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化学教育测量OO7900字_化学教育测量毕业OO范文模板
导读:化学教育测量OO7900字_化学教育测量OO在进行写作的时候,也都是会有很多严格要求的,所以在写作之前必定会做好相关的准备工作,比如说参考前人的写作方式等等,本OO分类为化学教育OO,下面是小编为大家整理的几篇化学教育测量OO7900字_化学教育测量OO范文供大家参考。
化学教育测量OO7900字(一):土壤地球化学测量在南秦岭夏家店金矿刘家峡测区的应用OO
[摘要]为扩大南秦岭夏家店金矿规模,对夏家店金矿OO刘家峡测区进行了1∶10000土壤地球化学测量。利用数理统计方法,对Au及其伴生元素Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Mo及Bi等10种元素进行了相关性分析及R型因子分析,划分出F1[Au、Ag、As、Hg、Sb]、F2[Ag、Cu、Pb]、F3[Zn]、F4[Mo]及F5[Bi]共5个因子分组;并将其单元素异常及组合元素异常处理成图,分析了Au及其伴生元素的空间分布规律。结合数理统计分析结果、元素异常图及研究区地质情况,对夏家店金矿进行成矿预测,圈定出6个预测区。通过探槽及钻探工程验证,最终于3个预测区内发现了4条金矿体,成功实现金矿边部找矿突破,验证了土壤地球化学测量方法在研究区的适用性,同时发现新的赋矿层位泥盆系西河岔组,为夏家店金矿下一步找矿工作提供了有效的找矿方法及新的方向。
[关键词]土壤地球化学测量因子分析异常评价成矿预测刘家峡夏家店金矿南秦岭
0引言
夏家店金矿床位于秦岭造山带扬子板块北缘,属于南秦岭成矿带,该成矿带是中国乃至世界上重要的细微浸染型(卡林型)金矿成矿域,有规模并开发的金矿达30余例(夏长玲等,2015)。而其中的夏家店金矿,自其开采至今已达十余年之久,经多年勘查,矿床控制金资源量已达大型规模。鉴于夏家店金矿床规模较大,开采年限较长,为了进一步扩大开采规模,增加资源储量,在夏家店地区进行了OO及深部找矿工作。
土壤地球化学测量作为一种传统的地球化学勘查手段,多年来被众多学者广泛应用于找矿工作中,并且大都取得了较为显著的效果(孙凯等,2011;张善明,2011;席明杰等,2013;王瑞军等,2016;杨笑笑等,2018),同时也证明了这种方法对于指导找矿工作的有效性。在获得测量结果后,对已知矿床(体)的异常,常用判别分析、聚类分析、因子分析等数理统计方法进行评判(张善明等,2011),进而对化探数据所包含的信息进行有效充分的挖掘。那么如何将分析结果合理地与化探异常图、地质信息相结合,从而圈定更为可靠的找矿靶区便成为了问题的关键。但需要注意的是,这种方法最终的找矿效果因环境而异,研究区的地理环境对最终所取得的结果有着非常大的影响。许多学者(席明杰等,2013;袁和等,2017;杨永春等,2017)在新疆、甘肃、内蒙等干旱半干旱地区使用土壤地球化学测量实现了找矿突破,那么在属于季风性半湿润气候的夏家店矿区,这种方法是否依旧可行?本文在总结前人对夏家店金矿研究成果的基础上,对刘家峡测区1∶1万次生晕地球化学异常进行研究,对Au及其伴生元素Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Mo、Bi等10种元素进行相关性分析及因子分析,研究元素间的共生组合关系与成晕过程。根据分析结果进一步剖析各元素的单元素异常图及其组合元素异常图,最终对夏家店金矿床刘家峡测区进行成矿预测,通过工程验证,考察了土壤地球化学测量及所采用的分析方法的可靠性,旨在为矿山进一步找矿工作依据,降低勘探风险。
1研究区地质概况
1.1区域地质背景
