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用延伸到課外的學習敲開創新之門——我的“雙課堂”理科教學探索


2013-04-15 08:12:54   來源:信息管理中心   撰稿:楊帆(轉載)   攝影攝像:    ;  評論:0 點擊:

    “雙課堂”教學模式是在現實課堂教學解決共性問題的基礎上,借助網絡平臺建立虛擬課堂,通過主題研討、網上論壇、學案導學、在線答疑等手段促進師生、生生在課下的學習和溝通,解決個性問題,適應不同層...

  
  
“雙課堂”教學模式是在現實課堂教學解決共性問題的基礎上,借助網絡平臺建立虛擬課堂,通過主題研討、網上論壇、學案導學、在線答疑等手段促進師生、生生在課下的學習和溝通,解決個性問題,適應不同層次學生的學習需要。

圖1 “雙課堂”的內涵及其關系

  2011年7月,我在一次暑期教學培訓中首次接觸到“雙課堂”教學模式。當時一開始接觸并沒有感覺到觀點有多新,甚至把重點放在了“網絡”上,以為不過是前幾年盛行的網絡課的翻版。經過培訓才清楚,這種“雙課堂”模式只是把網絡當成一個手段,希望實現的是課內課外學習的延伸,與網絡教學有本質的區別。另外我還認識到,這樣一個網絡的平臺也非常重要,當時聽到的課例主要開展的是語文作文方面的探索,充分利用了網絡的即時性和交互性,將師生、生生學習、互評、交流很好的組織起來,碰撞出靈感火花。

  然而對于這一方式在理科學習中的價值,我當時比較困惑,一是理科學習有較高的嚴謹性,與語文作文相比,缺少不同觀點的碰撞和爭鳴;二是在開展師生、生生交流時,理科符號的運用會給網絡交流帶來麻煩。直到2011年9月在學校接手這個特殊的班級——錢學森航天實驗班,經過一段時間的探索,迫切地感受到這種學習方式的優勢和魅力,才開始真正通過班級論壇進行實踐研究。從目前的進展狀況看來,我們主要進行的是“基于網絡的主題研討式教學”的教學實踐,這些經驗足以證明,“雙課堂”教學也能在理科教學中找到用武之地。

  
  網絡交互平臺的應用價值,首先可以從師生學習的需求說起。在運用網絡教學之前,我帶領班級的29位同學,開展過一次課外的主題研討活動。主要內容是圍繞課堂所學的“膠體”內容,設計和實施一個與膠體相關的實驗,書寫一篇關于身邊膠體性質或應用的研究報告。

  這次課外延伸活動得到了同學們的踴躍回應,奇思妙想層出不窮。為了觀察膠體的“丁達爾效應”,有的同學在缺少激光筆的基礎上,用手電筒和望遠鏡組合成柱狀光源,得到了很好的實驗效果;有的同學在實驗設計中顯現出排除干擾和控制量的意識;還有同學能從實驗現象的分析反思中提出新的問題,體現了難能可貴的思辨精神。

圖2 課堂延伸活動:膠體的性質和應用

  這次課堂延伸活動引發了我的思考。同學們的熱情表明,這樣的開放式活動受到他們的歡迎,在活動中主動思考問題,解決問題,甚至提出新問題,正是創造性思維的體現,因此,這樣的延伸活動的價值毋庸置疑。教師在同學們上交的研究報告中進行了醒目的標注,這是師生交流的一種常見的方式。教師還利用一部分課堂時間進行了活動的點評,鼓勵同學開展更深入的討論。

  但是,怎樣把這樣的活動開展得更深入,更有效率,值得我們更深入的思考。在這些研究報告中,有沒有老師沒有發現的思維亮點?能否讓學生自己發現、辨別、評價?能否讓學生回答學生提出的問題?怎樣讓這些有價值的活動吸引學生在課外進行,解決高中化學教材中內容全、活動多、課時少的矛盾?“雙課堂”教學模式恰好為以上問題的解決提供了一些解決方案,因此堅定了我利用網絡平臺開展課外主題研討的信心。

