研究性學習是新課程改革研究的熱點之一,深入研究運用研究性學習促進課程教學有十分重要的作用.以高中化學為例,從研究性學習的特點和高中新課程教學的要求入手,辨析二者的契合,并著重探討如何依托信息技術,采用研究性學習方式,利用其時空特性、資源豐富等優勢優化高中課程教學,從而推進研究性學習在高中課程教學中的實踐應用.
一、信息技術支持的研究性學習概念厘定
研究性學習從提出到目前一直受到教育界眾多學者的關注.教育部印發的《普及高中"研究性學習"實施指南\\(試行\\)》把研究性學習正式作為學習方式提出來,并把研究性學習表述為"學生在教師的指導下從學習生活和社會生活中選擇和確定專題,用類似科學研究的方式,主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動"[1].聶幼犁先生認為,研究性學習即為以探究的方式學習外在的客觀事實及其聯系,促進主體的內在發展[2].還有學者認為,研究性學習是指教師或其他成人不把現成結論告訴學生,而是學生在教師指導下自主地發現問題、探究問題、獲得結論的過程[3].總的來說,所謂研究性學習,是指個人或小組主動地、有選擇地確定主題,解決問題,從而獲取知識、技能,形成態度和價值觀的學習活動.
信息技術支持的研究性學習體現的是信息技術在研究性學習開展的過程中重要的支持作用,主要表現為:首先,它可作為獲取各種信息資源的工具.學生利用百度、搜狐等搜索引擎直接輸入關鍵字即可快速獲取所需資源.其次,信息技術能創設豐富的教學情境.教師可根據一定的學習內容,利用多媒體及網絡技術創設富有趣味性、具有真實性的社會、自然情境,讓學生從中獲得真實的情境體驗,在特定的情境中學習.通過在所呈現的情境中觀察、分析、思考,激發學習興趣、提高觀察和思考能力;通過對問題情境的思考、探索,學會從中發現問題并解決問題;通過在虛擬實驗環境中操作、觀察現象、讀取數據、科學分析,培養學生的科學研究態度和能力,掌握科學探索的方法與途徑[4]125.最后,信息技術拓寬了師生交往的時空.學生還可以借助MSN、E-mail等網絡通信工具,實現相互之間的會話交流、討論協商,促進有效溝通.
二、信息技術支持的研究性學習操作模式
以創新能力的培養為宗旨,研究性學習在實施的過程中形成了特定的操作模式.有學者認為,研究性學習的操作模式為:創設情境-提出問題-討論及解答-確定或否定-解釋或修正-結論及評價-制造懸念[5].這種模式把學習的主動權交給學生,學生不再受教師限制,擁有廣闊的思維空間,可以盡情地去思考、實踐和再創造,真正成為學習的主人,有效地促進學生的發散思維和創新能力的培養.也有學者認為,研究性學習的操作模式應分為五步:定標-分解目標-主動圍繞目標收集素材并進行初步加工-對目標進行加工-創造性加工目標[6].這種操作模式以目標為導向,同樣強調學生的主體地位,注重培養學生的發散思維和創新能力.
兩種操作模式各有其特點,我們在開展研究性學習時可根據實際情況進行借鑒.當然,目前也存在其他的操作模式,但無論哪種模式,都關注學生的主體地位,注重學生的自主或協作探究.
由于在研究性學習過程中存在分組研究和個人獨立研究兩種形式,其對應的研究性學習模式也分為兩種,見圖1.（圖1略）
研究性學習模式分為以下步驟:
\\(1\\)在教師指導下,組織學生選擇并確定研究的主題.
\\(2\\)制訂主題研究計劃.
\\(3\\)組織學習小組開展研究活動.
①選擇小組合作學習的形式\\(討論、角色扮演、競爭、協同、伙伴\\),合作交流并確定研究方案;②教師提供與研究主題相關的資源目錄、網址和資料搜集方法及途徑;③指導學生瀏覽相關網頁和資源,對信息進行分析篩選;④學生形成解決問題的方案.
\\(4\\)成果展示.學生以研究報告的形式\\(電子文稿或網頁等多媒體形式\\)向全體學生展示.
\\(5\\)總結性評價.教師對學生的研究性學習結果進行評價.
