学科课程的三个特点( 从化学学科的视角解析美国科学课程FOSS )

:提出自由/开源软件以人类探索本性的认知语境安排化学教学内容，在探究中产生学习需求，促进概念理解和发展探究能力，使课程学习成为宏观和微观层面的探究之旅；指出在我国基础科学教育中，对其探究能力的具体而系统的培养是值得借鉴的。关键词自由/开源软件；探究能力；自由/开源软件的全称是美国，的一门化学课程，叫做全选项科学系统。它是20世纪80年代由劳伦斯科学馆在美国国家科学基金和加州大学的资助下开发的一套从幼儿园到八年级的科学课程。它综合了生命科学、材料科学、地球科学和数学等许多领域的基础知识和技能，是一门高度综合的科学课程。如果我们重视它的综合性，并从中提炼出它的教学特点，将更有利于化学教师理解它的内涵，得到更多的启示。1.教学内容是根据人类探索自然的认知语境安排的。FOSS各模块中与化学密切相关的教学内容见附表。在幼儿园阶段，学生通过了解对，周围常见的物质，了解不同种类的物质具有不同的特性，这些特性决定了它们的用途。有些方法可以使材料转化；在1-2级，了解气体、液体和固体物质的区别，体验分类方法，并学习固体的简单分离方法(筛选)；在3 -4年级，学习水的重要特性，并通过对岩石成分的分离和鉴定以及对对，色谱分离技术的了解为理解物质分离和化学反应奠定基础；在5 -6年级，学习溶液的特殊混合物，了解饱和溶液和晶体的概念，并混合固体物质和液体物质产生气体导致化学反应；在7-8年级，我们在微观层面上了解物质的组成、分离和化学反应，学习简单物质、化合物、元素和原子等基本化学概念。可见，FOSS化学教学以对对物质的理解为切入点，以分类为线索，建立物质、性质、用途和变化等之间的关系。化学教学背景见图1。这种内容安排有利于学生感受到化学源于生活，生活中的化学有规律可循。同时，由于自然界中的物质大多以混合状态存在，教学的主线从对对混合的理解到对对纯物质的理解，再到微观层面对物质的组成和性质的理解不仅符合认知规律，而且呈现了人类认识自然的过程和方法。2.探究式教学1。探究作为一种促进概念理解的手段，是自由和开放源码软件的突出特点。每个模块由几个探究单元组成，探究被视为主导和主要的教学方法。在探究中，产生了学习2011年1 -2期中学化学教学参考资料的需求，促进了概念的学习和理解。以混合物概念的教学为例，首先，让学生观察三种物质——砾石、硅藻土和盐，并感觉每种物质都有不同的外在特征。然后，学生们分别向装有这三种物质的杯子里加入50毫升水。这时，老师告诉学生，当你把两种或两种以上的物质混合在一起时，你就得到混合物。以上活动的设计意图是让学生在自己配制混合物的过程中了解混合物。迄今为止，混合物的概念教学尚未完成，因为当我们说两种物质混合形成混合物时，它意味着两种物质之间没有化学变化。如何让没有学过化学反应概念的学生意识到这一点？自由/开源软件的设计是让学生再次分离上述三种混合物，通过观察对分离出的物质，认识到混合物中的每种物质都保留了自己的性质。最后，学生独立完成了分离砾石，硅藻土和食盐混合物的探索任务，充分理解了自由/开源软件的设计思想