夏家店金矿大地构造位置处于商丹缝合带以南扬子板块北缘古被动OO边缘,区域内主要受山-凤及镇-板两条区域性大断裂控制,出露地层以震旦系-泥盆系的镁质碳酸盐岩、各类碎屑岩及少量火山变质岩为主。区域内主要于镇-板大断裂以北岩浆活动强烈,同时在凤-镇大断裂带两侧分布有印支期及加里东期岩浆岩。
1.2矿区地质特征
夏家店金矿的矿床类型为卡林型金矿,矿区内出露地层主要为震旦系-奥陶系及泥盆系地层。矿体赋存于寒武系水沟口组(width=11,height=11,dpi=1101s)地层中,水沟口组在区域上分布稳定,厚度变化不大。下部是我国南方著名的黑色岩系,有硅质岩、炭质硅质岩、炭质板岩、炭质岩和水云母粘土岩等,是区域钒、O、镍、钴、铜、铀和石煤的富集层位。中部为泥灰质碳酸盐岩,产有大量的三叶虫和腕足类化石。上部为一套产早寒武世晚期化石的夹有一些燧石条带或结核的镁质碳酸盐岩;主要控矿构造为镇板大断裂(F1)的两条次级断裂F4及F5;区内没有发现明显的岩浆活动,仅在矿区的北部出露震旦系耀岭河群海相火山变质岩,为低绿片岩相。有较强动力变质作用,岩层发生了变形至破碎,产出碎裂岩、碎斑岩、角砾岩,且与成矿关系密切。根据西北有色地勘局七一三地勘分院(2015)的报告显示:目前矿区内发现Ⅰ号、Ⅱ号及Ⅴ号三条含金破碎蚀变带,金的矿化较强,品位达(0.23~30.9)×10-6,工程控制5个金矿体(Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-3、Ⅴ-1号),其中Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1为本区的主要矿体,其它矿体规模较小,控制程度低。
刘家峡勘查区位于矿区西部。区内主要出露奥陶系-泥盆系,岩性以泥质、砂质、生物灰岩,白云岩,石英砂岩,千枚岩,粉砂质板岩为主,其次有复成砾岩,绢云母板岩等。粉砂质板岩中岩脉较多,主要有石英脉、黄斑岩脉,走向主要近北西向和南北向。本区主要受到了镇-板以及山-凤两条区域性大断裂的影响,追索这两条大断裂在区内形成了许多次级断裂,走向近南北,倾向或东或西。区内未见侵入岩体产出,但大量的石英脉产出反映了与断层有关的热液活动。
2样品采集及分析方法
土壤测量样品采集沿布设的正规测网上的测线进行,在测定的采样点周围点线距1/10范围内取样,样品由三处以上组成。样品的采样层位及介质为B层土壤样品,个别样点采取B+C层或A2层作为替代样品。取样深度20~30cm,样重300~500g,采样避开了各种污染。
本次研究对野外采集的3744件样品进行了化验,主要针对样品中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Mo、Bi共10种元素进行了实验分析,实验于西北有色地质研究院完成。不同元素分析方法如下:Au采用泡沫塑料富集-石墨炉法;Ag采用有机溶剂萃取-火焰原子吸收法;As、Sb、Hg、Bi采用原子荧光光谱法;Cu、Pb、Zn、Mo采用高频等离子发射光谱法。
3土壤地球化学特征
实验完成后,笔者利用多元统计学分析的方法针对上述10种元素进行了研究,其土壤地球化学特征如下。
3.1相关性分析
元素的相关性反映了两种元素间的密切程度以及变化关系,具有相关性可能代表着其地质元素可能在成因和来源上有一定的关联(刘洪等,2015)。用SPSS软件对各元素数据进行相关性分析后发现(表1),Au与As、Sb、Hg、Ag呈显著正向关,其中Au与As、Sb、Hg呈弱相关性,而与Ag则相关性极弱;同时Au与Pb、Zn呈显著负相关,与Cu、Mo、Bi的关系并不密切。从而我们可以将As、Sb、Hg作为找Au的有利标志,Cu、Pb、Zn、Mo、Bi与Au关系并不密切甚至可认为是找Au的不利标志。同时又发现Ag与Cu、Pb、As、Sb、Hg均呈显著正相关关系,可能表明Ag的矿化贯穿整个中低温矿化阶段。
3.2因子分析
