王振芳+張賢金+吳新建

[摘 要]

基于教師專業(yè)發(fā)展的不同階段，以魯科版高中化學(xué)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第一章第一節(jié)“原子結(jié)構(gòu)模型”教學(xué)為例，對新手、熟手、專家型教師在課堂教學(xué)中科學(xué)本質(zhì)觀滲透情況進(jìn)行分析，從課前備課、課堂教學(xué)和課后反思三個維度進(jìn)行比較研究，從而為新手、熟手型教師向?qū)＜倚徒處煱l(fā)展提供幫助。

[關(guān)鍵詞]

科學(xué)本質(zhì)觀；教學(xué)滲透；比較研究

對于科學(xué)素養(yǎng)核心組成部分的科學(xué)本質(zhì)觀的研究，現(xiàn)已成為科學(xué)教育中的關(guān)鍵問題和科學(xué)教育研究中的核心問題。作為學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀培養(yǎng)的重要引領(lǐng)者，高中化學(xué)教師要深入研究如何開展科學(xué)本質(zhì)觀教育。當(dāng)前，根據(jù)教師專業(yè)發(fā)展的不同階段，學(xué)界普遍將教師分為新手、熟手、專家型教師。在長期的教學(xué)實踐中，發(fā)現(xiàn)新手、熟手、專家型教師由于受教齡、教學(xué)實踐、職稱和教學(xué)研究水平等的影響，在化學(xué)課堂教學(xué)中滲透科學(xué)本質(zhì)觀的意識和能力有較大的差距。本文以魯科版高中化學(xué)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第一章第一節(jié)“原子結(jié)構(gòu)模型”為例，對新手、熟手、專家型教師在課堂教學(xué)中滲透科學(xué)本質(zhì)觀的情況進(jìn)行比較研究，為今后教學(xué)提供借鑒和指導(dǎo)，也為新手、熟手型教師向?qū)＜倚徒處煱l(fā)展提供幫助。

一、研究對象

教師作為實踐性很強的一種職業(yè)，學(xué)界普遍認(rèn)為，教齡長短可以從側(cè)面反映出一個教師經(jīng)驗的積累和內(nèi)化的程度，國家把高中教師職稱分為中學(xué)正高級、中學(xué)高級、中學(xué)一級和中學(xué)二級，一般而言，把教齡在0到5年之間，職稱在中學(xué)二級的教師稱為新手型教師；把教齡在20年左右，被評聘為中學(xué)高級或中學(xué)正高級的教師稱為專家型教師；而處于新手型和專家型教師之間的稱為熟手型教師。本研究所選擇的三位教師代表情況如表1所示。筆者將所選擇的三位教師的相關(guān)情況向課程專家、教學(xué)專家們做了咨詢，他們都認(rèn)為這三位教師可以作為新手、熟手和專家型教師的代表。

二、新手、熟手、專家型教師“原子結(jié)構(gòu)模型”課堂設(shè)計

（一）新手型教師課堂設(shè)計

【教學(xué)設(shè)計思路】由雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)認(rèn)識引入原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，再利用Flash動畫演示盧瑟福的α粒子散射實驗，以幫助學(xué)生理解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由原子核和電子組成。在教學(xué)中圍繞原子結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)行，讓學(xué)生理解道爾頓、盧瑟福的貢獻(xiàn)，認(rèn)識科研過程。

【教學(xué)目標(biāo)】本節(jié)深入探討原子結(jié)構(gòu)，運用原子結(jié)構(gòu)知識解釋原子是由原子核和電子組成，遵循由具體到抽象、由現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)知規(guī)律。同時了解科學(xué)研究方法中的假說、模型等對科學(xué)研究的意義。

【教學(xué)過程】

環(huán)節(jié)一

【提問】要研究雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，應(yīng)該怎么辦？

【展示實物】切開熟雞蛋，觀察雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

【提問】

（1）化學(xué)變化中的最小微粒是什么？

（2）原子是不是一個簡單的、不可分割的實心球體？

（3）原子為什么不顯電性？

（4）你想象中的原子小到什么程度？

【設(shè)計意圖】展示實物，吸引學(xué)生注意力，利用雞蛋的分層結(jié)構(gòu)讓學(xué)生形象地想象出原子的結(jié)構(gòu)特征。由幾個問題的提出，過渡到原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。

環(huán)節(jié)二

【多媒體展示】

（1）通過動畫演示盧瑟福的α粒子散射實驗。

（2）實驗結(jié)論：通過實驗發(fā)現(xiàn)α粒子中絕大多數(shù)在穿過金箔時按原來的方向前進(jìn)，α粒子中少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，還有極少數(shù)α粒子被金箔彈了回來。

