化学实验教学中的学习迁移
从学科特征来看,化学实验是化学得以发展的重要基石;从教学功能上看,化学实验是帮助学习者形成化学概念理解和巩固化学知识,掌握化学实验技能的有效手段,也是培养学习者分析问题,解决问题和严谨求实的科学态度、科学方法的重要途径。显然,化学实验是一个集中认识、情感和技能于一体的综合过程,心智水平的高低在其中起着重要的作用。但操作技能的熟练与否,直接影响实验的过程和结果。因此,探讨化学实验教学,是十分必要的.但是,人类的学习不可能脱离过去的经验,这是一个不争的事实。每当学习者面临新的学习任务,都可能会有意或无意地与先前所学的知识和技能相联系,而后继的学习也不可避免地对以前学习结果施加某些影响.这种影响对学习起促进作用时,称为“积极迁移”或“正迁移”;反之,则称为“消极迁移”或“负迁移”.
学习的迁移是包括化学知识和实验技能的迁移两方面.化学知识的迁移有两方面的涵义;一是将概括性的知识具体化,缩简对新知识的认识过程;二是充分调动已有的概念,原理,规则乃至方法态度.通过认识的重组,形成一些适于解决复杂化学问题的新的规则或策略。实验技能的迁移,也有两方面的涵义:一是智力技能的迁移,二是动作技能的迁移。按照美国认识心理学家奥苏伯尔(Ausubel )“为迁移而教”的观点,学生的在校学习应该能对今后的学习或工作有较大的帮助。应用已有的知识解决后继学习中会碰到的作业题,考试题,实验习题和日常生活所遇到的有关化学现象的一些问题,实际上是知识迁移问题.学生已有的实验知识和操作技能并不能保证他们在遇到新情况,新课题时都能用于寻找对策,从而解决问题,即迁移不是自动会变化。化学实验教学目的之一是培养学生在实践中进行知识技能的迁移,解决实际问题的能力。因此,研究学习迁移在化学实验教学中的作用是非常有必要的。
1.审析定势干扰,消除负迁移
当新的知识或技能与学生认知结构中原有知识或技能相似,而并不相同时,“先入为主”的原有知识常常干扰,掩盖或替代新知识,因而形形色色的定势而出现负迁移,这是值得注意的。
记忆定势
记忆定势的特征是印象重叠或混淆记忆,即认知结构中记忆牢固的旧知识严重干扰了相关的其他知识。例如,学生在熟悉原电池工作原理之后学习电解池,往往把两者的电极反应出现混淆。在高校的物理化学的H+的迁移数测定实验过程中,常常有些学生不知道要关注哪块铜板电极.老师问起来,有些学生甚至连整个是原电池还是电解池都不知道.学生就在此慌手慌脚的,有些不知所措。因此在实验过程中就出现种种的失误,造成实验的失败。
理解定势
理解定势是对某些概念,原理的内涵在理解上的偏差或适用范围不清而产生的思维障碍.如在中和滴定时,盛酸或碱的滴定管在用蒸馏水洗涤后,还要用酸溶液或碱溶液。有些学生未能搞清楚道理,实验操作中就产生了锥形瓶也用酸溶液或碱溶液润洗的错误,从而引起负迁移。又如:在蒸馏操作时,通常使温度计水银球置于蒸馏烧瓶支管处测量蒸气的温度,受这一操作的干扰,一些人在用浓硫酸和乙醇制取乙烯时也把温度计水银球置于蒸馏烧瓶的支管处。
操作定势
操作定势常常在化学实验中表现出来,由动作定向不当或夹带某些习惯操作引起负迁移;例如:滴液时滴管常触碰试管口,倾倒溶液时不顾标签的位置,天平称量时直接用手取砝码,将一般酸的稀释的方法用于处理浓硫酸,将溶解后溶液未冷却到室温而直接由烧杯倒入容量瓶中等等。
学生的生活习惯及实验态度对实验规范操作的负迁移。例如:用五指握持试管而不是只用二指或三指捏持,用拇指堵住试管口上下摇动其中的液体,用嘴吹灭酒精灯,取用液体试剂时不把瓶塞倒放在桌面上,用鼻子直接对着试剂瓶口闻气味等等。一些学生对化学实验操作缺乏兴趣,懒于动手或畏惧畏难,注意力分散 ,漫不经心等都会对化学实验操作技能的形成带来不利的影响。
上述各种消极定势的产生虽各有缘由,但共同的一点都与学习者对新旧学习材料之间的异同点的认识不足有关。要克服由此带来的负迁移,实验教学中除从正面强调合理的记忆方法,操作方法等以外,应有意识地引导学生对易混淆的具体知识或技能环节进行反复的辨析,促进学习者在实验知识或技能的迁移过程中保持审慎的态度,树立清晰的观念。
在平时的实验教学中,提倡采用比较方法说明相关化学知识之间的相同点和异同点,在综合贯通的同时,对相异知识要作精确的分化,这样有助于提高辨别能力.另一方面,教师应有目的的设计一些“诊断性”问题,以此收集各方面的反馈信息。通过多种途径了解学生负迁移的内容要素和所属类型,从而有针对性地进行纠正。定向不当的实验操作,可以分解动作入手,找出其中的失误所在,并给予正确的示范,必要的提示和指导,以便操作逐步从模仿\系列化过渡到准确协调熟练自如。
2、促进正迁移的措施
参与化学验,极大地激发学生的学习兴趣,培养学生对化学实验的稳定兴趣,从而形成促进实验知识和技能的正迁移的动力。
