对动物科学的认识篇1

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关键词学科思想学科方法教育价值实验探究

中图分类号Q-49文献标识码E

在当代科学技术领域中，基因工程、生物芯片、克隆技术等生物技术在社会发展中显示出强大的经济力量，其中所蕴含的生物科学思想、原理和方法，正在对其他学科和社会变革产生广泛而深远的影响。对学生进行生物学科思想教育能在很大程度上影响着学生未来知识储存和能力发挥的状况，对提升生物课程的教育价值有一定意义。

1生物学科思想与学科方法的教育价值

1.1生物学科思想与学科方法的思辨

生物学科思想是人们对生命科学本质规律的理性认识；而生物学科方法是在解决生物学科问题过程中所采用的各种手段和途径。二者既有联系又有区别，生物学思想是生物学方法的理论基础，生物学方法是实施有关生物学思想的技术手段。运用学科方法解决问题的过程，是感性认识不断积累的过程，当这种积累达到一定程度就会产生飞跃，从而上升为学科思想；而生物学科思想是生物学知识的精华，又反过来对学科方法起着指导作用，为学生理解和掌握生物学的本质提供了优化的途径。

1.2生物学科思想与学科方法的教育价值

长期以来，生物学教育过分注重知识的传授，对生物学概念和定律的发生发展过程揭示不够，更忽视了让学生通过体验去思考知识背后的思想和方法，因此学生所学的知识很难在不同情境中灵活地迁移，束缚了学生创造性思维的发散。学科思想相对于零散的知识点而言，更易内化为人的主观认识，因此在生物教学中，以大量的知识为载体，让学生在认同和理解学科思想和方法的基础上，通过实践形成自身的情感、态度和价值观，这将直接影响他们对生命本质认识的敏锐性和准确性，对学科思维的形成有一定的指导作用。

2生物学科思想的内涵

生物学科思想指那些对学科学习最具影响力的观念、思想和见解，它们内隐并不外显，积淀在生物学知识的形成过程中。从这个意义上说，教师在讲解生物学知识时，应该挖掘这些思想内涵，并将其自然而然地呈现出来并获得认同。这也是教师引导水平与课堂智慧的体现。

2.1辨证唯物主义思想

在生物学中包涵着许多自然辩证法思想，其核心就是对立统一的思想，在生命活动的过程中，普遍存在许多矛盾的运动，例如同化作用与异化作用、遗传与变异、生物适应性的普遍性和相对性等。这些都表现出对立统一的关系。同化与异化作用的对立统一是生命活动的基础，而生命繁衍过程中的遗传和变异，在维持物种稳定性的基础上发展生物的多样性，是推动生物进化的内在动力。

生命运动的基础是生物体内物质的化学变化，生命科学研究中越来越多地运用物理和化学手段来揭示生命运动的规律恰恰基于世界的物质观，因为细胞和组织都是物质的、运动的。

从病毒、细菌、植物、动物直至人类，生物世界尽管表现形式千姿百态，但不同的生物却高度统一，其最基本的组成物质都是核酸和蛋白质，并且无论生物的进化位置如何，几乎都在遗传表达中使用同一套遗传密码。教师在教学中适时向学生展示在分子进化上所体现的“大一统”的格局，有利于促进学生形成辩证的思维方式，客观而理性地看待生物的适应性与多样性。

2.2自组织与非因果决定性思想

奥地利物理学家薛定谔曾在《生命是什么》中指出：“用经典物理学和化学去描述生命现象是不可能的，经典物理学中一种原因只能产生一种结果的机械决定论模式并不适应生命世界。”

生命系统最基本的特性是开放性和自组织，即通过与外界环境交换物质和能量，通过自身的演化而形成的一个稳定而有序的系统，但这种稳定不是封闭系统中的平衡，而是一种动态的平衡，是一种相对稳定的状态。因此复杂的生命系统在与环境共同作用的过程中，既有规律可循，同时也存在很多不可预测的“变数”。例如传统遗传学认为一种性状由一对基因决定，二者之间有决定性的因果关系，但是，这种简单的模式不利于了解生物大多数复杂的性状，许多性状由多对基因控制，它们控制着生物体内成千上万的化学反应，同时反应的产物又会反作用于基因的表达，这些基因的传递并不简单地遵循孟德尔遗传定律，这种基因与环境之间高度复杂的交互作用决定某种性状出现的倾向性和易感性，并非因果关系。生命运动的每一个过程都有非常多的发展方向，生物体内中某个微小的变化就可能改变这个系统的演化方向，正是因为生命系统具有混沌和非线性的特点，生命现象和生命活动的规律往往并不遵循因果决定原则，大都表现为统计学意义上的规律，这种概率性源于生物的个体差异和随机性，与机械运动有着明显的不同。

教师在教学过程中渗透自组织与非因果决定性思想，可以帮助学生从整体观来认识生命运动的不确定性，用多元、理性和宽容的观点来看待生命科学的发展。

2.3信息流思想

生命系统是物质、能量和信息的统一体，掌握生命活动的规律，不仅要研究生命活动中的物质和能量的变化，还要研究系统内部的信息传递作用。生命活动中的许多过程，如生长发育繁衍过程、免疫反应以及生态平衡等，虽然外部表现为物质或能量的变化，但本质都是信息的传递和交流的过程。

生命活动的信息流主要包括遗传信息流、生命活动信息流与生态系统信息流。遗传信息流即“中心法则”，指遗传信息的传递与表达的过程，该过程指导着细胞中物质和能量的一系列变化从而控制生物的性状；生命活动的信息流即生物体的应激调节，通过特定细胞释放的激素、乙酰胆碱等化学信号分子经体液运输到达靶细胞，启动靶细胞一系列生化反应，以适应不断变化的外部环境；生态系统信息流指生态系统内部的信息交流，即生物之间通过物理、化学和行为信息等调节生物的种内与种间关系，从而维持生态系统的稳定性。教师在教学中帮助学生从信息论的视角认识生命现象，有利于使学生认识不同层次生命系统的反馈调节机制，使他们形成一个较全面的动态平衡思想，从而更好地理解生产生活实践中相关原理的运用。

2.4生物演化思想

生物进化是指生命形态发生、发展演变的过程。高中生物教材中不仅有专门的章节表述（人教社必修2的第七章“现代生物进化理论简介”），而且整个教材不管是内容编排还是知识结构上，都折射出进化的思想。

现代达尔文主义认为，变异、选择和适应贯穿在任何一个物种的演化过程中，这是生物与环境相互作用的结果。例如在有性生殖的过程中，由于配子形成过程中染色体组成的多样性与精卵结合的随机性，同一双亲的后代呈现几乎无限的多样性，另外由于性别、年龄、免疫系统以及在开放系统中所收集到的信息不同，有性生殖的种群中不存在两个完全相同的个体。再比如高等生物每105～108个生殖细胞才有一个发生基因突变，但在拥有大量个体的群体中就足以提供丰富的变异来源，多样性为生物进化提供大量的选择材料，生物圈就在这样的物种演变中维持着自身结构与功能的稳定性。

教师在教学过程中融入进化的观点，可帮助学生认识到生物进化是物种演变而非物种进步，因此人类只不过是自然界众多物种的一个分支，人类的行为作为自组织系统的一个部分也将影响自然界中物种的演变，从而最终改变人类自己。

3生物学科方法示例

认识生命现象，探究生命活动本质的过程离不开科学的方法。从方法论的角度看，生命科学研究的方法包括一般科学方法和具体科学方法。一般科学方法包括观察、调查、分类、实验、分析等。具体科学方法指控制变量法、假说演绎法、模型构建法等。生命科学的研究往往是通过大量的实验证据来支持某个生物学的观点，图1以实验探究为例说明生命科学研究的特殊方法。

