科学探究教学模式中的信息处理研究.doc

1、目 录摘要 .1一、科学探究教学模式的概念 .21什么是教学模式 .22什么是科学探究教学模式 .3二、科学探究教学模式的开展 .4科学探究教学计划的设计 .4（1）运用自然出现的问题信息开展探究 .4（2）教师预先设计问题信息开展探究 .5（3）如何选择探究内容 .62探究计划的实施 .10（）设问质疑 .11（）共同探究 .11三、教学过程中的信息处理分析 .11什么是信息 .11教学信息的内容 .12（1）教学内容信息 .12（2）教学状态信息 .12（3）环境信息 .13教学过程中的信息处理 .13教学过程分析 .13教学过程中的信息处理过程 .14四、教师运用科学探究进行信息处理的手

2、段 .20系统化信息处理 .20抽象概括信息处理 .21采用编码方式进行信息处理 .22采用迁移类比进行信息处理 .23对比式信息处理 .24提供反馈进行信息处理 .24五、结论 .25参考文献 .26致谢 .261科学探究教学模式中的信息处理研究唐玉兰西南大学化学化工学院，重庆 400715摘要：科学探究教学模式有利于激发学生的主动性和创新意识，促使学生积极主动的学习。在这个过程中，学生对信息的接收和处理能力对探究活动能否顺利进行是至关重要的。教师可以通过使知识系统化、抽象概括、编码、迁移、对比和反馈等方式，与科学探究相结合对知识信息进行处理，使学生更快更准确的掌握知识信息，并最终使学生的自

3、主学习能力、实践动手能力和信息处理能力得到提升。关键词：科学探究；教学模式；信息；信息处理Research on information handle in scientific inquiring education modelTang yulanThe School of chemistry and chemical engineering , Southwest University, Chongqing 400715, ChinaAbstract: Scientific inquiring education model is propitious to explode student

4、s go-aheadism and innovational consciousness，urge the students study energetically and forwardly. During this process, the students ability of information incept and handle is an vital factor to whether an inquiring course can go on wheels. The teachers can handle the knowledge information integrate

5、d with scientific inquiring ,for example, make the knowledge systematized ,abstract recapitulation, coding, transfer, contrast ,feedback, and so on. By this way, the students ability of independent study, the ability of practice and work , the ability of information handle can be advanced.Key words:

6、 scientific inquiring；education model；information；information handle我国传统的化学教学结构是在行为主义教学理论和学习理论指导下，以教师为中心（teacher-centered）的灌输式教学。即 以“以教师为中心，教师讲、学生听”为特点，只有统一性而缺乏灵活性和多样性，只强调共性而忽视个性，学生的学习偏重于机械记忆、浅层理解和简单应用，这些都与探究型课程的特点存在着较大的差异在学习过程中，学生一直处于被动接受化学信息的状态，教师在课堂中具有绝对的权威。这种教学模式对一些比较系统的化学知识信息体系的传授具有较好的效果，但忽视了学生

7、2在学习中的主体地位，因此，在培养学生自主获取知识信息，处理知识信息能力方面有所欠缺。 科学探究教学模式的建立解决了这些难题，科学探究注重学生独立活动，通过教师的指导，让学生在自主动手、动脑过程中获得知识信息，学会探究，有助于学生自主获取知识，处理知识信息能力的培养。新一轮的课程改革将科学探究作为一种主要的学习方法，主张发挥学生自身的优势，让学生自己动手，培养学生的创新精神和实践能力，提高学生的信息处理能力。教师是知识信息的构建者和传输者，是教学过程的组织者，在这个过程中，教师对知识信息的处理是影响学生各方面能力培养的一个重要因素。一、科学探究教学模式的概念1什么是教学模式（Education

8、 model ）教学设计与实施过程的模式，简称教学模式（Education model） 。关于教学模式国内外学者对它的涵义的理解并非一致。在国外，比较有影响的是美国教学法问题专家乔伊斯（Bruce Joyce）和威尔（ Marsha Weil）的提法。他们认为，教学模式是“能用于构成课程（长时间的学习课程）和课业，选择教材，提示教师在课堂或其他场合教学的一种计划或范型。 ”1而我们通常说的教学模式是指在一定理念的指导下，教师“设计” （假设）出来的，有助于教学实践活动运行的方式，或在对教学实践活动进行研究、探索、评价的过程中“归纳”概括出来的，反映了教学活动原型与运行方式的形态。 22什么是

