)為例，對(duì)新手、熟手、專家型教師在課堂教學(xué)中科學(xué)本質(zhì)觀滲透情況進(jìn)行分析，從課前備課、課堂教學(xué)和課后反思三個(gè)維度進(jìn)行比較研究，從而為新手、熟手型教師向?qū)＜倚徒處煱l(fā)展提供幫助。

[關(guān)鍵詞]

科學(xué)本質(zhì)觀；教學(xué)滲透；比較研究

對(duì)于科學(xué)素養(yǎng)核心組成部分的科學(xué)本質(zhì)觀的研究，現(xiàn)已成為科學(xué)教育中的關(guān)鍵問題和科學(xué)教育研究中的核心問題。作為學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀培養(yǎng)的重要引領(lǐng)者，高中化學(xué)教師要深入研究如何開展科學(xué)本質(zhì)觀教育。當(dāng)前，根據(jù)教師專業(yè)發(fā)展的不同階段，學(xué)界普遍將教師分為新手、熟手、專家型教師。在長期的教學(xué)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)新手、熟手、專家型教師由于受教齡、教學(xué)實(shí)踐、職稱和教學(xué)研究水平等的影響，在化學(xué)課堂教學(xué)中滲透科學(xué)本質(zhì)觀的意識(shí)和能力有較大的差距。本文以魯科版高中化學(xué)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第一章第一節(jié)“原子結(jié)構(gòu)模型”為例，對(duì)新手、熟手、專家型教師在課堂教學(xué)中滲透科學(xué)本質(zhì)觀的情況進(jìn)行比較研究，為今后教學(xué)提供借鑒和指導(dǎo)，也為新手、熟手型教師向?qū)＜倚徒處煱l(fā)展提供幫助。

一、研究對(duì)象

教師作為實(shí)踐性很強(qiáng)的一種職業(yè)，學(xué)界普遍認(rèn)為，教齡長短可以從側(cè)面反映出一個(gè)教師經(jīng)驗(yàn)的積累和內(nèi)化的程度，國家把高中教師職稱分為中學(xué)正高級(jí)、中學(xué)高級(jí)、中學(xué)一級(jí)和中學(xué)二級(jí)，一般而言，把教齡在0到5年之間，職稱在中學(xué)二級(jí)的教師稱為新手型教師；把教齡在20年左右，被評(píng)聘為中學(xué)高級(jí)或中學(xué)正高級(jí)的教師稱為專家型教師；而處于新手型和專家型教師之間的稱為熟手型教師。本研究所選擇的三位教師代表情況如表1所示。筆者將所選擇的三位教師的相關(guān)情況向課程專家、教學(xué)專家們做了咨詢，他們都認(rèn)為這三位教師可以作為新手、熟手和專家型教師的代表。

二、新手、熟手、專家型教師“原子結(jié)構(gòu)模型”課堂設(shè)計(jì)

（一）新手型教師課堂設(shè)計(jì)

【教學(xué)設(shè)計(jì)思路】由雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)引入原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，再利用Flash動(dòng)畫演示盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生理解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由原子核和電子組成。在教學(xué)中圍繞原子結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)行，讓學(xué)生理解道爾頓、盧瑟福的貢獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)科研過程。

【教學(xué)目標(biāo)】本節(jié)深入探討原子結(jié)構(gòu)，運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)知識(shí)解釋原子是由原子核和電子組成，遵循由具體到抽象、由現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)知規(guī)律。同時(shí)了解科學(xué)研究方法中的假說、模型等對(duì)科學(xué)研究的意義。

【教學(xué)過程】

環(huán)節(jié)一

【提問】要研究雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，應(yīng)該怎么辦？

【展示實(shí)物】切開熟雞蛋，觀察雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

【提問】

（1）化學(xué)變化中的最小微粒是什么？

（2）原子是不是一個(gè)簡單的、不可分割的實(shí)心球體？

（3）原子為什么不顯電性？

（4）你想象中的原子小到什么程度？

【設(shè)計(jì)意圖】展示實(shí)物，吸引學(xué)生注意力，利用雞蛋的分層結(jié)構(gòu)讓學(xué)生形象地想象出原子的結(jié)構(gòu)特征。由幾個(gè)問題的提出，過渡到原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。

環(huán)節(jié)二

【多媒體展示】

（1）通過動(dòng)畫演示盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)α粒子中絕大多數(shù)在穿過金箔時(shí)按原來的方向前進(jìn)，α粒子中少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，還有極少數(shù)α粒子被金箔彈了回來。

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生在教師引導(dǎo)下思考以下問題：是什么原因?qū)е娄亮Ｗ又薪^大多數(shù)穿過金箔后仍按原來的方向前進(jìn)？少數(shù)α粒子會(huì)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)？極少數(shù)α粒子被金箔彈了回來？

