新手 熟手 专家型教师科学本质观教学渗透研究

王振芳+张贤金+吴新建

[摘 要]

基于教师专业发展的不同阶段，以鲁科版高中化学《物质结构与性质》第一章第一节“原子结构模型”教学为例，对新手、熟手、专家型教师在课堂教学中科学本质观渗透情况进行分析，从课前备课、课堂教学和课后反思三个维度进行比较研究，从而为新手、熟手型教师向专家型教师发展提供帮助。

[关键词]

科学本质观；教学渗透；比较研究

对于科学素养核心组成部分的科学本质观的研究，现已成为科学教育中的关键问题和科学教育研究中的核心问题。作为学生科学本质观培养的重要引领者，高中化学教师要深入研究如何开展科学本质观教育。当前，根据教师专业发展的不同阶段，学界普遍将教师分为新手、熟手、专家型教师。在长期的教学实践中，发现新手、熟手、专家型教师由于受教龄、教学实践、职称和教学研究水平等的影响，在化学课堂教学中渗透科学本质观的意识和能力有较大的差距。本文以鲁科版高中化学《物质结构与性质》第一章第一节“原子结构模型”为例，对新手、熟手、专家型教师在课堂教学中渗透科学本质观的情况进行比较研究，为今后教学提供借鉴和指导，也为新手、熟手型教师向专家型教师发展提供帮助。

一、研究对象

教师作为实践性很强的一种职业，学界普遍认为，教龄长短可以从侧面反映出一个教师经验的积累和内化的程度，國家把高中教师职称分为中学正高级、中学高级、中学一级和中学二级，一般而言，把教龄在0到5年之间，职称在中学二级的教师称为新手型教师；把教龄在20年左右，被评聘为中学高级或中学正高级的教师称为专家型教师；而处于新手型和专家型教师之间的称为熟手型教师。本研究所选择的三位教师代表情况如表1所示。笔者将所选择的三位教师的相关情况向课程专家、教学专家们做了咨询，他们都认为这三位教师可以作为新手、熟手和专家型教师的代表。

二、新手、熟手、专家型教师“原子结构模型”课堂设计

（一）新手型教师课堂设计

【教学设计思路】由鸡蛋的内部结构认识引入原子结构的学习，再利用Flash动画演示卢瑟福的α粒子散射实验，以帮助学生理解原子的内部结构由原子核和电子组成。在教学中围绕原子结构的研究进行，让学生理解道尔顿、卢瑟福的贡献，认识科研过程。

【教学目标】本节深入探讨原子结构，运用原子结构知识解释原子是由原子核和电子组成，遵循由具体到抽象、由现象到本质的认知规律。同时了解科学研究方法中的假说、模型等对科学研究的意义。

【教学过程】

环节一

【提问】要研究鸡蛋的内部结构，应该怎么办？

【展示实物】切开熟鸡蛋，观察鸡蛋的内部结构。

【提问】

（1）化学变化中的最小微粒是什么？

（2）原子是不是一个简单的、不可分割的实心球体？

（3）原子为什么不显电性？

（4）你想象中的原子小到什么程度？

【设计意图】展示实物，吸引学生注意力，利用鸡蛋的分层结构让学生形象地想象出原子的结构特征。由几个问题的提出，过渡到原子结构的学习。

环节二

【多媒体展示】

（1）通过动画演示卢瑟福的α粒子散射实验。

（2）实验结论：通过实验发现α粒子中绝大多数在穿过金箔时按原来的方向前进，α粒子中少数发生较大偏转，还有极少数α粒子被金箔弹了回来。

【学生活动】学生在教师引导下思考以下问题：是什么原因导致α粒子中绝大多数穿过金箔后仍按原来的方向前进？少数α粒子会发生较大偏转？极少数α粒子被金箔弹了回来？

【设计意图】通过α粒子撞击实验，让学生认识到化学实验对化学理论发展的重要意义，可以培养学生的科学态度和科学精神。

环节三

【归纳】卢瑟福的核式原子结构模型

通过分析α粒子散射实验，得出原子是由原子核和核外电子构成，原子核位于原子的中心，核外电子在原子核周围做高速运动。

【设计意图】帮助学生认识化学实验对科学研究的重要意义，了解科学研究方法中的模型、假说等对科学研究的意义。

【教师小结】本节课首先通过分析原子结构的演变从道尔顿的实心球到卢瑟福的原子核式模型，重点要让学生理解原子是由核外电子和原子核组成，并为后面原子核外电子的能级分布及用电子排布式表示原子核外电子的排布打基础。其次，让学生知道科学知识并非永恒不变，它会随着社会发展和人类对科学领域的深入研究而不断发展变化，说明科学知识具有发展性。