实验探究是针对研究目的，在人为控制条件的基础上，对研究对象进行干预或处理后，观测所产生效应的研究方法。该过程包括提出问题、作出假设、设计实验方案、实施实验、分析实验结果等（图1）。

案例：探究铅中毒对大鼠学习记忆的影响。

步骤一：提出问题，做出假设。

汽车尾气及工厂排放出的废气使空气中聚集大量的铅尘，铅尘悬浮物离地面大约0.8m，因此铅会轻易地通过呼吸道和消化道进入儿童体内；另外儿童喜食的膨化食品、经常用的蜡笔、铅笔和一些色彩特别鲜艳的图书、餐具以及用油漆刷过的积木等玩具，都含有铅的成分，经常接触铅的孩子行为活动能力减慢。由该背景作出假设：铅中毒可能影响动物的神经活动。

步骤二：设计实验方案并实施。

选择大鼠为实验对象，分为四组，设置三个醋酸铅溶液饮用水平：0.05、1、2g?L-1，对照组饮用蒸馏水。连续饲喂60d后，进行水迷宫实验，在池水中加入少量墨水使大鼠无法看到水下隐蔽平台。让大鼠从四个方向入水点入水，训练其寻找水面下隐蔽平台。重复训练4d后撤去平台。

本实验醋酸铅染毒组为实验组，饮水组为对照组，测定从入水点到原平台水域的时间用以反映大鼠学习记忆的能力。如果条件许可，还可测定脑组织匀浆铅含量及乙酰胆碱酯酶（AchE）活性。

步骤三：记录与整理数据。

本实验可能受到的影响因素很多，大鼠的个体差异、水浴温度、入水方向、人为操作与观察角度的变化等因素均可能干扰大鼠寻找平台。为减少误差，由同一人采用固定的操作模式，大鼠训练时不要有人在场，在另一处用视频探头跟踪观察。应尽可能采集足够的样本数量，及时记录并整理。

步骤四：分析实验结果是否支持假设。

饮用水中醋酸铅浓度越高，大鼠到达原平台水域的时间越长，说明铅中毒可能影响大鼠的学习记忆能力，支持假设。

该活动涉及到生命周期、环境控制、变化缓慢等问题，实验数据的离散度比较大，得出结论并非易事，。在讨论交流的过程中，学生认识到对于复杂的生命系统的研究，不能只进行单因子分析，还应分析无关变量对实验结果的影响，揭示控制条件与观测结果的对应关系必须有大量的样本支持，该活动的结果表现为统计学意义上的规律。

该案例为2013年全国高考福建生物卷第27题的背景，其中所蕴含的生物学科思想和方法非常丰富，校本选修活动借鉴该背景开展实验探究，有利于培养学生科学探究的能力和勇于探索的科学精神。

总而言之，学科思想方法的教育理念对教师的专业素养与引导水平提出了更高的要求，教师有意识地通过生物学科知识引发学生思考，让学生在“方法”或“哲学”层面上认识生命运动的一般规律，是生物课程教育价值的重要体现。

参考文献：

[1]李松林，杨静.基于学科思想方法的整合性教学研究[J].课程与教学，2011，1：43-46.

[2]李琳，郑晓蕙.构建学科思想达成情感态度与价值观培养目标[J].生物学教学，2011，36（8）：13-14.

对动物科学的认识篇2

教学与知识之间有着内在的、天然的、不可分割的联系,所以,教学策略的设计必须针对知识类型的实际。

我国20世纪的化学教学大纲或课程标准都是从知识属性的角度对化学知识进行分类的。从1923年分科设置课程纲要开始,逐渐演变并基本固定为化学基本概念和原理、元素化合物知识、化学基本计算、化学实验以及化学用语等五个方面。恢复高考制度以来的考试大纲一直将化学知识分为“化学基本概念和基本理论、常见元素的单质及其重要化合物、有机化学基础、化学实验和化学计算”等五大类。而新课程高考化学考试大纲,虽然在考试内容部分将化学知识分为“化学科学特征和基本研究方法、化学基本概念和基本理论、无机化合物及其应用、有机化合物及其应用和化学实验基础”等五个方面,但在内容比例部分还基本保留了传统的分类方法。

知识分类就是根据特定的需要和标准,通过比较,把人类的全部知识按照相同、相异、相关等属性划分成为不同类别的知识体系,以此显示在知识整体中应有的位置和相互关系。在知识分类的历史上,不同的知识观有不同的知识分类理论与标准,因而产生了形形的知识分类方式。为了更好地实现教育目标,人们把知识分为事实性的、概念性的、程序性的和元认知性的四大类。

纵观传统的化学知识分类方法和知识分类理论的实际,可以将两者结合起来,并把化学知识划分为物质知识、观念知识和方法知识三大类。其中,物质知识主要属于事实性知识,包括无机化合物及其应用和有机化合物及其应用;观念知识主要属于概念性知识,包括化学科学的特征以及化学基本概念和基本理论;方法知识主要属于程序性知识,包括化学科学的基本研究方法,如化学实验基础和化学计算等。由于中学化学限于原子和分子层面,中学生认识的化学是“在原子、分子水平上识别和创造物质的一门科学”。所以,可以认为在高中化学知识中,物质知识是“识别和创造”的对象,观念知识是“识别和创造”的思想,方法知识是“识别和创造”的工具。物质知识是整个学科知识的基础,也是观念知识和方法知识的载体,观念知识和方法知识既要依靠物质知识的支撑,又能促进物质知识的获取。因此,化学学科要实现促进学生学科素养提升的终极目标,应该从获取化学事实、形成学科观念和掌握科学方法三个维度进行教学策略的设计。

新世纪以来实施的《普通高中课程方案(实验)》为了构建重基础、多样化、有层次、综合性的课程结构,以适应社会需求的多样化和学生全面而有个性的发展,设置了由学习领域、科目、模块三个层次构成的课程结构。据此,《普通高中化学课程标准(实验)》(以下简称《课标》)将科学领域化学科目划分为八个模块,同时又把模块分为必修和选修两大类。下面从物质知识、观念知识和方法知识三个维度,阐述在高中化学必修模块教学中促进学生学科素养提升的相关策略。

二、物质知识维度的教学策略

本文所说的“物质知识”实际就是“元素化合物知识”。在《课标》所构建的课程结构中,必修模块的物质知识主要分布在“化学1”的“常见无机物及其应用”和“化学2”的“化学与可持续发展”两个主题。其中“常见无机物及其应用”对应“单质与无机化合物”知识,“化学与可持续发展”包含“有机化合物”知识。从《课标》的安排和学科知识的逻辑关系看.物质知识是高中化学知识的基础和核心。为了使学生能准确获取物质知识,以便在此基础上生长出相应的观念知识和方法知识,可以采取下列教学策略。

1.在社会生活情境中认识物质知识

由于《课标》对物质知识的处理,突破了传统的物质中心模式,不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究物质,这时,我们可以从学生已有的生活经验出发,引导学生关注身边的物质,将物质知识的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中,从而体现物质与自然界和社会生活的密切联系,并且通过对物质知识的学习加深对环境和社会生活问题的理解和认识,使学生直接体会到所学知识的社会价值。如关于氯气性质的教学可以借助液氯泄漏事故报道录像的有关画面进行,以突出基于“社会中心论”的教学思想。