【設(shè)計(jì)意圖】通過α粒子撞擊實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)理論發(fā)展的重要意義，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

環(huán)節(jié)三

【歸納】盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型

通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)，得出原子是由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核位于原子的中心，核外電子在原子核周圍做高速運(yùn)動(dòng)。

【設(shè)計(jì)意圖】幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)研究的重要意義，了解科學(xué)研究方法中的模型、假說等對(duì)科學(xué)研究的意義。

【教師小結(jié)】本節(jié)課首先通過分析原子結(jié)構(gòu)的演變從道爾頓的實(shí)心球到盧瑟福的原子核式模型，重點(diǎn)要讓學(xué)生理解原子是由核外電子和原子核組成，并為后面原子核外電子的能級(jí)分布及用電子排布式表示原子核外電子的排布打基礎(chǔ)。其次，讓學(xué)生知道科學(xué)知識(shí)并非永恒不變，它會(huì)隨著社會(huì)發(fā)展和人類對(duì)科學(xué)領(lǐng)域的深入研究而不斷發(fā)展變化，說明科學(xué)知識(shí)具有發(fā)展性。

【點(diǎn)評(píng)】有關(guān)原子結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)只花了約10分鐘，重點(diǎn)還是與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)科學(xué)本質(zhì)教育只簡單帶過。

（二）熟手型教師課堂設(shè)計(jì)

【教學(xué)設(shè)計(jì)思路】從生活的現(xiàn)象提出問題，介紹量子力學(xué)前的原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷史，從道爾頓的“實(shí)心球體”、湯姆生的“葡萄干布丁模型”、盧瑟福的“核式結(jié)構(gòu)模型”、波爾的“電子分層運(yùn)動(dòng)模型”，讓學(xué)生感受到不同時(shí)期科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度，體會(huì)科學(xué)家對(duì)于科學(xué)研究的崇高理想和嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，明白科學(xué)研究對(duì)于社會(huì)發(fā)展的重要作用。

【教學(xué)目標(biāo)】通過人類探索原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷史，讓學(xué)生理解科學(xué)研究方法中的模型、假說等對(duì)科學(xué)研究的意義。讓學(xué)生領(lǐng)悟化學(xué)對(duì)人類發(fā)展過程的作用，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的科學(xué)態(tài)度。能利用“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”解釋氫原子的線狀光譜。

【教學(xué)過程】

環(huán)節(jié)一

【引課】為什么霓虹燈可以發(fā)出五顏六色的光？通過本節(jié)學(xué)習(xí)去找到答案。

【設(shè)計(jì)意圖】提出生活中出現(xiàn)的問題，激發(fā)學(xué)生的興趣。

環(huán)節(jié)二

【課件展示】介紹量子力學(xué)前的原子結(jié)構(gòu)模型

【講解】（1）道爾頓的“實(shí)心球體”的原子學(xué)說內(nèi)容endprint

【學(xué)生活動(dòng)1】請(qǐng)同學(xué)們說出“道爾頓原子學(xué)說”的不足之處。

【評(píng)價(jià)】評(píng)價(jià)學(xué)生的說法并加以完善。

【設(shè)計(jì)意圖】使學(xué)生認(rèn)識(shí)到原子結(jié)構(gòu)模型是不斷發(fā)展、完善的。

【講解】（2）盧瑟福原子結(jié)構(gòu)的核式模型

【學(xué)生活動(dòng)2】思考：氫原子的光譜是線狀光譜這一現(xiàn)象能用“盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型”來解釋嗎？

【設(shè)計(jì)意圖】使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)理論發(fā)展的重要意義。

【講解】（3）玻爾原子結(jié)構(gòu)模型

【答疑】霓虹燈為什么能發(fā)出五顏六色的光？

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生知道原子光譜產(chǎn)生的原因并解釋氫原子光譜為什么是線狀光譜，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”對(duì)原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展起著極其重要的作用。同時(shí)讓學(xué)生了解原子結(jié)構(gòu)模型的建立是科學(xué)家經(jīng)歷幾千年的探索和艱苦工作的結(jié)果。

【小結(jié)】通過對(duì)化學(xué)史的教學(xué)，達(dá)到對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀。

【點(diǎn)評(píng)】本節(jié)課有關(guān)原子結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)花了約18分鐘，重點(diǎn)介紹了“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”解釋氫原子的線狀光譜，以及原子結(jié)構(gòu)模型的演變過程，對(duì)學(xué)生建立正確的科學(xué)本質(zhì)觀有一定的幫助。

（三）專家型教師課堂設(shè)計(jì)