【点评】有关原子结构模型的教学只花了约10分钟，重点还是与原子结构有关的知识点，对科学本质教育只简单带过。

（二）熟手型教师课堂设计

【教学设计思路】从生活的现象提出问题，介绍量子力学前的原子结构模型的发展历史，从道尔顿的“实心球体”、汤姆生的“葡萄干布丁模型”、卢瑟福的“核式结构模型”、波尔的“电子分层运动模型”，让学生感受到不同时期科学技术的发展程度，体会科学家对于科学研究的崇高理想和严谨态度，明白科学研究对于社会发展的重要作用。

【教学目标】通过人类探索原子结构模型的演变历史，让学生理解科学研究方法中的模型、假说等对科学研究的意义。让学生领悟化学对人类发展过程的作用，培养学生追求真理的科学态度。能利用“玻尔原子结构模型”解释氢原子的线状光谱。

【教学过程】

环节一

【引课】为什么霓虹灯可以发出五颜六色的光？通过本节学习去找到答案。

【设计意图】提出生活中出现的问题，激发学生的兴趣。

环节二

【课件展示】介绍量子力学前的原子结构模型

【讲解】（1）道尔顿的“实心球体”的原子学说内容endprint

【学生活动1】请同学们说出“道尔顿原子学说”的不足之处。

【评价】评价学生的说法并加以完善。

【设计意图】使学生认识到原子结构模型是不断发展、完善的。

【讲解】（2）卢瑟福原子结构的核式模型

【学生活动2】思考：氢原子的光谱是线状光谱这一现象能用“卢瑟福的核式原子结构模型”来解释吗？

【设计意图】使学生认识到化学实验对化学理论发展的重要意义。

【讲解】（3）玻尔原子结构模型

【答疑】霓虹灯为什么能发出五颜六色的光？

【设计意图】让学生知道原子光谱产生的原因并解释氢原子光谱为什么是线状光谱，使学生认识到“玻尔原子结构模型”对原子结构理论的发展起着极其重要的作用。同时让学生了解原子结构模型的建立是科学家经历几千年的探索和艰苦工作的结果。

【小结】通过对化学史的教学，达到对重点知识的教学与培养学生科学本质观。

【点评】本节课有关原子结构模型的教学花了约18分钟，重点介绍了“玻尔原子结构模型”解释氢原子的线状光谱，以及原子结构模型的演变过程，对学生建立正确的科学本质观有一定的帮助。

（三）专家型教师课堂设计

【教学设计思路】通过学生课前查找原子结构模型的化学史资料，课堂上由师生共同提出问题来探究科学本质问题；并在师生共同描述、探讨、归纳和解释的过程中建构知识体系，以形成正确的科学本质观。

【教学目标】初步认识原子结构模型的发展历史，知道假说、模型在原子结构理论建立中的重要作用。通过原子结构模型建立的历史，感受科学家在科学创造中的丰功伟绩。

【教学过程】

环节一

【课前】课前完成科学史资料的阅读

环节二

【课中】教师帮助学生一起从科学史资料中提出有关问题。

【资料】课件展示原子结构模型的发展历史。

【问题情景1】道尔顿的主要观点是什么？

【学生活动1】1803年，英国科学家道尔顿在实验的基础上得出原子是构成物质的基本粒子，它内部没有任何结构，非常小而且不可再分，像一个实心小球[4]。

【问题情景2】道尔顿的原子学说会被推翻吗？

【学生活动2】1897年，汤姆逊提出了“葡萄干布丁模型”，主要是他发现原子中存在带负电的电子，而新的模型能解释许多实验事实，因此，被当时很多科学家接受。

【设计意图】通过提出问题及解释，学生就能明白：科学知识是暂定性的（科学知识并非永恒不变的，是可以被修改，但在一定历史时期内会处于稳定的地位），所以，科学知识具有动态性本质与暂时性本质。

【问题情景2】“葡萄干布丁模型”会发生变化吗？

【讲解】1911年，卢瑟福提出“核式结构模型”。

【设计意图】卢瑟福是汤姆逊的研究生，在老师的研究基础上提出质疑，在自己的研究领域取得了突破性进展，说明科学知识在一定程度上具有主观性和创造性。

【问题情景3】你认为其他科学家会接受卢瑟福“核式结转构模型”吗？

【讲解】1913年，丹麦的科学家玻尔提出“电子分层运动模型”。

【设计意图】从卢瑟福“核式结构模型”到玻尔“电子分层运动模型”的发展过程，可以让学生理解科学知识的产生具有局限性和发展性。

【问题情景4】你认为波尔模型会被另外的模型取代吗？

【讲解】由于玻尔理论是建立在旧量子论的基础上，当时对比较简单的氢原子光谱可以解释，而无法解释比较复杂的原子光谱，存在一定的局限性。随着科技的发展，到20世纪20年代，又建立了现代量子力学模型。

