時間：2023-11-18 10:25:20
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇基于核心概念的大單元教學(xué)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
（一）案例：《液體的認識》教學(xué)片斷，師：請同學(xué)們拿起桌子上的燒杯，把里面的水倒進錐形杯、臉盆、茶杯、塑料袋和水槽，看看有什么發(fā)現(xiàn)？生：發(fā)現(xiàn)水的形狀變了。生：盛水的容器是什么樣水就是什么樣。師：用筆把這些水面描出來。這些相同的水在不同的容器中，水面的高度一樣嗎？生量后回答：不一樣。師：我們把像水這樣的物體，會流動，稱為液體。
（二）現(xiàn)狀思考：從片斷中我們可以看出我們只關(guān)注從自己的角度出發(fā)交給學(xué)生一定方法建構(gòu)我們腦子中所謂的“液體”概念。然而科學(xué)教學(xué)的根本目的在于發(fā)展學(xué)生，新課程主張追求教學(xué)整體效應(yīng)和最大的價值，注意學(xué)生的意義的建構(gòu)，注重學(xué)生的創(chuàng)新思維的發(fā)展等等。那么，這樣的探究能讓學(xué)生獲得對探究本身以及科學(xué)本質(zhì)的理解嗎？我們要引導(dǎo)學(xué)生探究時關(guān)注的重點是讓學(xué)生學(xué)習(xí)作為探究本質(zhì)的那些共同的方面，那些具有廣泛遷移價值的，使學(xué)生走向社會后也能應(yīng)用的共同方面。這就需要我們的探究活動指向“核心概念”的思想問題。基于此我們應(yīng)該站在怎樣的角度去指導(dǎo)學(xué)生進行探究活動。使活動不再只是為了一般的科學(xué)概念而活動，更能對一般概念背后的本質(zhì)內(nèi)涵去思考更多，同時能對概念形成的過程讓學(xué)生去參與與體驗，真正關(guān)注活動能指向一個具有方法與教育價值的大方向。欲窮千里目，只能更上一層樓，只有在這種大視角大觀念下我們的探究活動才能充滿生機。
（一）什么是核心概念
核心概念是一個科學(xué)領(lǐng)域中的核心思想，是人們認識世界、改造世界的核心思想和觀念。具體來說它是各個領(lǐng)域中高于一切具體事實性知識和主題的大概念、大原理、大原則。例如在小學(xué)科學(xué)課程的四大領(lǐng)域中關(guān)于“生命”這個領(lǐng)域其核心概念是：生物需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，為此他們需要依賴其他生物或與其他生物競爭；具體在課程的學(xué)習(xí)中可以通過食物鏈與食物網(wǎng)的小概念的學(xué)習(xí)。小概念下還可以通過對食物關(guān)系的具體事實進行學(xué)習(xí)。可以說核心概念它是統(tǒng)領(lǐng)整個概念體系的一種思想觀念。
（二）核心概念的構(gòu)建對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展有什么意義
1.加強對科學(xué)概念研究的意義——科學(xué)概念包括科學(xué)的觀念和看法；發(fā)展學(xué)生正確的科學(xué)觀念，比讓他們掌握大量事實性的信息更受重視。根據(jù)粗略的統(tǒng)計，所有科學(xué)知識的90%都是近一百年里發(fā)現(xiàn)的，而且目前的科學(xué)知識還在迅速地增加。 所以，事實性的科學(xué)知識是窮其一生也學(xué)不完的！
2.基于核心概念教學(xué)的意義——欲窮千里目，更上一層樓！教師要從教要超越一般的主題和事實，抽象出具有一定覆蓋程度、可遷移的觀念和思想去教學(xué)。這些觀念和思想就是我們想要教學(xué)的科學(xué)概念。因為以主題和事實為中心的教學(xué)，屬于較低水平的認知。超越所給的信息進行思維，獲得重要的和可遷移的觀念，才能促進和發(fā)展學(xué)生的深層理解力，適應(yīng)知識膨脹和復(fù)雜的環(huán)境。這就需要教師從（科學(xué)事實）中抽象出適宜教學(xué)的科學(xué)概念，是有相當(dāng)難度的。這就要求我們必須從鉆研教材入手，基于教材而高于教材，從認識論甚至是哲學(xué)的高度來思考科學(xué)概念的內(nèi)涵。
（三）怎樣開展基于核心概念的教學(xué)
建構(gòu)核心概念是一項復(fù)雜的工作，它不能簡單講解告知，而應(yīng)在教學(xué)活動每個環(huán)節(jié)上進行細致設(shè)計，巧妙地深入學(xué)生心中。課標指出科學(xué)的教學(xué)活動以探究活動為主，那么如何圍繞核心概念在探究活動中進行建構(gòu)呢？
核心概念與我們具體的科學(xué)探究活動之間究竟是怎樣的一個聯(lián)系呢？下面以《食物鏈與食物網(wǎng)》這一課為例談?wù)劵诤诵母拍钕碌幕顒釉O(shè)計與原先忽視這種思想觀念進行活動的區(qū)別。1.為“一般概念”教學(xué)設(shè)計肯定圍繞什么叫食物鏈與食物網(wǎng)進行教學(xué)：首先從生物之間的那種食物聯(lián)系進行分析與剖析從而讓學(xué)生知道什么叫食物鏈，然后把多條食物鏈組合起來剖析它們的聯(lián)系，引出食物網(wǎng)。2.基于核心概念思想的設(shè)計：首先也會關(guān)注食物鏈與食物網(wǎng)，其次會思考為什么會出現(xiàn)食物鏈與食物網(wǎng)，這與一個區(qū)域內(nèi)生物不是孤立存在有關(guān)，它的存在必定與周圍的其他生物發(fā)生著復(fù)雜的食物聯(lián)系。為什么它們要發(fā)生食物聯(lián)系，最后會從生物能量與營養(yǎng)物質(zhì)流動去思考原來他們需要互相依賴，并且還需要非生物以及環(huán)境的依賴。從這三點去思考活動就不會僅限于食物鏈與食物網(wǎng)的教學(xué)中，而是把視野放到生物——區(qū)域——生命——環(huán)境這樣一種多端視角中去教學(xué)了。于是活動不會僅限于研究有食物聯(lián)系的一組生物以及有食物聯(lián)系的多種生物。而是還會根據(jù)一種生物推測某個區(qū)域內(nèi)的食物網(wǎng)，并分析食物網(wǎng)中生物的相互作用，最后滲透生物與環(huán)境之間的聯(lián)系。使探究活動更具全面性與系統(tǒng)性。因此核心概念思想的提出讓探究活動指向一般科學(xué)概念背后的本質(zhì)內(nèi)涵，使教師更關(guān)注內(nèi)容的結(jié)構(gòu)，知識的系統(tǒng)性，科學(xué)教學(xué)的教育性。如此一節(jié)好課的標準不在課堂上學(xué)到多少獨立的科學(xué)事實或者說單一知識，更注重學(xué)生的體驗，觀點思想，終身學(xué)習(xí)。
基于這種觀念和思想下，筆者認為科學(xué)探究活動的設(shè)計除了要引導(dǎo)學(xué)生了解一些事實性的科學(xué)知識；更要讓學(xué)生關(guān)注知識是如何產(chǎn)生的，這些知識有什么用；還要幫助學(xué)生理解科學(xué)概念的內(nèi)在聯(lián)系與本質(zhì)規(guī)律。從而培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維觀點和能力。以下五個方面探究活動中體現(xiàn)的循序漸進性、“核心問題”性、學(xué)生的體驗性、學(xué)習(xí)的方法性，結(jié)論的相對性，是筆者在這個思想下的初步嘗試。希望得到專家們的認可。
三、圍繞“核心概念”的構(gòu)建，進行科學(xué)探究活動的設(shè)計
（一）活動體現(xiàn)循序漸進性——從單元中找學(xué)生核心概念發(fā)展的線索
建構(gòu)核心概念是一項復(fù)雜的工作，它不能簡單講解告知，也不是一節(jié)課就能完成的事情，是一個循序漸進的一個過程。在課堂中需要教師挖掘課與課之間的內(nèi)在聯(lián)系，把事實性的概念聯(lián)系起來，完善學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，形成核心概念。以《形狀與結(jié)構(gòu)》單元為例，它的核心觀念思想是：形狀與結(jié)構(gòu)影響著物體承受力的大小。那么在活動中如何設(shè)計使學(xué)生把握科學(xué)概念的內(nèi)在聯(lián)系，設(shè)計課堂教學(xué)線索呢？
（二）活動體現(xiàn)“核心問題”——幫學(xué)生找出探究的核心問題
基于核心概念下的教學(xué)希望借助更少、更高、更清晰的教學(xué)活動使學(xué)生對概念的理解具有一定的發(fā)展性。這個核心問題即中心問題、基本問題，是單位時間內(nèi)的學(xué)習(xí)重心，集中學(xué)生的注意力，點燃學(xué)生的思維火花，引導(dǎo)學(xué)生展開并解決最為重要的問題，是有效推進科學(xué)探究活動的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。
（三）活動體現(xiàn)學(xué)生的體驗性——給學(xué)生經(jīng)歷知識的產(chǎn)生過程
基于核心概念下的活動，十分關(guān)注學(xué)生概念形成的過程。不僅希望學(xué)生參與，更希望學(xué)生對概念的形成是在自己體驗基礎(chǔ)上。例如，美國《國家科學(xué)教育標準》指出，要“以從個人和社會視角所見的科學(xué)及科學(xué)的歷史和本質(zhì)等為背景，學(xué)習(xí)科學(xué)”。從學(xué)生們的認知發(fā)展與科學(xué)史的發(fā)展關(guān)系來看，重演歷史上科學(xué)理論的產(chǎn)生過程，應(yīng)該是進行“建構(gòu)”式科學(xué)探究的有效途徑之一。當(dāng)然這里的“重演”不是機械的重復(fù)，而是能反映某科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義和認識過程的一種教學(xué)設(shè)計。這種設(shè)計，我的理解如同教育家波利亞曾說過：學(xué)習(xí)知識的最佳途徑是自己去發(fā)現(xiàn)知識，這種發(fā)現(xiàn)學(xué)生理解最深刻，也最容易掌握其概念內(nèi)在規(guī)律的聯(lián)系。
（四）活動體現(xiàn)學(xué)習(xí)的方法性——給學(xué)生搭建探究的思維平臺
基于核心概念下學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)不僅取決于獲得某些知識或者某些具體的事，而是取決于學(xué)生對事物、知識的“推理方式”和“加工信息”的過程。因此，活動中用另外的思維平臺來打開學(xué)生的眼界，來建設(shè)性、發(fā)展性地為構(gòu)建概念服務(wù)是十分必要的。這個平臺，表面看上去可能是一個小小的活動，但活動里隱含的是提供給學(xué)生一個思維方向。
（五）活動體現(xiàn)結(jié)論的相對性——給學(xué)生留下科學(xué)探究的思想
基于核心概念下的科學(xué)探究活動是一種思想，一種觀點的探究活動。無論從科學(xué)知識的相對性來說，（例如十萬年前的北斗七星組成的圖形與現(xiàn)在的“斗”狀圖完全不一樣，現(xiàn)在的北極星到公元4000年后，仙女座Y星將代替它。）還是從學(xué)生自我構(gòu)建的過程性來說，我們所謂的結(jié)論并不全是真正意義上的結(jié)論。基于此，一節(jié)課的探究活動中或者一個單元的探究活動中教學(xué)更多的應(yīng)該留下懸念，讓學(xué)生的內(nèi)心保留“質(zhì)疑”“好奇”，給學(xué)生留下更多想象空間與思維空間。就像愛因斯坦認為想象比知識重要，因為知識是有限的，而想象是無限的，想象是知識進化的源泉。科學(xué)教育的過程要真正體現(xiàn)科學(xué)探究的本質(zhì)，就必須把焦點集中于科學(xué)思維的培養(yǎng)。
1核心概念的特性核心概念(bigidea)是指可以適用于一定范圍內(nèi)物體和現(xiàn)象的概念。這里的概念(idea)是表示對觀察到的相互關(guān)系或特性進行解釋后的抽象,它和我們?nèi)粘Ｉ钸\用的概念含義是不同的。日常概念可以是不需要基于實證的某種想法[1]。對于學(xué)科教學(xué)而言,核心概念是指居于學(xué)科中心,具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的關(guān)鍵性概念、原理或方法[2];是一種教師希望學(xué)生理解并能在忘記其非本質(zhì)信息或周邊信息之后,仍然能應(yīng)用的概念性知識[3]。核心概念具有以下特性。
1.1核心概念具有廣泛解釋空間由于核心概念反映的是事物的本質(zhì)特性與關(guān)系,它能對很多事物和現(xiàn)象作出解釋。如物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的這一核心概念,既可以解釋為什么人們會聞到花香,也可以解釋為什么金屬可以拉成絲,還可以解釋為什么不能用濕手觸摸電器;核心概念不僅能對很多所觀察到的現(xiàn)象提供解釋,而且能對原來沒有觀察到的現(xiàn)象作出預(yù)測,如從物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的這一核心概念認識,美國物理學(xué)家蓋爾曼(M.Gell-Mann)和茨威格(G.Zweig)預(yù)測了夸克的存在。再如,依據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的核心概念,當(dāng)我們觀察到某植物莖葉表層有一層保護蠟?zāi)?葉為刺狀,會推測它是生長在干旱地區(qū)的植物,而且還可以預(yù)測它的根系會很發(fā)達。
1.2核心概念蘊含思想方法具有遷移價值的關(guān)鍵性概念、原理是核心概念,重要的思想方法也是核心概念,如“科學(xué)認為每一種現(xiàn)象都具有一個或多個原因”[1]。而有的關(guān)鍵性概念本身就蘊含思想方法,如“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”是學(xué)生學(xué)習(xí)所有化學(xué)物質(zhì)的思想方法。1.3核心概念具有統(tǒng)攝性由于核心概念是能夠解釋和預(yù)測較大范圍事物與現(xiàn)象的大概念,它必然可以統(tǒng)攝其他的下位概念及相關(guān)事實,使它們成為有結(jié)構(gòu)的整體。例如,物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的這一核心概念,可以統(tǒng)攝分子、原子、離子、原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)等有關(guān)物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的概念,也與物質(zhì)的特性、物理變化和化學(xué)變化等概念形成聯(lián)結(jié)。
2核心概念的教育價值
2.1提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí),重要的不是知道了多少事實和規(guī)則,而是能夠把所學(xué)遷移到真實情境中,面對問題能夠作出有依據(jù)的判斷和決策,能夠適應(yīng)社會、服務(wù)社會。由于核心概念具有廣泛的解釋空間,所以它是可遷移知識。運用核心概念可以解釋周圍的很多事物和現(xiàn)象,更為重要的是能對新情境、新問題作出預(yù)測,因此對核心概念的理解可以提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。另一方面,由于核心概念蘊含思想方法,它們可能成為學(xué)生以后工作中分析問題的思想方法,如要獲取性能更佳的材料,其分析思路是改變現(xiàn)有材料的結(jié)構(gòu)以獲得所需要的性質(zhì),仿生合成新藥等亦是運用以上的思想方法。從認知發(fā)展角度,如果學(xué)習(xí)重心是“事實”或“現(xiàn)象”的了解與記憶,那么這種認知是低水平的;相反,對核心概念的理解則是要使學(xué)生通過對特定現(xiàn)象的認識與理解,發(fā)現(xiàn)一般性的理論,并用這些理論理解、解釋其他現(xiàn)象。學(xué)生不僅知道“是什么”,而且能夠認識“為什么———原因、條件、目的、理由”、及“會怎么樣———結(jié)果、影響、作用、意義”,還能夠知道“如何做”,從而將學(xué)習(xí)引人深層思考和賦予意義與價值的方向。
2.2有利于學(xué)生建構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)布魯納在《教育過程》中指出:把握學(xué)科的結(jié)構(gòu)就是指對本學(xué)科實現(xiàn)了理解,也就是說,能夠把所學(xué)的知識與其他相關(guān)的事物有意義地聯(lián)系起來[4]。由于核心概念是某學(xué)科的重要概念、原理和方法,它們構(gòu)成了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),因此關(guān)注核心概念理解的教學(xué)就是關(guān)注學(xué)科本質(zhì)與學(xué)科結(jié)構(gòu)的教學(xué),將有利于學(xué)生建構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)。
2.3減輕學(xué)生課業(yè)負擔(dān)課業(yè)負擔(dān)已經(jīng)成為我國中、小學(xué)生不能承擔(dān)之重,其原因一方面來自升學(xué)壓力,另一方面是教師的教學(xué)要覆蓋課程與教材中的所有知識內(nèi)容,讓學(xué)生記憶盡可能多的事實。為了面面俱到,教師不得不采用講授式為主的教學(xué),這樣的教學(xué)無法激發(fā)學(xué)生的積極思考,學(xué)生在不理解的狀態(tài)下機械地練題,不會就模仿,忘記了再訓(xùn)練,反反復(fù)復(fù),曾經(jīng)有一位老師把一張中考試卷讓學(xué)生練了4遍,這樣機械地訓(xùn)練,學(xué)生的課業(yè)負擔(dān)可想而知!通過前面的分析已知,核心概念可以統(tǒng)攝事實與概念,使知識形成有機的整體。信息加工理論告訴我們,被組織成塊的信息更容易記憶,因此通過核心概念組織起來的知識,學(xué)生是容易記憶的,而且這些知識因核心概念而凸顯了學(xué)習(xí)的意義與價值,那么這些知識更加不容易忘記。又因核心概念是可以遷移的,教師只要選取可以支持概念理解的典型事實,把師生的主要精力用在這些關(guān)鍵內(nèi)容的理解上,就可以達到“少即是多”的教學(xué)境界。