例如，当学生将上述三种混合物分开时，他们首先使用他们以前学过的筛选方法。筛子能把砾石和水分开，但不能把另外两种混合物分开。这时，老师介绍了滤纸——相当于一个精细的屏幕，上面有许多肉眼看不见的小孔，这样人们就可以学习如何用滤纸过滤。滤纸过滤法可以从水中分离硅藻土，但不能分离盐水混合物，因此向学生介绍了溶液的概念——它是一种特殊的混合物，固体物质似乎消失在液体中，而这种混合物不能被滤纸分离，那么如何分离溶液呢？这样，结晶和晶体学习需求就产生了。这样，自由/开源软件将知识教学融入到探究活动中，使课程学习成为宏观和微观层面的探究之旅。2.具体系统地培养探究能力。开放源码软件不仅把探究作为一种教学方法，而且也作为一种学习和掌握的技能。自由/开源软件的每个模块都列出了探究能力的具体发展目标，并使教师了解哪些教学环节可以实现这些目标。用“化学反应”；模块中的“识别神秘混合物”；以探究活动为例，在对，学生们面临着识别未知混合物的任务。第一个被提议的方案可能是33，360从书本或网上寻找信息；与其他物质混合，看看是否有爆炸；加水看看会发生什么；用放大镜等仔细观察混合物。教师引导学生准确观察：是科学研究的基础。因此，建议先用工具近距离观察混合物。学生用放大镜观察混合物，记录颗粒的颜色、大小、形状等。这些观察结果被用作后续鉴定的重要证据。上述教学活动中指出的对能力发展的目标是“用适当的工具观察，以结果为证据”；可以说，自由/开源软件通过设计适当的活动来培养特定的查询能力。这些探究能力的发展目标是具体的，构成了从幼儿园到八年级探究能力的发展体系，它是以国家科学教育标准的探究能力发展标准为基础的。第三，实验生活自由/开源软件实验生活需要我们关注两个方面：第一，试剂生活，即试剂是学生生活中常见的或与生活密切相关的。例如，“混合物和溶液”；模块中的一项活动是识别化学变化，使用的药物是碳酸氢钠、氯化钙和柠檬酸。碳酸氢钠是厨房中常见的物质，氯化钙经常被用作融雪剂和干燥剂，柠檬酸是一种常见的食品添加剂，而柠檬酸这个词可以在饮料和糖果的包装上找到，这缩短了学生和学生之间的距离。第二个方面是大多数实验设备都是基于生命的。例如，滤纸是用于日常咖啡过滤的纸，搅拌棒是类似冰淇淋棒的木棍，药勺是家用塑料量勺，容器是塑料杯、塑料瓶或塑料袋。例如，塑料袋在我们的生活中很常见，并且带有凹凸按钮的自密封袋不仅可以用来装固体试剂，还可以用作反应容器。例如，在化学反应教学中，要求学生将氯化钙、碳酸氢钠和水放入塑料袋中。当塑料袋中的空气被移除并密封后，塑料袋逐渐膨胀，学生们清楚地观察到气体的形成。同时，塑料袋神奇的膨胀过程让学生们异常兴奋，极大地激发了学生们的学习热情。还应当指出，自由和开放源码软件实验设备大多是塑料产品，包括滴管、量筒、放大镜、天平等。这样的实验角产品既安全又便宜，所以老师和学生不用担心仪器损坏，所以他们可以自信地开始实验。四.在每一项探究活动中，自由/开源软件都为学生提供记录单。这些记录不仅有表格，还经常配有图形，这可以增强兴趣，加强观察，促进理解。

用“混合物和溶液”；例如，在了解化学变化的活动中，学生将下列试剂放入三个塑料杯中：杯、I勺氯化钙、1勺碳酸氢钠和50 mL水；杯：1勺氯化钙、1勺柠檬酸和50毫升水；杯：1勺碳酸氢钠、1勺柠檬酸和50毫升水。活动记录表(图2是记录表的一部分)印有三个空杯子的图形和表格。学生被要求画出他们在空杯子上看到的现象，并用文字描述相应的现象。该活动记录单能够激发学生的参与热情，更重要的是，图文记录的双重要求促进了学生对对细节的观察，这也符合低年级学生形象思维活跃的特点，促进了学生对对实验现象的对比较和记忆。5.通过辅助阅读扩展教学自由/开源软件的每个模块都为学生准备了辅助阅读材料，涵盖了相关概念的深入讨论、课外实验、科学和社会等。这些阅读材料与课堂教学有关，但它们有很大的超越性。阅读通常安排在探究活动之后。这样做的好处是学生们对探索对， 中会，的一些知识感兴趣，并且想知道更多，所以他们有阅读的需要。学生更容易接受和理解阅读材料，因为他们在探究中学到了知识。因此，阅读已经成为一个巩固和扩展概念的过程，也是扩展课堂教学的一种手段。六.启示作者曾向一线化学教师介绍过自由/开源软件课程中的一些教学活动。他们认为这门课程是为了培养学生的能力，而不仅仅是传授知识，并希望有这样的辅助教材来帮助他们摆脱以讲课为主的课堂教学模式。相比较而言，目前我国许多课程都是在知识框架下设计培养学生能力的，缺乏培养学生能力的系统规划，导致学生能力发展效率低下。例如，有些课程标准只笼统地谈及学生探究能力的发展，而没有提出系统具体的探究能力标准。结果是学生探究能力的培养模糊不清，甚至老师要求学生背诵“探究要素”；这种教学。因此，迫切需要在我国基础科学教育中引入探究能力的发展标准，并在此基础上构建培养学生探究能力的课程体系，以利于一线教师在能力框架下设计教学。