9、科学探究教学模式（Scientific inquiring education model）科学探究教学模式是指教师从学科领域或现实社会中选择和确定研究的主题，创设一种类似于科学研究的情景，通过学生自主、独立的发现问题，对可能的答案作出假设和猜想，并设计方案，通过实验、操作、调查、搜集证据，对获得的信息进行处理，得出初步的结论（即按“发现问题提出假设进行推理实验验证得出结论”进行的一种模式） 。学生通过收集和处理信息，表达与交流等活动，获得知识、技能、方法、态度，特别是创新精神和实践能力等方面的发展。 3科学探究是一种以解决问题为中心，注重学生独立活动，着眼于创造性思维能力和意志力培养的模式。

10、 “探究学习” （Enquiry Learning）最早是在 50 年代美国掀起的1冯君南. 教学方式新思维：“九字万能”建模与兼容教学法M. 广西：广西人民出版社, 2002.第页2冯君南. 教学方式新思维：“九字万能”建模与兼容教学法M. 广西：广西人民出版社, 2002.第页3吴建龙. 科学探究教学模式在教学中的应用OL. http:/.3“教育现代化运动”中，由美国著名科学家、芝加哥大学教授施瓦布（JJSchwab）倡导提出的。 4“探究学习”强调科学概念、科学方法、科学态度三者的综合和对科学研究过程的理解。 “探究学习”在观念上的平等、开放、民主，在过程中的自主、体验、个性，在形式上

11、的生动、多样、有趣，它所具有的这些特点，使其成为美国教育改革中最重要、最有影响的教学方法，并广泛传播到世界其他国家。科学探究对我国的教育教学领域也产生了很大的影响。我国新一轮的基础教育改革将科学探究列为一种重要的学习方式。 国务院关于教育改革与发展的决定 （2001 年 5月 29 日）中对我国全日制义务教育化学课程标准 （实验稿）的课程内容的规定已将科学探究列为 5 个一级主题之一，课程标准的实验稿及相应教材已经颁布和出版，已于 2005 年在全国部分地试行，并将于 2008 年在全国推广实行。科学探究主张“疑能促思” ， 5它的主要特点是不直接给学生提供知识信息，主张让学习者自己动手、动脑

12、去发现，然后将发现的内容消化，因此有利于激发学习者的学习兴趣和探究欲。如在传统教学中，我们对“盐类的水解”教学中，对 CH3COO Na、 Na2CO3、NH 4Cl、Al 2（SO 4） 3、NaCl、KNO 3 六种物质酸碱性的检验均是由教师演示实验，学生观察现象来得出的，整个过程以教师活动为主，教师控制着整个教学的进行。学生的主动性发挥的不是很好，自主动手能力、实践创新能力也得不到发展。利用科学探究教学模式，我们可以把学生分成组，由学生自己讨论、思考后选择检验方法（pH 试纸或指示剂） ，每组检验一种物质的酸碱性，并指导学生分析生成它们的酸、碱类型和它们显示的酸碱性之间的联系。学生完全参

13、与到教学活动中，有利于激发学生的学习兴趣和求知欲，既对酸碱性的检验方法进行了复习、运用，又使学生的自主动手能力得到了一定的培养，让学生学会如何处理知识信息，如何学习，并在不断探究中发展自己，培养自己不断进取的科学态度和科学探究能力。科学探究模式一般较适用于理科，主要是在揭示客观现象及有因果联系的基本原理、定律、法则等的教学中经常使用，在其运作中对所需材料（如参考书、文献资料和仪器）和场所（如资料室、图书馆或实验室）等要求较高。科学探究是一种重要的学习方式，也是 2001 年 5 月 29 日国务院关于教育改革与发展的决定中颁布的全日制义务教育化学课程标准 （实验稿）的主要内容，对4王维杰. 探