3如何以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計化學(xué)教學(xué)
3.1構(gòu)建核心概念的發(fā)展體系以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計教學(xué)的首要工作是構(gòu)建核心概念的發(fā)展體系。在不同階段,學(xué)生需要理解的核心概念不同、理解層次也不同。各學(xué)科應(yīng)該聯(lián)動以從整體角度構(gòu)建核心概念的發(fā)展體系與結(jié)構(gòu),因為某些核心概念是跨學(xué)科的,如“當(dāng)事物發(fā)生變化或被改變時,會發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化,但是在宇宙中能量的總量不變”這個核心概念在物理、化學(xué)和生物等學(xué)科學(xué)習(xí)中都會涉及。溫?哈倫提出了核心概念應(yīng)該具有的標準是[1]:(1)能夠用于解釋眾多的物體、事件和現(xiàn)象,而它們是學(xué)生在他們學(xué)校學(xué)習(xí)和畢業(yè)以后的生活中會遇到的;(2)提供一個基礎(chǔ)以幫助理解遇到的問題并作出決策,而這些決策將會關(guān)系到學(xué)生自己和他人的健康與幸福,以及環(huán)境和能源的使用;(3)當(dāng)人們提出有關(guān)自身和自然環(huán)境的問題時,他們?yōu)槟軌蚧卮鸹蚰軌驅(qū)で蟮酱鸢付械接淇旌蜐M意;(4)具有文化上的意義,例如對人類自身有關(guān)的觀點———反映科學(xué)史上的成就,來自研究自然的靈感和人類活動對環(huán)境的影響。溫?哈倫據(jù)此標準提出了科學(xué)教育上的14個核心概念,但并沒有提出在不同階段,學(xué)生需要理解的核心概念層次與內(nèi)涵。對于化學(xué)學(xué)科而言,構(gòu)建出學(xué)科核心概念發(fā)展體系是擺在課程專家與一線教師面前的迫切任務(wù)。
3.2以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)組織教學(xué)單元以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)組織教學(xué)單元有2種方式,一種是先選定核心概念,然后依據(jù)核心概念選取教學(xué)素材以組成教學(xué)單元;另一種是分析教材內(nèi)容,區(qū)別事實與概念,再把這些事實和概念與某個核心概念聯(lián)系起來。下面舉例談后一種。人教版初中化學(xué)教材第八單元“金屬和金屬材料”有以下內(nèi)容:課題1介紹了一些金屬的物理性質(zhì),常見合金的主要成分、性能和用途;課題2介紹金屬與氧氣反應(yīng)以及金屬與稀酸的反應(yīng),給出了金屬活動性順序;課題3介紹常見金屬礦物、鐵的冶煉、鐵的腐蝕和金屬資源的保護。通過對教材知識內(nèi)容進行分析可以得到圖1所示的關(guān)系圖,即金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)以及合金的成分、性質(zhì)等是事實性知識,其上位的是金屬和合金這2個概念,這些事實與概念可以與“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”這個核心概念相聯(lián)系。當(dāng)確定了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”這個核心概念后,我們會發(fā)現(xiàn)學(xué)生先前所學(xué)習(xí)的有關(guān)物質(zhì)構(gòu)成的相關(guān)知識也納入本單元的知識體系中,這些知識自然地有機地結(jié)合在了一起。
關(guān)鍵詞：燃料的合理利用與開發(fā)；核心概念；學(xué)科本質(zhì)；教學(xué)策略
文章編號：1005-6629（2013）6-0038-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
在2012年人教版《義務(wù)教育教科書·化學(xué)（九年級上冊）》中，有“燃料的合理利用與開發(fā)”這樣一個“化學(xué)與社會發(fā)展”類課題，在這個課題中依次介紹了“化學(xué)反應(yīng)中的能量變化”，“化石燃料的利用”，“使用燃料對環(huán)境的影響”，“能源的利用和開發(fā)”等四個方面的知識。課題中的文字內(nèi)容比較多，與社會生活聯(lián)系非常緊密，涉及到的教學(xué)素材也比較豐富，教學(xué)內(nèi)容的開放性很大，那么該如何講好本課題呢？很多教師感覺到?jīng)]有教學(xué)思路，或者講不出“化學(xué)味”。究其原因，是沒有搞清楚支撐“燃料的合理利用與開發(fā)”的學(xué)科本質(zhì)是什么？
學(xué)科本質(zhì)即學(xué)科獨立存在的根本屬性，比如研究對象、學(xué)科性質(zhì)、理論體系、研究方法和學(xué)科發(fā)展等等本質(zhì)問題，它是一切教學(xué)法的根本，思考學(xué)科本質(zhì)問題可以幫助教師透過現(xiàn)象看到問題的本質(zhì)，以不變應(yīng)萬變。教師可以通過提煉課題核心概念的方法來突破這類課題的教學(xué)，提煉核心概念是揭示學(xué)科本質(zhì)的一個很好途徑，可以幫助教師進行基于學(xué)科本質(zhì)的化學(xué)教學(xué)。
1.課題中的核心概念分析
在《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）》中，對“化學(xué)與社會發(fā)展”類知識的學(xué)習(xí)要求是：“化學(xué)科學(xué)的發(fā)展增進了人類對自然的認識，促進了社會的發(fā)展。但是有的物質(zhì)或某些化學(xué)變化對人類的生活和社會發(fā)展可能產(chǎn)生一些不利的影響，因而幫助學(xué)生正確認識化學(xué)與社會發(fā)展的關(guān)系是十分重要的。”由此可見，學(xué)生也需要辯證認識“燃料的合理利用與開發(fā)”。面對豐富的教學(xué)素材和零散的學(xué)習(xí)內(nèi)容，如何幫助學(xué)生從學(xué)科本質(zhì)的高度認識和理解有關(guān)燃料的問題顯得尤為重要。化學(xué)視角中的“燃料”應(yīng)該是怎樣的？如何從化學(xué)視角認識燃料的開發(fā)和利用？如何利用化學(xué)的方式解決燃料燃燒過程中所帶來的環(huán)境問題？這些都是教師進行教學(xué)之前需要思考的本質(zhì)問題。
在本課題之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了本單元中有關(guān)燃燒的知識，知道了燃燒的定義和燃燒所需要的條件，這為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)燃料的知識和解決有關(guān)燃料的問題打下了基礎(chǔ)。在本課題中涉及到的物質(zhì)主要是煤、石油和天然氣，在不同的生產(chǎn)和生活用途中它們可以扮演不同的角色，比如礦產(chǎn)資源、化工原料、戰(zhàn)略物資等等，但是在本課題中它們的角色定位是“可以用來獲取能量的燃料”。通過整體分析本單元的教學(xué)要求和深入研讀本課題的知識內(nèi)容，不難發(fā)現(xiàn)“化學(xué)反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化”是理解與燃料相關(guān)諸多事實和問題的核心概念，最能體現(xiàn)本課題知識的學(xué)科本質(zhì)。比如，燃料的燃燒是一種釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)，燃料作為一種反應(yīng)物會不斷被消耗，在獲取能量的同時也會產(chǎn)生新物質(zhì)，產(chǎn)生的某些有害物質(zhì)會污染環(huán)境，等等，這些事實和現(xiàn)象看似雜亂無章，毫不相關(guān)，但是都可以通過這個核心概念將其學(xué)科本質(zhì)揭示出來，建立起它們之間的本質(zhì)聯(lián)系。
2.利用核心概念揭示有關(guān)燃料問題的學(xué)科本質(zhì)
為了更好地利用核心概念揭示有關(guān)燃料問題的化學(xué)學(xué)科本質(zhì)，可以把核心概念的表述方式變式成化學(xué)反應(yīng)的文字式來理解（見圖1）。
當(dāng)把“燃料”放置到化學(xué)反應(yīng)的背景中來理解時，與燃料相關(guān)的問題都會在其中找到根源。比如，（1）燃料燃燒可以產(chǎn)生大量的能量，人們利用燃燒的主要目的就是為了獲取能量。（2）燃料燃燒釋放能量的同時也會產(chǎn)生新的物質(zhì)，產(chǎn)生的某些有害物質(zhì)又會對環(huán)境造成影響，所以需要采取措施吸收有害物質(zhì)或者開發(fā)新能源避免有害物質(zhì)的產(chǎn)生。（3）每種化石燃料都有自己的特點（比如組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化等），并且資源有限，燃料資源的開發(fā)會破壞自然環(huán)境；作為一種反應(yīng)物，燃料在燃燒過程中會不斷被消耗直至枯竭，所以需要合理開發(fā)化石燃料或者開發(fā)新能源替代化石燃料。（4）燃料燃燒需要充足的氧氣，燃燒不充分或者未燃燒都會浪費燃料甚至污染環(huán)境，所以為了提高燃料的利用率需要提供足夠的空氣或者增大燃料與空氣的接觸面積。
從上述分析中可以看出，“燃料的合理利用與開發(fā)”的課題內(nèi)容表面上看起來松散、開放，但實際上有關(guān)燃料的各種問題都可以通過核心概念將其化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)揭示出來，抓住了這些學(xué)科本質(zhì)也就是會使得本課題的教學(xué)具有很強的學(xué)科邏輯。
3.基于學(xué)科本質(zhì)的教學(xué)思路
結(jié)合對有關(guān)燃料問題的學(xué)科本質(zhì)分析和學(xué)生的認識發(fā)展順序，設(shè)計了教學(xué)思路（見圖2）。
圖2中“基本思路”體現(xiàn)了學(xué)科知識邏輯和學(xué)生認識發(fā)展順序的有機結(jié)合，是整個教學(xué)的核心線索。根據(jù)實際教學(xué)情況，需要把“基本思路”細化成具有邏輯性的教學(xué)環(huán)節(jié)，每個“教學(xué)環(huán)節(jié)”中都要明確指出需要解決的“核心問題”，通過問題把學(xué)生的思維引向?qū)瘜W(xué)學(xué)科本質(zhì)的思考，同時也為教師整體把握教學(xué)思路提供了保證；針對每個“核心問題”選擇素材設(shè)計“教學(xué)活動”，讓學(xué)生通過參與這些教學(xué)活動，把思維和行為統(tǒng)一起來，在情感得到激發(fā)的條件下，自主地思考事實背后的學(xué)科本質(zhì)。
4.教學(xué)策略及建議
新課程改革背景下，化學(xué)教學(xué)越來越關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)，越來越關(guān)注化學(xué)學(xué)科對學(xué)生思維和行為的影響。諸如“燃料的合理開發(fā)與利用”、“人類重要的營養(yǎng)物質(zhì)”、“金屬資源的保護和利用”等化學(xué)與社會發(fā)展類課題的教學(xué)，要求學(xué)生占有一定量的學(xué)科事實和現(xiàn)象是非常必要的，但如果教學(xué)僅僅是堆積大量事實而不去關(guān)注背后的學(xué)科本質(zhì)則無助于發(fā)展學(xué)生的深層次理解，也無助于發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維。所以，教師要進行超越事實的化學(xué)教學(xué)，深入挖掘事實和現(xiàn)象背后的學(xué)科本質(zhì)，致力于發(fā)展學(xué)生的遷移和應(yīng)用能力。具體可以參考以下幾點做法：
4.1要善于借助課標和教科書思考學(xué)科本質(zhì)
無論采取什么樣的教學(xué)方式，選擇什么樣的教學(xué)內(nèi)容，課程標準是唯一的標準。仔細研讀課標不僅可以幫助教師正確把握教學(xué)方向，快速把握教學(xué)的核心內(nèi)容，而且還可以為教師的教學(xué)設(shè)計提供一些思路和方法。
教科書是基于課程標準編寫而成，是課程標準的具體體現(xiàn)。雖然，新課程理念提倡教師要靈活使用教科書，但是并不意味著要完全拋棄教科書。一些高質(zhì)量的教科書在內(nèi)容選擇和結(jié)構(gòu)編排上集中了很多專家的智慧，對化學(xué)學(xué)科的基本問題有著比較深入的理解，這都有利于教師正確把握學(xué)科本質(zhì)，對設(shè)計教學(xué)思路具有很好的啟示。
當(dāng)然，教師也要幫助學(xué)生養(yǎng)成閱讀教科書的良好習(xí)慣，通過閱讀體味化學(xué)學(xué)科的思維方式，熟悉化學(xué)學(xué)科的語言邏輯，要比多做幾道練習(xí)題有價值得多。
4.2要善于提煉教學(xué)內(nèi)容中的核心概念
教學(xué)內(nèi)容分析是進行教學(xué)設(shè)計的必修課，但教學(xué)內(nèi)容分析卻不僅僅是要弄清楚要教哪些內(nèi)容，更重要的是要深入思考為什么要教這些內(nèi)容，怎么樣教才有效？
落實到具體的操作上，就是需要教師勤于思考化學(xué)學(xué)科的基本問題，能夠透過課題提供的事實和現(xiàn)象看到背后的學(xué)科本質(zhì)，提煉出課題教學(xué)內(nèi)容中的核心概念。提煉核心概念是進行基于學(xué)科本質(zhì)教學(xué)的首要環(huán)節(jié)，提煉核心概念的過程也是教師揭示學(xué)科本質(zhì)的過程，這既是一種挑戰(zhàn)，也是教師提升自身學(xué)科素養(yǎng)的有效方式。核心概念不同于具體的知識，它是對事實和現(xiàn)象內(nèi)在規(guī)律的抽象概括，也是學(xué)科本質(zhì)的一種具體呈現(xiàn)形式，但是不拘泥于具體的表述方式。在實際教學(xué)中，核心概念可以起到化繁為簡的作用，能夠減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)，發(fā)展學(xué)生的遷移和應(yīng)用能力，提高化學(xué)教學(xué)的品質(zhì)。
4.3要利用核心概念構(gòu)建揭示學(xué)科本質(zhì)的思維路徑
由于核心概念具有較強的概括性和抽象性，與具體事實之間還存在一定的距離，還無法直接應(yīng)用到實際教學(xué)中。所以，教師還需要將核心概念進行逐級分解，或者從具體的事實和現(xiàn)象中進行概括總結(jié)，深度挖掘核心概念和課題內(nèi)容之間的縱向聯(lián)系，形成一條清晰的、能夠揭示學(xué)科本質(zhì)的思維路徑（如圖1）。
教師教學(xué)中遇到的最大問題就是核心概念與具體教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)，究其原因是教師自身并沒有形成這樣的思維路徑，因而也就無法利用核心概念指導(dǎo)教學(xué)，所以，這個環(huán)節(jié)是實現(xiàn)基于學(xué)科本質(zhì)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
4.4要把揭示學(xué)科本質(zhì)的思路和方法傳遞給學(xué)生
教學(xué)設(shè)計即為學(xué)科知識心理學(xué)化的基本過程，結(jié)合上面的思維路徑和學(xué)生的實際情況，需要勾勒出一個基本的教學(xué)思路，在此思路的基礎(chǔ)上整體設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)問題和教學(xué)活動，讓學(xué)生通過參加教學(xué)活動、思考教學(xué)問題感悟事實和現(xiàn)象背后的學(xué)科本質(zhì)。
當(dāng)教師對核心概念和思維路徑有了比較清晰的認識之后，活用教科書就有了基本的依據(jù)，教學(xué)素材的選取就不需要拘泥于教科書，可以根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗選擇那些熟悉、有趣的素材，引導(dǎo)學(xué)生分析和認識這些素材背后的化學(xué)學(xué)科本質(zhì)，從而把化學(xué)與學(xué)生的生活經(jīng)驗緊密聯(lián)系起來。
1. 對兩種教學(xué)現(xiàn)象的思考
情境一：
教師A：今天的天氣對我們的生活有什么影響嗎？
生：今天早上下雨了，我們上學(xué)時就要帶雨傘了。為了防止鞋子濕掉，我還穿了塑料鞋套。我媽媽騎車是穿雨衣的。我討厭下雨，一下雨我們就不能去操場上體育課了 ……
情境二：
教師B：今天的天氣對我們的生活有什么影響嗎？各小組討論后試著用網(wǎng)狀圖表示出來。
8分鐘后，有一個小組繪制出了 《天氣對我們生活的影響》的網(wǎng)狀圖 （如圖1）。
在學(xué)生繪制的網(wǎng)狀圖的基礎(chǔ)上，教師B根據(jù)其他學(xué)生的補充匯報，最后形成了一幅網(wǎng)狀圖（如圖2）。
比較這兩位教師的教學(xué)行為，我們發(fā)現(xiàn)：
