基于建模的教学探究

《基于建模的教学探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于建模的教学探究摘要：以化学键为例，基于建模教学的一般模式（情景分析、模型建立、模型分析、模型拓展、模型应用）设计教学，试图让学生完成对化学键概念的主动建构。作者对此建模教学进行了实证研究，结果表明实验班和控制班成绩有显著性差异，说明此建模教学显著提高了教学效果。中国9/vie　　关键词：建模教学；化学键；教学设计　　：1008-0546（2017）03-0007-04中图分类号：G633.8文献标识码：B　　doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.002　　一、引言　　模型与建模是科学发展中的重要元素，也是科学学习中不可或缺的认知与能力[1]。所谓模型是指

2、对问题进行抽象、简化、类比、概括，抓住主要特征，忽略次要特征，以不同的表征形式，例如图像、文字、符号来呈现现象、概念、过程或是事件等，以达到不同的功能与目的。建模顾名思义即是建构模型的过程，它是一种有效参与式的，重要的学习方式[2]。建模教学对促进学生知识的学习和思维的发展具有重要意义：其一，学生可以通过建构历程了解科学知识的本质和来源，�M而获得对知识深刻而全面的理解[3]；其二，建模教学有利于落实以学生为主体的新课程理念，实现学生对知识的主动建构；其三，建模教学可以培养学生抽象、概括、类比、模拟、归纳、演绎等思维能力。建模教学相比传统教学的优越性已经得到很多研究的证实。　　建模教学是美国物

3、理学家DavidHestenes[4]针对学生学习物理时普遍存在效率低、记忆时间短等问题首次提出来的一种有效教学方式，他认为只有当把物理理论的结构和物理学家的思维、心理历程清晰地展现出来，学生对客观世界的相关认识才能实现由生活经验向科学概念的转变。Hestenes认为建模教学主要包含四步：第一步，分析情境，确定建模目的；第二步，通过假设、类比等方法建立模型；第三步，分析模型的有效性、局限性；第四步，得出结论，并将模型应用于其它新问题中。1996年Halloun[5]在此基础上提出了基于问题解决的建模过程，主要包含五个部分：（1）模型选择，根据建模目的，从已有知识和经验中选择一些基本的、简单的模

4、型；（2）模型建立，对所选模型的成分和结构进行再次建造，并建立解决问题的数学模型；（3）模型效正，发挥批判性思维，根据具体的问题情境对模型作出适度的变型；（4）模型分析，加工数学模型，得到问题答案，并对答案作出解释；（5）模型拓展，用已有模型去描述、解释、预测新问题或者在此模型的基础上进一步建立新模型。　　本文在此基础上提出化学建模教学的步骤：　　（1）情景分析，通过感受实验现象或实际生活问题，明确建模的目的；（2）模型建立，根据已有知识和经验通过类比、假设等方法建立模型，并借助概念、数字、图形等对所建构的模型进行表征；（3）模型分析，进一步确定模型的核心部分，分析该模型的局限性；（4）模型拓

5、展，将此模型和其它情景相结合，建立新模型；（5）模型应用，将建立的模型应用到其它情境中。　　化学键是高中化学的核心概念之一，它解释了原子形成分子或物质的过程，揭示了化学反应的实质，有利于学生从微观角度认识宏观物质和化学反应，对学生养成宏微结合、变化守恒的学科思想有着十分重要的作用。在化学键教学中，教师一般第一课时讲授离子键，第二课时讲授共价键，要求学生在学习离子键的基础上进行知识迁移学习共价键。然而，考虑到实际课程安排情况，将离子键、共价键分课时讲授导致学生类比迁移效果比较差，不利于学生类比迁移能力的发展和对化学键概念的整体建构。此外，教师往往忽视概念的建立过程，课堂教学仅限于介绍概念、训练巩

6、固概念，而不能引导学生厘清概念的来龙去脉，让学生深入理解概念。本研究采用建模教学的方法，突出化学键概念发展的历程，学生通过对比离子键和共价键形成过程的异同，完成对化学键概念的主动建构。　　二、教学过程　　1.情景分析　　[教师活动]播放小视频（丰富的物质世界），引导学生回忆元素周期表中的元素数目，抛出问题――元素的原子如何形成物质，引发学生思考讨论。　　[学生活动]观看视频，积极思考，小组讨论2分钟，小组代表阐述意见。　　（得出原子之间存在一种相互作用力）　　设计意图：让学生明白建构化学键概念的原因，即让学生明确现在要解决的问题是原子是怎样形成分子或物质的？　　2.模型建立　　[教师活动]通过

7、PPT展示人类对原子结合为分子的认识过程。　　（古希腊哲学家根据他们当时已有的知识和经验认为原子都是带钩子的球体，原子和原子相遇时，发生钩连；19世纪中期，随着物理学的发展，人们把原子间的结合力类比于磁铁的吸引或太阳系中各行星间的万有引力；近代以来，随着对原子结构认识的不断深化，人们发现当原子最外层电子是2（仅限于H和He）或8时，原子比较稳定，并且每个原子都有达到外层电子充满的趋势。）　　[学生