  
  我的想法很快得到了多方面的支持。我校為班級提供了專時專用的網絡教室,為我們保證了網絡學習的硬件環境。而清華同方“知好樂”教育技術有限公司則利用“信息技術與課程整合個性化班級教學平臺”,為我們搭建了北京十二中“錢學森航天實驗班2011級實驗論壇”,同時提供了網絡運用培訓等服務。在此基礎上,“雙課堂”主題研討很快展開,并顯現出明顯的成效。以下透過幾個案例看看“雙課堂”學習給學生帶來的變化。

  1. 在實踐中提高解決問題的能力
  案例1:繪制圖形探究最外層電子數、化合價、原子半徑的周期性變化
  
在學習高一化學必修2第一章“元素周期表 元素周期律”內容時,我希望通過網絡進行課堂前測,讓學生通過Excel工具作圖,探究不同元素最外層電子數、化合價、原子半徑的周期性變化。原帖及學生代表性的回帖如下:

圖3 主題研討活動:繪制圖形探究元素性質的周期性變化

  在這一案例的學習中,學生從最初的抱怨“好難啊”,“一個都不會”,到意識到“不會作圖,后悔計算機課沒好好聽講過”,再到自己探索出繪制圖表的方法,并進行認真的思考和反思,正是說明了只有給學生自己動手和相互交流的平臺,才能變課堂上被動、被忽視的學習,為以解決問題為目標的,主動探尋方法的課下合作學習。

  
案例2:設計化學電源,讓發光二極管亮起來
  
在學習完原電池原理一節后,我為每位同學分發了一個發光二極管,讓他們利用周末家中的物品條件,“設計一個化學電路,讓發光二極管亮起來”。一時間,同學們在網站上畫圖討論,躍躍欲試。但最終,大多數同學無論怎樣調整電池,都沒能點亮發光二極管,甚至很多同學得出的結論就是:發光二極管是壞的。但是,有兩位同學并沒有因為第一次未能成功而退縮,而是進行了更加深入的思考和探索。謝煜同學利用銅絲、鐵片和食醋組成了原電池,雖未能觀察到二極管的點亮,但他用萬用表測試出了干路電流,證明原電池已經形成。而馬天皓同學用三個被電極插得千瘡百孔的橙子,通過反復調整電極間距離,終于將發光二極管點亮。在這兩個實驗基礎上,同學們在課下查閱資料,終于了解了自己的發光二極管不發光的原因。

圖4 用萬用表測定電流(發帖人:謝煜)

圖5 用串聯的水果電池點亮發光二極管(發帖人:馬天皓)

  在進行實驗之前,大多數同學認為只要提供電源就可以讓用電器工作,因此輕率地得出了錯誤的結論。兩位同學的探索展示了他們縝密的思維和鉆研精神,為其他同學做出了表率。通過動手實驗和討論交流,同學們意識到,二極管的發光條件與電源電動勢,尤其是兩極板間的距離等因素相關,很多同學主動去學習關于發光二極管的知識。

  在中國,孩子們通常在大學才會面臨到實際問題的解決,而很多孩子在上大學后,面對相對寬松的環境和自主學習的方式感到無所適從,這樣的局面對中學教育的啟示值得深思。在理科教學中,問題解決式教學,是對學生自主學習品質最好的提升方式。在高中進行解決問題式的課題研究,無論最終問題是否順利解決,都會給孩子留下探索的體驗,學會解決問題的思路和方法,對于孩子都是非常有益的。而解決問題所必需的溝通交流,可以借助“雙課堂”的網絡論壇得以實現。

  2. 為學有所長的學生提供深入研討的平臺
  為每個孩子提供最適合其個性發展的教育,是教育者的理想,但國內由于選拔方式單一引起的“千校一面”的同質化現象,仍然普遍存在。學生在高中教學中具有選擇文科和理科權利,但遠遠不能滿足孩子個性化發展的需要。在理科教學中為學有所長的學生提供深入研討的平臺,是“雙課堂”教學模式的一大優勢。
  案例3:電離能的規律討論