教師A的教學(xué)采用的是問答式的，只限于師生之間的交流。這樣的教學(xué)在學(xué)生的腦海中形成的知識結(jié)構(gòu)是比較零碎、零亂的。教師B的教學(xué)采用小組合作的手段，讓學(xué)生從一開始就利用網(wǎng)狀圖進行今天的天氣與我們生活之間的關(guān)系的梳理。這樣的教學(xué)是通過學(xué)生自主建構(gòu)關(guān)系圖，在一開始就加入了概念關(guān)系之間的層次關(guān)系的思考，在思維的難度和深度上都有所要求。教師B以網(wǎng)狀圖這種學(xué)習(xí)工具為依托，讓學(xué)生從一開始就進入了比較高的學(xué)習(xí)起點，同時更能發(fā)展學(xué)生探究學(xué)習(xí)的能力。
2. 對教師運用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)的調(diào)查與分析
基于思維可視化原理的思維導(dǎo)圖被引入到教育教學(xué)領(lǐng)域以來，修訂后的小學(xué)科學(xué)教材中引入了多種形式的思維導(dǎo)圖，因為它們是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的有效工具。為此，我們對3年級至6年級的所有科學(xué)教材中的思維圖呈現(xiàn)的次數(shù)進行了統(tǒng)計（如表1）。
為了了解科學(xué)教師運用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)的情況，我們采用了問卷調(diào)查法，對30名科學(xué)教師作了調(diào)查。通過調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教師在運用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)中存在著如下的一些問題。
（1）忽視思維導(dǎo)圖是學(xué)生探究學(xué)習(xí)的生成物這一功能。有30%的科學(xué)教師不重視教材中思維導(dǎo)圖。為了便于自己的教學(xué)，他們經(jīng)常會出現(xiàn)沒有經(jīng)過研討就直接把答案告知學(xué)生，有時為了完成教學(xué)任務(wù)甚至是直接用實物投影，讓學(xué)生抄寫一下就行了。
（2）用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)的范圍局限于教材。有70%的科學(xué)教師會利用教科書上的思維導(dǎo)圖進行教學(xué)，但是如何運用這些思維導(dǎo)圖進行有效的科學(xué)探究學(xué)習(xí)則存在一定的困難。大部分科學(xué)教師在教學(xué)上采用教科書上已有的，如果教科書上沒有的，就不會自主利用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)了，用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)的范圍僅僅局限于教材。
（3）用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)的方法比較單一。有80%的科學(xué)教師用思維導(dǎo)圖進行教學(xué)主要采用通過教師提問、學(xué)生回答，在單一的互動過程中再由教師做一些引導(dǎo)、梳理，最后形成一幅思維導(dǎo)圖。可以說，思維導(dǎo)圖大部分是由教師牽引著完成的，這樣的思維導(dǎo)圖雖然從某種意義上也是由學(xué)生建構(gòu)的，但是學(xué)生探究學(xué)習(xí)的主體性不強，而且探究學(xué)習(xí)的有效性不高。
針對上述問題，我們試圖利用思維導(dǎo)圖這一工具，通過行動研究的方法，探討如何利用思維導(dǎo)圖這一有效的學(xué)習(xí)工具切實提高學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的能力和水平。
二、思維導(dǎo)圖促進學(xué)生科學(xué)探究學(xué)習(xí)的應(yīng)用途徑
1. 思維導(dǎo)圖應(yīng)用于教師探究式的板書
板書是幫助教師實現(xiàn)教學(xué)目標的重要手段，通過板書教師可以向?qū)W生提示教學(xué)重點內(nèi)容，體現(xiàn)教材結(jié)構(gòu)和構(gòu)建教學(xué)認知程序。大部分的教師板書主要采用大綱形式，以文字為主呈線性結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)。因為這樣比較方便，制作比較簡單。如六下科學(xué)《放大鏡》一課，這是我們采用的原有板書形式（如圖3）。
如果教師采用的板書形式以思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)，學(xué)生可以充分發(fā)揮發(fā)散性思維，教師不必再拘泥于自己的預(yù)設(shè)，可以根據(jù)學(xué)生的需要調(diào)整并推進自己的教學(xué)。教師與學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖的過程，其實是知識建構(gòu)的過程。在建構(gòu)過程中，學(xué)生形成了對知識的整體結(jié)構(gòu)的把握，更有利于學(xué)生對知識深層次的理解。如果用思維導(dǎo)圖來展示的教學(xué)內(nèi)容就完全不一樣，以下是《放大鏡》這節(jié)課的板書從以上實例中可以看出，用思維導(dǎo)圖展示教學(xué)內(nèi)容，具有直觀、容易比較，而且便于記憶的特點。通過教師整個思維導(dǎo)圖的板書設(shè)計，讓學(xué)生能夠看到這一節(jié)課的教學(xué)重點，尤其是理清了一些概念的層次結(jié)構(gòu)。特別是當(dāng)有一些有獨創(chuàng)性的、生成性的東西，隨時可以作為一個節(jié)點納入整個思維導(dǎo)圖中來，從而突破大綱式板書的局限性。這樣的板書注重了學(xué)生的生成，更有符合探究性學(xué)習(xí)的需要。有了教師采用的思維導(dǎo)圖作為的板書的示范，那么學(xué)生也就有了模板，慢慢地就學(xué)會繪制自己的思維導(dǎo)圖了。
2. 思維導(dǎo)圖應(yīng)用于單元起始課
單元起始課，是各單元教學(xué)的開場白。起始課重要的功能就是了解學(xué)生前概念和前概念系統(tǒng)，為教師的以學(xué)定教做好一定的指向。在現(xiàn)行的科學(xué)教材中，一個單元往往就有一個核心概念，而且整個單元就是按照這個核心概念進行由淺入深地組織教材內(nèi)容的，這個核心概念起著提領(lǐng)全單元的重要作用，所以在教學(xué)中有必要了解一下學(xué)生對這個核心概念的了解程度。在起始課中，教師通過創(chuàng)設(shè)一定的情境，展示并暴露學(xué)生的“前概念”或者“前概念系統(tǒng)”。
例如五上科學(xué)《光》這個單元的起始課教學(xué)。在教學(xué)中，教師首先出示一個手電筒，然后提問：“對于光，你知道些什么？還想知道些什么？”讓學(xué)生試著用氣泡圖的形式自由繪制自己所知道的“光” 。最后，教師根據(jù)學(xué)生的氣泡圖梳理引導(dǎo)板書展示以“光”為中心的網(wǎng)狀圖（如圖5）。
這樣，教師就可以借此了解學(xué)生的
初始想法，并以此確定教學(xué)的起點、重點
及難點，以便在后續(xù)的每一個課時中有
所側(cè)重，幫助學(xué)生修正錯誤的認識。讓
學(xué)生帶著一個個問題進入整個單元的學(xué)
習(xí)，產(chǎn)生的效能是非常巨大的。
華東師范大學(xué)劉濯源教授提出，我們可以運用一系列圖示技術(shù)把本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見，即思維可視化，這種可視化后的“思維”更有利于理解和記憶。但實現(xiàn)思維可視化是需要技術(shù)支持的，如圖示技術(shù)思維導(dǎo)圖、概念圖等及生成圖示的軟件技術(shù)mindmapper，F(xiàn)reeMind等。隨著“思維可視化”技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，以及新課改的推進，其在基礎(chǔ)教育階段各學(xué)科教學(xué)中的作用越來越重要。筆者從理論與實踐層面對思維導(dǎo)圖在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用進行思考與研究，因而本文主要探討思維導(dǎo)圖技術(shù)進入初中物理課堂后，在學(xué)生學(xué)習(xí)方式、教學(xué)模式及教師專業(yè)發(fā)展等方面引起的變化。以期引起更多教師對思維導(dǎo)圖在物理教學(xué)中的應(yīng)用產(chǎn)生興趣，努力嘗試更好地將思維導(dǎo)圖工具與教學(xué)結(jié)合的方法及途徑，提高物理教學(xué)質(zhì)量，追求高效課堂。
一、概念界定
為了使大家更清晰地理解思維導(dǎo)圖在物理學(xué)科中應(yīng)用的條件、范圍和效果，筆者查閱資料后梳理了相關(guān)概念：
1. 思維導(dǎo)圖的定義
思維導(dǎo)圖是英國心理學(xué)家東尼?博贊提出的，又稱腦圖、心智圖、靈感觸發(fā)圖等，是一種圖像式思維的工具、一種利用圖像式思考的輔助工具。它利用人類大腦放射性思考的方式，將進入大腦的資料形成一個思考中心，由此中心向外發(fā)射多個關(guān)節(jié)點，呈現(xiàn)放射性立體結(jié)構(gòu)，這些點相互連接便構(gòu)成大腦的記憶，形成個人數(shù)據(jù)庫。這種簡單有效的思維工具，運用圖文并重的技巧，把各級主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級圖表現(xiàn)出來，把主題關(guān)鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接，充分運用左右腦的機能，利用記憶、閱讀、思維的規(guī)律，協(xié)助人們在各領(lǐng)域開展工作、學(xué)習(xí)、生活，從而開啟人類大腦的無限潛能。
2. 學(xué)科思維導(dǎo)圖的產(chǎn)生
自20世紀90年代博贊思維導(dǎo)圖傳入中國后，很多思維導(dǎo)圖愛好者開始在各領(lǐng)域進行應(yīng)用嘗試，其中在企管培訓(xùn)領(lǐng)域的傳播最為廣泛，后來在教學(xué)領(lǐng)域也有不少應(yīng)用實踐及研究。作為中國最早的思維導(dǎo)圖應(yīng)用研究者，華東師范大學(xué)現(xiàn)代教育研究所思維可視化教學(xué)實驗中心劉濯源主任，帶領(lǐng)團隊對思維導(dǎo)圖如何在教學(xué)領(lǐng)域有效應(yīng)用開展了深入的系統(tǒng)研究，但隨著教學(xué)實踐的深入展開，他逐漸發(fā)現(xiàn)博贊思維導(dǎo)圖所倡導(dǎo)的“自由發(fā)散式”思考并不適合中國的學(xué)科教學(xué)，因為任何一個學(xué)科都有自己嚴格的知識結(jié)構(gòu)及規(guī)律，不尊重學(xué)科本身的特點，想到什么就畫什么是行不通的。基于以上原因，劉濯源及其團隊在實踐中提出了“學(xué)科思維導(dǎo)圖”的概念，它是廣泛應(yīng)用于“思維可視化教學(xué)體系”中的教學(xué)思維工具， 是以思維導(dǎo)圖技術(shù)為表現(xiàn)形式，融入邏輯思維理念的內(nèi)涵，結(jié)合中小學(xué)各學(xué)科，以及思維規(guī)律、學(xué)科規(guī)律、考試規(guī)律，提升教師教學(xué)效能及學(xué)生學(xué)習(xí)能力的高效工具。
博贊思維導(dǎo)圖主要強調(diào)放射性思維，而學(xué)科思維導(dǎo)圖則更強調(diào)結(jié)構(gòu)化思維。雖然二者都呈現(xiàn)出從中心向四周層層發(fā)散的思考形式，但本質(zhì)卻有很大不同，博贊思維導(dǎo)圖的放射性思維比較主張自由發(fā)散聯(lián)想――圍繞一個思維原點想到什么就寫上什么，不太要求概念與概念之間的邏輯關(guān)系，想到即合理；學(xué)科思維導(dǎo)圖的結(jié)構(gòu)化思維則強調(diào)概念與概念之間的邏輯關(guān)系，而且要求每個概念之間必須要有清晰明確的邏輯關(guān)系，才能用引導(dǎo)線將其連接起來，不能畫沒理由的連接。所以博贊思維導(dǎo)圖的繪制更隨意，更自由，可天馬行空，不受約束，學(xué)起來更容易，而學(xué)科思維導(dǎo)圖的繪制更嚴謹、更規(guī)范，必須要按學(xué)科本身的結(jié)構(gòu)、規(guī)律、特點來繪制，對繪制者的邏輯思維能力及學(xué)科功底有較高的要求。
以上是筆者查閱資料后，對思維導(dǎo)圖的定義進行梳理及歸類。筆者認為，東尼?博贊有關(guān)思維導(dǎo)圖的界定是廣義的，劉濯源團隊的界定是狹義的，雖然為學(xué)科教學(xué)，但在教與學(xué)的背后，并不是僅僅關(guān)注學(xué)生的學(xué)科知識與技能的學(xué)習(xí)，而要通過學(xué)生的習(xí)得折射出教師教學(xué)的水平，這就包括教師的教學(xué)設(shè)計、組織教學(xué)的方式、試卷的編制等內(nèi)容，甚至可以反映出一個團隊的課題或教學(xué)問題的研修水平。
二、思維導(dǎo)圖在初中物理教學(xué)中的作用
1. 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量
提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量關(guān)鍵在于教師，而科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計是核心。物理學(xué)科具有嚴密的知識體系及邏輯結(jié)構(gòu)，無論是理論講解還是實驗探究，都必須圍繞相應(yīng)的物理概念和規(guī)律進行。不管是以單元主題為核心的中觀教學(xué)設(shè)計還是某一節(jié)課的微觀教學(xué)設(shè)計，都逃脫不了概念之間嚴密的邏輯關(guān)系或圍繞核心概念展開的從屬關(guān)系，見圖1，在學(xué)習(xí)“壓強”這部分內(nèi)容時，根據(jù)學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)和課標的目標要求，教師從壓力、液體壓強等6個方面，圍繞本單元的核心概念，借助mindmanager技術(shù)進行思維導(dǎo)圖的繪制，此過程不僅可以幫助教師從中觀層面把握該單元學(xué)習(xí)的核心與教學(xué)任務(wù)，還能清晰地反映出單元主題學(xué)習(xí)中各具體內(nèi)容專題之間的層次關(guān)系，便于基于頂層設(shè)計的思路，進行每節(jié)課的教學(xué)設(shè)計。這種結(jié)構(gòu)化的思維圖示更強調(diào)物理學(xué)科知識的嚴密性，清晰地體現(xiàn)出概念與概念之間的邏輯關(guān)系，這就是筆者所強調(diào)的狹義的思維導(dǎo)圖，即學(xué)科思維導(dǎo)圖。
2. 改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)良好學(xué)習(xí)習(xí)慣
預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)新知、鞏固舊知的有效學(xué)習(xí)方式。預(yù)習(xí)的過程可以幫助學(xué)生提前熟悉新知識，根據(jù)自己的認知習(xí)慣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理解問題，在自學(xué)過程中梳理出困惑的問題，待教師組織學(xué)習(xí)新知時便于重點理解與聽講。復(fù)習(xí)則可以幫助學(xué)生系統(tǒng)地整理所學(xué)知識，形成完整的知識網(wǎng)，提高學(xué)習(xí)效率。但現(xiàn)實往往是大多數(shù)學(xué)生不懂預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)技巧，學(xué)生更多的是“讀課本、抄概念、背公式”，整個過程不分重點，不會巧學(xué)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)時間大量浪費，加重了學(xué)習(xí)負擔(dān)，使得預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)的效率低下。將思維導(dǎo)圖運用于預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)過程，通過簡單、明了的圖文可更好地發(fā)揮學(xué)生大腦的整體功能，使其對相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容在大腦自我構(gòu)建的過程中可視化。既可以幫助學(xué)生找到學(xué)習(xí)時存在的問題，也可以在聽課的過程中針對問題進一步梳理，加深對新知的理解與鞏固，還可以幫助學(xué)生在復(fù)習(xí)的過程中理解相應(yīng)的概念與規(guī)律。明確概念之間的結(jié)構(gòu)與關(guān)系，這種耗時少、效率高的方式學(xué)生也樂于接受。例如，上述“壓強”內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)新知識之前要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)，并在預(yù)習(xí)本中畫出相應(yīng)的思維導(dǎo)圖，此時的可視化思維過程就是廣義的思維導(dǎo)圖，根據(jù)學(xué)生的認知習(xí)慣及預(yù)習(xí)方式，以核心概念為核心，或者以問題研究為主題放射性思維思考的過程，不過度強調(diào)概念之間的邏輯關(guān)系及從屬關(guān)系。教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)之后，再次審視“預(yù)習(xí)提綱”，要求以知識歸納、梳理為中心再次進行思維導(dǎo)圖的繪制，此時的思維可視化過程就是筆者所指的狹義的思維導(dǎo)圖，它更注重概念之間嚴密的邏輯關(guān)系。