\\(6\\)形成性評價.這一評價貫穿于整個研究性學習過程,包括對學生收集和整理資料、與小組成員的討論情況等進行全面評價.
三、信息技術支持的研究性學習與高中化學教學的契合
\\(一\\)高中化學"新"課程的要求
《高中化學課程標準》\\(以下簡稱為《課程標準》\\)指出高中化學屬于基礎教育課程,它對提高學生的創新思維、豐富學生的科學知識,促進學生的全面發展有著重要的作用.高中化學教學更加注重學生的個性發展,通過選修內容的學習,有利于每位學生的特長得到充分發展.此外,高中化學教學在讓學生學習化學知識的同時,培養學生用化學視角認識問題,用辯證思維分析問題,進而形成科學的知識觀、世界觀.同時,高中化學教學還注重從學生已有的社會經驗和實際生活出發,讓學生認識到化學和我們的日常生活密切相關,以增加他們的社會責任感.《課程標準》給高中化學課程內容、教師和學生提出了新的要求:
第一,課程內容的靈活性.《課程標準》指出,為適應學生個性發展的需要,高中化學應設置多樣化的課程模塊,并努力開發豐富的課程資源.這就要求高中化學教學內容不能僅僅是傳統的、固化的、靜態的書本知識和間接經驗,而是開放的、豐富的、靈活的,是滿足學生個性發展需要的體驗、探究的情境,是學生直接經驗的獲得和豐富.
第二,重構教師教學觀.《課程標準》強調,以人為本,關注學生的個性發展,這就要求教師教學實施過程中首先應積極轉變教育理念.思是行的先導,教師的教育理念直接影響其教學行為,教師應積極轉變教育理念,符合課程標準的要求.其次,重建師生關系.新課程強調教師是學生學習的幫助者、引導者,這就要求教師應建立平等、民主、互動的師生關系,通過師生交往達到教與學的統一.再次,創新教學方法.新課程強調學生的自主探究,這就要求教師要改變傳統的、包辦的、"滿堂灌"的教學方法,創新教學方法,強化學生的主體參與.最后,豐富評價方式.新課程積極倡導學生自我評價、活動表現評價等多種評價方式,這就要求教師改變傳統的、單純以考試、分數為標準的評價方式,實施面向學生發展、面向過程的多元性評價方式.
第三,重建學生的學習觀.新課程注重學習過程、體驗和能力培養,鼓勵、引導學生積極探索、交流,這就要求學生改變以往簡單模仿、被動接受、機械記憶的學習方式,在教師的幫助下積極主動探索,由機械學習到有意義學習轉變,由封閉式學習向開放式學習,由記憶知識到理解知識,由重現知識到遷移應用知識.
\\(二\\)研究性學習活動的特點
研究性學習具有開放性、探究性和實踐性的特點,是師生共同探索新知的學習過程,是師生圍繞著解決問題共同完成研究內容的確定、方法的選擇,以及為解決問題相互合作和交流的過程[7].
第一,注重開放性.由于研究性學習的起點、過程和結果均表現出不確定性[8],這種不確定性就要求教師不能對全體學生實施同一步調、固定內容的格式化教學,應突顯學生的主體地位,煥發學生活力、施展學生個性、發揮學生的創造性,因此,研究性學習是開放的.
第二,注重建構性.對于研究性學習,其本質是建構的.強調學生在學習、探究過程中"生成",建構對外部世界的理解.
第三,注重合作性.知識是社會性的,學習是知識的"社會協商"[8].因此,研究性學習將合作學習方式作為其主要學習組織方式,注重合作性,讓學生以小組的形式完成探究過程,通過各種小組形式引導和幫助學生"生成"知識.
信息技術環境下的研究性學習除了具有研究性學習的一般特點外,還具有其技術特點:首先,信息技術環境下的研究性學習具有跨時空、交互的特點.研究性學習強調全體學生的積 極參 與,相互爭論,相互幫助,相互提示或 進 行 分工[4]11.其次,信息技術環境下的研究性學習具有資源豐富性、共享性的特點.最后,信息技術環境下的研究性學習還具有教學環境虛擬性的特點.
