用延伸到课外的学习敲开创新之门——我的“双课堂”理科教学探索

2013-04-15 08:12:54   来源：信息管理中心   撰稿：杨帆（转载）   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

　　
　　“双课堂”教学模式是在现实课堂教学解决共性问题的基础上，借助网络平台建立虚拟课堂，通过主题研讨、网上论坛、学案导学、在线答疑等手段促进师生、生生在课下的学习和沟通，解决个性问题，适应不同层次学生的学习需要。

图1　“双课堂”的内涵及其关系

　　2011年7月，我在一次暑期教学培训中首次接触到“双课堂”教学模式。当时一开始接触并没有感觉到观点有多新，甚至把重点放在了“网络”上，以为不过是前几年盛行的网络课的翻版。经过培训才清楚，这种“双课堂”模式只是把网络当成一个手段，希望实现的是课内课外学习的延伸，与网络教学有本质的区别。另外我还认识到，这样一个网络的平台也非常重要，当时听到的课例主要开展的是语文作文方面的探索，充分利用了网络的即时性和交互性，将师生、生生学习、互评、交流很好的组织起来，碰撞出灵感火花。

　　然而对于这一方式在理科学习中的价值，我当时比较困惑，一是理科学习有较高的严谨性，与语文作文相比，缺少不同观点的碰撞和争鸣；二是在开展师生、生生交流时，理科符号的运用会给网络交流带来麻烦。直到2011年9月在学校接手这个特殊的班级——钱学森航天实验班，经过一段时间的探索，迫切地感受到这种学习方式的优势和魅力，才开始真正通过班级论坛进行实践研究。从目前的进展状况看来，我们主要进行的是“基于网络的主题研讨式教学”的教学实践，这些经验足以证明，“双课堂”教学也能在理科教学中找到用武之地。

　　
　　网络交互平台的应用价值，首先可以从师生学习的需求说起。在运用网络教学之前，我带领班级的29位同学，开展过一次课外的主题研讨活动。主要内容是围绕课堂所学的“胶体”内容，设计和实施一个与胶体相关的实验，书写一篇关于身边胶体性质或应用的研究报告。

　　这次课外延伸活动得到了同学们的踊跃回应，奇思妙想层出不穷。为了观察胶体的“丁达尔效应”，有的同学在缺少激光笔的基础上，用手电筒和望远镜组合成柱状光源，得到了很好的实验效果；有的同学在实验设计中显现出排除干扰和控制量的意识；还有同学能从实验现象的分析反思中提出新的问题，体现了难能可贵的思辨精神。

图2　课堂延伸活动：胶体的性质和应用

　　这次课堂延伸活动引发了我的思考。同学们的热情表明，这样的开放式活动受到他们的欢迎，在活动中主动思考问题，解决问题，甚至提出新问题，正是创造性思维的体现，因此，这样的延伸活动的价值毋庸置疑。教师在同学们上交的研究报告中进行了醒目的标注，这是师生交流的一种常见的方式。教师还利用一部分课堂时间进行了活动的点评，鼓励同学开展更深入的讨论。

　　但是，怎样把这样的活动开展得更深入，更有效率，值得我们更深入的思考。在这些研究报告中，有没有老师没有发现的思维亮点？能否让学生自己发现、辨别、评价？能否让学生回答学生提出的问题？怎样让这些有价值的活动吸引学生在课外进行，解决高中化学教材中内容全、活动多、课时少的矛盾？“双课堂”教学模式恰好为以上问题的解决提供了一些解决方案，因此坚定了我利用网络平台开展课外主题研讨的信心。

　　
　　我的想法很快得到了多方面的支持。我校为班级提供了专时专用的网络教室，为我们保证了网络学习的硬件环境。而清华同方“知好乐”教育技术有限公司则利用“信息技术与课程整合个性化班级教学平台”，为我们搭建了北京十二中“钱学森航天实验班2011级实验论坛”，同时提供了网络运用培训等服务。在此基础上，“双课堂”主题研讨很快展开，并显现出明显的成效。以下透过几个案例看看“双课堂”学习给学生带来的变化。

　　1. 在实践中提高解决问题的能力
　　案例1：绘制图形探究最外层电子数、化合价、原子半径的周期性变化
　　在学习高一化学必修2第一章“元素周期表 元素周期律”内容时，我希望通过网络进行课堂前测，让学生通过Excel工具作图，探究不同元素最外层电子数、化合价、原子半径的周期性变化。原帖及学生代表性的回帖如下：