3. 改變團隊教研方式，促進教師專業(yè)發(fā)展
集體備課與研修是現(xiàn)行中學(xué)教師交流的常規(guī)途徑，大多數(shù)情況下，交流與研討的內(nèi)容是圍繞某節(jié)課該如何設(shè)計、教學(xué)中疑難點的有效解決途徑等，采用的形式是聽課、說課、針對具體問題發(fā)表觀點等，在此過程中教師交流的信息多以單純的文字匯總與記錄為主，而思維導(dǎo)圖的引入，可大大改變研討的形式，獲得更多的信息。仍以“壓強”內(nèi)容學(xué)習(xí)為例，關(guān)于本單元的教學(xué)設(shè)計，教師可以根據(jù)自己的備課習(xí)慣在紙上或電腦上繪制思維導(dǎo)圖，或者以教學(xué)中的困惑為核心展開思維導(dǎo)圖的繪制，這就使研修問題更清晰、目的更明確、針對性更強，同時在教學(xué)過程中可不斷以此為教學(xué)依據(jù)完善教學(xué)方法，進行有效的教學(xué)反思，促進教師專業(yè)發(fā)展。此過程中的思維可視化既可是廣義的，也可以是狹義的，根據(jù)具體的問題中心的性質(zhì)而定。
2001年，隨著我國新一輪課程改革的啟動，我國小學(xué)科學(xué)課程的改革也步入了新的發(fā)展階段。這一階段的重要標志是小學(xué)課程中的自然課被更名為科學(xué)。2001年頒布的國家《科學(xué)（36年級）課程標準》（實驗稿）也明確了這門課程是以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程。課程性質(zhì)的變化，會給我們帶來哪些觀念上的改變？教材編制和課堂教學(xué)應(yīng)發(fā)生哪些相應(yīng)的變革？這些問題曾經(jīng)十分明確地擺在所有改革者的面前。在探索上述問題的過程中，有兩個基本事實令我們十分關(guān)注。其一是，一些發(fā)達國家基礎(chǔ)教育階段的科學(xué)課程改革已取得長足的進展，并表現(xiàn)出鮮明的價值取向和發(fā)展脈絡(luò)；其二是，2002年對我國21個省市小學(xué)科學(xué)教師的問卷調(diào)查表明，相對于科學(xué)知識等方面，我國小學(xué)科學(xué)教師的最大困難和問題是缺乏對科學(xué)性質(zhì)的了解，對科學(xué)課程和學(xué)生的認識也極大地影響著教師的教學(xué)實踐。在課程開發(fā)和課堂教學(xué)中亟待解決的具體問題是，如何根據(jù)培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的新目標設(shè)計課程結(jié)構(gòu)和選擇教學(xué)內(nèi)容；如何圍繞核心概念開展科學(xué)探究活動；如何在科學(xué)概念的學(xué)科邏輯結(jié)構(gòu)和兒童認知發(fā)展的心理結(jié)構(gòu)之間找到結(jié)合點；如何將學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法相互關(guān)聯(lián)，等等。為了應(yīng)對課程性質(zhì)變化帶來的挑戰(zhàn)，我們認為，需要借鑒發(fā)達國家科學(xué)課程改革的成功經(jīng)驗，同時著力解決我國科學(xué)教育發(fā)展中面臨的特殊困難。在這一過程中，圍繞一門課程展開基礎(chǔ)性研究，可能是尋求問題解決方法的一種途徑。
為什么選擇STC課程進行實踐研究
經(jīng)過分析和考察，我們選擇了美國的STC科學(xué)課程。原因之一是，近百年來，美國對科學(xué)教育的研究較為系統(tǒng)，而近30年來，基于對科學(xué)教學(xué)和科學(xué)學(xué)習(xí)的大量研究成果，已經(jīng)形成了關(guān)于科學(xué)學(xué)習(xí)本質(zhì)的一些指導(dǎo)原則，便于我們分析和理解課程設(shè)計的理論基礎(chǔ)。另一個原因是，第二次世界大戰(zhàn)后，世界科學(xué)文化的中心已由歐洲轉(zhuǎn)移到美國，美國的科學(xué)教育會傳遞出更多的科學(xué)文化信息。
從2006年9月起，我們組織遼寧、北京、天津、湖北、重慶、廣東、江蘇和浙江8個省市的10所小學(xué)進行了為期6年的美國STC課程實驗。目前，這項實驗已如期完成，共在20個實驗班的741名學(xué)生中進行了16年級全部24個單元的課堂教學(xué)，對學(xué)生在這門課程干預(yù)下的言論和行為做了全程、多角度的觀察。
關(guān)于STC課程的研究方法，我們也決定突破文本研究的局限而采取課題實驗的方法。我們相信，親身實踐會促使研究者對研究對象做更為深入的了解，課堂實驗會便于我們從教學(xué)過程中收集相關(guān)的事實形成證據(jù)，以作為認識形成的基礎(chǔ)。
為了更準確地把握研究的對象，從實驗伊始，我們就確立了實驗的基本原則——嚴格按照STC課程教師指導(dǎo)用書中的系列設(shè)計進行教學(xué)，并邀請美國STC課程的培訓(xùn)師對實驗教師逐單元進行培訓(xùn)。為了研究的需要，我們也要求兩名實驗教師同時進入課堂。一名進行教學(xué)，一名進行觀察和協(xié)助收集事實性資料。事實性資料主要包括課堂實錄（用攝像機記錄的課堂教學(xué)全過程，共290節(jié)）、班級記錄單（教師和學(xué)生在新聞紙上記錄的班級討論結(jié)果，共1498份）、學(xué)生的記錄單和科學(xué)日記（學(xué)生觀察和實驗的原始記錄、對數(shù)據(jù)作出的處理以及個人觀點，共13818份）、教師的教學(xué)日記（教師記錄的教學(xué)軼事、教學(xué)感悟和體驗，共1188份）和各種評價信息（單元的前測和后測、過程性評價、終結(jié)性評價和學(xué)生自我評價，共1580份）等。
將上述事實性資料置于實驗研究的框架之內(nèi)，運用已有理論進行分析和推理，從實驗中我們獲得了學(xué)生發(fā)展的相關(guān)證據(jù)，并識別出課程在其中所發(fā)揮的作用。這為我們認識當(dāng)代科學(xué)課程的基本理念、教材編制和課堂教學(xué)改革的內(nèi)容和方向提供了豐富的基礎(chǔ)資料，同時也獲得了對改善我國科學(xué)教育現(xiàn)狀的眾多啟發(fā)。
STC課程的設(shè)計理念和實施策略
美國STC課程的文本教材分為教師指導(dǎo)用書、學(xué)生活動手冊和學(xué)生科學(xué)讀本3大部分。按照大單元的結(jié)構(gòu)，16年級的課程由生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球科學(xué)、設(shè)計與技術(shù)領(lǐng)域的24個單元教學(xué)模塊組成，每一個單元需持續(xù)進行2個月左右的教學(xué)。
STC課程的設(shè)計充分體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)的價值觀、方法論和認識論。在STC課程里，科學(xué)被置于課程設(shè)計的核心位置上。例如，科學(xué)重視證據(jù)和數(shù)據(jù)。孩子們在不同主題的學(xué)習(xí)過程中能不斷體驗證據(jù)和數(shù)據(jù)是形成和發(fā)展某一觀點的基礎(chǔ)，能不斷參與與證據(jù)和解釋相關(guān)的討論和分析，不斷對證據(jù)和數(shù)據(jù)進行評價，并不斷體驗和反思所學(xué)的知識。例如，科學(xué)需要經(jīng)歷一系列復(fù)雜的實踐活動。孩子們在課程中能不斷學(xué)習(xí)如何提出問題，如何進行觀察和實驗，如何組織、表征和使用數(shù)據(jù)，如何基于證據(jù)進行推理論證，以及如何做出解釋等，反復(fù)體驗知識的建立和拓展過程。例如，科學(xué)是一項凝聚集體智慧和創(chuàng)造力的工作。課程十分強調(diào)知識的發(fā)現(xiàn)和習(xí)得都離不開學(xué)習(xí)（科學(xué)）共同體，不同結(jié)果和觀點的存在對修正和完善自身的認識至關(guān)重要。孩子們在課程學(xué)習(xí)中能不斷經(jīng)歷與伙伴合作探究的過程，逐漸理解社會構(gòu)建在科學(xué)知識建立過程中的作用。例如，科學(xué)是運用概念結(jié)構(gòu)和相關(guān)事實理解自然現(xiàn)象的。STC課程采用概念分級的方法，從統(tǒng)一概念的層面建立了整體框架，從單元概念的層面確立了單元的學(xué)習(xí)主題和目標，又從分級概念和子概念層面設(shè)計了連貫的課堂教學(xué)活動。這樣使孩子們從小學(xué)階段就開始學(xué)習(xí)如何將學(xué)習(xí)內(nèi)容與更高層次概念聯(lián)系起來，逐步搭建理解自然現(xiàn)象的概念性框架。
課程的設(shè)計還充分體現(xiàn)了兒童中心的原則。通過這一原則，STC課程很好地進行了學(xué)科邏輯與兒童邏輯的結(jié)合，具體表現(xiàn)在對兒童已有學(xué)習(xí)經(jīng)驗、能力和態(tài)度的關(guān)注。課程設(shè)計的學(xué)習(xí)周期、教學(xué)步驟、科學(xué)記錄單和評價系統(tǒng)，從多方面保證了以兒童的前概念作為教學(xué)的起點，使孩子們能夠始終保持學(xué)習(xí)的興趣，并不斷發(fā)展做出預(yù)測、進行解釋和科學(xué)論證的能力。還表現(xiàn)在所采取的一系列適應(yīng)兒童發(fā)展需要的教學(xué)干預(yù)措施。“一英寸寬，一英里深”的大單元設(shè)計，使兒童有機會進行深入探究，能夠不斷積累連續(xù)性的學(xué)習(xí)經(jīng)驗并與同伴進行充分的交互。建立在元認知理論基礎(chǔ)上的單元組織結(jié)構(gòu)和活動設(shè)計，使孩子們能夠通過回顧和反思，不斷修正和完善自己對事物的原有認識。此外，課程還十分注意將兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)與他們的好奇心、學(xué)習(xí)興趣和日常生活經(jīng)驗相聯(lián)系，不斷激發(fā)他們持續(xù)學(xué)習(xí)科學(xué)的愿望，并深入理解周圍的自然現(xiàn)象。
STC課程的教學(xué)策略包括班級討論、頭腦風(fēng)暴、合作性學(xué)習(xí)小組、思維工具和學(xué)習(xí)（材料）中心。由教師有效引導(dǎo)的班級討論被認為是科學(xué)學(xué)習(xí)中非常重要的手段，它為學(xué)生提供了明確表達自己想法、練習(xí)依靠證據(jù)做出解釋并與同伴進行集體論證的機會。頭腦風(fēng)暴是在單元或一節(jié)課的起始階段具有刺激性和引導(dǎo)性的活動，它使學(xué)生和教師了解關(guān)于學(xué)習(xí)主題已有的知識和期待解決的問題，同時學(xué)會如何在討論中尊重他人，以及融合自己與他人的想法。合作性學(xué)習(xí)小組是STC課程中廣泛采用的學(xué)習(xí)組織形式，它讓孩子們在與同伴的合作中應(yīng)對挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)會通過溝通、交流和分享形成對事物的認識，提高學(xué)習(xí)的能力。思維工具主要指科學(xué)記錄單、網(wǎng)狀圖、維恩圖等。它們發(fā)揮了幫助學(xué)生組織和呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)，對學(xué)習(xí)主題做盡可能多的聯(lián)想，識別概念間的聯(lián)系，以及對不同的信息進行比較等信息加工作用。學(xué)習(xí)（材料）中心是教師在教室里設(shè)置的一個由探究器材、科學(xué)圖書、視頻資料等組成的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。它延伸了課堂教學(xué)活動并能協(xié)助學(xué)生開展課程之外的自由研究。
實踐研究的發(fā)現(xiàn)
通過對STC課程的6年實驗，我們從課堂觀察所獲得的大量事實性資料中發(fā)現(xiàn)，STC課程的目標基本上都能在實驗班的學(xué)生身上得以實現(xiàn)。
STC課程的目標之一是，使科學(xué)對所有學(xué)生都是適合的、有趣的和富有挑戰(zhàn)性的。從24個單元后的學(xué)生自評中，我們看到學(xué)生通常都用“有趣”、“興奮”或“有成功感”等詞匯形容他們對單元學(xué)習(xí)的體會和感受。在每個單元長達2個月的科學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生們表現(xiàn)出的持續(xù)的學(xué)習(xí)熱情給我們留下了深刻印象，也證明了課程對孩子們的吸引力。挑戰(zhàn)性探究在STC課程中十分突出，不僅表現(xiàn)為活動設(shè)計的難度，而且表現(xiàn)為較高的教學(xué)要求。我們觀察到，幾乎沒有一個小組的學(xué)生會顧及失敗的煩惱，他們總是全身心地投入。適切而又富有挑戰(zhàn)性的教學(xué)活動大大促進了他們的發(fā)展，使6年級的學(xué)生不僅能自行設(shè)計實驗和表格，利用簡圖和文字的組合表征觀察結(jié)果，還能評價證據(jù)與探究方法和工具的關(guān)系，關(guān)注論證的客觀性、全面性和準確性。
STC的課程目標之二是，有助于學(xué)生對周圍世界的概念性理解。從記錄單對事物或現(xiàn)象的大量解釋中我們看到，學(xué)生們的概念性理解不僅僅是具象、生動和個性化的，隨著單元教學(xué)和年級的推進，他們已經(jīng)表現(xiàn)出層級發(fā)展、多維聯(lián)結(jié)、富有邏輯和反思性等特征。例如，對“生命特征”這一核心概念，從1年級到6年級，實驗班的學(xué)生能夠清晰地呈現(xiàn)。從生物的基本生存需求到生命周期，從生物的相互依存到身體結(jié)構(gòu)、習(xí)性與棲息地的關(guān)系，從生態(tài)系統(tǒng)到外部環(huán)境對生物的影響這樣一個逐級發(fā)展的特點。從“生態(tài)系統(tǒng)”單元的課堂實錄中，可以明顯地看到學(xué)生對相互依存概念所形成的包括食物鏈、相互作用、物質(zhì)與能量的流動在內(nèi)的復(fù)雜邏輯結(jié)構(gòu)的了解。從單元總結(jié)課學(xué)生對班級記錄單的修改中，也可以看到他們已經(jīng)具備了不斷對先前形成的概念進行反思和修正的能力。
STC課程的目標之三是，幫助兒童發(fā)展論證的能力。在6年的課程實驗中，我們不僅觀察到大量的觀點交互、以證據(jù)為依據(jù)的學(xué)生論證行為，而且發(fā)現(xiàn)了學(xué)生在論證中已經(jīng)存在并發(fā)展著的評價證據(jù)、重復(fù)檢測、協(xié)調(diào)證據(jù)與觀點的能力。從對實驗班學(xué)生的全程觀察中我們還發(fā)現(xiàn)，兒童批判意識的發(fā)展是隨著探究熟練程度的提高、收集證據(jù)能力的增強而逐漸發(fā)展起來的。從低年級到高年級，兒童論證能力變化表現(xiàn)出明顯的階段性特征。在大量的單元前、后測中觀察到，學(xué)生正在逐漸形成自己的解釋體系，逐漸脫離情境進行抽象概括，自覺地辨識事物間的聯(lián)系，主動尋找證據(jù)并形成自己的生成性解釋。
STC課程的目標之四是，促進學(xué)生科學(xué)態(tài)度的形成，如好奇心、尊重證據(jù)、靈活性和對生物的敏感性。從嵌入式評價活動中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們基本能夠運用簡單的科學(xué)原理綜合或選擇實驗方法。他們不僅能夠較準確地記錄結(jié)果，而且也能對之進行卓有成效的處理，還會根據(jù)情況用恰當(dāng)?shù)姆绞竭M行呈現(xiàn)。他們對頭腦風(fēng)暴和集體論證中的3個原則經(jīng)歷了由不適應(yīng)到自覺遵守的過程，逐漸能夠傾聽別人的意見，并且聯(lián)系事實或證據(jù)陳述自己的觀點。在飼養(yǎng)蝴蝶和威斯康辛植物的過程中所表現(xiàn)出來的對生命的敬畏和關(guān)愛是教師們在以往的教學(xué)中從未見到過的。“生態(tài)系統(tǒng)”單元關(guān)于海灣污染問題的辯論活動更是表現(xiàn)了孩子們對社會問題的強烈關(guān)注。
收集到的大量事實性資料表明，通過STC課程的學(xué)習(xí)，實驗班學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)獲得了明顯的發(fā)展。這是哪些課程因素成功干預(yù)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的結(jié)果？又為我國科學(xué)課程的建設(shè)和課堂教學(xué)提供了哪些可供借鑒的經(jīng)驗?zāi)兀课覀儚?0個方面進行了梳理并開展了專題研究。這10個方面是，課程的整體框架和知識的組織形式，概念發(fā)展的連貫性和廣泛性，適合于兒童的科學(xué)實踐活動，情境化的教學(xué)設(shè)計，集體論證能力的培養(yǎng)，學(xué)習(xí)共同體的創(chuàng)建，教學(xué)評價系統(tǒng)，探究材料的設(shè)計和使用，科學(xué)閱讀的開展和科學(xué)記錄功能的發(fā)揮。這10個方面涉及科學(xué)課程建設(shè)和教學(xué)的基本理念，也涉及具體的實施策略，我們認為是它們形成了STC課程的標志性特征，也反映了當(dāng)代科學(xué)課程和教學(xué)的眾多要素。
對我國科學(xué)教育的啟示