14、究学习在化学教学中的应用J. 山西教育,2006(4).5冯君南. 教学方式新思维 “九字万能”建模与兼容教学法M. 广西：广西人民出版社, 2002.第页4发展学生的科学素养具有不可替代的作用。在新的课程改革中明确的提出，在教学中一定要加强学生创新能力的培养，而创新能力的培养要求学生在掌握扎实的基础知识的前提下，综合性的发展各个方面的能力。这是对教师的挑战，也是对学生的挑战。那么，作为一名教师，应如何运用科学探究的原理对教学信息进行处理，使学生能全面、准确的掌握知识信息，并在学习过程中发展自己的实践创新能力、动手能力和信息处理能力呢？下面就谈一点我粗浅的认识。二、科学探究教学模式的开展科学探

15、究教学计划的设计运用科学探究教学模式，首先必须确定探究问题。通常，在教学过程中，探究问题信息会自然出现，可是，有时因为教学的需要，教师也需要事先设计问题信息进行探究。（1）运用自然出现的问题信息开展探究在教学过程中，问题信息会自然出现，这就要求教师需要有敏锐的洞察能力，能及时的把握机会，利用出现的问题信息引导学生开展探究。例如：在全日制普通高级中学化学课本第一册第六章（硫和硫的化合物 环境保护）第三节（硫酸）的教学中，当讲到浓硫酸的吸水性和脱水性时，由于反应的结果都是使物质中的水脱去，学生不容易区分它们的区别，可能就会产生这样的错误信息：吸水性和脱水性其实是一样的性质，它们没什么区别，都是使物

16、质失去组成中的水分子。 （其实它们二者是有区别的。）在这种情况下，问题信息是自然产生的，不是教师刻意设计的。我们可以组织学生进行这样的探究来解决这个错误信息：组织学生做浓硫酸使五水硫酸铜和蔗糖都失水这两个实验。把五水硫酸铜的分子式 CuSO45H2O 和蔗糖的分子式 C12H22O11写在黑板上。让学生观察它们分子式中氢氧原子的存在形式有什么区别。学生利用已有的知识信息和教师提供的信息，观察、讨论。学生得出这样的结论：五水硫酸铜中的氢氧原子以水分子的形式存在，而蔗糖中的不是。由教师总结归纳学生得出的信息，给出吸水性和脱水性的区别在于：吸水性是物质中本来就有水（H 2O） ，由浓硫酸把它吸出来，

17、所以叫吸水性；而脱水性是物质中本来没有水（H 2O） ，只是含有 H 原子和 O 原子，由浓硫酸将其按 2：1 脱去，因此显示的是脱水性，以此结论信息给学生提供反馈，巩固学生记忆。 5在这种情况下产生的探究信息有特殊的意义，学生会认识到探究的作用，处理信息和思考问题的能力也能得到一定的提高。（2）教师预先设计问题信息开展探究有时因为教学的需要，教师要事先设计问题信息。如在全日制普通高级中学化学课本第二册第三章（电离平衡）第三节（盐类的水解）的教学中，可按以下步骤组织学生开展探究：教师先设置这样的疑问信息：碳酸钠俗名纯碱，它究竟是不是碱？引发学生的思考和探究兴趣。让学生测定碳酸钠溶液的 pH 值

18、，判断其酸碱性。学生自主探究得出碳酸钠溶液显碱性的结论信息。引导学生回忆物质的分类，由已有知识信息判断得出碳酸钠属于盐类的结论信息。设置这样的探究问题：碳酸钠 Na2CO3 俗名纯碱，但它却不属于碱，而属于盐类，我们知道盐类应该是显中性的，这似乎与我们的实验结果很矛盾，为什么碳酸钠会显碱性呢？让学生自己思考、讨论。这就是由教师先设计问题进行探究。（3）如何选择探究内容 由教师设计问题信息开展探究时，教师必须考虑探究活动与教学内容信息的适应性。并不是所有的课程内容信息都适合以科学探究的形式呈现，都需要学生亲自探究。我们取全日制高级中学化学课本第一册第一学期内容第一至四章为例,研究哪些内容适合开展

19、探究：表 1 探究内容举例( Examples of inquiring contents)章节 知识信息的特点是否适合开展探究适合以什么方式开展理由6第一节 氧化还原反应涉及多组概念的学习，理论性强，知识点多部分内容适合探究氧化还原反应的实质及其与四种基本反应的关系适合探究探究过程与学生已有知识信息相联系，符合学生认知水平的发展，具有探究的意义第二节 离子反应有大量的演示实验，趣味性强，知识的连贯性较强，环环相扣，逻辑性强适合实验探究，讨论，讲解，设疑，对比学生自己实验可激发学生的学习积极性，利于对知识信息的掌握第一章化学反应及其能量变化第三节 化学反应中的能量变化本节内容与生活紧密联系，资