图3　主题研讨活动：绘制图形探究元素性质的周期性变化

　　在这一案例的学习中，学生从最初的抱怨“好难啊”，“一个都不会”，到意识到“不会作图，后悔计算机课没好好听讲过”，再到自己探索出绘制图表的方法，并进行认真的思考和反思，正是说明了只有给学生自己动手和相互交流的平台，才能变课堂上被动、被忽视的学习，为以解决问题为目标的，主动探寻方法的课下合作学习。

　　案例2：设计化学电源，让发光二极管亮起来
　　在学习完原电池原理一节后，我为每位同学分发了一个发光二极管，让他们利用周末家中的物品条件，“设计一个化学电路，让发光二极管亮起来”。一时间，同学们在网站上画图讨论，跃跃欲试。但最终，大多数同学无论怎样调整电池，都没能点亮发光二极管，甚至很多同学得出的结论就是：发光二极管是坏的。但是，有两位同学并没有因为第一次未能成功而退缩，而是进行了更加深入的思考和探索。谢煜同学利用铜丝、铁片和食醋组成了原电池，虽未能观察到二极管的点亮，但他用万用表测试出了干路电流，证明原电池已经形成。而马天皓同学用三个被电极插得千疮百孔的橙子，通过反复调整电极间距离，终于将发光二极管点亮。在这两个实验基础上，同学们在课下查阅资料，终于了解了自己的发光二极管不发光的原因。

图4　用万用表测定电流（发帖人：谢煜）

图5　用串联的水果电池点亮发光二极管（发帖人：马天皓）

　　在进行实验之前，大多数同学认为只要提供电源就可以让用电器工作，因此轻率地得出了错误的结论。两位同学的探索展示了他们缜密的思维和钻研精神，为其他同学做出了表率。通过动手实验和讨论交流，同学们意识到，二极管的发光条件与电源电动势，尤其是两极板间的距离等因素相关，很多同学主动去学习关于发光二极管的知识。

　　在中国，孩子们通常在大学才会面临到实际问题的解决，而很多孩子在上大学后，面对相对宽松的环境和自主学习的方式感到无所适从，这样的局面对中学教育的启示值得深思。在理科教学中，问题解决式教学，是对学生自主学习品质最好的提升方式。在高中进行解决问题式的课题研究，无论最终问题是否顺利解决，都会给孩子留下探索的体验，学会解决问题的思路和方法，对于孩子都是非常有益的。而解决问题所必需的沟通交流，可以借助“双课堂”的网络论坛得以实现。

　　2. 为学有所长的学生提供深入研讨的平台
　　为每个孩子提供最适合其个性发展的教育，是教育者的理想，但国内由于选拔方式单一引起的“千校一面”的同质化现象，仍然普遍存在。学生在高中教学中具有选择文科和理科权利，但远远不能满足孩子个性化发展的需要。在理科教学中为学有所长的学生提供深入研讨的平台，是“双课堂”教学模式的一大优势。
　　案例3：电离能的规律讨论

图6　主题研讨：探究第一电离能的规律

　　为了加深学生对结构与性质关系的理解，在进行元素周期律教学时，我组织学生对于必修教材不要求的第一电离能和电负性规律进行了讨论交流。在这次的主题研讨中，同学们已经可以自觉地运用之前所建立的图表分析的方法来进行研究了。在讨论中同学们各展所长，相互启发。例如，沉稳细致的张长霖同学除了作出主族元素的第一电离能图表，还研究了副族元素，针对这些思考提出了自己的观点；而思维敏锐的谢煜、邱赞颖等同学，则显示出抽象思维能力强的特点，发现了电子层结构稳定性对元素得失电子能力的影响。最后，教师关于分清主次，建立思维有序性的点评启发了更多同学较为深入地理解原子结构与化学性质的关系。

图7　主族副族元素的第一电离能变化规律图表（发帖人：张长霖）

　　案例4：关于逃逸速度与自由落体的关系的发现及问题
　　很多勤于思考和钻研的学生，并不满足于在教师引导下完成学习任务，还能在网络论坛上提出自己的思考和发现。在寒假期间孙艺峰同学的一篇关于逃逸速度与自由落体的关系就引发了广泛的思考和讨论。

图8　 “关于逃逸速度与自由落体的关系的发现及问题”（发帖人：孙艺峰）

　　比解决问题更困难的是发现问题。在数学物理知识还比较薄弱的阶段，孙艺峰同学能深入思考这样的纯物理问题，充分显示出他敏锐的思维和良好的学科素养，帖子引发了教师、同学、海外博士、清华大学教授的共同关注和解答，其中，孙艺峰同学与清华大学王青教授的对话引人深思。