因子分析是指研究从变量群中提取共性因子的统计技术,将多个变量最终用少数因子来代替,通过降维的方式达到将复杂问题简单化的目的。我们将其应用于地质领域,就可以用来反映地质现象的内在共生关系。提取公共因子并确定元素组合是获取地质地球化学信息有效方法和手段(时艳香等,2004;董庆吉,2008;杨永春,2017)。对原始数据进行因子分析之前,我们首先对其进行Bartlett球度和KMO检验(表2),KMO统计量是用于比较变量间简单相关系数和偏相关系数的一个指标,其取值在0~1之间,KMO越接近1,越适合作因子分析(薛薇,2001)。经计算发现实验数据KMO度量为0.719,接近于1,表示适合进行因子分析。Sig显著性水平为0.000,小于0.001,拒绝假设其相关系数矩阵为单位矩阵,代表各元素具有相关关系,同样表示其适合进行因子分析。进而笔者对测区各元素数据进行了因子分析(表3),得到的成分矩阵结果中不同主因子中的元素载荷较接近,不易区分。在因子分析中正交旋转因子较初始因子的载荷矩阵更具可解释性(赵少卿等,2012),因而进一步对成分矩阵进行正交旋转,7次迭代后矩阵收敛,本文选取正交旋转成分矩阵来对区内元素的共生组合关系及成晕过程进行讨论。
根据因子分析旋转成分矩阵各个元素的得分情况,我们从10种元素中提取出了5个主因子,累计方差贡献率为68.40%,分别为F1[Au、Ag、As、Hg、Sb]、F2[Ag、Cu、Pb]、F3[Zn]、F4[Mo]及F5[Bi]。F1因子对应了低温元素组合,F2与F3因子对应了中温元素组合,F4及F5因子则对应了高温元素组合。这样明显与温度相关的因子分组分别代表了低温、中温及高温矿化阶段,而F3[Zn]、F4[Mo]及F5[Bi]的OO出现则侧面反应了热液活动是多期次的。
F1[Au、Ag、As、Sb、Hg]因子方差贡献率为25.189%,为所有因子中贡献率最高的一个,同时包含了主成矿元素Au,是所有因子中最值得重视的一个因子。Au、As、Hg、Sb是一个典型的低温元素组合,F1的高方差贡献率可能代表了区内主要的成矿阶段为低温矿化阶段。根据前人对夏家店金矿的认识,矿床的类型为卡林型金矿,As、Sb、Hg则被认为是微细浸染型(卡林型)金矿的重要指示元素。成矿过程中,As、Sb和Hg阴离子团会在成矿热液中呈数量级倍数萃取沉积建造中的较高丰度金,大大提高金在热液中的溶解度,从而使金从地层中被活化转移,并于有利构造带的扩容空间沉淀,形成各种规模的卡林型、类卡林型金矿床(张复新等,2013),也就是说,其对Au的活化迁移起着非常重要的作用,这也就能合理解释为何将Au、As、Sb、Hg归于一个因子且Au的载荷与As、Sb、Hg相差无几(表3)。而Ag作为中温成矿元素,出现在F1因子中可能是由于Ag与Au均为亲硫元素,在区内同时发生了矿化,这与Au与Ag呈显著正相关的结论相吻合。
F2[Ag、Cu、Pb]与F3[Zn]为中温元素组合,两个因子的累计方差贡献率为23.964%,与F1因子的方差贡献率相近;而F4[Mo]及F5[Bi]作为高温元素组合其累计方差贡献率19.248%。这代表矿区的矿化作用主要与中低温热液有关,高温热液的活动并不强烈。Zn元素单独作为一个因子出现可能表示其在热液运移过程中未能与其他成矿元素一同迁移。Mo及Bi两个高温元素作为两个OO因子出现,表明二者关系并不密切。
4单元素异常及组合元素异常特征
上文利用多元统计分析的方法研究了元素间可能存在的内在联系,这种分析不能脱离实际地质情况。因而我们进一步绘制了单元素异常图与组合元素异常图,用上文得到的结论来指导分析元素异常图,同时从各元素空间分布特征及它们之间的空间关系来对之前的研究进行补充,将二者有机结合,从而得到更为可靠的结论。
4.1单元素异常特征