\\(三\\)信息技術支持的研究性學習與高中化學教學的契合
新課程教學是基于建構主義、人本主義的,它要求高中化學課程教學必須面向全體學生、促進學生個性發展,選擇開放、靈活的課程內容,創新教學方法,豐富教學評價方式,培養學生合作、探究能力.而研究性學習的后現代主義特征及其建構性本質,使研究性學習應是建構性的、開放的、合作的.
高中化學課程的教學要求與信息技術支持的研究性學習的關系,就像誘導契合理論里的"酶"焙蚡"底物",二者本非完全吻合.但是,當研究性學習與高中化學課程相遇時,研究性學習活動的特征正好與高中化學課程教學所提出的要求符合,那么,研究性學習理論上就形成了與高中化學課程教學的本然契合關系.
四、基于信息技術的高中化學研究性學習案例設計
基于信息技術的網絡環境能為學習者提供世界上最大的知識庫、資源庫,它集圖、文、音、像于一體,豐富多彩的交互式人機界面,可為學生進行"自主發現、自主探索"式研究性學習創造條件[9].以高中化學《二氧化硫和二氧化碳對大氣的污染》一課為例進行信息技術支持的研究性學習案例設計,主要的學習活動和學習內容設計如下.
\\(一\\)前端分析
1.教學內容分析
本課是人教版《化學1》\\(必修\\)教科書第四章第三節,此節除了要求學生掌握基本的化學知識外,更重視對學生環保意識的培養,增強他們對人類社會的責任感.
2.學習者特征分析
本課的教學對象為高一學生.他們求知態度認真,探索未知領域欲望強烈,已能夠熟練操作計算機,并且能在信息技術環境下有效地開展研究性學習.
3.教學目標分析
知識與技能:能夠通過網絡探究,把握二氧化硫和二氧化氮的物理化學性質,并且能夠用化學方程式進行表述,并了解對應方程式的實驗現象;通過網絡探究,了解二氧化硫和二氧化氮對大氣污染的現狀;培養通過網絡獲取知識的能力和研究的能力.過程與方法:了解學習化學性質的方法;初步建立從化學的視角認識事物的基本角度;掌握運用信息技術手段獲取研究資料的方法與技巧.情感態度與價值觀:
通過對二氧化硫和二氧化氮污染的研究,深刻感受化學與生活的關系,培養學生科學的環境觀、資源觀,提高學生對環境保護的緊迫感和責任感.
4.教學重點、難點分析
重點、難點:二氧化硫和二氧化氮的物理化學性質.
5.教學環境
多媒體網絡教室,每名學生1臺電腦,學生分組\\(4~5人\\)按區域落座.
\\(二\\)教學過程設計
1.情景導入
向學生展示有關酸雨的新聞資料:20世紀70年代,美國東北部及加拿大東南部地區的湖泊開始變質,動植物不堪忍受,大面積湖泊停止了"呼吸",成為一潭死水,情景慘不忍睹;1985年,幾場雨后,我國重慶市奉節縣9萬畝\\(約6000萬平方米\\)華 山 松 全 部 枯 死,重 慶 市 南 山 縣2.7萬 畝 \\(約1800萬平方米\\)馬尾松死亡過半.
使用媒體:網絡視頻、網頁新聞.
設計意圖:播放視頻,給學生以直觀形象的第一感受,激勵動機,激發學生的求知探索欲望,培養學生的科學探索精神.
2.引導學生提出問題
\\(1\\)師生共同觀看新聞資料后,引導學生提出什么是酸雨,酸雨的主要成分是什么.
教師:酸雨的危害如此之大,它是什么東西?什么原因會造成酸雨呢?
學生活動:帶著問題閱讀課本、查找網絡資料,以小組形式探究和討論,并引導學生逐步形成問題的答案:酸雨的主要成分為硫酸、硝酸……教師:硫酸、硝酸又是怎樣形成的?
學生活動:借助計算機查找資料,找到硫酸、硝酸的化學方程式,并討論分析酸雨的形成過程.
設計意圖:誘發學生好奇心,引導學生提出問題.
\\(2\\)提出目前二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染問題.
教師:通過化學反應方程式我們可以看到排放到空氣中的二氧化硫和二氧化氮溶解到雨、雪中,形成了硫酸和硝酸.二氧化硫和二氧化氮巨大的危害已經被我們日益關注,它們又經過什么反應對大氣造成污染呢?
