教学创新设计的几条思路

2016-02-13郑青岳

教学月刊（中学版） 2016年13期

关键词：气压计酸碱性碱性

□郑青岳

（玉环县教育局教研室，浙江玉环 317600）

教学创新设计的几条思路

□郑青岳

（玉环县教育局教研室，浙江玉环 317600）

教学设计的优化必须为课堂教学提供新的启示和新的选择。教学设计的创新要积极探寻教学的新方式，开发教学的新素材，发挥素材在教学中新的作用，设计教学新的活动，挖掘教学新的内涵。

教学设计；创新思路；创新意识

教学设计的优化必须为课堂教学提供新的启示和新的选择，这是教学设计优化价值的真正体现。这就要求我们必须具有强烈的创新意识，勇于冲破原有经验所形成的思想牢笼，大胆求异，产生新思想，提供新方案。

一、探寻教学新方式

就像服装设计，一块布料可以做出千百种样式的服装一样，科学教学，无论是整堂课宏观结构的设计，还是教学过程中的某个微观环节的处理，其方式也是多样的。教学设计的创新，要求我们应当积极探寻教学的新方式。

案例1耳的结构的教学

关于耳的结构的教学，通常的方法是：指出耳的功能是听声音，而功能和结构是相适应的。于是提出问题：耳要清晰地听到声音，应当具有怎样的结构呢？接着向学生出示耳的结构的图片、模型等，再让学生阅读课本，了解耳的结构以及各个结构的功能。

这是一个不错的教学设计，它突出了功能与结构相适应的观点，学生既要参与观察，又要通过阅读教材，寻找与耳的结构相关问题的答案。但这不是唯一的方案，同时我们也注意到，关于耳，学生有一个前概念：他们通常把耳廓说成耳，而我们的教学却无视学生的前概念。关于概念转化的理论告诉我们，概念建构的本质是概念转化，教师应当促成学生将前概念转化为科学概念。基于这样的认识，我们对教学作出如下全新的设计。

师：听声音要靠耳，今天我们要学习耳的结构。同学们，你的右手在哪里？

学生纷纷举起右手。

师：你的右耳在哪里？

学生用手摸摸自己的右耳的耳廓。

师：我刚才问你们右手在哪里时，没有一个同学伸出右手的小指头说这是我的右手。也就是说，你们没有把右手的一部分说成是右手的全部。但当我问你们右耳在哪里时，你们却恰恰犯了这样的错误。你们把右耳的一部分说成是右耳的全部。它叫耳廓，只有它，我们是听不到声音。没有它，我们还是能够听到声音的，只是稍稍弱一点而已。功能和结构是相适应的，耳要具有听声音的功能，还需要有哪些结构呢？

在这样的基础上，再引导学生看图，阅读课本。

二、开发教学新素材

教学设计从某种意义来说，就是材料的选择和组织。某个课题涉及的科学知识是既定的，但为教学提供支持的素材却具有巨大的选择空间。不同的人由于教学理念的不同，对知识理解的深度和广度的不同以及所拥有的经验的不同，所选择的素材存在很大的差异。教学设计的创新，要求应当通过深入思考和大量阅读，对教学素材作出新的选择。

案例2能量相互转化的素材

关于机械能转化为内能，我们在教学时选择的事例通常是：搓手生热，钻木取火，流星通过大气层燃烧，前苏联“和平号”空间站退役时坠落大海前通过大气层与空气摩擦而燃烧、儿童在滑梯时臀部发热，等等。这些都是正确的，但我们能否开发一些新的素材用于教学呢？我们选用了摩擦焊接技术的视频素材（如图1），学生在课堂上可以从视频中看到，当两个需要焊接在一起的金属部件紧压一起，并朝相反的方向高速旋转时，两个金属部件相接触处因摩擦而擦出火花，并发热变红直至最后两者焊接在一起。这一素材不但能够很好地说明机械能转化为内能，同时也增进了学生对科学知识在现代工业生产中应用的了解。

图1

关于内能转化为机械能，我们会选择热机、火箭发射等事例，这些事例固然不错，但对学生来说缺乏趣味性。为此，我们在课堂上用如图2的辐射计向学生进行了演示。辐射计的结构是：在一个密封的玻璃球壳内装有一个可绕竖直轴自由转动的4个互成90°的金属叶片，4个叶片的两面顺次分别涂有黑色和白色。当将通电的电熨斗靠近辐射计，电熨斗发出的辐射到达叶片时，由于叶片黑色的一面吸收较多的辐射，辐射计的叶片将绕竖直轴从黑色的一面向白色的一面转动起来。辐射越强，叶片转动就越快。这个现象对学生来说很新奇，能够引起学生极大的兴趣，并留下深刻的印象。同时，学生从这个仪器中也充分领略到设计者高超的设计思想。

图2

三、发挥素材新作用

教材本身为我们的教学提供了丰富的素材，但这些素材有的并没有被我们充分地加以利用，其作用往往大打折扣。教学设计的创新，要求我们应当细致地琢磨教材，着力提高教材所提供的素材的效能。

案例3人长时间劳动的功率

在《功率》这一节中，介绍了一个素材：人长时间劳动的功率大约为70W。对于这个数据，许多教师只是在上课时提一下，以后基本上不会再想到它，似乎这个数据并没有什么利用的价值。笔者细致地琢磨了这个数据，对它突然产生了新的认识：人依靠体力做功的功率是非常低下的。为了使学生也能清晰地认识到这一点，在设计功率知识的教学时，我们引导学生将人的功率与小汽车的功率进行比较：人长时间劳动的功率约为70W，而小汽车的功率约为70kW。这说明，一辆小汽车工作一段时间所提供的能量，相当于1000个人在相同时间内持续工作所提供的能量的总和。

