科学课程_过程与方法_目标及教学

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于测题中呈现的情境与学生学习这部分内容选用的 以下笔者通过教学案例对方法的教学作出解释。[4]
材料和实验步骤略有不同，学生能完成说明学生达
（一） 教学案例
到对该方法的“运用”层次。
【教学内容】 化学课程“溶液”
三、方法的教学
【教学目标】 1. 理解溶液、悬 浊 液、乳 浊 液 的 概念，能用自己的语言陈述概念的内容、习得过程，
中学物理、化学等学科课程标准将“过程与方
（一） 方法是用于提高特定认知活动效率的技能
法”列为具体教学目标的一维，其目的是要求教师
专家—新手研究是目前认知心理学研究主体解
在关注学生学科知识习得的同时，帮助学生学习其 决问题能力获得的一种范型。专家是指在特定的领
中的方法。那么，何为“方法”？在科学课程教学中 域中经历成千上万学习时数，并在解决该领域问题
木块的运动可用受到的重力来说明 F ″g = mg sinθ 此力为沿斜面向下的力，而摩擦力则为 f = μ mg cos θ 此力为沿斜面向上的力，因此木块的加速度与这两个力的合 力有关，即
F = mg sin θ - μ mg cos θ = ma 知道了加速度 a 后，便可根据 l = （1/2）a t2 及 v = a t 求出木块 的末速度 v
请举一例说明该方法的应用
； 用方法的条件和基本步骤。
（2） 分析比 较 实 验 序 号
的实验数据，
“方法”的教学有两种基本方式。方式一：（1） 教
可以初步验证王晓的猜想是正确的；
师选择一个或多个运用所要教授方法的认知活动，
（3） 分析比较实验序号 5、6、7、8、9 的实 验 引导学生完成认知活动，然后剖析活动中运用的方法，
潜在、无意识的特征 【教学案例】 在化学“溶液”一节，一位教师的教学如下： 师：在前面的学习中，我们通过实验将泥土、
植物油、蔗糖和食盐分别加入装有同样体积的水的 容器中，充分振荡后，形成了不同的产物：糖或盐
分析该习题的求解过程，可以看出：（1） 解决 溶入水形成的生成物称为溶液；泥土加入水中形成
该习题的必要技能是：会运用牛顿第二定律；会运 的生成物称为悬浊液；植物油加入水中形成的生成
规 律 与 动 力 学 规 律—— —牛 顿 定 律 等 联 系 起 来 求 解 。
溶液、悬浊液、乳浊液比较
表3
经过一定同类问题解决的专家已习得了解决此类问
溶液
悬浊液
乳浊液
题的方法，所以当教师发现，该题最终求解的是速
分散物质原 固、液、气 固
液
度这一运动学量，且已知条件中呈现的是受力方面
先状态
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的条件 （摩擦系数为 μ 等），就遵循上述思路，先
生 2：还可以从生成物的特征来看：溶液放置
习题需要的物理知识与技能的方式不同。换句话说， 时间再长，也不会有什么变化，如不会有物质析出；
就是新手与专家在解决同一习题时采用的方法或策 而其他两种，放置时间长就会有变化，比如有泥土
略不同。新手采用的是由待求的物理量 v 入手，先 沉淀或生成物中出现分层；另外溶液比较透明，其
者由于出发点、关注角度的不同，对认知策略的界 年的物 理 教 师 就 是 专 家。Larkin 等 人 对 一 位 专 家 和
定往 往 存 在 不 同 。如 ，奥 苏 贝尔 （D.P.Ausube）l 将 新手解答同一力学习题行为所做的对比研究 [3] 如下。
认知策略界定为“通常是指选择、组合、改变或者
记忆、注意以及高级的思维进行调节和控制的特殊 认知技能。”[2] 加涅对认知策略的界定凸显其对内调
这里 F ″g 及 f 可根据下列方程算出 F ″g =mg sin θ f=μN
控这一本质特征。尽管对认知策略有不同界定，但
N = mg cos θ
认知心理学家均承认认知策略是以提高认知加工效 率为目的的技能。以下结合实例来阐述方法的特征。
教育科学研究 2010′5
科学课程“过程与方法”目标及教学
陈 刚 汤清修
[摘 要]认知策略或者说方法是学习者对内部信息加工过程进行调控的技能，其运用指向学习者内部的活 动，往往不被学习者意识到。因此，有效的“方法”教学，应通过引导学习者反省自己的认知过程，从 中概括出方法运用的适用条件和具体步骤，并经过有针对性的练习环节方可实现。方法的学习可以分别 达到“识记”、“理解”、“应用”三个认知层次。 [关键词]科学课程；认知策略；“过程与方法”；方法教学 [中图分类号]G632.3 [文献标识码]A [文章编号]1 009- 71 8X(201 0)05- 0046- 04
数据，可以得出的初步结论是
。
将该方法的适用条件和步骤呈现给学生；（2） 结合
【案例评析】 控制变量法是科学研究中最常使用 一些使用该方法的认知活动，让学生练习掌握 。方
的研究方法。上例中，第 1 问第一空要求学生回答 式二：（1） 教师选择几个认知活动实例，这些认知
方法是什么，学生能回答说明学生达到对该方法的 活动中需要运用所要教授的方法，并实际组织教学；
表1
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这 是 从 认 知 策 略 的 操 作 对 象 来 说 的 。 加 涅 （R.M.