2.以核心概念为指导学习物质知识

为了使学生能借助于一定的基本概念认识无机物的性质及其变化规律,《课标》在“化学1”中安排了物质的分类、氧化还原反应、离子反应等基本概念,并与单质和无机物知识安排在同一主题。限于化学l的模块功能,这些概念虽然是浅显而又有限的,但它们有助于学生对物质知识的理解,并对物质知识的学习具有一定的指导作用,我们在进行教学设计时要领悟《课标》的立意,充分发挥这些概念在学生学习物质知识过程中的指导作用。如钠与水反应生成氢氧化钠时,由于反应物中钠元素和氧元素的化合价都处于最低价态,而氢元素的化合价处于最高价态,所以只能是氢元素的化合价由+1价降低为0价,反应的气体产物为氢气。这一确定钠与水反应气体产物的假说,就是依据氧化还原反应的规律提出的。

3.在已有知识基础上获取物质知识

美国现代着名心理学家奥苏贝尔认为,学习新知识的关键是要建立起新旧知识之间的联系。他曾说,“影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学”。因此,要组织学生探究物质知识,应注意从学生已有的知识出发设置相关问题,将学生有效地引入新知识的探究情境之中,从而达成获取有关物质知识的学习目标。如过氧化钠和氧化钠都是钠的氧化物,由于氧元素的化合价不同,所以两者的性质既相似又不同。在过氧化钠性质的教学过程中,可以针对学生已知氧化钠性质的实际,通过对过氧化钠和氧化钠组成与性质的比较分析,并结合有关实验检验等探究活动,使学生获得对过氧化钠性质的认识。

4.按研完的一般思路探究物质知识

物质知识的教学不仅要向学生传授知识,更要教给学生获取知识的方法和思路。如对于SO2性质的研究可以有以下思路:SO2与CO2同属于非金属氧化物,CO2是酸性氧化物,SO2也应具有酸性氧化物的性质;SO2中硫元素的化合价处于其常见化合价的中间价态,所以SO2应该既具有氧化性又具有还原性;SO2是一种新认识的物质,除了根据其类别、组成元素的化合价等推测性质外,还可能具有其他某些特殊性质。然后结合相关实验验证推测的合理性,并形成对SO2性质的全面认识。这样的教学设计可以教给学生研究物质性质的一般思路和方法,从而帮助学生提高学习其他物质知识的针对性和有效性。

三、观念知识维度的教学策略

关于观念知识,高中化学必修教科书按照《课标》的要求和学生的认知规律进行了整体化的设计和编排,主要包括化学研究的物质层次观、化学中的相互作用观、化学变化的形式观、化学反应中的能量观、化学反应的方向和限度观、化学进化观等几个方面。由于学科观念知识不仅是化学学科素养的重要构成部分,而且“具有超越事实的持久价值和迁移价值”,所以,我们应该在全面把握课程结构中学科观念知识体系的基础上,“围绕学科基本观念进行教学设计”,从而帮助学生形成应有的学科基本观念。又由于观念是客观事物在人脑中留下的概括的形象,化学学科观念通常是在化学事实性知识基础上通过不断的概括提炼而形成的。因此,帮助学生构建学科观念常有观念知识以物质知识为基础和物质知识用观念知识来概括两个基本策略。

1.观念知识以物质知识为基础

运用分类观念不仅能使有关化学物质及其变化的知识系统化,还可以通过分门别类的研究,发现物质及其变化的规律。为了使学生形成分类的观念,有关分类的内容可以采用以下设计进行教学,以突出观念知识对物质知识的依赖。

学习活动1:结合生活中(图书馆、超市等)分类的事例,思考物质之间具有怎样的关系、应该怎样对物质进行分类的问题。

基本理解:分类是学习和研究化学物质及其变化的一种常用科学观念。

学习活动2:尝试对已学过的化学物质和化学反应进行分类,并与同学交流。

基本理解:树状分类是根据对象的共同点和差异点,将对象区分为不同的种类,而且形成一定从属关系的不同等级的系统的逻辑方法。

学习活动3:对几组化学物质进行分类,并制作相应的树状分类图和交叉分类图。

基本理解:分类要有一定的标准,根据不同的标准可以进行不同的分类,树状分类法和交叉分类法是常见的分类方法。

2.物质知识用观念知识来概括

乙酸的知识主要属于物质知识。《课标》在“化学2”中要求学生知道“乙酸……的组成和主要性质,认识其在日常生活中的应用”,教科书又将其细化为乙酸的分子结构、酸性、酯化反应及主要用途。显然,这些都是物质知识的内容。在“课程设计要围绕核心观念进行”的理念下,《乙酸》的教学可以从物质知识中概括出相应的学科观念,以体现物质知识是观念知识的基础。

学习活动l:观察乙酸分子的比例模型,认识乙酸分子的结构。

基本理解:物质有一定的组成和结构,乙酸的官能团是羧基。

学习活动2:设计实验证明乙酸具有酸性,并通过实验比较乙酸和乙醇分别与钠反应的速率。

基本理解:有机分子中基团之间存在相互影响,乙酸分子中羟基上的氢原子比乙醇中的活泼,主要是由于羰基的影响。

学习活动3:阅读关于“酒是陈的香”的解释,分析乙酸和乙醇酯化反应的机理。

基本理解:酯化反应属于取代反应,是有机反应的一种重要类型。

学习活动4:观察和体会教师演示的乙酸乙酯的制备实验。

基本理解:乙酸乙酯的制备是可逆反应,实验中需要控制反应的条件。

学习活动5:总结乙酸的化学性质与分子结构的关系。

基本理解:官能团是决定有机物化学特性的基团,乙酸的化学性质主要由羧基决定。

学习活动6:结合生活实践讨论乙酸的用途。

基本理解:化学知识在生活中是有用的,乙酸与人类的生命、营养、健康密切相关。

四、方法知识维度的教学策略

高中化学必修教科书在着力构建物质知识和观念知识体系的同时,根据不同教学内容的特点和学生认知规律.构建了符合学生探究能力发展需要的科学方法体系。其中,有的是让学生在科学探究、思考与交流等活动中练习和运用,有的是让学生通过阅读科学史话进行体会和领悟。在教学过程中,我们应该对教科书中的方法知识体系了然于胸,通过挖掘教科书隐含的方法知识、利用方法知识组织教学内容、运用方法知识解决实际问题等多种途径,有计划、有步骤地落实方法知识的教学,不断提高学生的科学探究能力。

1.挖掘教科书隐含的方法知识

物质知识和观念知识是教科书编写的主线,而方法知识处于相对隐性的地位。如关于卤族元素的性质,教科书是用假说方法组织教学内容的。具体包括:(1)发现问题——卤族元素原子的电子层结构的变化规律与碱金属元素相同,它们的化学性质也能与碱金属元素一样表现出相似性和递变性吗?(2)提出假说——氟、氯、溴、碘在化学性质上也能表现出一定的相似性和递变性。(3)验证假说——获取卤素单质与氢气的反应、卤素单质间的置换反应等事实材料。(4)得出结论——卤素都是活泼的非金属,随着核电荷数的递增,元素的非金属逐渐减弱。但是教科书对这四个步骤没有具体说明和提示,教学中教师可以对假说方法进行显化,并使学生明确假说是人们根据已有知识对所研究的事物或现象所做的初步解释,它需要证实或证伪,而且科学理论最初都是以假说的形式出现的,并随着科学研究的深入,不断得到修正、完善和发展。这样学生在以后的学习过程中就能比较自如地运用假说方法进行相应的探究活动。