在教学能量转化与守恒定律知识时，我们编制了这样一个问题：

设想你家有一台发电机，你想利用它来发电，这样你用电就不必付给电力公司电费了。但问题是你并没有驱动发电机的机器，你想制造一个装置，像骑自行车一样来带动发电机转动。你一天拼死拼活连续工作10 h，大约能发出多少电能，这些电能如果向电力公司购买，需要多少钱？

这样的教学可以让学生认识到：依靠人的体力进行劳动，生产效率是非常低下的。正是因为利用了各种机器以及其他各种能量的消耗，生产效率才得以极大的提高。

四、设计教学新活动

教学目标是在教学活动过程中得以实现的，好的活动有助于学生对知识的认知，从而使教学目标得以顺利达成。教学设计的创新，要求我们应当对原来的教学过程进行深刻的反思，发挥创造性思维，积极开发出新的、更有效的活动项目。

案例4空盒气压计

空盒气压计是测量大气压的常用仪器，以往教学这一知识时，许多教师只是简单介绍空盒气压计的优点、表盘示数以及在不同气压下指针的偏转方向。学生始终看不到气压变化时指针偏角和指示位置的变化。在进行“气压测量”的教学设计时，我们设计了这样一个活动：如图3所示，将空盒气压计放入玻璃罩内。当抽出玻璃罩内的空气时，气压计的示数变小。当空气逐渐放入玻璃罩内时，气压计的示数逐渐变大。这个活动不但让学生亲眼看到空盒气压计示数变化的动态过程，同时也让学生认识到：气体的压强与其密度直接相关，当空气抽出时，玻璃罩内空气的密度变小，空气的压强也随之变小。

图3

五、发掘教学新内涵

每一个教学课题都蕴含着丰富的教学内涵，教学设计的创新要求我们应当对课题教学的内涵进行深入的挖掘，从而使其教育功能得到充分的发挥。

案例5酸碱度的测定

关于溶液酸碱性的强弱及其检测，许多教师在教学时都是直接指出：溶液的酸碱性强弱，即酸碱度，科学上用pH的值来描述。pH=7为中性，pH<7为酸性，且pH越小，酸性越强；pH>7为碱性，且pH越大，碱性越强。而溶液pH的大小可以用pH试纸测试，酸碱度不同的溶液会使pH试纸呈现不同的颜色，如图4所示。检测时，将pH试纸与比色卡进行对照，即可得出溶液的pH值。

图4

上述教学中，教师是将知识以成品的形态直接传递给学生，滤掉了知识形成的过程，从而失去了利用知识形成过程对学生进行思维教育的机会。而且，采用统一的pH值大小来描述酸碱性的强弱实际上并不符合学生最初的思维。因为在学生看来，酸是酸，碱是碱，两者并不相同。酸性的强弱和碱性的强弱应该用不同的指标来描述，他们心里其实存在着一个疑问：人们怎么会想到，而且怎么可以用同一个指标去描述呢？

如何从学生的认知特点出发，将科学家思考问题的方法渗入教学过程，引出描述物质酸碱度的pH及其检测方法？基于这样的考虑，我们可以将教学进行全新的设计。其基本思路如下。

由于酸溶液中所有的阳离子都是H+，溶液的酸性实质上就是H+的性质；碱溶液中所有的阴离子都是OH-，溶液的碱性实质上就是OH-的性质。由此不难得出，酸溶液的酸性强弱应当是由酸溶液中H+浓度决定的，碱溶液的碱性强弱应当是由碱溶液中OH-的浓度决定的。为了定量地描述酸性的强弱和碱性的强弱，我们可以根据溶液中H+的浓度和OH-的浓度，将酸性和碱性分为几个等级，像音阶一样，按音高次序将音符由低到高来排列，我们可以将酸性和碱性的强弱分别称为酸度和碱度，并从低到设定七个等级，即一度酸、二度酸……七度酸；一度碱、二度碱……七度碱。度数越高，酸碱性越强，如图5所示。

图5

但是，科学是追求简单的，我们能否用一个指标同时来确定某溶液是酸性还是碱性，以及酸碱性的强弱呢？事实上，这个统一的判断指标是存在的。因为科学家在研究中发现，其实，在酸溶液中，不但有H+，同时也存在OH-；在碱溶液中，不但有OH-，同时也存在H+；即使是在中性的水中，也同时存在H+和OH-，如图6。只是在不同的溶液（和水）中，H+的浓度和OH-的浓度大小不同而已。在酸溶液中，H+的浓度要大于OH-的浓度，在碱溶液中，H+的浓度要小于OH-的浓度，而在中性的水中，H+和OH-的浓度相同。这样，我们只要根据一定压强（和25℃）下溶液中H+的浓度（pH），就可以确定该溶液是酸性还是碱性，以及酸性或碱性的强弱。这里，符号pH源于法语的potentiel d' hydrogène（氢离子浓度指数）。

根据科学家的规定，溶液的pH越小表示溶液中H+的浓度越高，pH越大表示溶液中H+浓度越低。因为中性水的pH=7，所以，pH<7为酸，且pH越小，酸性越强；pH>7为碱，且pH越大，碱性越强。科学家也把酸性的强弱和碱性的强弱各分为七个等级。于是可以用一个pH坐标来反映酸碱性，由此引导学生将图5转化为图7。