20、源、环境、能源是当今的热点问题，学生比较感兴趣适合实验，投影教学，讨论，自学，课后探究与生活息息相关，可让学生做“家庭能源利用”和“电池世界”的课后探究，培养学生的探究能力第一节 钠有大量的演示实验，趣味性强适合实验，探究，讨论演示实验趣味性强，现象直观，可加深学生的印象第二节 钠的化合物贴近生活，实验安全，可操作性强， Na2CO3、NaHCO 3 和Na2O、Na 2O2 的性质知识点易混淆适合实验，对比教学采用对比教学能使知识点更清晰、明了，不容易混淆第 二 章 碱 金 属 第三节 碱金属元素知识具有规律性，理论性强，有演示实验内容，与前节知识联系紧密适合讨论，实验，对比组织学生讨论，结

21、合钠的性质得出规律性的东西，培养学生分析问题的能力第三 章 物质 的 量 第一节 物质的量知识抽象，概念性强，难以理解不适合推理，讲解，练习知识理论性强，容易出错，应以教师讲授为主7第二节 气体摩尔体积概念性强，知识较系统，知识信息与学生以前学过的知识联系紧密物质的量与质量的关系适合引导，归纳，讲解，课后探究知识点多，容易混淆，以教师讲解和学生参与讨论探究，以及学生课后探究为主第三节 物质的量浓度概念应用较多，知识点较细，学生容易忽略，有公式计算，难以记忆，有实验基本操作的学习，具有一定的趣味性实验操作适合实验，归纳，讲解，比较实验操作较多，公式较多，以教师讲解为主，学生自己探究部分实验的操作

22、注意事项第一节 氯气演示实验趣味性强，易于激发学生学习积极性，但氯气有毒，应注意安全适合实验探究，启发，比较，讲解实验有利于培养学生的观察、分析、推理能力第二节 卤族元素知识具有规律性，有演示实验内容，与前节知识联系紧密，与生活有一定联系适合启发，归纳，实验探究，自学与前节知识联系，可适当让学生自学，培养其自学能力，并可设计“氯水成分”的探究，培养学生自主探究能力第 四 章 卤 素第三节 物质的量应用于化学方程式的计算知识点联系紧密，公式应用较多，综合性强，涉及旧知识的巩固和运用部分公式推导适合引导，讲解，学生自主学习探究公式计算应用较多，知识点多，适合以教师讲解为主，学生参与部分公式的探究那

23、么怎样判断教学内容信息是否适合开展探究呢？判断某一内容是否具有探究的价值，是否适合引导学生探究，可以从以下 5 个方面入手：（以人教版全日制高中化学第一册第一章实验“化学实验基本操作（一） ”为例进行分析）具有明确的探究目标首先分析某一内容在整个课程中的地位、作用以及对学生发展的价值。探究活动8的目的是引导学生获得有关的知识结论信息，让学生体验科学探究的过程，学会科学探究的方法，还要使学生的情感、态度与价值观得到发展。 “化学实验基本操作（一） ”的实验内容包括用硫酸铜晶体（CuSO 4）制取氧化铜（CuO） ，并以制得的氧化铜代替二氧化锰（MnO 2）为催化剂制取氧气，其目的在于复习初中学过

24、的仪器的使用方法及化学实验基本操作，培养学生的化学实验基本操作技能、观察能力、动手能力和创新能力，使学生在实验中感受科学探究的态度、方法和精神。具有明确的探究目的和意义，适合开展探究。而且，本实验是学生上高中以来的第一次实验，对于激发学生以后学习化学的兴趣有很重要的意义。与学生已有的知识信息相联系学生已有的知识经验信息不仅决定了哪些内容可以进行探究，还决定了探究内容的复杂程度和难度。学生通过对已有的知识信息、各种能力的提取和综合运用，可以进行科学探究并能够获得一定的结论。由于在初中的时候学生已经学习过以 MnO2 为催化剂，用 KClO3 制取氧气，做过实验，有了一定的实验技能，在操作上不会有