通過6年的課堂實驗，我們認為STC課程給我們的最大啟示是，科學(xué)課程的開發(fā)和課堂教學(xué)都需要建立在對科學(xué)本質(zhì)的深刻理解上。STC課程正是根據(jù)科學(xué)家的科學(xué)實踐設(shè)計了學(xué)生必須經(jīng)歷的學(xué)習(xí)活動，并且在這些活動中突出了科學(xué)家在科學(xué)實踐活動中必須遵守的共同原則。這些活動使學(xué)生逐漸理解科學(xué)家是用什么方法認識世界的，科學(xué)知識是如何被發(fā)現(xiàn)并不斷修正的。這些原則使學(xué)生逐漸了解什么是科學(xué)的價值觀，理解為什么科學(xué)實驗與事實這么重要，為什么一個解釋的產(chǎn)生需要經(jīng)過反復(fù)的檢驗，為什么只有堅持質(zhì)疑和反思才能幫助我們形成更準確的認識。STC課程用自己的設(shè)計生動地向我們展示了用科學(xué)建構(gòu)世界觀和道德意識形態(tài)的具體做法，告訴我們作為科學(xué)課程和教學(xué)的靈魂究竟是什么。相比之下，我國目前的小學(xué)科學(xué)課程在反映科學(xué)的核心要素方面還顯得很薄弱，需要進一步從事實性知識的教學(xué)中走出來。
一、跨學(xué)科技能培養(yǎng)路徑：主題學(xué)習(xí)
在北愛爾蘭，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是培養(yǎng)跨學(xué)科技能的主要途徑。跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)并不是獨立的一門課程，是經(jīng)過結(jié)構(gòu)化的主題（Theme）學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)方式。主題活動打破學(xué)科界限，圍繞某一主題，將涉及不同學(xué)科的內(nèi)容、問題和活動，需要綜合應(yīng)用多學(xué)科知識。
1、主題學(xué)習(xí)的特點與內(nèi)涵跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)最大的特點是結(jié)構(gòu)化、主題化和綜合性。從思維能力、自我發(fā)展和跨學(xué)科技能的培養(yǎng)目標出發(fā)，主題教學(xué)包括個人健康、自我認識、可持續(xù)發(fā)展、了解宇宙、公民意識、職業(yè)生涯和文化理解七個子單元。七個子單元的內(nèi)容體現(xiàn)學(xué)生從一個“自然人”成長為“社會人”和具備全人人格的重要內(nèi)容，為學(xué)生在生活所有方面的成功作了鋪墊，這樣的教學(xué)內(nèi)容幫助學(xué)生獲得生活的技能，超越已獲得知識的工具，加深學(xué)生對自我和社會的理解，并以積極的生活態(tài)度去面對人生和未來。與此同時，所有的子單元從愛爾蘭中學(xué)課程的不同學(xué)科領(lǐng)域入手，設(shè)計了與生活密切相關(guān)的教與學(xué)活動。當(dāng)然，不同的單元內(nèi)涵不同。側(cè)重點和不同學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)度不同。如圖所示：從圖示可以看出：每個單元構(gòu)成的主要領(lǐng)域，不同單元里學(xué)科領(lǐng)域的不同體現(xiàn)了單元教學(xué)目標與學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)在特征的高度統(tǒng)一。如職業(yè)生涯單元強調(diào)了對職業(yè)的認識、突出了數(shù)學(xué)、外語和科技在現(xiàn)代經(jīng)濟生活中的作用；個人健康單元則從家政、體育、科學(xué)和自我認識四個領(lǐng)域重點培養(yǎng)學(xué)生良好的生活習(xí)慣和健身習(xí)慣，促進學(xué)生的身心健康。單元設(shè)計中數(shù)學(xué)和科學(xué)兩門學(xué)科幾乎滲透在所有的單元里，將數(shù)學(xué)與科學(xué)與學(xué)生周圍的世界相聯(lián)系，促進了不同學(xué)科之間的聯(lián)系密切，培養(yǎng)了學(xué)生的人文素養(yǎng)、科學(xué)精神和實踐能力，體現(xiàn)了課程的綜合性、實用性和務(wù)實性。而其他學(xué)科領(lǐng)域的作用也不可忽視，學(xué)科本身的育人價值與單元目標也又千絲萬縷的聯(lián)系。這樣的設(shè)計解決學(xué)科之間壁壘森嚴的現(xiàn)象，有效地突破了學(xué)生綜合能力不足的問題。不僅僅單元結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮了學(xué)科之間的聯(lián)系，活動設(shè)計體現(xiàn)了跨學(xué)科和綜合性的特點，如文化理解單元的數(shù)學(xué)學(xué)科主題學(xué)習(xí)中，通過閱讀和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，討論數(shù)學(xué)觀點等活動將數(shù)學(xué)與語言學(xué)習(xí)聯(lián)系起來，促進學(xué)生的文化理解；通過運用統(tǒng)計大數(shù)據(jù)來了解和預(yù)知個人與社會的選擇，將數(shù)學(xué)與個人發(fā)展、社會了解結(jié)合起來；還通過使用數(shù)字、圖形、空間、測量來記錄個人運動的表現(xiàn)，提高運動和健身的質(zhì)量，將數(shù)學(xué)與體育相聯(lián)系。跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)以問題的形式提出學(xué)習(xí)的主題和內(nèi)容，既有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又滲透了培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力的價值取向。如在可持續(xù)發(fā)展單元中，職業(yè)生涯領(lǐng)域中提出了“什么是可持續(xù)發(fā)展？”、“今天的企業(yè)和公司面臨怎樣的環(huán)境挑戰(zhàn)？”、“雇主有怎么樣的環(huán)境責(zé)任？”、“在可持續(xù)發(fā)展的領(lǐng)域中什么工作會充滿活力？”，顯然課程設(shè)計者想以問題的解決去培養(yǎng)學(xué)生理解可持續(xù)發(fā)展的意義，并通過合作、探究解決問題，形成自我的判斷和價值。
2、主題學(xué)習(xí)的實施要求英國教育部門規(guī)定“主題學(xué)習(xí)單元專欄上的活動只是資源，而不是教學(xué)活動的全部”，所有教師在主題教學(xué)時要遵循統(tǒng)一性和靈活性的原則。教師在學(xué)科教學(xué)時應(yīng)將主題教學(xué)納入教學(xué)計劃中，并在網(wǎng)站上選擇適合于課堂的活動和內(nèi)容，與此同時，學(xué)科教師也要充分發(fā)揮教師的靈活性和主動性，創(chuàng)造性地運用和開發(fā)主題單元活動，從而使主題單元教學(xué)效益最大化。教育管理部門還要求學(xué)校在實施過程中要進行基于“從教師的角度，活動會有什么積極的、負面的或有趣的預(yù)設(shè)效果？從學(xué)生的角度，活動會有什么積極的、負面的或有趣的預(yù)設(shè)效果？”的評估，提高教與學(xué)的效益。學(xué)科教師會從不同的角度討論主題教學(xué)的實施和教學(xué)活動的選擇：從你的學(xué)科出發(fā)，你喜歡或不喜歡哪些主題活動？你發(fā)現(xiàn)哪些活動最有效？什么活動對于你來說是新的和愿意去嘗試？在提供的活動策略和活動中，你還能用在其他什么內(nèi)容上？提出的主要問題很有用或恰當(dāng)嗎？你怎么使用這些單元來發(fā)展你的教學(xué)設(shè)計？[4]只有解決了這些問題，單元的基本內(nèi)涵才能在跨學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和活動中體現(xiàn)和落實，教師才能深刻理解單元的基本內(nèi)涵，并形成基于能力和評價的活動設(shè)計，還鼓勵了教師如何超越教室組織教學(xué)活動，進一步發(fā)展他們自己獨特的教學(xué)方法和活動。事實上，“培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)”，“讓學(xué)習(xí)根植與社會和現(xiàn)實”的理念并不新鮮，但北愛爾蘭的主題學(xué)習(xí)的獨特之處在于將這理念設(shè)計更為系統(tǒng)，貫徹更為徹底，與學(xué)科的結(jié)合更為緊密。主題學(xué)習(xí)整合了所有的學(xué)科領(lǐng)域，并將生活的元素發(fā)揮的淋漓盡致，不僅培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，而且賦予了學(xué)生適應(yīng)當(dāng)下生活和未來生活的能力。
3、通過主題學(xué)習(xí)培養(yǎng)跨學(xué)科技能的案例北愛爾蘭課程網(wǎng)站上的主題單元專欄為教師和學(xué)生提供了豐富的教學(xué)、學(xué)習(xí)和評價的主題活動，這些主題活動展示了教學(xué)活動如何去服務(wù)單元主題，幫助教師去理解新課程中單元教學(xué)的精髓和思想，鼓勵教師和學(xué)生在學(xué)科領(lǐng)域之間建立聯(lián)系，提供了大量的機會去培養(yǎng)學(xué)生的技能和能力，推進為了學(xué)習(xí)的評價。案例一：工程師如何運用數(shù)學(xué)？活動背景：職業(yè)生涯教育的數(shù)學(xué)單元幫助學(xué)生認識到數(shù)學(xué)在工作和生活中的重要性，活動將數(shù)學(xué)與職業(yè)緊密聯(lián)系起來，向?qū)W生傳遞了“沒有數(shù)鄭鋼：透視英國北愛爾蘭地區(qū)中學(xué)跨學(xué)科技能培養(yǎng)學(xué)就沒有工作”的理念。而建筑師是在工作中應(yīng)用數(shù)學(xué)的典型代表。計算活動1：如果你是工程師，請算一算：長12米寬10米深5米的柱子底座需要多少體積的混凝土？計算活動2：如果將水從Silent山谷水庫的水引到貝爾法斯特，需要多少長的管道？計算活動3：去網(wǎng)上查查泰塔尼克號的排水量和你家每月的用水量，請計算一艘泰塔尼克號的排水量相當(dāng)于你家?guī)讉€月的用水量？小組討論：在完成上述活動時，工程師需要用哪些數(shù)學(xué)計算方式？小組接龍：在計算和討論后，請每個同學(xué)說出數(shù)學(xué)在工程師眼里是什么？（例：工具、幫助解決問題、思考的方式、語言和幫助你有創(chuàng)意等等）更多的資源和活動：如何建造一座橋國家工程師協(xié)會（.uk/education）[5]案例二：如何通過飲食了解文化活動背景：文化理解中的家政單元目的在于幫助學(xué)生理解不同國家的飲食文化，了解食物在不同的文化起到了重要的作用，還形成選擇合理飲食的習(xí)慣和技能。以小組為單位，設(shè)計一個模版，用于食品的類別和特點。組織一次超市調(diào)查，記錄超市里出售的食品，并允許每個組購買一種外國的食品。如果無法組織實地調(diào)查和購買的話，教師可以使用在線購物網(wǎng)站或邀請零售商來班上上課。允許學(xué)生品嘗他們購買的食品，然后從味道、外觀、氣味、制作的容易度、性價比等評價，并記錄在模版上，并向全班反饋。以四人一組為單位，學(xué)生選擇不同的國家的代表食物調(diào)查，用POWERPOINT、海報和投影儀等媒介匯報調(diào)查結(jié)果，重點闡述食品中的文化。不同的小組選擇二種菜肴，分工合作制定方案、準備材料和烹飪食物，然后品嘗點評，學(xué)生須將燒好的食物拍照，并向同學(xué)們展示勞動成果。[6]跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)并不是知識的學(xué)習(xí)，也不是一個人的學(xué)習(xí)，而是基于活動和探究的學(xué)習(xí)，基于團隊的某一生活主題的探索和實踐，通過自主探究和協(xié)作探究讓學(xué)生相關(guān)學(xué)習(xí)概念和學(xué)習(xí)內(nèi)容之間建立聯(lián)系，幫助強化學(xué)習(xí)者這對個學(xué)習(xí)主題的理解。課堂中的教學(xué)任務(wù)在學(xué)生的合作探究，討論問答，展示評價等活動中才能完成，學(xué)生得到的往往不是統(tǒng)一的答案，而是在活動中逐漸形成的價值觀和思維判斷，學(xué)生的問題解決能力、批判思維能力和人際交往能力在主題學(xué)習(xí)中得到了有效的培養(yǎng)。這既是跨學(xué)科技能的重要部分，也是學(xué)生能適應(yīng)未來社會和生活的重要技能。在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中，交流、數(shù)學(xué)和信息技術(shù)既是教學(xué)的內(nèi)容，也是組織教學(xué)的手段。數(shù)學(xué)和技術(shù)應(yīng)用幾乎滲透在所有的單元里，教學(xué)活動將數(shù)學(xué)和信息技術(shù)與學(xué)生周圍的世界相聯(lián)系，培養(yǎng)了學(xué)生的人文素養(yǎng)和科學(xué)精神，體現(xiàn)了課程的綜合性和實用性。如文化理解單元的數(shù)學(xué)學(xué)科主題學(xué)習(xí)中，通過閱讀和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，討論數(shù)學(xué)觀點等活動將數(shù)學(xué)與語言學(xué)習(xí)聯(lián)系起來，促進學(xué)生的文化理解；通過運用統(tǒng)計大數(shù)據(jù)來了解和預(yù)知個人與社會的選擇，將數(shù)學(xué)與個人發(fā)展、社會了解結(jié)合起來；還通過使用數(shù)字、圖形、空間、測量來記錄個人運動的表現(xiàn)，提高運動和健身的質(zhì)量，將數(shù)學(xué)與體育相聯(lián)系。[7]因此，學(xué)生使用數(shù)學(xué)和信息技術(shù)的能力在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中迅速提高。
二、思考與啟示
縱觀世界各國義務(wù)教育階段的學(xué)生培養(yǎng)目標，北愛爾蘭地區(qū)是為數(shù)不多將學(xué)生的跨學(xué)科技能明確寫入能力要求的國家或地區(qū)，其實踐的理念和途徑，對于我國的中學(xué)階段學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的啟示。
1、跨學(xué)科技能是教育培養(yǎng)的核心技能在21世紀全球化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化浪潮中，知識的高度綜合性和整體性，成了人類發(fā)展的重要趨勢。社會和經(jīng)濟對人才的需求正在發(fā)生著深刻的變化，基礎(chǔ)知識扎實，全面發(fā)展，具備綜合能力和創(chuàng)新能力是未來人才的核心要素。交流、使用數(shù)學(xué)和應(yīng)用信息技術(shù)的技能是“綜合能力和創(chuàng)新能力”的具體體現(xiàn)，是人們生存和發(fā)展的必要技能，也是適應(yīng)未來社會變革和發(fā)展的重要能力。在北愛爾蘭中學(xué)，跨學(xué)科技能的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)是課程核心和學(xué)習(xí)的基石，也是教師教學(xué)的重要內(nèi)容。跨學(xué)科技能的培養(yǎng)深刻地體現(xiàn)了社會和時代的特征，有力地展示了教育對社會變革的具體回應(yīng)。教育只有與社會的需求緊密結(jié)合起來，將人的發(fā)展與時代的要求緊密聯(lián)系起來才有生命力。
2、跨學(xué)科技能不僅僅是技能的培養(yǎng)北愛爾蘭的跨學(xué)科技能體現(xiàn)了“學(xué)習(xí)為了工作和生活”的重要理念，將學(xué)生社會化的成長與適應(yīng)落實到具體的教育實踐，主題學(xué)習(xí)設(shè)計了個人健康、自我認識、可持續(xù)發(fā)展、了解宇宙、公民意識、職業(yè)生涯和文化理解等七個單元，將學(xué)生個人的身體、心理、道德、職業(yè)等健康發(fā)展作為重要內(nèi)容。主題學(xué)習(xí)中人的身心和諧發(fā)展，人與社會和世界的和諧共處的價值取向和教育目標尤其明顯，突出了人的主體地位。主題學(xué)習(xí)的單元設(shè)計將跨學(xué)科技能與人的發(fā)展結(jié)合起來，促進學(xué)生從“自然人”成長為“社會人”的教學(xué)。因此跨學(xué)科技能不僅僅是技能的培養(yǎng)，而是為促進學(xué)生自我身心和諧發(fā)展的重要工具和手段，超越了技術(shù)和手段的外在價值，賦予了技能真正的意義，這才是教育的應(yīng)有之義。