2.利用方法知识组织教学内容

新课程高中化学教科书虽然增大了科学方法的外显力度,但总体还稍嫌不够。因此我们应该适当注意以方法知识为线索组织教学内容,在以物质知识和观念知识体系作为课程内容展开主线的同时设计一个方法知识体系。例如关于“化学2”中“苯”的教学可以将其分解成八个学习任务:(1)用文献方法了解苯的发现和来源;(2)用观察方法认识苯的主要物理性质;(3)用假说方法确定苯分子的组成;(4)在认识苯的凯库勒式的同时感悟直觉思维的意义;(5)用假说方法确定苯分子中没有与乙烯类似的双键;(6)用模型方法认识苯分子的平面正六边形结构;(7)用演绎方法完成苯的取代反应和加成反应的化学方程式;(8)用综合方法对苯的结构和性质形成整体认识。该教学过程突出了方法知识对物质知识获取过程的指导作用,随着教学的深入和学生感性认识的丰富,可以逐渐提高对这些科学方法的要求,最终实现方法知识的教学目标。

3.运用方法知识解决实际问题

对动物科学的认识篇3

关键词：人；知识；科学精神；人文精神；自由

科学精神与人文精神的一直是学界讨论的热门话题，但直接从人类知识的角度来对科学精神和人文精神进行探讨的还比较少。本文试图从人类知识的本质、构成来认识科学精神与人文精神，从知识体系的演化过程来解读科学精神与人文精神的协调机制和相关问题。

1、知识是人类的根本属性和需要

一般认为，科学是最为权威的知识体系，似乎已经成了知识的代名词。中文“科学”的英语对应词“science”一般是作为naturalscience（自然科学）的简称来使用的，其词源于拉丁语词Scientia(Scire,学或知)。Scientia就其最广泛的意义来说是学问或知识的意思。直到今天，科学的德语对应词Wissenschaft仍然包括一切有系统的学问，不但指称我们所谓的science(自然科学)，而且也包括历史，语言学及哲学。[1]“科学”一词成为自然科学的专利是近代的产物，科学一词的原初意义即是所有系统化的知识。

人类的知识是世界上最复杂的现象之一，它包罗万象，并且时刻处于变动当中。从宏观上来看，人类主要具有两类知识，一类是追求客观规律的知识，即认识和改造世界的知识，它的典型代表为现代自然科学和社会科学。另一类是关于价值的知识，即关于人的尊严、权利和全面发展的知识，它的典型代表是各种人文学科。当然从事实上来讲，追求规律的知识和关于价值的知识不能截然分开，二者是紧密勾连在一起的。规律的知识里蕴含着价值，价值的知识里也有对于规律的反映，并且二者在发展过程中相互影响。这种内在勾连是科学与人文紧密互动的前提和基础，但这种内在勾连并不妨碍我们从宏观上进行区别认识。

两类知识都源于人的根本属性，是人的内在需要。美国著名心理学家亚伯拉罕·马斯洛提出人的需要理论，认为“驱使人类的是若干始终不变的、遗传的、本能的需要”[2]。人有生理的需要、安全的需要、归属和爱的需要、对美的需要、自我实现的需要等各种需要。要满足这些需要，人类必须不断地创造和积累自己的知识。所以，人类的各种需要就相应地转化为追求知识的需要。因此，马斯洛指出：“我们应该假设人有一种对理解、组织、分析事物、使事物系统化的欲望，一种寻找诸事物之间的关系和意义的欲望，一种建立价值体系的欲望。”[3]寻找事物之间的关系即追寻客观规律，建立价值体系即对人的各种意义和权利的探讨。所以，知识的产生和发展是与人类的历史相伴随的。

2、关于规律的知识及其演化

最初，面对大自然人类是极其被动的，因为我们没有动物与生俱来的身体技能，相对其他动物，人类在身体上没有任何先天优势。当动物运用自己的本能保持生存时，人类只能不断提高大脑的思维能力，通过对事物之间规律关系的发掘，进而逐步利用自然和控制自然，这样就有了关于自然的知识。恩格斯认为“劳动创造了人本身”[4]。早期的知识是从人类的日常劳动中获得的，反过来知识又改造和推进了人类劳动。可以说，不断创造和积累自己的知识体系是人相对动物最大的优势。人类在日益复杂的劳动过程中逐步建立起了自己独特的社会文明。马克思认为“人的本质不是单个人所固有的抽象物，在其现实性上，它是一切社会关系的总和。”[5]人是社会的动物，随着社会复杂程度的提高，对于社会本身运行规律的思考也成为人类的重要任务，这样就产生了关于社会运行与管理的知识。关于自然和社会的知识构成人类对于世界的认识，这种认识成为改造自然和推动社会发展的根本基石。

人类对于世界的认识大体经过了朴素直观、宗教神学、机械论、系统辩证等几个阶段（当然，由于地域文化的不同，这种演进路线并不是绝对的，比如中国就没有产生像欧洲中世纪那样绝对的宗教神学知识观）。一开始，人类的先民依靠朴素的实践和直观获取知识，人们对于世界的认识是感性的和非逻辑化的。宗教产生后，特别是统一的一神教占据统治地位后，神成为知识的来源，最典型的是欧洲的中世纪时期，科学成为神学的婢女。文艺复兴以后，通过哥白尼、伽利略、开普勒、牛顿等人的努力，确立了数学化和实验化的近代自然科学。以牛顿力学为代表的近代自然科学确立了一种机械论的绝对的世界观念。这种观念认为世界是一个机械式的存在，其发展是必然的，并且可以被预测。19世纪以来的科学发展逐渐打破了这种机械论的世界观，以相对论和量子力学为代表的20世纪物理学革命改变了人类的世界图景。随着科学在宏观与微观两个方向上的不断发展，特别是系统科学、非线性科学和复杂性研究的兴起，使人们对于世界的认识从单向度的机械论、还原论转变为系统论、复杂性认识。人们的思维方式也开始由过去的线性思维转向非线性思维。在近代自然科学的影响下，一些学者开始借鉴自然科学的方法来研究社会。孔德是社会学的先驱，他认为应该通过实证方法来研究社会发展的原理与机制，从而推动了近代社会科学的产生。社会科学发展到现在，其主要代表社会学、经济学、管理学都非常重视数学与模型的应用。虽然关于社会科学与自然科学的方法论问题学者们有了很多不同的争论，但是要研究自然和社会背后的事实性知识、规律性知识这一点却是大家的基本追求。

对动物科学的认识篇4

【关键词】认知结构；构建；策略

物理学的知识结构是科学技术中的基本结构，其思想和方法可以为其它科学技术提供思维模式。也就是说，物理学的知识结构是开放型的，具有很大的活力和发展潜力，即具有很强的同化，迁移和再组织功能。因此，学习物理学应当经历一个把所学知识结构内化为认知结构，把认知结构活化为智力，把智力外化为能力的过程。根据多年来的高中物理教学经验，我们对如何构建高中物理学生认知结构进行了认真的研究。

一、对知识结构和认知结构关系的认识：

知识结构与认知结构是教育心理学的两个基本概念，也是建构有效课堂教学的两个重要因素。一门学科的概念、原理和规律是有内在联系的，这种内在的本质联系就构成了这门学科的知识结构。而认知结构是个体在感知和理解客观现实的基础上，在头脑里形成的一种心理结构，它由个体过去积累的知识和经验组成。在认知过程中，个体新的感知与已形成的认知结构发生相互作用，从而影响对当前事物的认识。现代认知心理学派认为，学习是认知结构的组织与重新组织。他们既强调已有认知结构和经验的作用，也强调学习材料本身内在的逻辑结构，即知识结构。在学习过程中，两者以相辅相成、相互促进的方式活动着。