25、太大的问题，教师只需要就学生操作上的不当之处稍加指导，探究过程便能顺利进行。符合学生的认知发展水平探究内容要符合学生的认知发展水平，使学生能够理解和把握。一般地说，形象、具体的教学内容信息适合于开展科学探究，而比较抽象、概括的内容首先需要将问题和探究的过程具体化。上述所提的探究采取的是以实验操作的方式开展，比较形象、具体，学生直接参与到教学活动中，掌握实验的基本操作信息更容易，学生对信息的掌握效果比只是由教师讲实验要好的多，学生自己亲身体验，能及时的发现操作的纰漏，并及时的对错误信息加以改正，对学生掌握正确的实验操作信息很有帮助。而且，以前学生已经学习过以 MnO2 为催化剂，用 KClO3

26、制取 O2，有了一定的知识信息基础，本次实验以 CuO 代替 MnO2 为催化剂，符合学生的认知发展水平和探究科学认识规律，加深对催化剂概念的理解。能够激发学生的学习动机和学习兴趣贴近学生生活，满足学生现实需要的探究内容信息能够激发学生的学习兴趣，虽然不为学生熟悉，但能够激发学生探究的欲望，有一定新异性的探究内容信息也能激发学生主动探究的学习动机，这样的内容信息具有探究价值。在实验中，我们采用学生自己制取的氧化铜 CuO 代替二氧化锰 MnO2 为催化剂制取氧气，学生们会有这样的疑问信息：“CuO 和 MnO2 相比，哪个的催化效果更好呢？ ”“CuO 可以做催化剂制取9O2，那么其他的氧化物

27、如 Fe2O3、CaO 等有无催化作用呢？”学生的思维很活跃，学生提出的这些问题信息是自然产生的，不是教师刻意设计的，这时教师就应鼓励学生的这些创新思维，不应该忽视，我们应该鼓励他们：“不妨做实验比较一下，不过得自己设计！”以此激发学生的学习兴趣。通过他们自己亲自设计实验，亲自动手验证，加深和拓宽了学生对催化剂的认识，打破了实验常规，培养了学生勇于批判的创新精神。探究活动要有可操作性可操作性是指探究活动不需要太复杂的条件，学生在学校、实验室就能够完成，探究活动要安全、可靠，学生经过一定的努力能得到收获。 “化学实验基本操作（一） ”的实验内容包括用硫酸铜晶体 CuSO4 制取氧化铜 CuO，并

28、以制得的氧化铜 CuO 代替二氧化锰 MnO2 为催化剂制取氧气，实验操作比较简单，而且安全，没有危险性，学生在实验室就可以完成，而且实验效果都比较好，很适合开展探究式教学。探究设计的第二个任务是安排收集资料信息。如果需要的资料信息已准备就绪，这就不是主要的问题。但很多时候都应鼓励学生自己收集资料，鼓励学生通过查阅资料、观看录像、请教别人、运用生活经验等途径来获得信息，并通过自己的分析、处理，获取有用信息。对学生而言，让他们自己去收集资料是有意义的，收集资料的能力是培养学生处理信息能力的关键一点，也是探究活动中必不可少的，学生自己探究比教师讲解更有趣，能产生更强的学习动机。在收集资料的过程中，

29、为了达到共同的学习目标，学生之间必须先相互了解，彼此信任，经常进行交流，互相帮助和支持，还要共同解决可能出现的各种问题信息，同学之间很容易建立一种融洽、友好的伙伴关系。在收集资料和做调查的过程中，不仅需要学生的同心协力，而且要自己独立运用社会交往技能去争取成功。不仅对学生的合作精神有提高，而且对培养学生个人的交往能力和独立性有很大帮助，为学生提供了更多的锻炼机会。学生通过自己的努力和跟他人的合作，共同完成了探究的课题，得出了正确的结论信息，使他们品尝到成功的喜悦，容易增强他们的自信心和探究欲，可能会引发出更多更新的创新想法。当然，正如科学道路的曲折性一样，探究的过程随时会出现意外和失败的可能，这是学生必然也必须经历的。但他们通过探究还是学到了很多东西，如何和别人相处，如何获取资料，而且亲历了探究的过程，要使学生意识到：预期的目标或计划是对事物的预测，绝不是肯定的结果。培养他们正确面对失败的态度，使他们变得更坚强，有勇气去迎接新的挑战。这也是科学探究要达到的目的，让学生亲