在绘制元素异常图时,首先要确定各元素的背景值及异常下限值,一般方法是取均值作为背景值,均值+2~3倍均方差作为异常下限(李雪菲,2012;马祖飞,2014;焦娟娟,2016)。使用这种方法来计算某元素的背景值及异常下限的前提是该元素的数据要服从正态分布,而事实上,金在地表的分布通常是正向偏斜或负向偏斜的,其它各元素数据也都不会非常理想,这时就需要对野值进行剔除,使数据服从正态分布(张杨,2011;徐萌萌,2013)。先剔除极值,再按均值±3倍标准差迭代剔除野值,直至无剔除点时,此时的均值可视为背景值,均值+2~3倍标准差可作为异常下限。
本次研究,我们剔除极值后,再迭代剔除均值±3倍均方差外的值,不同元素分别经过了14~17次迭代运算,剔除噪点后的均值为认为是背景值,取均值+2.5倍均方差作为异常下限,在对异常下限进行取整后,对于Au异常采用异常下限的1、3、9倍划分出异常外带、中带、内带3级浓度分带;其他元素异常图的异常分带原则上应选取异常下限的1、2、4倍作为浓度分带,但考虑到区内并非每种元素都存在高异常,因而部分元素仅在异常下限值的基础上进行了略微上调(表4),从而我们得到该区的各元素的单元素异常图(图2)。
Au元素异常区规模以中小型规模为主,在研究区西部主要呈东西向展布,中部依稀可以看到沿北东向FⅡ断裂展布,东部异常活跃,异常规模较大,与F1断裂、F3断裂、F8断裂延伸方向对应关系良好,呈南北向展布,为带状,晕的前缘和侧向延伸大,达数百米;宽度也较大,达数十米;异常峰值不明显,呈多峰状的宽阔异常,均匀性差,是在平行密集的构造裂隙带、裂隙相互沟通的情况下形成的(王磊等,2010),指示为呈浸染状矿体。从Au元素的分区特征及其与断裂构造对应关系可以推测,在印支期秦岭造山作用的背景下,随着多次构造运动,使得Au元素向构造活动地带迁移OO,同时引起相邻地层的元素亏损。
Ag元素在研究区内规模较小,且分布分散,总体上依稀呈北东向展布,分布在断裂带两侧;As元素异常规模较大,地球化学场分布规律,在整个研究区范围内都有分布,宏观上As元素异常在研究区内呈现西强东弱的特征。研究区西部,异常强度高、范围大且规律性明显,主要沿F1断层呈近东西向分布,异常对应于泥盆系十家沟组、OO组地层。研究区东部主要呈北西方向展布,与F8及F3断层展布方向相吻合。Hg元素异常区以中小型规模为主,在研究区东部较为复杂,异常规模较大,呈北西向展布,与F8及F3断层展布方向相吻合,在西部规模较小,总体呈东西向展布,但同样有高异常出现。Sb元素异常区主要出现在研究区东部,西部同时有零星的出现,且大都为高异常。Cu、Pb、Zn异常特征相似,规模较小且分布较为分散,但大体分布于断裂构造的附近。Mo、Bi这两种元素异常规模均较小,分散分布于矿区内。
4.2组合元素异常特征
组合元素异常图(图3)主要用以观察Au与不同元素以及各元素间的水平空间关系。不同组合元素异常图中元素的选取主要依据高中低温元素分类,为突出成矿元素Au,Au异常以带状区域表示,其他元素异常则以不同颜色的线型表示。
在因子分析中我们认为F1因子是主成矿因子,并将Au、Ag、As、Sb、Hg归于F1因子。从空间关系上来看,Au元素晕与As、Sb、Hg元素晕基本重合,且其较Au元素晕范围更大,在北东部可以看到Au、As、Sb、Hg元素晕叠加,在西部缺少Sb异常。事实上在微细浸染型金矿床形成过程,矿液中As、Sb、Hg均为易挥发性元素,这种地化特性使As、Sb、Hg等元素往往沿着成矿通道形成于金矿体中及上部,构成的元素晕比Au及其它元素晕大而宽,由金矿体向上和向外出现特有的矿物组合和元素组合分带(王小春等,1992)。因而应当将Au、As、Sb、Hg元素晕叠加的位置作为勘查重点。因子分析中将Ag元素也归于F1因子,从空间上来看,Ag异常大都分布在Au异常的两侧且具有一定的定向性,可以明显的看到在研究区北东部,Ag异常从Au的浓集部位沿着北西向呈串珠状分布,在东部Ag异常从Au异常的外晕沿东西及南北向分布,且愈往西异常规模愈大,表明Ag也是找矿的有利标志。