學生活動:通過小組討論,教師引導學生再次分析化學方程式,加深對酸雨中的化學反應的理解:稀硫酸中的氫離子與硝酸結合成硝酸,硝酸與亞鐵離子反應,產生氮氧化物氣體嚴重污染空氣,同時剩下的廢液中含有有毒的三價鐵離子,污染水源.
硝酸與非金屬反應:能氧化C、S、P等非金屬.
教師活動:板書相關化學反應方程式.
教師:酸雨對我們造成了哪些危害呢?
學生活動:學生通過教師提供的資源鏈接,查看閱讀相關資料,并進行小組討論后,形成小組意見,并做發言.
設計意圖:設計真實問題情境,讓學生將化學學習與生活實際相結合,深刻體會化學與生活的關系.
3.確定研究主題
確定本節課的研究主題:二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染.
4.制訂研究計劃
學生活動:小組研討,制訂研究目標、計劃進度.
5.開展分組活動
教師:利用幻燈片提供如下材料讓學生研討"有一組學生在研究二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染"這個問題時,只查找了一些資料了解了二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染,并沒有清楚這其中的具體原因.你們分析一下,他們的方案合理嗎?
學生活動:分組討論研究方案,并學會科學制定研究方案的方法、技巧.
設計意圖:引導學生開展自主評價,并進行內歸因,激勵和保持學生探究欲望.
教師:請同學們根據討論結果制定、修改研究方案.
學生活動:確定合作形式,各成員之間溝通交流,最終確定實施研究計劃的具體方案.
教師:提供一些網站和地址供學生參考,并適時參與學生學習過程,及時給予學生幫助.
學生活動:借助網上資源、軟件、網絡平臺,開展研究性學習.在這個過程中,學生們可以通過查找網站資源、課件資源、素材資源來獲取解決問題所需的各種信息.同時,可運用幾何畫板、字處理軟件等處理信息.網絡平臺中的E-mail、QQ聊天工具等為學生的合作交流提供便利.
設計意圖:通過網絡豐富的資源,為學生創設開放、靈活的學習環境,以滿足學生的個性發展.
6.成果展示
教師:帶領學生認真觀看各個小組的作品.
學生活動:小組將所形成的方案借助多媒體展現給全體學生.
教師:根據學生研究情況,總結防治措施:
①調整能源結構,發展清潔能源,優化能源質量,提高能源利用率;②加強環境治理,強化環保執法,嚴格控制二氧化硫和二氧化氮的排放量;③研究、開發適合我國國情的二氧化硫和二氧化氮的治理技術.
設計意圖:通過學習匯報,拓寬學生知識理解范圍,培養學生信息處理及運用多媒體的能力.
7.總結性評價和形成性評價
教師組織學生開展自評和互評,形成觀點和意見,達到意義建構的最終目的.包括研究過程中遇到的問題、困難和解決問題的情況;學生在研究性學習過程中獲得的體驗,研究成果的表述等;形成性評價主要對學生收集和整理資料,與小組成員的討論情況等進行全面評價.
\\(三\\)總結與反思
從案例的試用情況來看,學生主動參與學習過程的積極性較以往有較大提高,學習結束后對所學知識的理解也更加深刻.根據試用的實際情況,筆者有以下三點體會:學生要有一定的計算機操作能力,能夠上網查找資料,否則研究性學習難以開展;教師在課堂教學過程中要發揮引導作用,必須做好對學生的監督指導工作,這樣才能確保教學效果;在信息技術環境下開展研究性學習,要求師生必須具備一定的信息素養,如從日常生活中獲取及使用信息的能力,主動尋求信息與處理信息的能力等.
新課程改革強調學生創新精神和實踐能力的培養,核心是促進學生的全面發展,研究性學習則為實現這一目標提供了有效的途徑.借助信息技術手段將研究性學習運用于高中化學教學中,建構了相應的學習模式,并進行了教學實踐應用,取得了一定的效果,對研究性學習在高中化學教學中的應用具有一定的參考作用.關于研究性學習的教學應用,還需要我們進一步研究課程教學特點,深入開展教學實踐探索,最大限度地發揮研究性學習在促進學生全面發展方面的作用.
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