【设计意图】从原子结构模型的演变历程，可以看出原子结构模型作为一种科学知识，它并非永恒不变，它与当时的社会和文化有关。

环节三

【教师小结】在原子结构模型发展史的介绍中，从道尔顿提出原子是实心球的模型到汤姆逊在发现电子的基础上，提出“葡萄干布丁”模型，历经100年。而卢瑟福是汤姆逊的研究生，对老师的观点通过α散射实验提出了质疑，最后提出了核式结构模型，这可以让学生理解科学的发展历史，是科学怀疑的历史，是科学家不断纠正错误、追求真理的历史。学生也能进一步理解科学知识具有动态性本质与暂时性本质；科学知识在一定程度上具有创造性和主观性；科学知识的产生具有局限性。

【设计意图】通过对发展史的教学，从而让学生领悟到人类社会科学发展过程中一代代科学家接力赛般进行着科学的研究和发现，让学生初步建立正确的科学本质观，真正把对科学本质的认识和理解根植于学生的脑海里。

【点评】本节课有关原子结构模型的教学花了约30分钟，重点以问题形式分析原子结构模型的演变过程，对每一次演变的历史中挖掘科学本质的内涵，从而让学生形成正确的科学本质观，为学生今后的学习提供研究方向。

三、新手、熟手、专家型教师科学本质观教学渗透比较研究

通过三位不同类型教师对原子结构模型演变历史的教学，可以看出不同类型的教师在科学本质观教学渗透中存在着差异，主要表现在以下三个方面：

（一）课前备课

新手型教师都是新教师，他们参加工作不久，优势是工作热情高，对如何上好一节课考虑得多，會花较多的时间来备课，但短板是经验不足，自身对科学本质观的理解也不到位，在备课方面就难免对知识与技能的准备更侧重。熟手型教师都是有十几年甚至二十几年教学实践的老教师，他们教学经验丰富，对课堂教学内容比较熟悉，可是不足之处往往是对课前的计划与准备会形成思维定势，这种定势能让教师熟练地进行课前准备，缩短时间，提高效率，能从化学史入手，课前就准备好原子结构模型的发展史，引导学生进行科学本质观的理解，但对发展史中体现的科学本质内涵重视不足，挖掘不够深入。专家型教师则不同，他们经过了二十几年的教学实践，对课堂相关的内容比较熟悉，课前让学生上网查找原子结构模型的发展史资料，让学生提前自主学习，不仅激发学生学习化学的兴趣，更为课堂教学中引导学生理解科学本质观打下基础。endprint

（二）课堂教学

新手型教师的课堂教学虽然在课前制订了完整的教学计划，但不会随着课堂情景的变化来修正他们的计划，而课堂教学更注重完成知识任务的教学，对原子结构模型的发展史的教学也是围绕知识点来展开，较难达到科学本质的渗透。熟手型教师对课堂教学驾驭能力很强，他们能关注学生间的沟通与交流，能依据课堂情景及時调整教学计划，随时关注维持学生的注意力[5]。对原子结构模型的发展史与知识的关联可以讲解得比较清楚，但对发展史后面隐藏的科学本质讲解不到位，只能对学生建立正确的科学本质观有一定的帮助。专家型教师的课堂教学表现出灵活性、创造性，首先利用课前学生上网查的资料为素材，调动学生学习的兴趣，其次课堂中由教师和学生共同创设问题情景来分析原子结构模型的发展史，挖掘发展史后面蕴藏的科学本质内涵，帮助学生形成正确的科学本质观。

（三）课后反思

新手型教师在课堂上大都忙于教学方法的实施，急于既定教学任务的完成，他们的课后反思大多停留在对教学方法和教学效果的评价，而对原子结构模型的发展史中蕴含的丰富的科学本质观则视而不见。熟手型教师的课后反思往往侧重于课堂教学中教师对知识的传授是否到位，学生对知识的学习是否掌握为主，而对在课堂教学中如何更好地渗透科学本质观思考有所欠缺。专家型教师会根据课堂教学中学生出现的问题及时调整下节课的教学方法，会思考如何利用好发展史让学生认识科学本质的内涵，以促进学生形成正确的科学本质观。

四、研究结论

通过分析、比较可以发现新手、熟手、专家型教师在课堂教学中渗透科学本质观有较大的差异，新手型教师更注重原子结构模型的演变知识的传授；熟手型教师在注重知识传授的同时，还能引入科学本质观教育但缺乏深入挖掘；专家型教师则能充分利用原子结构模型的演变来挖掘发展史中蕴藏的科学本质内涵，从而帮助学生形成正确的科学本质观。

[参 考 文 献]

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]连榕.新手—熟手—专家型教师心理特征的比较[J].心理学报，2004（1）.

[3]王磊.普通高中课程标准实验教科书化学2（必修2）教师用书[M].济南：山东科技出版社，2007.

[4]季薛庆.融入科学史凸显科学本质的教学探讨——以原子结构模型教学为例[J].科学教育，2010（2）.

[5]孟迎芳，连榕.专家—熟手—新手型教师教学策略的比较研究[J].心理发展与教育，2004（4）.endprint