3、學(xué)科融合在生活化教學(xué)中實現(xiàn)。在跨學(xué)科技能的培養(yǎng)中，課程中各學(xué)科領(lǐng)域是教學(xué)基點，交流、使用數(shù)學(xué)和信息技術(shù)是教學(xué)的媒介，然而學(xué)科之間的關(guān)系不是割裂和獨立的，而是滲透和交互的關(guān)系。學(xué)生對不同學(xué)科的概念、理論、方法和工具進行整合，超越單一學(xué)科領(lǐng)域，加深他們對復(fù)雜主題的理解，培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力、批判性思維和獨立思考能力。跨學(xué)科技能的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)并不是依托某一知識而存在，主題學(xué)習(xí)緊密聯(lián)系學(xué)生的生活，借助生活現(xiàn)象或問題解決而設(shè)計。在學(xué)科、社會、技能三維交叉的教育空間下，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容回歸生活本質(zhì)，密切了課程與社會發(fā)展、科技進步和學(xué)生經(jīng)驗的聯(lián)系，體現(xiàn)課程的時代性，培養(yǎng)學(xué)生具有獨立選擇與判斷的意識以及高度的社會責(zé)任感。課程內(nèi)容與現(xiàn)實世界的聯(lián)系，使學(xué)生有能力在不同學(xué)科之間建立有意義的聯(lián)系，以便理解和參與這個世界，能夠引發(fā)學(xué)生對生活和社會的思考，促進他們養(yǎng)成對社會現(xiàn)象的觀察力和洞察力。跨學(xué)科技能的培養(yǎng)也是將學(xué)生為中心化的教學(xué)過程，落實了以學(xué)生發(fā)展為本的理念。
關(guān)鍵詞：CDIO；C#；UML；三級項目
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
1 引言（Introduction）
職業(yè)教育的任務(wù)是以職業(yè)為導(dǎo)向的應(yīng)用型人才培養(yǎng)。CDIO工程教育模式按照產(chǎn)品生命周期構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）四個環(huán)節(jié)，以工程實踐為載體，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，體現(xiàn)了職業(yè)教育的崗位本位，能力本位。近年來，基于CDIO模式的工程教育理念已被業(yè)界認可。
2 C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程教學(xué)中存在的現(xiàn)實問
題（C # object oriented programming realistic
problems existing in the course teaching）
2.1 注重功能的實現(xiàn)，忽視設(shè)計思想的培養(yǎng)
該課程采用傳統(tǒng)的項目教學(xué)法已經(jīng)實施多年，但是在項目教學(xué)實施過程中仍然存在一些問題，教師關(guān)注較多的是學(xué)生的實施、運行能力，學(xué)生缺乏應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的分析、設(shè)計能力。學(xué)生在遇到具體問題時，受到面向過程程序設(shè)計思想的影響，首先進行算法的設(shè)計，然后把所有的方法放入一個類中，忽視類的設(shè)計，不熟悉面向?qū)ο蟮脑O(shè)計模式，不能夠使用面向?qū)ο蟮乃枷敕治龊驮O(shè)計程序。與軟件技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中學(xué)生分析、設(shè)計能力的培養(yǎng)目標不相符。
2.2 注重課程單元項目設(shè)計，忽視課程項目體系的設(shè)計
在項目教學(xué)實施過程中，教師重視單元項目的設(shè)計，能夠針對一個課程單元的多個知識點設(shè)計項目。在實際教學(xué)中，該課程結(jié)束后還會安排20課時的實訓(xùn)課程，實訓(xùn)課程是一個綜合性的C#窗體應(yīng)用項目。由于兩個課程之間是分離的，課程單元項目與實訓(xùn)項目之間沒有關(guān)聯(lián)，學(xué)生很難在20課時內(nèi)完成一個完整的項目，項目教學(xué)實施效果不理想。
3 CDIO模式下的課程教學(xué)改革（CDIO mode of
teaching reform）
CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標[1]。
該課程的人才培養(yǎng)目標是基于.NET技術(shù)的軟件工程師，課程改革首先要對該崗位所需能力和崗位開發(fā)產(chǎn)品（即軟件項目）開發(fā)的過程進行基于CDIO的剖析，在此基礎(chǔ)上，重新整合課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建三級項目體系。
3.1 課程整合UML建模技術(shù)，體現(xiàn)構(gòu)思、設(shè)計
該課程的教學(xué)目標定位在培養(yǎng)學(xué)生的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計能力，不局限于一門編程語言的語法或API，寫出地道的面向?qū)ο蟪绦颉Ｓ纱耍n程的教學(xué)內(nèi)容需要引入UML和軟件設(shè)計模式，并且貫穿于授課過程的始終，以輔助學(xué)生分析、設(shè)計程序，保證CDIO教學(xué)理念落地，讓CDIO教學(xué)模式真正進入課堂。
統(tǒng)一建模語言UML是使用面向?qū)ο笏枷雽浖到y(tǒng)進行可視化建模的一種語言，適用于軟件開發(fā)周期的各個階段[1]。在面向?qū)ο笤O(shè)計教學(xué)中，引入UML類圖、UML順序圖、uml建模工具知識，可以直觀地描述類之間的協(xié)作關(guān)系，鍛煉學(xué)生用符號進行表達的抽象思維。
軟件設(shè)計模式（Design Pattern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的、代碼設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)。使用設(shè)計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性[2]。設(shè)計模式總共有23種，不需要全部引入課堂學(xué)習(xí)，而是選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計模式在教學(xué)過程中適時引入。在教學(xué)實踐中有兩種方式，一是發(fā)現(xiàn).NET類庫中的類所蘊含的設(shè)計模式思想；而是使用對比教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生思考引入設(shè)計模式后程序的優(yōu)勢和最終運行結(jié)果的差別。
3.2 構(gòu)建三級項目體系
依據(jù)大連東軟信息學(xué)院提出的TOPCARES-CDIO[3]能力指標體系，設(shè)置了該課程的三級項目體系，最終將全部教學(xué)內(nèi)容貫穿起來，涵蓋所有的知識點，真正實現(xiàn)一體化的培養(yǎng)方案，具體如圖1所示。經(jīng)過課堂實踐，取得了較好的教學(xué)效果。
圖1 課程三級項目結(jié)構(gòu)圖
Fig.1 Three-lever project structure
課程三級項目是課程設(shè)計項目，該項目貫穿課程所有單元和知識點，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識設(shè)計軟件系統(tǒng)的能力。該項目在課程的綜合實訓(xùn)階段完成，按照軟件開發(fā)的工作流程，本課程選取的是學(xué)生成績管理系統(tǒng)項目。
課程四級項目是單元組項目，該項目綜合兩個以上課程單元的知識點，在課程多個單元完成后的總結(jié)階段進行，旨在提高學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。本項目可以是課程三級項目的分解項目，也可以是設(shè)計的新項目。
課程五級項目是單元項目，該項目綜合一個課程單元的知識點，在課程授課中進行，旨在提高學(xué)生對核心知識點的掌握能力。本項目可以是課程四級項目的分解項目，也可以是設(shè)計的新項目。
4 教學(xué)實施與評價考核（Teaching and evaluating）
教學(xué)過程中采用項目式教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生八個方面的TOPCARES-CDIO能力指標為目標，分別是：軟件開發(fā)知識，分析問題能力，概念化和抽象化能力，查詢資料能力，實驗性探索能力，行業(yè)應(yīng)用技術(shù)，軟件實施過程。課程每個單元以一個具體項目為導(dǎo)引，根據(jù)CDIO構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行的教學(xué)理念，從項目構(gòu)思、項目分析、項目實施、知識點詳解、項目完善五個部分展開，符合軟件開發(fā)的實際工作過程。讓學(xué)生明白是為了完成任務(wù)而需要掌握相關(guān)知識點，而不是為學(xué)習(xí)知識點而學(xué)習(xí)。
在教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)，從學(xué)生的出勤、日常表現(xiàn)、作業(yè)、測試、項目完成情況及完成質(zhì)量、TOPCARES-CDIO三級能力目標的實現(xiàn)情況，對學(xué)生進行全方位的考核。
課程考核依據(jù)TOPCARES-CDIO三級能力指標點，考核過程貫穿于課堂實施的全過程，包括出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、項目完成情況及完成質(zhì)量和期末考試，考核評價主體包括學(xué)生自評，組內(nèi)同學(xué)互評，教師評價。
5 結(jié)論（Conclusion）
C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀在于傳統(tǒng)的項目教學(xué)法不能完成軟件專業(yè)人才培養(yǎng)中學(xué)生分析、設(shè)計能力目標。課程改革基于CDIO模式，整合課程教學(xué)內(nèi)容，引入UML建模技術(shù)，構(gòu)建三級項目體系，在教學(xué)實施過程中以項目為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，建立與CDIO模式相適應(yīng)的評價考核方式，教學(xué)效果明顯提高。
參考文獻（References）
[1] 楊瑞龍.引入軟件設(shè)計模式的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)方法[J]. 計算機教育，2012（10）：97-99.
[2] 王翔.設(shè)計模式：基于C#的工程化實現(xiàn)及擴展[M].北京：電 子工業(yè)出版社，2009：5-8.
[3] 溫濤.探索構(gòu)建一體化TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)模式[J]. 中國高等教育，2011（7）：41-43.
作者簡介：
1 課程簡介
Java OOP的全稱是Java Object-Oriented Programming，是計算機軟件測試專業(yè)的核心專業(yè)課程，它的后續(xù)課程幾乎涵蓋本專業(yè)所有核心專業(yè)課程，因此，學(xué)好這門課非常重要。這門課的理論內(nèi)容繁雜，各知識點的關(guān)系錯綜復(fù)雜，而這門課程的實踐內(nèi)容又往往需要綜合運用多個知識點，傳統(tǒng)的教學(xué)方法重理論輕實踐、而且也不可能跟蹤知識點提供大量而又合理的實踐，讓學(xué)生掌握每一個知識點就會運用一個知識點，所以往往會讓學(xué)生記得住理論但動不了手，會做一個應(yīng)用但又不會做其他的應(yīng)用程序。
2 斯金納程序教學(xué)法的基本原則
斯金納的程序教學(xué)法的基本原則有三點：第一，是小步子原則。根據(jù)還原論的觀點，如果原來一個較大、較復(fù)雜的問題分解成若干個較小、較簡單的小問題，那么就可以使要解決的問題簡化，通過解決這些小問題又可以綜合起來解決大問題。小步子原則就是把教學(xué)內(nèi)容劃分成有層次或遞進關(guān)系的小塊內(nèi)容，學(xué)生通過一個一個的小塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)從而推進整個教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這樣可以降低學(xué)習(xí)的難度，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。第二，是積極反應(yīng)原則。針對每個小塊內(nèi)容都設(shè)置恰當(dāng)?shù)奶釂枺趯W(xué)習(xí)每個小塊內(nèi)容的時候都讓學(xué)生對提問有所反應(yīng)，使學(xué)生從消極的接受學(xué)習(xí)變?yōu)榉e極地反應(yīng)學(xué)習(xí)，大大的提高學(xué)習(xí)效率。第三，是及時強化原則。在學(xué)生做出反應(yīng)后，老師要及時給出反饋，對錯誤的反應(yīng)給予糾正，直至正確；對正確的反應(yīng)給予肯定表揚和鼓勵，以強化學(xué)生及時明確正確的反應(yīng)，可以提高學(xué)生的自信心，增進學(xué)習(xí)效果。
3 基于程序教學(xué)法的JDBC的教學(xué)設(shè)計
JDBC是《Java OOP》課程最后一個單元，教學(xué)目標是要求學(xué)生能運用JDBC編寫數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。首先，把這一單元的內(nèi)容按照其邏輯先后順序分為四個部分：第一個部分是JDBC的概念；第二部分是JDBC的驅(qū)動類型；第三部分是java.sql包中的常用類的使用；第四部分是運用JDBC編寫出數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。由于第四個部分是本單元學(xué)習(xí)的重點和難點，要學(xué)生一下子就完成一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序是非常困難的，于是把這個部分按照由局部到全局、由易到難的原則又分為四個小部分，依次為只修改函數(shù)的參數(shù)或類型的小改應(yīng)用、根據(jù)已有程序模擬出相似情境的程序、修改函數(shù)的功能或者增加新函數(shù)的大改應(yīng)用和寫出一個全新的應(yīng)用程序這四個部分。這樣，最終把本單元的內(nèi)容分為七個小部分。
為了使學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識積極反應(yīng)和及時強化，對上述七個部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容都設(shè)置了合理的問題。由于第一部分和第2部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容都需要用到JDBC概念圖來進行講解，那么第一部分講解完畢后，希望學(xué)生能夠正確的解釋JDBC概念圖，第二部分講解完畢后，希望學(xué)生能夠指出JDBC概念圖中的驅(qū)動類型。第三部分中常用的類之間相互關(guān)聯(lián)并擔(dān)負整個JDBC工作流程、各司其責(zé)，所以第三部分講解完畢后希望學(xué)生能解釋JDBC的工作流程。前面三個部分的內(nèi)容最終全部都要綜合應(yīng)用到最后四個部分中，首先進行局部小改，把一個已經(jīng)完成的應(yīng)用程序發(fā)給學(xué)生，希望學(xué)生能夠做到該應(yīng)用的輸入數(shù)據(jù)的類型或個數(shù)改變時程序中應(yīng)該修改哪個函數(shù)的什么參數(shù)、如何修改；接下來，給出和該應(yīng)用相似的情境，希望學(xué)生能夠模仿寫出一個應(yīng)用程序來。然后進行局部大改，該應(yīng)用需要增加或者刪除某些功能，希望學(xué)生能夠正確寫出新函數(shù)或者準確找到要刪除的函數(shù)；最后，給出和該應(yīng)用有些不太一樣的情境，希望學(xué)生能夠?qū)懗鲆粋€全新的完整的應(yīng)用程序。
4 基于程序教學(xué)法的JDBC的教學(xué)實踐
在湖北科技職業(yè)學(xué)院的11級、12級的計算機軟件測試專業(yè)的學(xué)生中，《Java OOP》這門課程就采用了程序教學(xué)法，而在10級該專業(yè)學(xué)生中這門課程沒有采用這種方法采用傳統(tǒng)的方法，在單元內(nèi)容全部講解完后才讓學(xué)生做出反應(yīng)。11級、12級這兩個年級的學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程最后一個單元JDBC時，整個教學(xué)活動如圖1所示。
整個教學(xué)活動科學(xué)合理的貫徹了程序教學(xué)法的三個原則，把教學(xué)內(nèi)容劃分成更好讓學(xué)生接受的小塊，在每一塊的學(xué)習(xí)后學(xué)生可以立即對設(shè)置的問題做出反應(yīng)并通過網(wǎng)絡(luò)及時提交給老師，老師對正確的回答給予鼓勵和表揚，對錯誤的回答給予引導(dǎo)糾正，這樣不僅能及時驗證和了解學(xué)生對當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度，還可以避免學(xué)生累計錯誤影響到以后的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在整個教學(xué)活動過程中都保持興趣和激情。在每個小塊內(nèi)容教學(xué)結(jié)束前，老師可以給接受快的學(xué)生設(shè)置更多同類型深層次的問題，給接受慢的學(xué)生足夠的引導(dǎo)使他們能自己發(fā)現(xiàn)自己的障礙在那里，從而強化各層次學(xué)生對當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握和理解。最后有學(xué)生做出小結(jié)，列出自己的錯誤和自己的收獲；老師做出小結(jié)，列出要掌握的核心和要注意的問題。