Ag、Cu、Pb被归于F2因子,其异常叠加较好,表明这几种元素在成矿过程中一同运移。F3因子仅包含Zn元素,其异常分散且规模较小,与Ag、Cu、Pb异常也没有明显的叠加关系,表明Zn在运移过程中未能与Ag、Cu、Pb一同活动,与因子分析认识一致。
F4[Mo]、F5[Bi]作为两个OO因子,其元素异常在区内规模较小,且二者空间上没有明显的叠加关系,分散分布于矿区内。Bi异常与Au异常没有明显关系,但Mo异常在区内东部及西部均与Au异常有叠加关系,这与因子分析及相关性分析得到的结论不同。从相关性分析及因子分析来看,Au与Mo之间并无显著相关性也并不属于一个因子,说明二者在矿化过程中是OO演化的,但其空间上的叠加关系则表明区内曾有岩浆热液活动,从侧面反映了成矿热液以中低温热液为主,同时有高温热液叠加。
5靶区预测
事实上,Au异常浓集部位是最直接有利的找矿部位;F1[Au、Ag、As、Hg、Sb]因子是主成矿因子,且Au与这几种元素均呈现正相关关系,Au、Ag、As、Hg、Sb异常叠加部位是重点找矿部位;从空间上来看元素异常大都沿着断裂构造展布或分布在其附近,表明热液沿着构造裂隙运移,于断裂构造形成的空间内存储下来,最终才在断裂带上方形成了次生晕异常,因而断裂构造与Au、Ag、As、Hg、Sb异常叠加部位是重点找矿部位。观察区内异常分布特征,西部缺少Sb异常且Au异常分布分散,Ag、Cu、Pb异常多分布于Au异常两侧;东部Au、Ag、As、Hg、Sb异常叠加较好,且Au异常密集宽阔,单从这方面来看东部的找矿潜力总体上高于西部。结合前人对夏家店金矿认识(OO涛等,2004;朱华平等,2004;任涛等,2014;夏长玲等,2015),寒武系水沟口组是有利赋矿层位;北东向断裂及不同断裂交汇部位都是成矿的有利部位;南北节理带与东西构造叠加、构造转弯部位次级倒转背斜槽部、不整合面都是成矿有利地段;沿断裂构造发育的硅化、褐铁矿化、黄铁矿化以及铁碳酸盐化蚀变往往是成矿有利部位。据此优选出6个找矿靶区LJX-1~LJX-6(图4),一个甲1类异常、两个乙1类异常及三个乙2类异常(表5)。
6工程验证情况
在6个预测区内通过探槽及钻探工程对异常进行了验证,于预测区LJX-1、LJX-3及LJX-4发现了Ⅱ-3、Ⅱ-4、K4-1及K6-1共4条金矿体,这与之前所分析的东部找矿前景较西部好的认识相吻合。在发现的金矿体中Ⅱ-3及Ⅱ-4号金矿体属于夏家店金矿Ⅱ号金矿带南西向的延伸部分,赋存在寒武系水沟口组(黑色岩系)中,主要岩性为碳-硅-泥质板岩、硅质岩;而K4-1及K6-1则赋存于泥盆系西河岔组,岩性以砂砾岩为主。长期以来,一直将寒武系水沟口组作为夏家店金矿找矿的重要层位,而现如今K4-1及K6-1号金矿体的发现,证明了黑色岩系并不是夏家店金矿唯一的赋矿层位,为夏家店金矿的找矿工作提供了新的认识及找矿方向。
7结论
(1)相关性分析显示主成矿因子Au与As、Sb、Hg、Ag呈正相关关系,与Pb、Zn呈显著负相关,与Cu、Mo、Bi的关系并不密切;因子分析表明F1[Au、Ag、As、Hg、Sb]为主成矿因子,这个元素组合出现对找矿有利;单元素异常图与组合异常图显示元素异常与构造有空间上的叠加关系;总体上Au、Ag、As、Sb、Hg与构造的叠加位置是找矿的最佳位置。
(2)在研究区内圈定了6个预测区,最终于LJX-1、LJX-3及LJX-4内发现了Ⅱ-3、Ⅱ-4、K4-1及K6-1共4条金矿体,分别赋存于寒武系水沟口组及泥盆系西河岔组中,且均受断层控制。泥盆系西河岔组是夏家店金矿新的找矿标志层,下一步找矿工作的重心应落在泥盆系西河岔组以及隐伏层断和深部断裂上。
(3)在研究区内发现了四条金矿体,表明土壤地球化学测量在夏家店金矿是一种十分有效的找矿手段,在下一步找矿找矿工作中可以广泛应用,证明在湿润多雨植、被覆盖率高的非干旱地区依然可以取得良好的找矿效果。
化学教育测量毕业OO范文模板(二):学科核心素养视域下的高中化学教学情境测评OO