【教學(xué)設(shè)計(jì)思路】通過學(xué)生課前查找原子結(jié)構(gòu)模型的化學(xué)史資料，課堂上由師生共同提出問題來探究科學(xué)本質(zhì)問題；并在師生共同描述、探討、歸納和解釋的過程中建構(gòu)知識(shí)體系，以形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

【教學(xué)目標(biāo)】初步認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷史，知道假說、模型在原子結(jié)構(gòu)理論建立中的重要作用。通過原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史，感受科學(xué)家在科學(xué)創(chuàng)造中的豐功偉績。

【教學(xué)過程】

環(huán)節(jié)一

【課前】課前完成科學(xué)史資料的閱讀

環(huán)節(jié)二

【課中】教師幫助學(xué)生一起從科學(xué)史資料中提出有關(guān)問題。

【資料】課件展示原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷史。

【問題情景1】道爾頓的主要觀點(diǎn)是什么？

【學(xué)生活動(dòng)1】1803年，英國科學(xué)家道爾頓在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，它內(nèi)部沒有任何結(jié)構(gòu)，非常小而且不可再分，像一個(gè)實(shí)心小球[4]。

【問題情景2】道爾頓的原子學(xué)說會(huì)被推翻嗎？

【學(xué)生活動(dòng)2】1897年，湯姆遜提出了“葡萄干布丁模型”，主要是他發(fā)現(xiàn)原子中存在帶負(fù)電的電子，而新的模型能解釋許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)，因此，被當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家接受。

【設(shè)計(jì)意圖】通過提出問題及解釋，學(xué)生就能明白：科學(xué)知識(shí)是暫定性的（科學(xué)知識(shí)并非永恒不變的，是可以被修改，但在一定歷史時(shí)期內(nèi)會(huì)處于穩(wěn)定的地位），所以，科學(xué)知識(shí)具有動(dòng)態(tài)性本質(zhì)與暫時(shí)性本質(zhì)。

【問題情景2】“葡萄干布丁模型”會(huì)發(fā)生變化嗎？

【講解】1911年，盧瑟福提出“核式結(jié)構(gòu)模型”。

【設(shè)計(jì)意圖】盧瑟福是湯姆遜的研究生，在老師的研究基礎(chǔ)上提出質(zhì)疑，在自己的研究領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，說明科學(xué)知識(shí)在一定程度上具有主觀性和創(chuàng)造性。

【問題情景3】你認(rèn)為其他科學(xué)家會(huì)接受盧瑟福“核式結(jié)轉(zhuǎn)構(gòu)模型”嗎？

【講解】1913年，丹麥的科學(xué)家玻爾提出“電子分層運(yùn)動(dòng)模型”。

【設(shè)計(jì)意圖】從盧瑟福“核式結(jié)構(gòu)模型”到玻爾“電子分層運(yùn)動(dòng)模型”的發(fā)展過程，可以讓學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生具有局限性和發(fā)展性。

【問題情景4】你認(rèn)為波爾模型會(huì)被另外的模型取代嗎？

【講解】由于玻爾理論是建立在舊量子論的基礎(chǔ)上，當(dāng)時(shí)對(duì)比較簡單的氫原子光譜可以解釋，而無法解釋比較復(fù)雜的原子光譜，存在一定的局限性。隨著科技的發(fā)展，到20世紀(jì)20年代，又建立了現(xiàn)代量子力學(xué)模型。

【設(shè)計(jì)意圖】從原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程，可以看出原子結(jié)構(gòu)模型作為一種科學(xué)知識(shí)，它并非永恒不變，它與當(dāng)時(shí)的社會(huì)和文化有關(guān)。

環(huán)節(jié)三

【教師小結(jié)】在原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展史的介紹中，從道爾頓提出原子是實(shí)心球的模型到湯姆遜在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上，提出“葡萄干布丁”模型，歷經(jīng)100年。而盧瑟福是湯姆遜的研究生，對(duì)老師的觀點(diǎn)通過α散射實(shí)驗(yàn)提出了質(zhì)疑，最后提出了核式結(jié)構(gòu)模型，這可以讓學(xué)生理解科學(xué)的發(fā)展歷史，是科學(xué)懷疑的歷史，是科學(xué)家不斷糾正錯(cuò)誤、追求真理的歷史。學(xué)生也能進(jìn)一步理解科學(xué)知識(shí)具有動(dòng)態(tài)性本質(zhì)與暫時(shí)性本質(zhì)；科學(xué)知識(shí)在一定程度上具有創(chuàng)造性和主觀性；科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生具有局限性。

【設(shè)計(jì)意圖】通過對(duì)發(fā)展史的教學(xué)，從而讓學(xué)生領(lǐng)悟到人類社會(huì)科學(xué)發(fā)展過程中一代代科學(xué)家接力賽般進(jìn)行著科學(xué)的研究和發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生初步建立正確的科學(xué)本質(zhì)觀，真正把對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解根植于學(xué)生的腦海里。