【學(xué)生活動】學(xué)生在教師引導(dǎo)下思考以下問題：是什么原因?qū)е娄亮Ｗ又薪^大多數(shù)穿過金箔后仍按原來的方向前進(jìn)？少數(shù)α粒子會發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)？極少數(shù)α粒子被金箔彈了回來？

【設(shè)計意圖】通過α粒子撞擊實驗，讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)實驗對化學(xué)理論發(fā)展的重要意義，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

環(huán)節(jié)三

【歸納】盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型

通過分析α粒子散射實驗，得出原子是由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核位于原子的中心，核外電子在原子核周圍做高速運動。

【設(shè)計意圖】幫助學(xué)生認(rèn)識化學(xué)實驗對科學(xué)研究的重要意義，了解科學(xué)研究方法中的模型、假說等對科學(xué)研究的意義。

【教師小結(jié)】本節(jié)課首先通過分析原子結(jié)構(gòu)的演變從道爾頓的實心球到盧瑟福的原子核式模型，重點要讓學(xué)生理解原子是由核外電子和原子核組成，并為后面原子核外電子的能級分布及用電子排布式表示原子核外電子的排布打基礎(chǔ)。其次，讓學(xué)生知道科學(xué)知識并非永恒不變，它會隨著社會發(fā)展和人類對科學(xué)領(lǐng)域的深入研究而不斷發(fā)展變化，說明科學(xué)知識具有發(fā)展性。

【點評】有關(guān)原子結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)只花了約10分鐘，重點還是與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)的知識點，對科學(xué)本質(zhì)教育只簡單帶過。

（二）熟手型教師課堂設(shè)計

【教學(xué)設(shè)計思路】從生活的現(xiàn)象提出問題，介紹量子力學(xué)前的原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷史，從道爾頓的“實心球體”、湯姆生的“葡萄干布丁模型”、盧瑟福的“核式結(jié)構(gòu)模型”、波爾的“電子分層運動模型”，讓學(xué)生感受到不同時期科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度，體會科學(xué)家對于科學(xué)研究的崇高理想和嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，明白科學(xué)研究對于社會發(fā)展的重要作用。

【教學(xué)目標(biāo)】通過人類探索原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷史，讓學(xué)生理解科學(xué)研究方法中的模型、假說等對科學(xué)研究的意義。讓學(xué)生領(lǐng)悟化學(xué)對人類發(fā)展過程的作用，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的科學(xué)態(tài)度。能利用“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”解釋氫原子的線狀光譜。

【教學(xué)過程】

環(huán)節(jié)一

【引課】為什么霓虹燈可以發(fā)出五顏六色的光？通過本節(jié)學(xué)習(xí)去找到答案。

【設(shè)計意圖】提出生活中出現(xiàn)的問題，激發(fā)學(xué)生的興趣。

環(huán)節(jié)二

【課件展示】介紹量子力學(xué)前的原子結(jié)構(gòu)模型

【講解】（1）道爾頓的“實心球體”的原子學(xué)說內(nèi)容endprint

【學(xué)生活動1】請同學(xué)們說出“道爾頓原子學(xué)說”的不足之處。

【評價】評價學(xué)生的說法并加以完善。

【設(shè)計意圖】使學(xué)生認(rèn)識到原子結(jié)構(gòu)模型是不斷發(fā)展、完善的。

【講解】（2）盧瑟福原子結(jié)構(gòu)的核式模型

【學(xué)生活動2】思考：氫原子的光譜是線狀光譜這一現(xiàn)象能用“盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型”來解釋嗎？

【設(shè)計意圖】使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)實驗對化學(xué)理論發(fā)展的重要意義。

【講解】（3）玻爾原子結(jié)構(gòu)模型

【答疑】霓虹燈為什么能發(fā)出五顏六色的光？

【設(shè)計意圖】讓學(xué)生知道原子光譜產(chǎn)生的原因并解釋氫原子光譜為什么是線狀光譜，使學(xué)生認(rèn)識到“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”對原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展起著極其重要的作用。同時讓學(xué)生了解原子結(jié)構(gòu)模型的建立是科學(xué)家經(jīng)歷幾千年的探索和艱苦工作的結(jié)果。

【小結(jié)】通過對化學(xué)史的教學(xué)，達(dá)到對重點知識的教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀。

【點評】本節(jié)課有關(guān)原子結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)花了約18分鐘，重點介紹了“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”解釋氫原子的線狀光譜，以及原子結(jié)構(gòu)模型的演變過程，對學(xué)生建立正確的科學(xué)本質(zhì)觀有一定的幫助。

（三）專家型教師課堂設(shè)計

【教學(xué)設(shè)計思路】通過學(xué)生課前查找原子結(jié)構(gòu)模型的化學(xué)史資料，課堂上由師生共同提出問題來探究科學(xué)本質(zhì)問題；并在師生共同描述、探討、歸納和解釋的過程中建構(gòu)知識體系，以形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