　　在意识到自己的发现不具有普适性时，孙艺峰同学有些沮丧，他发帖表示：

　　王青教授则这样回复他：

　　在老师们的交流中有时会听到一句感慨：顶尖的学生不是老师教出来的。我承认学习的效果跟天赋有关，但有灵气的学生的培养，也需要老师的引导，还需要提供他们展示的平台，保护和鼓励他们的探索欲。经过了这次自己发起的研讨活动洗礼，孙艺峰同学更有自信了，在其他研究性课题中他都参与得更充分，显示出很高的理科潜质。

　　3. 利用网络进行课堂前测，辅助教学设计
　　“双课堂”中课内学习与课外学习的联系，还体现在课外学习为提高课内学习的效率提供支持上。例如，找准学生学习困难点，采取针对性的教学策略，是提高课堂教学实效性的关键所在。而以发现学生学习困难点为目的的教学前测大多靠前有经验，并不一定适合当下的学生。教师可以通过网络平台在课前提出问题，引发学生的思考，同时从中发现学生的思维难点和学习障碍。

　　案例5：烃的结构探究
　　在学习“烷烃 同系物 同分异构体”一节之前，我在班级论坛中提出了一个活动任务：给你三个碳原子和若干个氢原子，你能组合出哪些烃分子？画出它们的结构式，并寻找合适的材料制作成球棍模型。

　　同学们用牙签、小西红柿、萝卜块、面粉团等材料搭建的分子模型创意十足，令人忍俊不禁。最重要的是，通过这一活动前测，我发现学生对有机物的空间结构理解的障碍，是学习本节课知识的困难点之一。因此我在课堂上展示出同学们列出的有代表性的分子结构模型，从中提炼问题进行课堂讨论，并通过结构辨析、模型拼插、电脑模拟等手段，帮助学生解决困难点，较好达成了学习目标。

图9　学生拼插的三碳烃分子球棍模型

　　
　　一年多来，我和“钱学森班”的孩子们，坚持进行着以化学学科课外主题研讨为主的“双课堂”理科学习探索。如何评价这种学习方式的效果？是我一直在思考的问题。

　　测试成绩是一个方面。在对高一学年几次重大考试中班级总分及化学成绩的标准分比较中我们可以发现，在高一下学期进行的课外学习有效激发了学生的学习积极性，促进了学生的化学学习成绩提高，为班级学习成绩上升提供了重大的助力。

图10　班级成绩的标准分变化

　　最大的惊喜来自成长和蜕变。在学习元素周期表一节时，我让学生在论坛上发表一篇关于周期表发现历程和学科价值的小论文。让我惊喜的是，同学们除了谈到学习周期表的收获，还主动谈到了自己对新的学习方式的认识和心得。无论是洋洋洒洒，还是短小精干，字里行间不难感受到很多同学对这种交流方式的喜悦和兴奋。同学们在发现、探索、表达、交流的过程中感受到知识的魅力，唤醒了自己与生俱来的求知欲和兴趣。就像万心怡同学谈到的：
　　“而今，我们学习的这些知识让我们对曾经所学有了填补，将很多问题得到了解答，有了新的领悟新的思考。就像，从前我上初中的时候一直在背在默写常见元素的化合价，而今天我却可以了解它的来由，知其所然，知其所以然。可以看着元素周期表，写出我所需要的元素的化合价推断它的性质，然后实验，印证，体味着其中的乐趣，而此不就是化学的魅力么？无尽的猜想，无尽的实验，神秘，不可望到头。

　　谈到这里，心底萌生的是对化学这门科学的向往，对微观世界里一颗颗跳动的电子的痴迷。不论难与不难，前方道路是否崎岖，我想，因为原子这一章的开始，我开始对化学有了兴趣，艰难和喜悦如我所说，和谐统一。”

　　回望我们开展探索的愿景，是希望通过对基于网络的“双课堂”学习这种学习方式的变革，试图寻找一种突破国内教育的瓶颈——创新人才培养的解决之道。中国学生与西方的同龄人相比，更善于学习给定的知识，不善于创造，我们缺失的创造性，又该如何培养？通过观察实践，我想我有了初步的答案。创造性的培养需要给孩子选择的机会，无论是课程，还是作业，还是活动。只有有了选择的机会，孩子的主动性和创造性才会被激发。我们的“双课堂”探索才刚刚开始，关于新的教学方式下教学策略和教学评价方式研究，应是后续探索的重点。但是，“双课堂”这种新的教学方式的价值，已经在理科教学中得到了证明。