【點(diǎn)評(píng)】本節(jié)課有關(guān)原子結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)花了約30分鐘，重點(diǎn)以問題形式分析原子結(jié)構(gòu)模型的演變過程，對(duì)每一次演變的歷史中挖掘科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵，從而讓學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)提供研究方向。

三、新手、熟手、專家型教師科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)滲透比較研究

通過三位不同類型教師對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型演變歷史的教學(xué)，可以看出不同類型的教師在科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)滲透中存在著差異，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（一）課前備課

新手型教師都是新教師，他們參加工作不久，優(yōu)勢(shì)是工作熱情高，對(duì)如何上好一節(jié)課考慮得多，會(huì)花較多的時(shí)間來備課，但短板是經(jīng)驗(yàn)不足，自身對(duì)科學(xué)本質(zhì)觀的理解也不到位，在備課方面就難免對(duì)知識(shí)與技能的準(zhǔn)備更側(cè)重。熟手型教師都是有十幾年甚至二十幾年教學(xué)實(shí)踐的老教師，他們教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容比較熟悉，可是不足之處往往是對(duì)課前的計(jì)劃與準(zhǔn)備會(huì)形成思維定勢(shì)，這種定勢(shì)能讓教師熟練地進(jìn)行課前準(zhǔn)備，縮短時(shí)間，提高效率，能從化學(xué)史入手，課前就準(zhǔn)備好原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)觀的理解，但對(duì)發(fā)展史中體現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵重視不足，挖掘不夠深入。專家型教師則不同，他們經(jīng)過了二十幾年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)課堂相關(guān)的內(nèi)容比較熟悉，課前讓學(xué)生上網(wǎng)查找原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史資料，讓學(xué)生提前自主學(xué)習(xí)，不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，更為課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)觀打下基礎(chǔ)。endprint

（二）課堂教學(xué)

新手型教師的課堂教學(xué)雖然在課前制訂了完整的教學(xué)計(jì)劃，但不會(huì)隨著課堂情景的變化來修正他們的計(jì)劃，而課堂教學(xué)更注重完成知識(shí)任務(wù)的教學(xué)，對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史的教學(xué)也是圍繞知識(shí)點(diǎn)來展開，較難達(dá)到科學(xué)本質(zhì)的滲透。熟手型教師對(duì)課堂教學(xué)駕馭能力很強(qiáng)，他們能關(guān)注學(xué)生間的溝通與交流，能依據(jù)課堂情景及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，隨時(shí)關(guān)注維持學(xué)生的注意力[5]。對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史與知識(shí)的關(guān)聯(lián)可以講解得比較清楚，但對(duì)發(fā)展史后面隱藏的科學(xué)本質(zhì)講解不到位，只能對(duì)學(xué)生建立正確的科學(xué)本質(zhì)觀有一定的幫助。專家型教師的課堂教學(xué)表現(xiàn)出靈活性、創(chuàng)造性，首先利用課前學(xué)生上網(wǎng)查的資料為素材，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，其次課堂中由教師和學(xué)生共同創(chuàng)設(shè)問題情景來分析原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史，挖掘發(fā)展史后面蘊(yùn)藏的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵，幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

（三）課后反思

新手型教師在課堂上大都忙于教學(xué)方法的實(shí)施，急于既定教學(xué)任務(wù)的完成，他們的課后反思大多停留在對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，而對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史中蘊(yùn)含的豐富的科學(xué)本質(zhì)觀則視而不見。熟手型教師的課后反思往往側(cè)重于課堂教學(xué)中教師對(duì)知識(shí)的傳授是否到位，學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)是否掌握為主，而對(duì)在課堂教學(xué)中如何更好地滲透科學(xué)本質(zhì)觀思考有所欠缺。專家型教師會(huì)根據(jù)課堂教學(xué)中學(xué)生出現(xiàn)的問題及時(shí)調(diào)整下節(jié)課的教學(xué)方法，會(huì)思考如何利用好發(fā)展史讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵，以促進(jìn)學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

四、研究結(jié)論

通過分析、比較可以發(fā)現(xiàn)新手、熟手、專家型教師在課堂教學(xué)中滲透科學(xué)本質(zhì)觀有較大的差異，新手型教師更注重原子結(jié)構(gòu)模型的演變知識(shí)的傳授；熟手型教師在注重知識(shí)傳授的同時(shí)，還能引入科學(xué)本質(zhì)觀教育但缺乏深入挖掘；專家型教師則能充分利用原子結(jié)構(gòu)模型的演變來挖掘發(fā)展史中蘊(yùn)藏的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵，從而幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

[參 考 文 獻(xiàn)]

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