知识结构会直接影响学生的认知结构，而认知结构又直接影响学生对问题的解决。知识结构与认知结构的统一是提高教学质量的关键。

二、构建高中物理学生认知结构的意义：

建构主义认为：物理学习的本质是物理环境对学生的认知结构发生作用并引起认知结构的改变，使学生头脑中的认知结构扩展、更新或重建。

建构主义强调以学生为中心，要求学生由知识的灌输对象转变为信息加工的主体、认知结构的主动建构者。同时要求教师由知识的灌输者转变为学生主动建构的帮助者、促进者。

建构主义认为，学生的物理认知结构由以下三种要素组成：

（1）学生学习过的物理现象、概念、规律、方法的内容和它们的相互关系所形成的组织结构。其中物理现象是这一结构的表皮，物理概念是结构的关节点，物理规律结构的骨架，而科学观念、方法是联系物理现象、概念、规律的纽带。

（2）学生所掌握的表达物理概念或概念间关系所使用的语言本身的逻辑及数学的逻辑。

（3）学生为了实现问题的解决，而在前二种要素中抽取若干内容经过有机组合所生成的物理知识组块，它们处于认知结构的最。

在具体的教学工作中，教师应该依据这一理论帮助学生将零乱的物理概念、规律、观念、方法有机组构起来，构建完整、有序的认知结构，并使之活化。

三、构建高中物理学生认知结构的策略：

当代认知心理学认为，学习过程是学生的一个主动建构过程。在学习过程中，学生总是以自己已有的认知结构与新的知识相互作用，去同化或吸收外部给予的信息和刺激，通过外部刺激的重组和顺应，或者学生已有的认知结构的改变、同化，学生从而获得认知结构的发展。因此，在教学活动过程中，教师应营造适于学生建构的氛围和空间，使学生主动探究，进行有效学习，获得完善的认知结构。完善的认知结构是指贮存于长时记忆系统内的陈述性知识、程序性知识和策略性知识的实质性内容和彼此之间的协调关系。它具有三方面特征：（1）可利用性。指学生在学习新知识时其原有认知结构中具有可以同化新知识的固定点。（2）可辨别性。指新的知识学习与原有认知结构之间的异同可以清晰地被辨认出来。（3）稳定性。指认知结构原有的起固定作用的观念是牢固稳定的。

那么，如何使学生进行有效地学习，完善其认知结构呢？

1、发展知识的有序性，完善学生的认知结构

建构主义认为任何一个新知识的学习活动都是在学生已有的认知结构的基础上的主动建构过程，学生原有的知识和认知结构是学生进行意义建构化的必要条件。物理学习中认知结构的变化，是指学生头脑中知识结构的扩展、更新或重建，从而形成知识组合的有序。

在学生学习的过程中教师有责任指导学生建立起较完善的知识结构，从而提高认知水平。如在教学中应让学生明确：高中物理共有力、热、电、光、原五大部分；而电磁学的研究则分为“场”和“路”两个方面；“场”的研究又从力的观点和能的观点入手，分别引入了“电场力”、“场强”和“电势差”、“电势能”等概念。而这些概念又存在一定的联系等等。通过知识结构的梳理，可使学生进一步明确各概念及规律的上位、下位、并列关系，起到提纲挈领的作用。

在教学中我们可以从以下三个方面入手：

（1）课堂上，教师在课堂上随时做总结归纳，让学生体会到概括在学习中的作用。

（2）每天讲新课之前，由一位同学对前一天所学的知识做复习，教师进行针对性的指导和点评。起到示范概括总结方法的作用。同时起到及时修正学生头脑中不良知识结构的作用。

（3）指导学生做每一章的知识结构图，使学生对所学知识进行全面的梳理，建立起知识间的实质性联系。从而达到完善学生认知结构的目的。

2、加强合作学习，促进学生认知结构的重构

建构主义学习理论认为协作发生在学习过程的始终，对学习过程的各个阶段均有重要的作用，这里的协作人可以是教师，也可以是同学。要让学生达到自主学习的状态，就要打破教师的一言堂，首先解放教师自己，在教学形式上实行开放式。即将学生分成不同的学习小组，在小组中开展学习活动，各个小组按好、中、差层次合理分配，尽量全员参与，相互沟通，相互合作，共同负责，以此促进学生知识的建构。

按照最优化的教学过程必定是信息量流通的最佳过程的原理，合作学习无疑是一种极佳的教学方式，它能使学生互相启发、互相帮助，对不同智力水平、思维方式、认知风格的学生实现“互补”，达到共同提高，让学生的认知结构得到进一步升华。但如果运用不当，合作学习的这些作用就无法发挥。因此，领会合作学习的精髓，正确运用合作学习的方法，应当成为教师关注的重点。

为提高合作学习的有效性，我们必须做到如下几点：

（1）准确掌握合作学习的规则。教师应根据学习任务的性质采用相应的策略：或先明确分工再合作，使每个成员都可以发挥自己的特长，既快又好地完成任务；或先独立思考，再分别说出自己的想法，最后形成集体的意见。

（2）精心选择合作学习的内容。选择的内容要考虑学生之间可能会有不同的认识，有不同的发现等等，这些内容往往是教学的重点或难点，是学生靠个体自主学习很难解决的。这样，才能把学生的差异变成一种教学资源，学生才会积极参与合作学习，才会收到相互启发的功效。

（3）加强对合作学习的指导。课堂上，教师要真正关注学生。小组合作学习时，教师不能袖手旁观，而要深入到小组中去，了解他们合作的效果、讨论的焦点、思考的疑难点。教师还应考虑学生需要什么，如何去引导他们，从而灵活地组织安排下一个活动。

3、加强科学探究，重构学生的认知结构

以探究的方式学习物理是当前物理教学的发展趋势。在物理教学改革中，有许多人担心强调科学探究会影响学生掌握物理知识。用科学探究的思想指导物理教学不是忽视物理知识的学习，而是注重了学生对物理知识的自主建构过程，科学探究与知识的建构是在同一过程中发生的。建构知识与传授知识的本质区别在于：传授是自上而下的，知识的来源是教师和教材，接受者是学生。而建构则是自下而上的，学生的头脑本来就不是一张白纸，他们对于物理现象和问题存在着大量的前概念和特殊的认识和思维方式，这些原有认识只有在科学探究的过程中经过冲突和挑战才可能真正转变，科学的观念和思维方式才能真正建立起来。国内外物理教育的大量研究结果表明，学生学习科学知识的过程是在原有认识的基础上自主建构知识的过程，学生的原有认识和在探究过程中产生的认知冲突在物理知识的建构过程中起着十分重要的作用。

4、借助现代教育技术手段，优化学生的认知结构

学生的学习过程就是把学习内容同化到已有的认知结构中去，或改组自己原有的认知结构，形成新的认知结构的过程，这也是两种结构实现统一的过程。学生的认知结构直接关系到掌握新知识的质量，最初的认知结构如果不适当，就会成为进一步学习的障碍。比如，学生在学习新知识前，他的头脑中已有了一种简单的认识，形成了一定的概念，我们称之为“日常概念”。有时候，日常概念与科学概念不一致，或者不完全一致，这对于学生掌握科学概念，就造成了困难。这是由于大脑的先入为主、动力定型的惰性特点所造成。因此，教师必须把科学的学习方法教给学生，帮助他们形成合理的认知结构。同时，教师还要善于运用电教手段反馈信息及时、准确的特点，帮助他们改正已有不科学的认识结构。为了使学生的认知结构不断获得改进，教师还应通过各种方式引导他们习惯于对自己的认知活动进行分析，不断调整自己的认知结构。