在中学实验教学中,演示实验一般由教师台上演示,这种方式对学生的心理素质作用较小,如果能让学生课预习好实验,尽可能将演示实验改为学生上台演示,教师和其他同学在台下实验,并由老师间断性地指出规范性的操作要求,以及出现错误的地方,让同学用“挑剔”的眼光注视着演示者的每一个动作,以增大操作的外部环境的难度,将会取得更好的效果。学生自己动手、演示,台上台下,焦点聚集在一块,认真观察,情绪高涨。机遇往往偏爱有准备的头脑。参与实验,积极思考,仔细观察是获取知识,同时也是探索未知领域的第一步。教师可以做一些趣味化学实验来强化学生的知识,并使学生从感官的兴趣变为探索问题的兴趣,最后发展为创造性地应用反应事实的兴趣。有了这种稳定兴趣,有了自觉性和持久性,学习态度是主动进取的,学生就能够主动钻研,认真操作,有利于正迁移。若学生处于被受状态,对化学实验丝毫不感兴趣,对其做过的化学实验也不一定会有印象,那当然更谈不上促进正迁移。
架设探索桥梁,提高学生的参与意识
让学生多次参与化学实验可以提高学生的实验技能,深刻理解实验内容,达到提高教学效果的目的。 在做氢气性质实验时,氢气验纯这一操作过程可能会有许多人没有达到实验目的,这时,教师就必须让学生分析听不见爆鸣声的原因.经过分析,他们发现要达到实验效果,收集气体后,必须始终保持试管口向下移近酒精灯火焰;排水收集时应注意水要排尽,否则点燃的瞬间又被水熄灭;一有汽泡便收集,小试管中进入的主要是空气,还要注意反应容器内气体是否有大量的排出等等。失败是成功之母,经过几次错误与正确的操作经验后,学生基本上能达到实验的目的。
化学实验教学实践证明,学生自己动手做化学实验比只观察教师的演示实验所掌握的实验知识和操作技能更牢固,更有利正迁移。教育心理学的研究也表明,有指导的练习量越大,就越可能产生积极迁移的结果。
加强直觉思维和逻辑论证相结合
重视观察实验获得的直觉对正迁移的促进作用。培根说过,人类主要是凭借或直觉而不是逻辑创造了科学和艺术。直觉思维是创造力的重要成分,是化学创造性思维的一种重要方法。直觉思维为先导往往起领路作用,在培养学生的直觉思维时,首先要教会学生掌握基本知识,特别是知识的结构,扩大知识视野,尽可能让学生利用已有的知识和经验,凭直觉尝试解决问题。在化学实验教学过程中,要留有余地,允许和鼓励学生大胆猜想,并给予适当指导。例如在高校的分析化学未知离子的检验时,教会学生八个字:大胆猜想,小心验证。
创设矛盾情境,引发认识碰撞
克雷格等人经过研究后得出几点结论:预先提供正确答案的指导方式并不能有效导致迁移,指导学习者自己发现总是的解答能增加正迁移的效能;迁移到困难情境比迁移到相对容易的情境中,需要更多的指导。从中给我们的启示是:教师强制地传授一些原理和方法,只是嘱咐学生去记忆,当他们面临复杂问题时往往无从下手。如能创设这样一种气氛,让学生在学习过程中发生一些矛盾,经受几次挫折,在学习者不懈的探索中引导他们准确运用已有的知识。这不仅能激活学生思维,而且有助于调动学生强烈的发现欲望和自信成功的认知内驱力,为困难情境学习中学习的迁移做好积极的心理准备,从而把握迁移的方向。例如:在乙醇的化学性质的演示实验中,请一个学生上讲台,将铜丝置于酒精灯外焰上灼烧,铜丝表面瞬时就会出现黑色;再将铜丝向里移动触及灯芯,铜丝表面会出现由黑色转为红色。这时老师提出操作上的微小的变化,导致两种截然不同的现象,这是为什么?面对悬而一时难解决的问题,学生迫切的希望了解其中的原因,纷纷猜疑。仔细留心的学生就会利用2CH3CH2OH +O2 =====2CH3CH0 +2H2O 方程式解释:新生成的CuO氧化灯芯处散逸出来的乙醇蒸汽生成红色铜和乙醛(CH3CH2OH +CuO--Cu----CH3CHO +Cu +H2O)。由此可见,从矛盾入手经历疑惑、猜测和思考,往往能揭示迁移实质性的内容,把握好迁移的方向,直到问题的解决。这种引导学生主动进行的思考和探究活动,使师生间教和学的相互作用进入优化,高效的状态促进认知结构的改组和重建。
融合知识技能,促进协同迁移
化学实验教学中,知识和技能常常是交织在一起的。一个复杂的实验设计题,通过概念辨析和条件分析,理顺问题的来龙去脉,明确了解决问题的途径,指向并“检索”得到有关原理、公式和其他辅助知识,至此知识迁移已经发生,下一步是如何快速而准确地设计实验,这就涉及到熟练操作步骤,这就有智力技能的迁移。往往一个实验题包括三个迁移——分析实验原理的化学知识迁移、设计实验思路的智力技能迁移和进行实验操作的操作技能迁移。从中我们不难发现,创设知识和技能协同迁移的实验情境,必须以理解有关知识,掌握实验的方法和操作要领为前提,理解得愈深刻,掌握得愈熟练,迁移的效果就愈好。
总之,化学实验教学是一门艺术,要我们教育工作者在自己的教学过程中不断充实和改进.