为 求 预 期 的 末 速 度 v， 需 找 到 一 含 有 速 度 的 原 理 ， 如
Gagné） 将运用符号或规则 对 外 办 事 的 技 能 和 对内
v=v0+at，但这里的 a 和 t 均属未知，似不能用上式，再试用
如何实现“方法”的有效教学？本文尝试对此作出 时表现出高效率的人；新手则是刚刚进入该领域、
回答。
没有多少该领域问题解决经验的人。这类研究通过
一、方法概述
描述专门领域的专家和新手在解决同一问题上的差 异来探究主体解决问题能力构成以及形成的机制。
在认知心理学中，方法被称为认知策略。研究 在解物理习题这一领域，相对一个学生，一名工作多
例：一木块沿倾角为 θ 的斜面从顶端静止下
操作背景命题的一系列规则”[1]，该界定揭示认知策 滑，斜面长度为 l，摩擦系数为 μ，求木块达到斜面
略是隐藏在解决问题所需技能之后的，是对解决问 底部时的速度。新手与专家解题的思路见表 1、表 2。
题的技能进行“选择、排列、组合”的一种技能，
新手解题的典型思路
酒、碳酸
行。采用逆推法总比盲目套用公式解题效率高，即
以上教学过程中，教师引导学生运用组织知识
新手采用的逆推法在一定程度上提高了解决习题的 的方法— ——列表法，并遵循该方法的基本步骤完成
效率。专家采用的解决问题的方法较新手采用的方 了对三种生成物的系统比较。但实际教学中，教师
法效率更高，该方法是专家在解决一定数量本领域 及学生往往将注意的焦点集中于学习的知识有没有
用匀变速直线运动位移、加速度和速度间的关系； 物称为乳浊液。那么，我们可以从哪些方面对三种
会运用力的概念分析出物体受到的力；会运用力的 生成物进行比较呢？
合成与分解正确分解受力等。也就是说，一道物理
生 1：可以从生成物的来源来比较：加入物质
习题的解决需要联合运用多个概念和定理。（2） 如 的形态可以是固态、液态，都是加入到液体中；形
决者也往往更关注这一习题是否可以解决，而不会 有意识地注意其所运用的方法如逆推等。
二、方法教学的目标
教学目标是预期学生学习后的学习结果，我们 应通过预期教学后学生在知识、解决问题的能力、 态度和价值观等方面的发展变化来界定教学目标。
方法的学习与概念和规律的学习一样，其基本 行为有三个层次：第一，学生能够按原先呈现的方 式陈述方法的名称、适用条件及步骤；第二，学生 能够用自己的语言解释方法的适用条件及步骤，并 举例说明；第三，学生能够在有提示的场合，遵循
典型的逆推法，该方法在物理解题中也称为分析法。 可以发现，三种生成物在均一性和稳定性上是不同
而有经验的教师不难理解，这是一道典型的运动学 的。上述特征也可以理解为是由于加入物在液体中
与动力学结合求解的习题。解决此类习题存在方法： 形成的最终微粒的不同形成的。我们将上面的分析
可以由已知条件出发，通过物理量加速度将运动学 小结一下 （用表 3 表示）：
方法的引导解决特定问题。根据布卢姆对教育目标的 分类，行为一表明学生达到“方法”学习的“识记” 层次；行为二表明学生达到“方法”学习的“理解” 层次；行为三表明学生达到“方法”学习的“运用” 层次。
【案例】 通过实验，王晓同学探究出了导体的电 阻与导体的长度、横截面积有关。此外他注意到， 实验用的导线一般是铜导线，而滑动变阻器中的电 阻丝一般用镍铬合金丝 （或用其他合金丝），由此他 猜想导体的电阻可能还与导体的材料有关，于是王晓 同学找来三种不同材料制成的各种规格的金属丝，在 相同的温度下，经过测量，得到实验数据 （见表 4）：
分散在水中 分子或离子 许多分子的 许多分子的
的微粒
集合体
集合体
用牛顿第二定律求出加速度，然后将加速度代入相
特 征 （均 均一、稳定 不均一、不 不均一、不
应的运动学公式中求解未知量。
一、稳定性）