利用现代媒体创设物理情景激发学生兴趣：物理学是一门深奥抽象而又充满逻辑推理的自然科学，因此不少学生感到物理难学，对物理课常常是望而生畏。所以，将抽象的知识形象化，激发学生学习兴趣，是提高物理教学的关键。我们在教学中应用多媒体的声、光、色、形、像、动画等功能，创设物理情景，将抽象的物理概念转化为形象生动的物理画面，激发了学生学习物理的兴趣。如超重失重现象中宇航员的完全失重的模拟，有效地帮助学生总结出超重失重的条件；天体运动的模拟及动态分析，使学生更好地理解万有引力定律及应用；α粒子散射及核裂变的模拟，将微观世界抽象的规律形象而生动地展示给学生；左手定则中，通电导线在磁场中所受作用力的方向跟磁场方向及电流方向之间的关系，通过多媒体动态展示出来，使学生很容易建立三个物理量空间的立体关系。因此，通过软件模拟，可以将教材上抽象静止的画面变成栩栩如生的动态情景，降低了物理学习难度，激发了学生的学习兴趣。

对动物科学的认识篇5

工程与技术是人类利用自然、改造自然的实践活动，研究者在主、客观因素允许的范围内，充分发挥主观能动性，遵循人类认识事物的基本规律，即实践、认识、再实践、再认识这一认识过程。科学研究始于对工程与技术本身的实践、始于对工程与技术问题的发现、始于对工程与技术现象奥妙的探索。工程与技术本身往往呈现出各式各样、五花八门的表象，研究者首先对工程与技术本身的各种现象分门别类，对某一类外部联系的现象产生感性认识，经过思考、分析与综合、加工升华后，使感性认识上升到对事物本质的理性认识，并能透过现象抓住事物的本质和规律。真理是人们对事物本质及其发展规律的正确认识，由于工程与技术现象的复杂性和认识水平的局限性，往往经过实践、认识、再实践、再认识几个循环才能够逼近真理，也就是认识具有反复性、无限性和上升性，经过螺旋式上升或波浪式前进。同时，从工程与技术实践活动的认识特征来看，工程与技术的实践活动不仅是正确认识的来源和发展动力，同时是认识正确与否的检验标准，对认识起着决定作用;反过来正确的认识对工程与技术的实践活动具有反作用，正确的认识可以指导、预测工程与技术发展，使得工程与技术获得水平提高、层次提升、规模增大，即在工程与技术实践-认识反复促进过程中，不断无限地逼近事物的本质，揭示事物发展的基本规律，利用和改造客观世界，回归到工程与技术本身。

二、工程技术自身拥有系统与演化特性。

一个具体的工程活动或技术项目自身就是一个系统，具有系统自身的结构形式与功能特性。对工程系统或技术系统的认识过程就是解决矛盾的过程。矛盾是事物发展的动力，矛盾着的对立面又统一、又斗争推动了事物的运动和变化。在具体的工程系统或技术系统中，系统的结构就是事物的内因，是事物内部矛盾和事物发展的内动力。内因即内部矛盾是事物存在的基础，是一事物区别于他事物的内在本质，是事物变化的根据，它规定着事物发展的方向，所以是事物发展变化的根本原因。系统的环境是事物的外因，是系统之间或事物之间的相互联系、相互影响，是事物变化的条件。外因能够加速或延缓甚至暂时改变事物发展的进程，但它必须通过内因起作用，是事物发展的外部动力。工程系统在演化过程中，系统结构(内动力)、系统环境(外动力)单独、联合或耦合作用，这些矛盾的各方相互影响、相互作用和演化过程就会产生相应的功能、特性、现象。

三、工程与技术中涌现的因果关系。

工程系统或技术系统中涌现出的各种现象、功能、特性之间往往存在着一定的自然顺序，如时间顺序、空间顺序和因果顺序等。如果工程系统或技术系统中结构(内因)与环境(外因)均已知，最终结构(内因)与环境(外因)相互作用产生的功能、特性、现象、结果等等按照演化过程的自然顺序或分布形态，由因推果，可利用已经获得或积累的科学知识认识该类问题事物发展变化规律，属于正问题;但工程系统或技术系统中往往表现出众多复杂现象，而科研工作者研究的任务是要根据工程系统或技术系统中可观测的复杂现象，反过来由现象来探求事物的内部规律或所受的外部影响，即去寻求产生这些复杂现象所涉及的内因、外因和相互作用原理，由表及里，索隐探秘，倒果求因，属于反(逆)问题。工程系统或技术系统中的反(逆)问题面临着复杂性、存在性、多解性和稳定性等不可避免的适定性问题，即工程或技术系统往往存在一因多果或同因异果，一果多因或同果异因。因此，科技工作者不仅要认识、寻求某些因素(因)和一个或一些现象(果)之间的因果对应关系;更重要的是依据已知的工程技术现象(果)，寻找导致这些现象的本质原因(因)与相互对应关系，由果寻因。同时如果工程系统或技术系统中出现一因多果、或多因多果，往往不同学科从不同角度注重与自身学科相关现象-本质关系的研究，形成不同学科研究领域。由于工程系统或技术系统别是反(逆)问题的现象-本质对应关系的不适定性，实际研究中往往要在工程系统或技术系统中的结构分析中提出结构假说、环境分析中提出环境作用假说、在系统的演化过程中提出相互作用假说等等，验证和检验假说的过程就是科学研究建立科学理论的过程。因此可以看出，正、反两类问题或多角度研究都是工程系统或技术系统中科学研究常见而重要的研究内容。

四、注重工程与技术中涌现问题的普遍性与特殊性。

工程系统或技术系统中的矛盾，是普遍性与特殊性的辩证统一，即工程系统或技术系统在相互作用和演化过程中，结构内部、环境内部、结构与环境之间等一切事物中，事事有矛盾;而不同的事物中又有不同矛盾的特点，事事矛盾不同。工程系统或技术系统演化中，经历了孕育、潜伏、发生、爆发、持续、衰减直至终止等不同演化阶段，矛盾贯穿于每一事物发展变化过程的始终，时时有矛盾;而同一事物的矛盾在不同的演化阶段各有不同特点，时时矛盾不同。无论结构内部、环境内部、结构与环境之间的矛盾皆有双方，而矛盾双方也各有特点。

五、寻求工程技术问题的演化规律。

从工程与技术中的基本现象寻求发展规律，必须具备以下两个条件:一方面是在发挥主观能动性，深入实际调查研究的基础上，占有大量的、可靠的工程与技术中的感性材料;另一方面是对工程与技术中的感性材料进行加工、制作、升华。通过系统科学、哲学、逻辑等等思维方法和数学、力学、物理学、化学、生物学、社会学等学科的研究方法，从感性认识飞跃到理性认识，这个过程就是创造、创新的过程，透过现象抓住事物的本质和规律，完成工程与技术认识的根本任务。为此对于工程与技术领域，研究者要在确定工程与技术中问题学术背景的基础上，凝练该问题所对应的科学、社会或思维问题的实质及学术问题，同时了解该学术问题研究现状和前人没有解决的问题，作为研究者拟解决的学术问题，特别是拟解决的关键科学问题或关键技术问题，最终解决具体学术问题的实质。