【摘要】教学情境是实现教学目标、加强师生交流、培养学生素养的重要媒介。以2018年9节全国性化学优质课为例,基于构成特征、功能特征和过程特征3个维度构建教学情境评价标准,并运用该评价标准对化学优质课的教学情境进行测评分析,以判断化学教学情境的创设是否达到教学预设目的。结果显示:高中化学教学情境与教学目标联系不够密切;情境缺乏对学生高阶思维的生成性培养;情境素材单一,学科核心素养过程性的的培养还有待提升。为了设计科学有效的化学教学情境,教师应围绕教学与评价目标,注重化学教学情境的整体设计;聚焦学科核心素养,强化化学高阶思维能力的培养;丰富情境导入的方式,提升情境素材使用的多样性。
【关键词】核心素养;化学;教学情境;评价标准;优质课测评
在《普通高中化学课程标准(2017版)》(以下简称“课程标准”)中,大部分主题增加了“情境素材建议”,并明确指出内容真实、具体的教学情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台,为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。[1]教学情境的选择、创设、优化是每位教师在进行教学时必须充分考虑的重要问题,但在实际课堂教学中存在着大量教学情境被异化的情况:为创设而创设、情境过度堆砌(指简短情境冗长化,简单情境复杂化)、过度渲染(指有些素材过度渲染危害和过度解读)、过度虚幻(指为了达到教学目的利用虚幻的手段捏造生硬的情境)。[2]在高中化学新课程教学中,教师创设的教学情境是否有效?如何评价判断教学情境的质量?如何优化教学情境的质量?这些问题都需要开展深入的研究。
笔者通过整合构建一套教学情境评价标准作为研究教学情境的评价工具,选择化学优质课作为评价研究对象,对其中的教学情境进行测评和分析,从而判断化学教学情境的创设是否达到教学预设目的。选择优质课作为研究对象主要基于以下考虑:首先,优质课是教师经过充分准备和设计的课程,对于课程标准中有关培养学生学科核心素养有着自身的解读和经验,在这些优质课中能够发现备课教师化学教学的新理念、新思想[3];其次,优质课的教学情境创设质量同样参差不齐,通过测评分析能够给一线教师一定的启发和借鉴。因此,优质课中教学情境存在的问题具有一定的代表性。
一、研究方法
1.测评工具
当前有关教学情境的质性研究较多,量化研究较少,有关教学情境评价工具的研制更少。有关教学情境量化标准的研究主要有以下两个:王祖浩认为化学优质教学情境评价标准可以从“功能”和“构成”两个维度建立[4];OO通过教学情境的7种属性特点分析,构建了12条涵盖教师组织层面的结构评价和学生表现层面的结果评价标准[5]。笔者整合了以上研究成果,从构成、功能以及过程3个特征维度出发,构建了基于化学学科核心素养理念的教学情境评价标准,见表1。
从表1看出,教学情境是指教师根据具体的教学内容和目标精心选择素材,并在恰当时间展现出来的教学场景。因此,对于教学情境的评价需要从素材的构成、情境所实现的作用功能,在具体实施过程中教师和学生的体验性等各个方面进行综合考量。教学情境的构成是否完善合理并符合学生的认知是情境实现相应各种功能的前提和基础;功能是教学情境的灵魂,教学情境的设置首先是为了“完成教学目标和任务”,其次是促进学生高水平的思维,最终达到提高学生科学素养的目标[4];过程特征指标强调在以“学生为主体,教师为主导”的教学理念之下,必须关注情境的具体实施过程是否能够调动师生、生生互动,是否具有一定的教学预设和教学生成,是否能够充分发挥情境的过渡衔接作用。
2.测评对象
笔者从2018年某全国性化学优质课比赛中选取9节优质课作为测评研究对象,这些优质课包括了“化学原理和概念类型”“元素化合物知识类型”两大类。“化学概念和原理”以“及元素化合物”这两类优质课不仅涉及的知识面广,也是初高中常见的化学课型,对广大一线教师有一定的借鉴意义。在对9节优质课进行OO观看和分析后,笔者将每节课的导入教学情境进行提取,如表2所示。