【教學(xué)目標(biāo)】初步認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷史，知道假說、模型在原子結(jié)構(gòu)理論建立中的重要作用。通過原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史，感受科學(xué)家在科學(xué)創(chuàng)造中的豐功偉績。

【教學(xué)過程】

環(huán)節(jié)一

【課前】課前完成科學(xué)史資料的閱讀

環(huán)節(jié)二

【課中】教師幫助學(xué)生一起從科學(xué)史資料中提出有關(guān)問題。

【資料】課件展示原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷史。

【問題情景1】道爾頓的主要觀點是什么？

【學(xué)生活動1】1803年，英國科學(xué)家道爾頓在實驗的基礎(chǔ)上得出原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，它內(nèi)部沒有任何結(jié)構(gòu)，非常小而且不可再分，像一個實心小球[4]。

【問題情景2】道爾頓的原子學(xué)說會被推翻嗎？

【學(xué)生活動2】1897年，湯姆遜提出了“葡萄干布丁模型”，主要是他發(fā)現(xiàn)原子中存在帶負(fù)電的電子，而新的模型能解釋許多實驗事實，因此，被當(dāng)時很多科學(xué)家接受。

【設(shè)計意圖】通過提出問題及解釋，學(xué)生就能明白：科學(xué)知識是暫定性的（科學(xué)知識并非永恒不變的，是可以被修改，但在一定歷史時期內(nèi)會處于穩(wěn)定的地位），所以，科學(xué)知識具有動態(tài)性本質(zhì)與暫時性本質(zhì)。

【問題情景2】“葡萄干布丁模型”會發(fā)生變化嗎？

【講解】1911年，盧瑟福提出“核式結(jié)構(gòu)模型”。

【設(shè)計意圖】盧瑟福是湯姆遜的研究生，在老師的研究基礎(chǔ)上提出質(zhì)疑，在自己的研究領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，說明科學(xué)知識在一定程度上具有主觀性和創(chuàng)造性。

【問題情景3】你認(rèn)為其他科學(xué)家會接受盧瑟?！昂耸浇Y(jié)轉(zhuǎn)構(gòu)模型”嗎？

【講解】1913年，丹麥的科學(xué)家玻爾提出“電子分層運動模型”。

【設(shè)計意圖】從盧瑟?！昂耸浇Y(jié)構(gòu)模型”到玻爾“電子分層運動模型”的發(fā)展過程，可以讓學(xué)生理解科學(xué)知識的產(chǎn)生具有局限性和發(fā)展性。

【問題情景4】你認(rèn)為波爾模型會被另外的模型取代嗎？

【講解】由于玻爾理論是建立在舊量子論的基礎(chǔ)上，當(dāng)時對比較簡單的氫原子光譜可以解釋，而無法解釋比較復(fù)雜的原子光譜，存在一定的局限性。隨著科技的發(fā)展，到20世紀(jì)20年代，又建立了現(xiàn)代量子力學(xué)模型。

【設(shè)計意圖】從原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程，可以看出原子結(jié)構(gòu)模型作為一種科學(xué)知識，它并非永恒不變，它與當(dāng)時的社會和文化有關(guān)。

環(huán)節(jié)三

【教師小結(jié)】在原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展史的介紹中，從道爾頓提出原子是實心球的模型到湯姆遜在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上，提出“葡萄干布丁”模型，歷經(jīng)100年。而盧瑟福是湯姆遜的研究生，對老師的觀點通過α散射實驗提出了質(zhì)疑，最后提出了核式結(jié)構(gòu)模型，這可以讓學(xué)生理解科學(xué)的發(fā)展歷史，是科學(xué)懷疑的歷史，是科學(xué)家不斷糾正錯誤、追求真理的歷史。學(xué)生也能進(jìn)一步理解科學(xué)知識具有動態(tài)性本質(zhì)與暫時性本質(zhì)；科學(xué)知識在一定程度上具有創(chuàng)造性和主觀性；科學(xué)知識的產(chǎn)生具有局限性。

【設(shè)計意圖】通過對發(fā)展史的教學(xué)，從而讓學(xué)生領(lǐng)悟到人類社會科學(xué)發(fā)展過程中一代代科學(xué)家接力賽般進(jìn)行著科學(xué)的研究和發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生初步建立正確的科學(xué)本質(zhì)觀，真正把對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識和理解根植于學(xué)生的腦海里。

【點評】本節(jié)課有關(guān)原子結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)花了約30分鐘，重點以問題形式分析原子結(jié)構(gòu)模型的演變過程，對每一次演變的歷史中挖掘科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵，從而讓學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)提供研究方向。