圖6 主題研討:探究第一電離能的規律

  為了加深學生對結構與性質關系的理解,在進行元素周期律教學時,我組織學生對于必修教材不要求的第一電離能和電負性規律進行了討論交流。在這次的主題研討中,同學們已經可以自覺地運用之前所建立的圖表分析的方法來進行研究了。在討論中同學們各展所長,相互啟發。例如,沉穩細致的張長霖同學除了作出主族元素的第一電離能圖表,還研究了副族元素,針對這些思考提出了自己的觀點;而思維敏銳的謝煜、邱贊穎等同學,則顯示出抽象思維能力強的特點,發現了電子層結構穩定性對元素得失電子能力的影響。最后,教師關于分清主次,建立思維有序性的點評啟發了更多同學較為深入地理解原子結構與化學性質的關系。

圖7 主族副族元素的第一電離能變化規律圖表(發帖人:張長霖)

  案例4:關于逃逸速度與自由落體的關系的發現及問題
  
很多勤于思考和鉆研的學生,并不滿足于在教師引導下完成學習任務,還能在網絡論壇上提出自己的思考和發現。在寒假期間孫藝峰同學的一篇關于逃逸速度與自由落體的關系就引發了廣泛的思考和討論。

圖8  “關于逃逸速度與自由落體的關系的發現及問題”(發帖人:孫藝峰)

  比解決問題更困難的是發現問題。在數學物理知識還比較薄弱的階段,孫藝峰同學能深入思考這樣的純物理問題,充分顯示出他敏銳的思維和良好的學科素養,帖子引發了教師、同學、海外博士、清華大學教授的共同關注和解答,其中,孫藝峰同學與清華大學王青教授的對話引人深思。

  在意識到自己的發現不具有普適性時,孫藝峰同學有些沮喪,他發帖表示:

  我當時覺得好玩就開始算,發現這個巧合之后我特興奮,還以為是重大發現。我得到的第一條結論,當時我也不知道這是數量的巧合還是什么,所以當時提了個問題。至于第二條結論,我沒有意識到“隨著落體靠近星球中心,引力是線性變弱的”。當時我只是想讓第一句看起來更生動,覺得這樣表述不錯,所以寫出了第二句。看了陳老師的回復,我意識到我基礎真夠差的,好多定義沒弄明白就給寫上來了。我覺得自己耍了回小聰明,結果反被聰明誤了。 謝謝各位老師的指正。”

  王青教授則這樣回復他:

  跟孫藝峰小同學說兩句話:“對自然界中身邊事物科學意義的敏銳觀察和深入思考,以及對經過思考之后的新發現興奮不已,是科學家進行科學研究每每都在經歷的過程和體驗。且常得到的發現是錯誤的,或只有部分正確,這是常態。科學的發展就是在失敗中求進步、在錯誤里尋正確,這樣一步步走過來的。而從事科學研究的人真正享受的也就是這個刺激的過程。其實,對這種探索的體驗比所得到發現本身更重要。它是你享受探索并著迷研究下去的動力。很高興你已經有了初步的體驗,你大可不必為你發現中的瑕疵懊惱,你在這個過程中學到的遠大于你的失誤,并且所有的人都會犯錯,繼續努力吧孩子,我看好你!
清華大學物理系理論物理教授 王青

  在老師們的交流中有時會聽到一句感慨:頂尖的學生不是老師教出來的。我承認學習的效果跟天賦有關,但有靈氣的學生的培養,也需要老師的引導,還需要提供他們展示的平臺,保護和鼓勵他們的探索欲。經過了這次自己發起的研討活動洗禮,孫藝峰同學更有自信了,在其他研究性課題中他都參與得更充分,顯示出很高的理科潛質。