然后進行下一個小塊教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)活動。直到所有七個小塊內(nèi)容全部結(jié)束。
關(guān)鍵詞：校企合作；短距離無線通訊；課程改革
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2015）03-0052-04
高職院校的根本任務(wù)是為生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線培養(yǎng)高級技術(shù)技能型人才。教學(xué)工作是學(xué)校的中心工作，課程教學(xué)是實現(xiàn)高等職業(yè)學(xué)校人才培養(yǎng)目標的基本途徑，課程教學(xué)質(zhì)量是直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。“工學(xué)結(jié)合，校企合作”是高職專業(yè)人才培養(yǎng)的基本模式，基于校企合作的課程改革正是這一模式在課程建設(shè)中的具體體現(xiàn)。本文以南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院無線電技術(shù)專業(yè)中的一門專業(yè)核心課程——“短距離無線通信”為例，就該課程進行校企合作改革的思路、方法及存在的問題進行探討。
一、課程改革的必要性
與普通高等教育課程相比，高等職業(yè)教育課程建設(shè)有其特定的困難，究其原因主要有三點：其一，職業(yè)教育是以就業(yè)為導(dǎo)向，其課程內(nèi)容必須根據(jù)企業(yè)對崗位能力的要求不斷更新；其二，職業(yè)教育課程的目的是將學(xué)生導(dǎo)向工作體系，而高職學(xué)校的教師一般都是從普通高校畢業(yè)后直接入職的，他們往往對普通教育中的知識體系類課程比較熟悉，對這種基于工作體系的課程模式卻比較生疏，這無疑在很大程度上增加了職業(yè)教育課程開發(fā)的難度；其三，職業(yè)院校的學(xué)生與普通高校的學(xué)生相比，其學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)主動性都相對較弱。因此，職業(yè)教育課程開發(fā)的一個重要任務(wù)就是如何根據(jù)這類學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，充分挖掘他們的潛力，激發(fā)他們對課程內(nèi)容的興趣。
我院無線電技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標為培養(yǎng)具備無線電設(shè)備及系統(tǒng)的售前與售后技術(shù)支持、工程實施與管理、系統(tǒng)運行維護、系統(tǒng)方案設(shè)計、產(chǎn)品輔助設(shè)計等能力和職業(yè)生涯可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)，在無線電技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)從事技術(shù)服務(wù)、方案設(shè)計、工程實施等第一線工作的高級技術(shù)技能人才。本文所研究的“短距離無線通信”課程正是無線電技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，主要講述了無線通信技術(shù)基礎(chǔ)知識、無線局域網(wǎng)技術(shù)、藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)等短距離無線通信技術(shù)的基本概念和基本原理，它與“射頻技術(shù)”、“通信技術(shù)基礎(chǔ)”等課程相結(jié)合，完善了無線電技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識，對本專業(yè)所面向的無線電相關(guān)產(chǎn)品的檢驗及維修、輔助設(shè)計等崗位所需要的知識、技能和素質(zhì)目標的達成起到支撐作用。然而，該課程以往的實施狀況并不令人滿意：首先，學(xué)生普遍反映課程的理論性太強，并且質(zhì)疑教師所講述的“概念”和“原理”是否有助于他們將來的工作。要解決這個問題，需要教師盡量多地告知學(xué)生“要做什么”、“怎么做”、“怎么做得更好”這類過程性的知識，而不是“是什么”、“為什么”這類陳述性知識。其次，由于高職學(xué)生大多擅于形象思維，具有這類思維類型的人一般不善于用符號去思考問題，他們需要在一定的環(huán)境和背景下進行學(xué)習(xí)，故教師需要選取適宜的課程內(nèi)容，為其設(shè)置適合的課程體系，并針對具體課程開發(fā)相應(yīng)的課程標準。最后，可供該課程使用的資源較少，如教材不匹配，缺乏可供學(xué)生課后自學(xué)的教學(xué)資源，實踐條件跟不上等。
為解決上述問題，必須進行課程改革，使“專業(yè)與產(chǎn)業(yè)、職業(yè)、崗位對接；專業(yè)課程內(nèi)容與職業(yè)標準對接；教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接”，即進行基于校企合作的課程改革，進而實現(xiàn)高職教育的人才培養(yǎng)目標。
二、課程改革思路
根據(jù)對無線電技術(shù)專業(yè)學(xué)生就業(yè)期待的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)高職學(xué)生在社會環(huán)境影響下就業(yè)心理發(fā)生了改變，他們已很難滿足于畢業(yè)后從事枯燥的焊接、裝配、檢驗等崗位，而是期待薪酬及技術(shù)含量更高的技術(shù)服務(wù)崗位。美國信科檢測認證集團（下文簡稱“信科”）的主要業(yè)務(wù)是對無線通信設(shè)備的各項參數(shù)進行測試，并且根據(jù)各個國家的監(jiān)管機構(gòu)所制定的EMC（電磁兼容）和無線射頻安全標準確定其是否通過認證，從而實現(xiàn)無線電產(chǎn)業(yè)的標準化。短距離無線通信產(chǎn)品的檢測認證行業(yè)對高職學(xué)生而言，既具有一定的技術(shù)含量，入職門檻也不會過高，因此具有較大的吸引力；而對無線通信設(shè)備檢測認證所需要的基本原理正是“短距離無線通信”課程所闡述的內(nèi)容。鑒于此，自2012年起，學(xué)校就“短距離無線通信”課程建設(shè)與“信科”開始建立了合作關(guān)系，整合校企雙方資源，改革原有課程架構(gòu)。課程的校企合作改革主要圍繞以下幾個方面展開：
一是課程內(nèi)容以企業(yè)真實項目為載體，圍繞Wi-Fi、藍牙、ZigBee等短距離無線設(shè)備的組網(wǎng)及檢測任務(wù)展開。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以切實體會到課堂所學(xué)的正是真實的工作項目中所需要的，從而具有更大的學(xué)習(xí)熱情。二是采用學(xué)校專任教師和企業(yè)兼職教師共同授課的方式，結(jié)合多樣化的教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效率。三是校企合作開發(fā)教學(xué)資源。通過教材開發(fā)、微課制作等多種形式，多角度地向?qū)W生呈現(xiàn)課程內(nèi)容，便于學(xué)生課堂學(xué)習(xí)和課后自學(xué)。
三、課程改革的實施過程
（一）課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計與組織
課程改革圍繞“培養(yǎng)學(xué)生使其具備對短距離無線通信設(shè)備進行調(diào)試與檢測的能力”這一教學(xué)目標，對原有課程教學(xué)內(nèi)容進行了整改。調(diào)整后的課程教學(xué)內(nèi)容以無線局域網(wǎng)技術(shù)、藍牙無線接入技術(shù)以及ZigBee無線接入技術(shù)的基本原理為基礎(chǔ)，以對Wi-Fi、藍牙、ZigBee等短距離無線通信設(shè)備的組網(wǎng)及檢測任務(wù)為載體展開，共分為無線通信基礎(chǔ)、無線設(shè)備檢測基礎(chǔ)、無線局域網(wǎng)技術(shù)、藍牙無線接入技術(shù)以及ZigBee無線接入技術(shù)五個教學(xué)單元，共45課時。各教學(xué)單元的知識技能培養(yǎng)目標以及課時分配，如表1所示。
根據(jù)各單元的知識技能培養(yǎng)目標，本課程的知識點結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示。圍繞無線通信設(shè)備檢測這一核心內(nèi)容，課程首先介紹了無線通信基礎(chǔ)知識和無線設(shè)備檢測基礎(chǔ)知識，而后在基本理論的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，以WiFi設(shè)備的檢測、藍牙設(shè)備的檢測 以及ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置為主線，相繼從各種技術(shù)的工作原理、主要標準、組網(wǎng)過程、測試方法等多個方面對其進行介紹。
（二）課程教學(xué)的實施
由于學(xué)校專任教師更多的是專注于理論內(nèi)容的研究，對具體項目的實施過程并不十分了解，導(dǎo)致其在講解工程案例時不能做到了熟于胸，顯得比較蒼白。因此，本課程的教學(xué)實施環(huán)節(jié)由傳統(tǒng)的專任教師進行理論課的講授改為由學(xué)校專任教師和企業(yè)兼職教師共同授課模式。學(xué)校專任教師的教學(xué)課時占總課時的70%左右，主要負責(zé)基本概念和基本原理的講解；企業(yè)兼職教師的教學(xué)課時約占總課時的30%，授課可采用講座、在企業(yè)指導(dǎo)學(xué)生進行實踐、常規(guī)授課等多種形式完成。
本課程中由企業(yè)教師完成的授課任務(wù)如下：一是第二單元“無線通信設(shè)備檢測基礎(chǔ)”對無線檢測認證行業(yè)進行了描述，介紹了常見的無線檢測場地與檢測設(shè)備并且歸納了常見的測試項目，這一單元所涉及的內(nèi)容與企業(yè)工程項目聯(lián)系緊密。因此，這一單元7課時由企業(yè)兼職教師來校授課。二是第三單元的實驗項目“WiFi設(shè)備檢測”以及第四單元實驗項目“藍牙設(shè)備檢測”，則是由學(xué)校組織學(xué)生前往企業(yè)，在企業(yè)兼職教師的指導(dǎo)下進行實驗。三是在課程進行過程中，學(xué)校將安排企業(yè)資深工程師來校進行講座至少一次，介紹企業(yè)的具體情況，對檢測認證行業(yè)需要畢業(yè)生具備的基本素質(zhì)和技能進行宣講，并且給部分優(yōu)秀的學(xué)生到企業(yè)實習(xí)的機會。
（三）課程教學(xué)資源建設(shè)
課程的開發(fā)離不了課程資源的支撐，課程資源的合理開發(fā)和利用是課程建設(shè)順利達到預(yù)期目標，促進學(xué)生全面發(fā)展，有效提高教育教學(xué)質(zhì)量的重要保障。課程資源不只局限于教材這一為人所熟知的形式，它應(yīng)是包含專業(yè)領(lǐng)域、教學(xué)領(lǐng)域、學(xué)習(xí)領(lǐng)域和師生互動領(lǐng)域等多個層次的立體化資源。目前的“短距離無線通信”課程資源建設(shè)主要圍繞編寫教材、制作微課、完善習(xí)題庫等多個方面展開。
1.編寫教材
如前所述，為了達到高職教育的培養(yǎng)目標，適應(yīng)當(dāng)前高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，我們首先必須開發(fā)出一套與既定課程內(nèi)容相匹配的教材，在教材的編寫過程中。校企雙方采取基于工作過程的方法來組織教材內(nèi)容，以一個完整的任務(wù)為載體，將學(xué)生需要掌握的知識和技能分散在任務(wù)的提出、完成和驗證過程中，使學(xué)生在掌握所需知識和技能的同時，獲取實際工作環(huán)境的體驗，縮短課堂和職場的距離，提高學(xué)生的職業(yè)競爭力。
《短距離無線通信設(shè)備檢測》以典型短距離無線通信設(shè)備檢測的工作過程為邏輯起點，分別從相關(guān)系統(tǒng)的技術(shù)原理、通信系統(tǒng)的組網(wǎng)配置方法到設(shè)備的檢驗測試過程等環(huán)節(jié)進行展開，層層遞進，并將企業(yè)實際測試案例引入教材中。
2.制作微課
為了讓學(xué)生更好地把握知識重點和難點，從而達到更好的教學(xué)效果，課程組從課程知識點（如圖1所示）中提煉出重點知識和難點知識（圖1中帶型標志的內(nèi)容），用三維動畫、Flash、PPT講解視頻等多種形式呈現(xiàn)課程內(nèi)容。
3.完善習(xí)題庫
課程組還對原有的習(xí)題庫進行了修改與重組，不但刪去了大量理論性較強的習(xí)題，還請企業(yè)教師參與習(xí)題庫的編寫，使學(xué)生的習(xí)題庫實用性更強。
總之，圍繞“輔教輔學(xué)”這一根本目的，無論在課堂教學(xué)或是課后自學(xué)的過程中更好地為教師和學(xué)生服務(wù)，課程教學(xué)資源的建設(shè)將長期持續(xù)及不斷更新。
四、問題與思考
“短距離無線通信”課程經(jīng)過兩年多的校企合作教學(xué)改革，確實具有較大收獲，但不可否認還存在一些問題。由于目前資源的局限性，本課程的教學(xué)資源還未能在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上線運行。因此，在與學(xué)生進行在線互動，及時解決學(xué)生的問題方面還有一定欠缺。盡管在目前的課程考核中已由企業(yè)兼職教師參與命題，但還沒有形成一種完善的校企合作考核機制。因此，在后續(xù)工作中校企雙方將進一步探討如何全面客觀地對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行評價。校企合作實驗室的建立將會使學(xué)生更加方便的進行實驗，并且具有更多的實踐機會，這也需在今后的校企合作中進一步加強。
參考文獻：
1.開展項目研究，改進教學(xué)方式
實施新一輪課程改革以來，學(xué)校課堂教學(xué)發(fā)生了積極的變化，自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式與啟發(fā)、討論、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式不斷推廣，但真正意義上的自主學(xué)習(xí)還沒有完全實現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)很多時候處于一種表層狀態(tài)。學(xué)生核心素養(yǎng)的提出，迫切要求學(xué)生深入理解學(xué)科概念和學(xué)科學(xué)習(xí)過程，形成發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)態(tài)度，這就要求我們探索促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的方法。
以“深度學(xué)習(xí)”促教學(xué)改進。學(xué)校參加了由教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心發(fā)起的“深度學(xué)習(xí)教學(xué)改進項目”。該項目的切入點基于教師，為教師提供一種教育教學(xué)的改進方案和實踐策略，歸宿點指向?qū)W生，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)高質(zhì)量的學(xué)習(xí)體驗，培養(yǎng)學(xué)生理解世界、解決問題的能力。項目直指教學(xué)系統(tǒng)中四個最基本的問題――教什么、學(xué)什么、怎么教、怎么評，教師要基于深度學(xué)習(xí)理論，圍繞單元教學(xué)設(shè)計，聚焦深度學(xué)習(xí)四要素，構(gòu)建單元教學(xué)設(shè)計的基本程序。
我們力爭通過三年時間，形成本土化的深度學(xué)習(xí)理論體系和教學(xué)實踐模型；建設(shè)優(yōu)秀教學(xué)實踐案例庫；形成部分學(xué)科教學(xué)指南。推進中，我們特別強調(diào)體驗式研修，在小、初、高各學(xué)部都開展了系列研究活動。
以項目式學(xué)習(xí)改進教與學(xué)。我們以項目引領(lǐng)的形式建設(shè)專業(yè)教室，開設(shè)人文主題課程、實踐探究課程、傳統(tǒng)文化課程、思維類課程、STEAM課程、領(lǐng)導(dǎo)力課程、戲劇課程等跨學(xué)科課程，豐富學(xué)生的實踐體驗途徑。
以STEAM課程為例，STEAM課程群包括通用技術(shù)六模塊、工業(yè)4.0六模塊、清華大學(xué)工業(yè)訓(xùn)練中心課程等。高一學(xué)生分成小組，組內(nèi)合作，設(shè)計海報LOGO、項目路徑，學(xué)習(xí)軟件、設(shè)計零件，進行設(shè)計組裝，調(diào)試運行。小組內(nèi)的每一個學(xué)生都參與其中，分工合作，交流思想。這便是STEAM課程的魅力所在――不僅僅教會學(xué)生做，更教會學(xué)生在遇到全新事物時如何去認識它、理解它，如何更深入地思考。高二學(xué)生的知識水平和技能水平更高，體現(xiàn)出能力層級的發(fā)展性。他們首先進行工具及技能學(xué)習(xí)，如文獻查找、數(shù)學(xué)建模、設(shè)計軟件等，之后基于各自的設(shè)計進行嘗試，試錯修正，組裝、編程、調(diào)試。該課程將學(xué)術(shù)性內(nèi)容直接運用于實際的項目中，強調(diào)探究性學(xué)習(xí)、技術(shù)支持下的學(xué)術(shù)探索及學(xué)科在真實世界中的應(yīng)用，學(xué)生通過“工程學(xué)”思想和“做中學(xué)”模式，全面提升能力。