六、结语

对动物科学的认识篇6

1化学教师课程知识的内涵与结构

1.1教师课程知识的内涵与结构舒尔曼把课程知识描述为教师的“职业工具”[2],意思是指每一学科可用的材料和程序。这是最广泛意义上的课程知识,即为学生设置的全部课程、学习的编程和用来教授每一学科的各种课程资料,以及用来教授课程各方面的材料和资源等。课程论专家古德莱德把课程区分为5个层次[3],认为课程知识既包括“理念的课程”(诸如政府、基金会或特定的专业团体探讨的课程问题、提出的课程变革方向)和“正式的课程”(由教育行政部门规定的课程计划、课程标准和教材),又包括“理解的课程”(学校教师对正式的课程加以解释后所认定的课程)、“运作的课程”(教师在课堂教学中实际执行的课程)和“经验的课程”(学生实际学习或经验的过程)。台湾学者单文经将教师的课程知识分为纵横两面的课程知识[4]。横面的课程知识,是指教师必须了解学生在同一时间内所学习其他各科的内容,以便在教学上做横向的贯通;纵面的课程知识,则是指教师必须了解学生在同一学科的内容上,过去曾经以及未来要学的教材主题及概念,以便在教学上作纵面的衔接。范良火将教师的课程知识分为教材知识(主要是关于教科书)、技术知识(主要是关于多媒体)以及其他教学资源知识(主要是关于教辅材料)等3部分[5]。随着课程概念的不断发展和丰富,课程知识的范围更加广阔,包括课程目标的确定、课程内容的选择和组织、课程实施、课程评价、课程开发和管理等一系列活动。教师课程实践的基本活动是以课程标准为指导,以教科书为内容资源、任务资源和活动资源,结合学生学习需要进行的认知性实践活动。因此,从教师课程实践的基本活动来看,教师课程知识中最为核心的是课程标准知识和教科书知识。

1.2化学教师课程知识的内涵与结构化学教师的课程知识按照其功能可以分为理解性的化学课程知识、实施性的化学课程知识、评价性的化学课程知识。理解性的化学课程知识,主要是指对于化学课程目标、课程结构、课程内容及其基本关系理解的课程知识。实施性的化学课程知识,主要是指依据课程标准确定教学目标,将内容标准的表述性要求转化为学生的学习要求,对教科书进行教学分析,选择课程资源,并在此基础上进行有效教学设计的知识。评价性的课程知识,主要是指依据课程标准对学生的化学学习效果进行评价的知识。化学教师关于化学课程的知识具有年段性、时段性、区域性和发展性。年段性指的是初中化学教师主要关注的是初中化学课程知识,高中化学教师主要关注的是高中化学课程知识。时段性指的是课程标准和教科书在一个时段是相对稳定的,一旦进行课程改革,或进行课程标准调整,或进行教科书变化,教师关于化学课程的知识就必须做出重大调整。区域性指的是在不同地区的学校所选用的教科书版本是不同的,教师的课程知识存在着区域性差异。发展性指的是教师的课程知识是随着教师的教学经验不断发展的,这种发展是永恒的。我国现阶段高中化学教师的课程知识分为3个层次:第一层次,关于化学课程总体目标和宏观课程结构的知识。高中化学课程作为科学学习领域的一个主要科目,是科学教育的重要组成部分。总体目标是从化学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观3个维度进一步提高学生的科学素养。高中化学课程由2个必修模块(化学1、化学2)和6个选修模块(化学与生活、化学与技术、物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础、实验化学)构成。第二层次,关于各化学课程模块的目标和教科书基本结构的知识。高中化学必修课程模块是在义务教育化学课程基础上为全体高中生开设的课程,具有在义务教育化学课程基础上进一步发展学生化学素养,同时为每个高中生未来的个人发展奠定良好基础的双重意义。化学必修模块的目标是:认识常见的化学物质,学习重要的化学概念,形成基本的化学观念和科学探究能力,认识化学对人类生活和社会发展的重要作用及其相互关系,进一步提高学生的科学素养。选修课程是在必修课程基础上为满足学生的不同需要而设置的。选修课程在提高学生科学素养的总目标下各有侧重。如“化学与生活”模块的目标是:了解日常生活中常见物质的性质,探讨生活中常见的化学现象,体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用,形成合理使用化学品的意识,以及运用化学知识解决有关问题的能力。“物质结构与性质”模块的目标是:了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法,研究物质构成的奥秘,认识物质结构与性质之间的关系,提高分析问题和解决问题的能力。高中化学教科书是按照模块进行编写的。每一模块教科书的结构总体上是与主题相对应的。不同版本的教科书在结构上又有自己的特点。如人教版《化学1》教科书的基本单元是,第一章“从实验学化学”,第二章“化学物质及其变化”,第三章“金属及其化合物”,第四章“非金属及其化合物”。鲁科版《化学1》教科书的基本单元是,第一章“认识化学科学”,第二章“元素与物质世界”,第三章“自然界中的元素”,第四章“元素与材料世界”。第三层次,关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。课程标准的“内容标准”规定了特定化学课题内容的教学要求,这是确定具体化学学习内容和学习要求的依据。特定课题的教科书组织是依据课程标准将特定课题内容具体化,考虑到学生的一般认知规律,按照认识活动的方式进行编写的。教科书是教师进行教学活动设计的主要资源,包括内容资源、情境资源、任务资源、活动资源、话语资源和教学表征资源等等。初中化学教师的课程知识分为2个层次:第一层次,关于化学课程目标和教科书基本结构的知识;第二层次,关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。在化学教师的课程知识结构中,前一层次的课程知识对后一层次的课程知识起着指导定位作用,教师关于特定课题课程标准要求的把握和教科书组织的课程知识直接影响着教师的具体课程实践。

2教师课程知识发展的基本理论

理解性实践是教师课程知识发展的根本途径。首先,理解是教师课程知识发展的基础。教师实施课程的前提是教师对课程的理解。影响教师课程理解的因素主要有3个:(1)教师对化学科学的理解。教师对化学科学的理解影响着教师课程知识的发展。以初中化学课程标准中的5个基本主题为例,化学科学认识的基本问题是“物质及其转化”,因此“身边的化学物质”和“物质的化学变化”就自然成为2个基本的主题。化学科学认识的基本活动是科学探究,因此“科学探究”成为化学课程的重要主题。化学科学认识活动对其基本问题“物质及其转化”的认识有2大基本任务:一是探寻“物质及其转化”的基本规律,一是建构“物质及其转化”的科学理论。从问题性质来说,既要探讨“物质及其转化”有什么规律,又要探讨“物质及其转化”为什么会呈现这样的规律。从方法论上来说,为了对复杂的物质及其转化世界形成有序的认识,化学学科采取了独特的认识视角———元素视角。物质按照元素组成可以进行分类,组成相似的物质性质上具有相似性。因此,在“身边的化学物质”主题中,在认识具体物质的基础上,进一步认识金属、酸、碱、盐等类别物质的性质相似性。为了解释“物质及其转化”的事实和规律性,化学科学在认同分子、原子等微观粒子存在的基础上建构了相关的化学科学理论。因此,化学课程中就需要安排“物质构成的奥秘”这一主题。前4个主题是围绕化学科学本身的理解设定的,“化学与社会”主题是从化学与社会的关系角度来设定的。如果教师对于化学科学没有很好的理解,就不可能很好地理解5个主题及其基本关系。其实,高中化学必修课程的内容主题及其选修课程的结构就是围绕这样的基本理解形成螺旋递进的认识阶梯。(2)教师对教学的理解。教师对教学的理解制约着教师课程知识发展的思维方式。教学是一种有目的的认识活动,是以学科的标准和目标为依据的,这是教学的内在永恒法则。教学活动的本质任务就是知识传承和理性训练,在此基础上实现素质的发展和能力的培养。化学教学的根本任务就是以理解具体化学内容为基础,使学生达到对化学科学的理解。因此,化学教师的基本教学活动就是将自己理解的化学知识“转化”为学生理解的化学知识的过程。教师为了实现这一“转化”,就必须思考课程标准中相关内容标准的要求是什么?教科书对于相关的具体内容有哪些?这些具体内容的学习要求是什么?这些内容学习对于学生的化学理解有什么意义?怎样判断学生们是否已经理解了这个课题,理解到了什么程度?教科书有哪些可利用的的教学表征资源等等。(3)教师对学生学习的理解。教师对学生学习的理解制约着教师对教科书的教学分析。学生的学习有2条重要的原理:第一,学习需要原理。学生的学习是在产生学习需要的情况下发生的,这种学习需要往往是通过学习任务的挑战性来激发的。学习任务设计得太难或太容易都不能起到激发学习需要的目的。第二,有意义学习原理。有意义学习的基本要义是,当新的学习内容发生在原有学习经验基础之上的时候,能够发生知识间的有意义联系。按照学习需要原理,教师需要对教科书进行任务分析,充分利用教科书资源,设计能够促进学生“最近发展区的发展”的学习任务,以激发学生的学习需要。按照有意义学习原理,教师的教学设计要尽可能地将新的学习活动发生在原有的学习基础之上。这就要求教师把握教科书内容的基本结构,教学设计要尽可能考虑前后知识间的联系。需要强调的是,学生的化学学习活动也是一种科学认识活动,这是学生化学学习的一个重要特征。教师需要对教科书进行活动分析,充分利用教科书“活动”类资源,设计学习活动。其次,教师课程知识的发展是在教学实践中建构的。从知识性质来说,教师的课程知识是指向教学实践的。从知识的构成要素来说,教师的课程知识既包含有理论性认识要素,又包含有实践性知识要素。从知识的形成过程来说,教师的课程知识主要是通过教学实践建构而形成的。根据建构主义观点,知识不是通过传授或移植得到的,而是认知个体在一定的学习情境和社会文化背景下,利用必要的学习资源和工具,通过积极的意义建构的方式获得的。换言之,知识是认知个体与外在情境交互作用而建构出的产物[6]。因此,教师的课程知识是教师在教学实践中自主建构的。第三,教师课程知识的发展是一个非线性的、螺旋的动态发展过程。一方面,教师对课程的理解制约着教师的教学实践水平。如前所述,教师实施课程的前提是教师对课程的理解。另一方面,教师教学实践水平的提高又促进着教师对课程的理解。教师的课程知识是在理解与实践的互动过程中发展的。