三、新手、熟手、專家型教師科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)滲透比較研究

通過三位不同類型教師對原子結(jié)構(gòu)模型演變歷史的教學(xué)，可以看出不同類型的教師在科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)滲透中存在著差異，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

（一）課前備課

新手型教師都是新教師，他們參加工作不久，優(yōu)勢是工作熱情高，對如何上好一節(jié)課考慮得多，會花較多的時間來備課，但短板是經(jīng)驗不足，自身對科學(xué)本質(zhì)觀的理解也不到位，在備課方面就難免對知識與技能的準(zhǔn)備更側(cè)重。熟手型教師都是有十幾年甚至二十幾年教學(xué)實踐的老教師，他們教學(xué)經(jīng)驗豐富，對課堂教學(xué)內(nèi)容比較熟悉，可是不足之處往往是對課前的計劃與準(zhǔn)備會形成思維定勢，這種定勢能讓教師熟練地進(jìn)行課前準(zhǔn)備，縮短時間，提高效率，能從化學(xué)史入手，課前就準(zhǔn)備好原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)觀的理解，但對發(fā)展史中體現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵重視不足，挖掘不夠深入。專家型教師則不同，他們經(jīng)過了二十幾年的教學(xué)實踐，對課堂相關(guān)的內(nèi)容比較熟悉，課前讓學(xué)生上網(wǎng)查找原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史資料，讓學(xué)生提前自主學(xué)習(xí)，不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，更為課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)觀打下基礎(chǔ)。endprint

（二）課堂教學(xué)

新手型教師的課堂教學(xué)雖然在課前制訂了完整的教學(xué)計劃，但不會隨著課堂情景的變化來修正他們的計劃，而課堂教學(xué)更注重完成知識任務(wù)的教學(xué)，對原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史的教學(xué)也是圍繞知識點來展開，較難達(dá)到科學(xué)本質(zhì)的滲透。熟手型教師對課堂教學(xué)駕馭能力很強，他們能關(guān)注學(xué)生間的溝通與交流，能依據(jù)課堂情景及時調(diào)整教學(xué)計劃，隨時關(guān)注維持學(xué)生的注意力[5]。對原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史與知識的關(guān)聯(lián)可以講解得比較清楚，但對發(fā)展史后面隱藏的科學(xué)本質(zhì)講解不到位，只能對學(xué)生建立正確的科學(xué)本質(zhì)觀有一定的幫助。專家型教師的課堂教學(xué)表現(xiàn)出靈活性、創(chuàng)造性，首先利用課前學(xué)生上網(wǎng)查的資料為素材，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，其次課堂中由教師和學(xué)生共同創(chuàng)設(shè)問題情景來分析原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史，挖掘發(fā)展史后面蘊藏的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵，幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

（三）課后反思

新手型教師在課堂上大都忙于教學(xué)方法的實施，急于既定教學(xué)任務(wù)的完成，他們的課后反思大多停留在對教學(xué)方法和教學(xué)效果的評價，而對原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史中蘊含的豐富的科學(xué)本質(zhì)觀則視而不見。熟手型教師的課后反思往往側(cè)重于課堂教學(xué)中教師對知識的傳授是否到位，學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)是否掌握為主，而對在課堂教學(xué)中如何更好地滲透科學(xué)本質(zhì)觀思考有所欠缺。專家型教師會根據(jù)課堂教學(xué)中學(xué)生出現(xiàn)的問題及時調(diào)整下節(jié)課的教學(xué)方法，會思考如何利用好發(fā)展史讓學(xué)生認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵，以促進(jìn)學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

四、研究結(jié)論

通過分析、比較可以發(fā)現(xiàn)新手、熟手、專家型教師在課堂教學(xué)中滲透科學(xué)本質(zhì)觀有較大的差異，新手型教師更注重原子結(jié)構(gòu)模型的演變知識的傳授；熟手型教師在注重知識傳授的同時，還能引入科學(xué)本質(zhì)觀教育但缺乏深入挖掘；專家型教師則能充分利用原子結(jié)構(gòu)模型的演變來挖掘發(fā)展史中蘊藏的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵，從而幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]連榕.新手—熟手—專家型教師心理特征的比較[J].心理學(xué)報，2004（1）.

[3]王磊.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)2（必修2）教師用書[M].濟南：山東科技出版社，2007.

[4]季薛慶.融入科學(xué)史凸顯科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)探討——以原子結(jié)構(gòu)模型教學(xué)為例[J].科學(xué)教育，2010（2）.

[5]孟迎芳，連榕.專家—熟手—新手型教師教學(xué)策略的比較研究[J].心理發(fā)展與教育，2004（4）.endprint