2.改變評價著眼點，探索多樣化評價
改變評價著眼點，推動課程體系改革。以學(xué)生能力發(fā)展作為評價的著眼點，能真正推動課程建設(shè)、課程實施以及學(xué)校各方面建設(shè)。評價學(xué)生能力，要考量能力點包含什么，如何發(fā)展這些能力。學(xué)校據(jù)此給學(xué)生提供培育批判性思維、創(chuàng)新思維、系統(tǒng)思維等一系列能力的課程。
借助大數(shù)據(jù)，評價學(xué)生能力起點。在開學(xué)初，我們借助大數(shù)據(jù)對新生進行學(xué)習(xí)力的評價。從邏輯推理、概括提煉、心理旋轉(zhuǎn)、聽力記憶、知識廣度五個方面測評學(xué)生的學(xué)習(xí)特質(zhì)，以判斷學(xué)生的能力起點，對學(xué)生進行分類、分層，做好個性化指導(dǎo)。后期還要通過課程管理系統(tǒng)對學(xué)生選課進行指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：評價方式；化學(xué)課堂；美國課堂；多樣化；高考改革
文章編號：1008-0546（2016）10-0025-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.009
評價學(xué)生是教師的工作內(nèi)容之一，對學(xué)生具有重要、長遠的影響。2014年開始公布的全國高考改革，便是希望將育人的方向從“單純育分”調(diào)整為“全面育人”，從追求“學(xué)科成績”轉(zhuǎn)向促進“學(xué)生成長”，將思想品德、學(xué)業(yè)水平、藝術(shù)素養(yǎng)和社會實踐能力兼顧其中。由此，國內(nèi)教師也要真正改變評價標準，從考試與分數(shù)為主向?qū)W生全面發(fā)展的目標轉(zhuǎn)變。國家教育部初高中化學(xué)國家課程標準研制組組長，華東師范大學(xué)化學(xué)系王祖浩教授，最近在上海市浦東外國語學(xué)校作“化學(xué)課程的隱形內(nèi)容研究”報告時再三強調(diào)，中學(xué)化學(xué)教學(xué)要注重化學(xué)學(xué)科本質(zhì)、化學(xué)的社會價值、化學(xué)的研究方法、化學(xué)的思想觀念、化學(xué)知識內(nèi)在聯(lián)系和化學(xué)史等六方面的隱形內(nèi)容，而不是知識點數(shù)量的疊加。那么，當(dāng)教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容發(fā)生變化后，教學(xué)評價勢必也要做出更新。美國的中學(xué)課堂學(xué)生學(xué)習(xí)評價方法恰好為我們作了很好的參考。
一、美國高中化學(xué)課程標準簡介
美國高中化學(xué)課程標準包含在美國基礎(chǔ)科學(xué)教育課程標準中，全美主要采用2013年公布的《下一代科學(xué)標準》（Next Generation Science Standards，簡稱NGSS）。NGSS把基礎(chǔ)教育各個階段講授的科學(xué)知識劃分為物理科學(xué)（涵蓋了物理和化學(xué)學(xué)科）、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)、工程技術(shù)及科學(xué)的應(yīng)用共四個學(xué)科領(lǐng)域，并在此基礎(chǔ)上明確了各階段、各年級、各學(xué)科教學(xué)的主要內(nèi)容。[1，2]例如，在高中階段，學(xué)生必須利用元素周期律和元素周期表來預(yù)測原子最外層電子排布相似的元素的遞變性（僅限主族元素，僅限定性了解）；建立基于總鍵能變化的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)模型（只限得出反應(yīng)物與生成物的相對能量高低，不需計算某一反應(yīng)具體的總鍵能數(shù)據(jù)）；應(yīng)用科學(xué)原理和證據(jù)解釋化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度及反應(yīng)微粒濃度變化的影響（僅限兩種反應(yīng)物的反應(yīng)，不要求得出因素與速率間的定量聯(lián)系）等。該標準還要求從三個維度構(gòu)建科學(xué)學(xué)習(xí)：科學(xué)與工程的實踐、學(xué)科核心原理、跨學(xué)科概念。比如上述例舉的第一條學(xué)習(xí)內(nèi)容，科學(xué)與工程實踐維度的要求包括建立基于解釋闡述系統(tǒng)間或系統(tǒng)內(nèi)組分間關(guān)系證據(jù)的模型，使用模型預(yù)測系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)組分間的相互關(guān)系等等；在學(xué)科核心原理維度要求掌握原子是由帶正電的原子核及帶負電的核外電子構(gòu)成，原子核又由質(zhì)子與中子組成等等；跨學(xué)科概念維度上要掌握在核反應(yīng)過程中，原子不再是變化的最小單位（不再守恒），但是質(zhì)子和中子總數(shù)仍然守恒等等。三個維度的科學(xué)學(xué)習(xí)是美國科學(xué)教育的重大轉(zhuǎn)變，開啟了更為豐富和科學(xué)的評價方式。NGSS開發(fā)與制定協(xié)會強調(diào)課堂評價是教和學(xué)的融合，并指出課堂評價應(yīng)包含形成性評價任務(wù)和終結(jié)性評價任務(wù)。[1]
二、美國高中化學(xué)課堂學(xué)習(xí)評價調(diào)查與分析
課堂評價可能包括正式的測驗或?qū)υ捫缘男y驗，也可以基于課堂活動中產(chǎn)生的作品，而不僅僅單純依賴專門為評價設(shè)計的任務(wù)。這些作品包括學(xué)生在課堂中、家庭作業(yè)中形成的作品；學(xué)生在一個單元或一個學(xué)年的作品的檔案袋；或是使用計算機技術(shù)完成的活動。以美國加利福尼亞州洛杉磯市Arcadia高中化學(xué)基礎(chǔ)課為例，每位選擇該門課程的學(xué)生都有一本課堂記錄冊（檔案袋），內(nèi)含所有與學(xué)生考評相關(guān)的歷史資料（圖1）。一位學(xué)生最終這門課的成績，由以下多個方面的表現(xiàn)綜合衡量：
1. 筆記（Notes）
美國教師授課方式分為演講（lecture）與研討（seminar）等，化學(xué)筆記一般出現(xiàn)在演講中，用于教授新課。由于化學(xué)筆記多，教師經(jīng)常給學(xué)生準備學(xué)案，學(xué)生需填入關(guān)鍵的筆記。學(xué)案中還設(shè)置一些開放性問題和計算等練習(xí)題，通常用作課后作業(yè)。
例如，在“原子量”一課學(xué)習(xí)中，課堂筆記如下，加下劃線的內(nèi)容需學(xué)生邊聽講解邊填入：
A. 原子質(zhì)量很小，使用不便。化學(xué)家改用原子質(zhì)量單位。
（1） 一個原子質(zhì)量單位定義為C-12原子質(zhì)量的1/12 。C-12穩(wěn)定，來源廣泛常見。
（2）元素周期表中碳原子量采用12.01，而不是12，為什么？
a. 元素原子量是其所有天然同位素的加權(quán)平均值。
b. C-12只是碳原子的一種，自然界中還存在C-13，C-14。
c. C-12占所有C原子的98.89%，C-13占1.110%，C-14比例可以忽略。
d. 原子量=同位素1的原子量×1的豐度+同位素2的原子量×2的豐度+……
例如：C的原子量=12×0.9889+13×0.0110 =12.0098≈12.01
開放性問題①：如何得到元素同位素的豐度值？
e. 為找出每一元素同位素的豐度，科學(xué)家使用一種先進的儀器，稱為質(zhì)譜儀，來氣化并分離同位素。
題1：根據(jù)硅同位素質(zhì)譜圖，計算硅的原子量。
開放性問題②：為何質(zhì)譜可用于犯罪偵查？
題2：X元素有兩種同位素，X-69原子量68.9u，豐度為60.2%；X-71原子量70.9u，豐度為39.8%，則X原子量為多少？
題3：鎂元素有3種同位素，已知Mg-24原子量23.99u，豐度78.99%；Mg-25原子量24.99u，豐度10.00%；則Mg-26原子量和豐度各為多少？
以上筆記總結(jié)了學(xué)科核心概念、原理和知識點，并通過開放性問題與計算的設(shè)置，在實踐維度評價了學(xué)生明確問題、設(shè)計方案、分析解釋數(shù)據(jù)和運用數(shù)學(xué)等能力。
2. 天天問（Daily Questions）
在每節(jié)課之初，教師會出2-3個問題請學(xué)生寫在紙上上交，內(nèi)容是剛學(xué)過的知識。除了考查學(xué)生是否回家溫習(xí)功課，也能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的不懂之處。
例如，在上完“原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史”一課后，在下一節(jié)課形成以下問題題目：誰發(fā)現(xiàn)了電子、原子核和中子？描述湯姆生或盧瑟福的實驗并說出它的重要意義。
“天天問”復(fù)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容主要來自學(xué)科核心概念。科學(xué)教育中的學(xué)科核心原理的學(xué)習(xí)，要貫穿基礎(chǔ)教育的所有階段和所有學(xué)科，成為教師和學(xué)生關(guān)注的焦點。
3. 閱讀（Reading）
學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)獲取與教學(xué)相關(guān)的教材等材料和教師預(yù)設(shè)的問題，并在自主學(xué)習(xí)后作答。閱讀內(nèi)容并不局限于文字材料，圖片、音頻或視頻等多媒體形式都有。新課預(yù)習(xí)任務(wù)通常通過閱讀這一環(huán)節(jié)完成。
4. 周周練（Quiz）
小型的測驗，比較簡單，五到十分鐘左右，每周一次。
例如，“物質(zhì)的量濃度”一課的周周練如下：
a. 1.5 L 0.025 mol/L Cu（NO3）2溶液與1.25 L 0.05 mol/L NaOH溶液混合，得到多少克沉淀？
b. 以下強電解質(zhì)溶液中含Cl-數(shù)目最多的是哪個：100.0 mL 0.30 mol/L AlCl3、50.0 mL 0.60 mol/L MgCl2、200.0 mL 0.40 mol/L NaCl
“氧化還原反應(yīng)”一課練習(xí)題：半反應(yīng)法配平以下氧化還原反應(yīng)：I-（aq）+ClO-（aq）I3-（aq）+Cl-（aq）（酸性條件）
5. 單元測驗（Test）
一個小時左右的時間，每個單元結(jié)束后進行測試。之前教師會提供答疑機會。
6. 化學(xué)實驗（Lab）
課堂實驗步驟不多，難度不大，每學(xué)期有十幾次實驗課。根據(jù)實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告情況打分。
例如實驗“大家都是煉金師――銅變‘銀’和‘銀’變‘金’”，該實驗理論背景基于原子結(jié)構(gòu)的組成和人類對原子結(jié)構(gòu)的認識過程。實驗方法如下：在燒杯中加入1g鋅粉與15mL 1 mol/L的氫氧化鈉溶液，置于煤氣燈上加熱至近沸，放入銅幣（一美分），繼續(xù)保持近沸狀態(tài)幾分鐘后將硬幣翻面再反應(yīng)幾分鐘后取出，洗凈。銅幣表面呈現(xiàn)銀色。夾取已呈銀色的硬幣置于煤氣燈火焰上灼燒，硬幣轉(zhuǎn)為金黃色。問題：詳細描述第一步及第二步反應(yīng)后硬幣分別發(fā)生的變化；用天平稱量硬幣反應(yīng)前后的質(zhì)量，有何變化；你認為這真的是銀/金么，為什么？
7.以小組或個人為單位，做學(xué)科性質(zhì)的海報或模型，完成網(wǎng)上的閱讀，寫篇某一主題的綜述等。這些任務(wù)通常從科學(xué)與工程的實踐維度幫助學(xué)生了解科學(xué)知識發(fā)現(xiàn)和運用的過程，構(gòu)建理論知識與現(xiàn)實實踐之間的聯(lián)系，形成科學(xué)世界觀的同時也是對教學(xué)效果的綜合性評估。有些任務(wù)還需要跨學(xué)科概念的相互融合與借鑒，以對世界形成整體的、清晰的、有邏輯性的認識。
例如，電子云模型制作（圖2）：學(xué)生利用泡沫塑料、木棍、包裝紙等常見材料自制球形的s軌道、紡錘形的p軌道等電子云理論模型。課堂中的科學(xué)和工程實踐本身就為評價活動提供了很好的證據(jù)。比如，當(dāng)學(xué)生在開發(fā)和使用模型時，他們將被給予機會來解釋他們的模型，并和同學(xué)進行討論，從而就可以為教師提供形成性評價的機會，并幫助教師進一步規(guī)劃教學(xué)計劃。
例如：“販賣”元素（圖3）：每位學(xué)生隨機分配一種元素，填寫元素名稱、符號、原子序數(shù)、原子量、密度等基本信息，還要制作一份廣告海報，不但要體現(xiàn)該元素的使用價值，還要有良好的廣告效應(yīng)，讓人看了海報就有“購買”的沖動。該任務(wù)包含多重要素，因而需從學(xué)科核心知識應(yīng)用、計算機檢索、藝術(shù)效果、內(nèi)容構(gòu)思等多方面形成最終的作品評價。
三、美國化學(xué)課堂帶來的啟示
我國的普通高中課堂教學(xué)評價與美國的公立高中課堂教學(xué)評價相比，既有相似之處又各具特色。標準化測試仍是中美兩國評價學(xué)生學(xué)業(yè)進步、診斷教與學(xué)的重要方式，特別是在數(shù)學(xué)、閱讀及寫作這幾大領(lǐng)域，近年來美國法律強制要求每一年級都開展測試。而美國中學(xué)的其他學(xué)科，除了被許多學(xué)院和大學(xué)用作入學(xué)考試的SAT、AP等統(tǒng)一測試，高中四年只有一次極其簡單的全州畢業(yè)考。在日常中學(xué)課堂，沒有像我國頻繁出現(xiàn)的各種校級、區(qū)級、市級或省級學(xué)科統(tǒng)一測試，但這并不意味美國學(xué)生日常不需要參加任何考試。相反，美國學(xué)生每天都在接受試題型的微小型測試，比如簡答題性質(zhì)的“天天問”，填空或計算性質(zhì)的小練習(xí)，問答題性質(zhì)的“開放性問題”，也有正規(guī)的以班為單位進行的單元測試。既有形成性評價，也有終結(jié)性評價，評價內(nèi)容和標準由任課教師決定。美國中學(xué)沒有教研組和備課組，也沒有頻繁的研活動，教師教學(xué)自由度非常大，老師一天上五節(jié)課，整日在教室備課或上課，只有每學(xué)期若干次能不上課大家坐在一起開個會，商量大致的教學(xué)安排。以中學(xué)化學(xué)為例，相同時間段不同教師的教學(xué)內(nèi)容五花八門，教比熱容、原子結(jié)構(gòu)、核化學(xué)的都有，相應(yīng)的過程性評價內(nèi)容或方式因此也因課堂而異。對比上海的學(xué)校，對教師一直有高度的管理和約束，每學(xué)期之初，年級備課組要統(tǒng)一制定教學(xué)進度并上報到區(qū)，一個學(xué)校測試統(tǒng)一度較高，測試難度比國外普遍大，且測試內(nèi)容遠不如國外豐富。
雖然測試等手段一定程度上有助于對學(xué)生的學(xué)習(xí)成就或教師的教學(xué)成就作出判斷，但大部分測試僅僅測量一部分能力。美國心理學(xué)家加德納認為，構(gòu)成智力者乃是以下八種能力：語言智能、數(shù)學(xué)邏輯智能、空間智能、身體運動智能、音樂智能、人際智能、自我認知智能、自然認知智能，要從多維度的、全面的、發(fā)展的眼光來評價學(xué)生。對學(xué)習(xí)物理、化學(xué)、生命科學(xué)等理科的學(xué)生，進行實驗技能評價必不可少，中美課堂均認可實驗這種評價方式。不同的是，美式課堂是走班制，教室設(shè)計成多功能，既能上理論課，又有足夠的實驗臺，因此，美國學(xué)生進行課堂實驗的機會更多，也更便捷。國內(nèi)若要進行學(xué)生實驗，需去專門的實驗室，基礎(chǔ)課上實驗機會不多。但是，在專門的實驗室，設(shè)施會更完善，可以進行更復(fù)雜、更高級的實驗。而且，國內(nèi)還有一點明顯的不同，將實驗技能進行標準化評價，例如上海市針對所有高二學(xué)生的實驗操作進行會考。可以說，在很多方面美國教育仍重視廣度（盡管新的教育改革已經(jīng)提出了改進），我國重視深度。但是，目前上海市許多中學(xué)通過開發(fā)校本課程，開設(shè)拓展課，根據(jù)學(xué)生需求彌補了基礎(chǔ)課部分的不足。
美國課堂評價較國內(nèi)課堂最大的不同，是諸多新穎的評價方式，學(xué)科模型的自制、學(xué)科海報的設(shè)計等都是常規(guī)作業(yè)之一。正如文中實例中提到的，在學(xué)習(xí)元素周期表的時候，為了讓高一學(xué)生盡快對元素的基本表達方式產(chǎn)生印象和興趣，布置了一份題為“販賣元素”的作業(yè)。學(xué)生積極性特別高，充分利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)搜集資料，把元素海報做得既學(xué)術(shù)又藝術(shù)。這一任務(wù)的設(shè)置，既考察了學(xué)生對知識技能的掌握，又促進了藝術(shù)、探究和動手等多種智能的發(fā)展。在國內(nèi)，只有美術(shù)課會布置制作海報的作業(yè)。人生來都有一定的創(chuàng)新性和探究性，人的成長之路就是探究之路。但是教師只有不斷且充分給予學(xué)生創(chuàng)新或探究的機會，學(xué)生才會不斷累積相關(guān)的經(jīng)驗，才可能在未來成為創(chuàng)新之源。
參考文獻