稳定
稳定
本研究案例说明，在解决问题时，个体总是采
实例
食盐水、碘 泥浆
乳白鱼肝油
用一定的方法进行。新手往往采用逆推法等方法进
调控的技能作出区分，认为前者属于智慧技能，后
v2-
v
2 0
=2al
，
在
这
一
方
程
中
，
v0=0
，
l
亦已知，但仍须求出
a，
者属于认知策略。加涅对认知策略所下的定义是： “认知策略是个人运用一套操作步骤对自己的学习、
因此再试用 F=ma 在这一方程中，m 为已知，仅 F 为未知，因此可用 F =ΣF 在现在的情况下意味着 F = F ″g - f
实验序号 材料编号 长度 l / m 横截面积 s / mm2 电阻 R / Ω
电阻大小影响因素实验记录
表4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
Baidu Nhomakorabea1.0
0.5
1.0
0.5
1.0
0.5
1.0
2.5
4.0
4
2
10
5
40
20
10
8
（1） 本实验所用的主要科学研究方法是
， 引导学生反思自己解决问题的过程，概括出其中运
问题的过程中形成的，是用于解决本学科领域问题 清晰地组织好，而对列表法组织知识的步骤及适用
的方法。也就是说，与新手相比，专家已形成解决 条件不会太注意，即方法的运用往往具有潜在、无
本领域问题的方法。
意识特征。前文所述的专家—新手研究中，问题解
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C
H
教育科学研究 2010′5
方法是提高解决问题效率的技能。与学科知识 并举出适当的实例。该部分学习可以实现课程标准
不同的是，在学科知识的概念和原理的教学中，常 中“知识与技能”目标。2. 理解组织知识的基本方
常可以应用模型、实物或实验来直观地演示所要教 法—— —列表法，能用自己的语言陈述列表法的运用
的概念和原理，因为这里的概念和原理是有客观存 条件及基本步骤，并举出实例；在提示可以运用的
代入上式，求得速度的正确表达式为 v= 姨2（g sina θ - μ g cos θ) l
陈 刚 华东师范大学物理系 副教授 博士 200062
汤清修 上海市闵行区教师进修学院
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课程与教学
专家解题的思路
表2
（二） 方法在认知活动过程中运用，其运用具有
找到一个含有并可求 v 的公式，但使用该公式来求 他两种有颗粒或小液滴分散其中。
v，必须先求加速度 a，于是再找到一个含有 a 的公
师：同学们分析得很好。化学中将生成物各部
式。这样新手在找到足以求出问题解的一系列公式 分性质和浓稀一致的特征称为均一性；将生成物不
前，须连续后退，这种搜寻解题所需技能的策略是 随放置时间发生变化的特征称为稳定性。通过观察
“识记”层次；第二空要求学生自己举出该方法应用 （2） 引导学生反省认知活动的过程，目的在于从中
的实例，学生能完成表明学生达到对该方法的 “理 发现所要教授方法的步骤及运用条件；（3） 让学生举
解”层次；第 2、3 问，学生需要“运用”控制变量 出生活和学习中运用这种方法的实例，目的是让学
法选择适当的数据，并进行处理，以获得结论，由 生练习，进一步熟悉所教方法的使用场合以及条件。
何从自己的认知结构中挑选出上述必要技能呢？这 成溶液的加入物可以是液体 （如酒精），也可以是固
就需要有“挑选、组织解决该问题必要技能”的技 体 （如糖或盐）；形成悬浊液的加入物是固体；而形
能，这种技能也就是解决此类问题的策略或方法。 成乳浊液的加入物是液体。
不难看出，新手与专家在认知结构中选择出解决该