二、研究过程
根据表2可知,在化学优质课中导入情境的创设大多以图片、OO、实验以及活动等方式为素材进行组合,每节化学优质课都有经过精心设计的导入情境。根据化学教学情境评价标准(表1),笔者对每节优质课的导入情境进行具体的分析和评价。
以课例1“离子反应及其发生的条件”为例,根据化学教学情境评价标准对这节优质课中导入情境进行具体分析,教学情境3大特征的例析详见表3。
1.教学情境的特征统计
根据表1的化学教学情境评价标准,从构成、功能以及过程3大特征出发,笔者对表2中每节优质课中的教学导入情境进行特征评价分析,具体评价分析编码见表4。
2.化学教学情境的特征分析
根据优质课课例中教学情境的3大特征分析编码(表4),研究分别从总体上、构成特征、功能特征和过程特征4个方面对教学情境质量进行了具体评析。
(1)总体情况
在化学教学情境评价标准的基础上,笔者首先根据表4优质课中9个教学情境所具有的3大特征因素的数量分别进行频数统计,将教学情境分为3类:有4个特征因素的教学情境;有3个特征因素的教学情境;有2个及以下特征因素的教学情境。然后用上述方法分别对教学情境的3大特征因素进行指标分析。
从图1可知,在9个教学情境的构成特征中,33%的教学情境满足3个构成特征,有22%的教学情境能够实现4个构成特征,而45%的教学情境只有2个甚至2个以下的构成特征这表明在化学优质课中大部分教学情境的构成是相对多样化的,但也有部分教学情境是为了创设而创设的,构成较为单一,未能设计符合培养学生OO学科核心素养的综合教学情境。
从图2可知,在9个教学情境的功能特征中,33%的教学情境有3个功能特征因素,67%的教学情境只能实现2个甚至2个以下的教学功能,没有教学导入情境能够实现4个教学功能。这充分反映了大部分教师在创设教学情境时,对于情境的作用和功能考虑欠佳,忽视了新课标所倡导的“素养为本”的教学理念以及利用教学情境培养学生学科核心素养的功能,对教学情境的发展和生成功能缺少关注。
如图3所示,在过程特征中,有45%的教学情境有3个过程特征因素,22%的教学情境满足4个构成特征,33%的教学情境只有2个及以下的过程特征。这表明了大部分的化学教学情境都是经过了教师的精心准备和加工的,能够在教学过程中达到良好的师生交流,并让学生体验生成性的教学效果;但也存在缺少对学生科学态度和科学精神培养的问题,对科学态度与创新意识等化学学科核心素养过程性的培养也有所忽视。
(2)化学优质课教学情境的构成特征
通过对上述9节化学优质课教学情境的研究,以及对教学情境的构成因素进行统计分析,可发现9个教学导入情境在构成特征上有以下特点。
构成特征C1,即“关注学生的认知发展水平和规律”在9个教学情境中都有所体现,这也说明教师在一节课中进行教学导入情境创设时,关注了学生的认知发展水平,能够从学生的角度出发进行情境创设,充分体现了“以学生为主导”的教育理念。
构成特征C2中,9个教学情境中有6个(占情境总数的67%)体现了基于学生生活实际的情境素材,注重与生产、社会科技等发展的紧密联系。这些教学情境素材真实、赋有情感,能够将学生从身边熟悉的事物引入到课堂之中来,让学生认识到化学学习的意义和作用。
9个教学情境中有3个教学情境体现了C3构成特征,即情境具有针对性,指向了一定的教学目标或教学内容,情境为教学目标服务并串联了整个教学过程。教师在进行教学导入中对情境能否吸引学生的学习兴趣考虑得最多,忽略了情境导入与教学目标的紧密联系。具有C3特征的教学情境占情境总数的33%。
9个教学情境中有7个教学情境体现了OO构成特征,说明情境中的素材不仅蕴含化学问题,且情境之间、学科知识之间具有逻辑性和连贯性,是实现情境功能、培养学生化学学科核心素养的必备因素。具有OO特征的教学情境占情境总数的78%。
(3)化学优质课教学情境的功能特征
对化学优质课中教学情境的功能因素进行统计分析可以得到如下结论。