  3. 利用網絡進行課堂前測,輔助教學設計

  
“雙課堂”中課內學習與課外學習的聯系,還體現在課外學習為提高課內學習的效率提供支持上。例如,找準學生學習困難點,采取針對性的教學策略,是提高課堂教學實效性的關鍵所在。而以發現學生學習困難點為目的的教學前測大多靠前有經驗,并不一定適合當下的學生。教師可以通過網絡平臺在課前提出問題,引發學生的思考,同時從中發現學生的思維難點和學習障礙。

  案例5:烴的結構探究
  在學習“烷烴 同系物 同分異構體”一節之前,我在班級論壇中提出了一個活動任務:給你三個碳原子和若干個氫原子,你能組合出哪些烴分子?畫出它們的結構式,并尋找合適的材料制作成球棍模型。

  同學們用牙簽、小西紅柿、蘿卜塊、面粉團等材料搭建的分子模型創意十足,令人忍俊不禁。最重要的是,通過這一活動前測,我發現學生對有機物的空間結構理解的障礙,是學習本節課知識的困難點之一。因此我在課堂上展示出同學們列出的有代表性的分子結構模型,從中提煉問題進行課堂討論,并通過結構辨析、模型拼插、電腦模擬等手段,幫助學生解決困難點,較好達成了學習目標。

圖9 學生拼插的三碳烴分子球棍模型

  
  一年多來,我和“錢學森班”的孩子們,堅持進行著以化學學科課外主題研討為主的“雙課堂”理科學習探索。如何評價這種學習方式的效果?是我一直在思考的問題。

  測試成績是一個方面。在對高一學年幾次重大考試中班級總分及化學成績的標準分比較中我們可以發現,在高一下學期進行的課外學習有效激發了學生的學習積極性,促進了學生的化學學習成績提高,為班級學習成績上升提供了重大的助力。

圖10 班級成績的標準分變化

  最大的驚喜來自成長和蛻變。在學習元素周期表一節時,我讓學生在論壇上發表一篇關于周期表發現歷程和學科價值的小論文。讓我驚喜的是,同學們除了談到學習周期表的收獲,還主動談到了自己對新的學習方式的認識和心得。無論是洋洋灑灑,還是短小精干,字里行間不難感受到很多同學對這種交流方式的喜悅和興奮。同學們在發現、探索、表達、交流的過程中感受到知識的魅力,喚醒了自己與生俱來的求知欲和興趣。就像萬心怡同學談到的:
  “而今,我們學習的這些知識讓我們對曾經所學有了填補,將很多問題得到了解答,有了新的領悟新的思考。就像,從前我上初中的時候一直在背在默寫常見元素的化合價,而今天我卻可以了解它的來由,知其所然,知其所以然。可以看著元素周期表,寫出我所需要的元素的化合價推斷它的性質,然后實驗,印證,體味著其中的樂趣,而此不就是化學的魅力么?無盡的猜想,無盡的實驗,神秘,不可望到頭。

  談到這里,心底萌生的是對化學這門科學的向往,對微觀世界里一顆顆跳動的電子的癡迷。不論難與不難,前方道路是否崎嶇,我想,因為原子這一章的開始,我開始對化學有了興趣,艱難和喜悅如我所說,和諧統一。”

  回望我們開展探索的愿景,是希望通過對基于網絡的“雙課堂”學習這種學習方式的變革,試圖尋找一種突破國內教育的瓶頸——創新人才培養的解決之道。中國學生與西方的同齡人相比,更善于學習給定的知識,不善于創造,我們缺失的創造性,又該如何培養?通過觀察實踐,我想我有了初步的答案。創造性的培養需要給孩子選擇的機會,無論是課程,還是作業,還是活動。只有有了選擇的機會,孩子的主動性和創造性才會被激發。我們的“雙課堂”探索才剛剛開始,關于新的教學方式下教學策略和教學評價方式研究,應是后續探索的重點。但是,“雙課堂”這種新的教學方式的價值,已經在理科教學中得到了證明。

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