3化学教师课程知识发展的策略

3.1理解化学科学化学课程的核心目标就是使学生认识化学科学、理解化学科学[7]。教师对化学科学的理解制约着教师的课程实践,影响着教师化学课程知识的发展。理解化学科学的标志是形成较为良好的化学知识结构。良好的化学知识结构包括3个维度:(1)化学内容知识,主要包括化学的基本事实、基本概念、化学规律和化学理论。(2)化学认识论知识,主要包括对化学学科特征和化学科学认识方法论的理解。(3)化学科学的核心观念,主要有元素观、能量观和科学本质观。化学教师要积极发展和建构化学知识结构。首先,要从整体上把握化学科学。对化学科学的基本问题、化学科学的独特视角、化学科学认识的基本任务及其方法论以及化学科学的核心观念形成基本的理解。只有对这些问题形成基本的理解,才能在认识论层面上搞清楚化学的基本事实、基本概念、化学规律和化学理论之间的基本关系,从整体上理解化学科学,进而理解科学的本质。其次,要深化对具体化学概念和化学理论内容的理解。已有研究表明,WWHW的认识论思考模型可以帮助教师深化理解知识内容[8]。第三,建构有意义的化学知识结构。“物质及其转化”是化学学科的基本问题,对于具体化学内容的意义学习具有“回归性”作用,将似乎“无关”的内容很好地联系起来。基于化学核心观念的概念图技术可以帮助教师建构有意义的化学知识结构。

3.2理解化学课程结构首先,要理解化学课程的宏观结构。模块化和主题化是高中化学课程宏观结构的基本特点。教师在宏观上理解化学课程,就是要理解化学模块和内容主题的宏观组织结构。高中化学课程有2个必修模块和6个选修模块,每一模块都是由几个主题构成的。2个必修模块中的6个内容主题(认识化学科学、化学实验基础、常见无机物的性质与应用、物质结构基础、化学反应与能量、化学与可持续发展)与义务教育阶段化学课程的5个内容主题(科学探究、身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化、化学与社会发展)在内容性质上是一致的。其次,要理解各化学课程模块的目标价值取向。现行的高中6个选修模块从性质与功能上可以分为3类:第一类是与化学学科核心领域的发展相联系的模块,如“物质结构与性质”、“化学反应原理”、“有机化学基础”。这类模块突出化学学科的核心观念、基本概念原理和重要的思想方法,目的是让学生比较系统地学习化学核心知识,利用所学知识分析和解决化学问题。第二类是与化学实验有关的模块,即“实验化学”。该模块采用以实验活动为主的课程设计取向,目的是让学生学习化学实验的研究方法并通过实验的方式去学习化学核心知识,提高学生科学探究能力,使学生进一步体认到“化学是一门以实验为基础的自然科学”。第三类是STSE(科学、技术、社会和环境)取向的模块,如“化学与生活”和“化学与技术”。这类模块凸显社会生活问题中心、技术问题中心的课程设计取向,使学生认识到化学在生活、工农业生产、高新技术、能源开发及环境保护等方面发挥着重要的作用。第三,要理解各模块内容之间的层次关系。必修模块课程内容标准的一级主题是对义务教育阶段化学课程的5个一级主题的提升,2者是性质一致、螺旋上升与发展的关系。6个选修模块与2个必修模块的一级主题存在着螺旋上升、层级发展的关系。“认识化学科学”主题贯穿整个高中化学的各个模块,“实验化学”模块是必修化学1内容主题“化学实验基础”的发展,“有机化学基础”模块是必修化学1内容主题“常见无机物及其应用”的物质类别知识扩展,“物质的结构与性质”是必修化学2内容主题“物质结构基础”的深化发展,“化学反应原理”模块是必修化学2内容主题“化学反应与能量”的深化发展,“化学与生活”和“化学与技术”模块是必修化学2内容主题“化学与可持续发展”的扩展。

3.3理解化学教科书结构

教科书是教师开展教学活动所利用的主要教学资源,教师对教科书组织结构的把握程度影响着教师的教学实践。教师要将课程标准中的内容主题、化学科学理解的基本结构和学生认识规律结合起来理解化学教科书的组织结构。如现行人教版初中化学教科书围绕5个基本主题分12个单元进行编排。5个基本主题是:科学探究、身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化、化学与社会。12个单元依次是:(1)走进化学世界;(2)我们周围的空气;(3)自然界的水;(4)物质构成的奥秘;(5)化学方程式;(6)碳和碳的氧化物;(7)燃料及其利用;(8)金属和金属材料;(9)溶液;(10)酸和碱;(11)盐、化肥;(12)化学与生活。“科学探究”主题贯穿整个化学学习过程。“身边的化学物质”主题分单元2、3、6、8、9、10、11按照学生的认识规律进行编排。“物质构成的奥秘”主题主要集中在单元4。“物质的化学变化”主题以集中(单元1和单元5)和分散(身边的化学物质各单元)的方式进行编排。“化学与社会”采取分散(身边的化学物质)和集中(单元12)的方式进行编排。

3.4把握具体内容的深广度教学活动是一种有目的的活动,教学活动的有效性是以教学目的为参照的。也就是说,按照标准进行教学是有效教学的前提条件。有效教学的“效标”就是课程标准。教师只有把握具体内容的深广度,明确具体内容的学习要求,才有可能实施有效的教学活动。不少具体课程内容在必修模块和选修模块中都有涉及,教师应该注意到学习要求的阶段性和层次性。如“化学反应中的能量转化”内容,在高中化学必修1阶段的学习要求是“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用”。在选修4“化学反应原理”模块中的学习要求是,“了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式”,“能举例说明化学能与热能的相互转化,了解反应热和焓变的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算”等。