优质课中教学情境的创设所实现的功能具有多样性,尤其是增进师生、生生之间的交往、营造活跃OO的课堂氛围的交往功能(功能特征F2),9个情境全部情境实现了F2功能。
9个教学情境中有6个情境实现了F3的发展功能特征,即学生能够在教师的指导和素材的呈现OO会到学习化学对社会和个人发展的重要意义,并通过对新旧知识、概念、原理与应用之间的意义联系,发展解决学科知识问题的能力。化学优质课中实现F3功能的教学情境占67%。
在9个教学情境中有3个发挥了将情境与知识相结合、学会学科知识的F1认知功能。情境素材是知识的载体和桥梁,是学生获得知识的重要媒介。化学优质课中实现F1功能的教学情境占33%。
在9个情境中只有1个情境体现了F4的生成功能,这也表明教师在进行情境创设时充分关注了学生高水平思维的发展,只有这样才能真正提高学生的创新和实践能力以及在真实环境中解决问题能力。化学优质课中实现F4功能的教学情境占11%。
(4)化学优质课教学情境过程特征
教学情境第三个主要特征为过程特征,该特征旨在关注教学情境创设和实施中学生和教师的体验性,以及教学过程中情境的连贯性和合理运用。分析9个教学情境的过程特征可得到如下结论。
9个教学情境都涉及P1特征,说明教师能够从教学情境中顺畅自如地将蕴含的教学任务进行提取,串联整个教学活动。这也表明化学优质课中教学情境的创设突出了教师、学生、教学活动三位一体,能够促进整个教学过程。
从单一情境来说,P2是表现较少的特征(3个,仅占总数的33%),说明教师往往忽视了有关科学精神和态度等情感、态度、价值观的体现。在化学课堂教学中,教师往往缺少对体验性情感教学目标的重视。
在9个教学情境中有6个体现了学生能够积极有效地参与情境中并进行问题解决的P3特征(占总数的66%)。有8个体现了教师提出问题时机恰当合理,能够有效进行知识之间的过渡和衔接的P4特征(占总数的89%)。
3.优质课教学情境设计中的不足
综上所述,优质课包含了多种优秀要素,其中,创设有效的教学情境是优质课的重要特征之一。优质课导入教学情境时有着很多值得肯定的特征,但也存在一些问题。
(1)在教学情境创设中,教学内容和教学目标紧密得不够结合
在教学情境各功能特征的频数统计中,构成特征中缺少最多的是C3构成特征,仅占33%。C3的缺失表明,在进行教学情境创设时,教师未能将当前的教学内容和教学目标紧密地结合,缺少具有针对性的学科问题,只是为了达到一定的教学氛围而创设相关情境,未能包含丰富的、针对性的学科相关问题,这样的情境很难发展学生综合性的学科核心素养。
(2)教学情境的认知、生成功能特征不突出
在功能特征中缺少较多的是F1认知功能和F4生成功能。F4仅占11%,也是所有特征中缺失最多的特征,生成功能对情境素材以及教师的教学引导能力等各方面素养要求较高,其要求教师激发学生的高水平思维,在教学情境中形成“认知冲突”,从而引导学生养成问题解决等一系列高水平认知活动。然而,前文分析可知,教师在呈现情境时未能给学生一定的思考空间,无法通过支架式的问题引导学生的高阶思维发展及其能力的逐步形成。
F1认知功能仅占33%。情境素材是核心知识的载体,教师应将核心知识融于其中激发学生的迁移能力。例如,在课例2中,教师利用“初辨豆浆”活动导入分散系课堂中,虽然利用了OO、图片、提问等多种方式,但所围绕的话题是“豆浆的味道”,学生很难将其归类到分散系的相关知识中,因而并未体现情境的认知功能。
(3)生活情境素材单一,学科核心素养过程性的培养有待提升
在过程特征中P2缺失的比重较大,仅占33%。P2包含对学生学科精神、态度等教育,该过程特征是培养发展学生“科学态度与社会责任”学科核心素养的重要体现。素养绝不是一朝一夕能够形成的,需要在教学情境、素材环境、知识的学习和应用中逐步积累。P2的缺失显示了化学课程中的情境生活素材单一,与学生情感态度价值观、学科核心素养发展等过程性的培养联系不够紧密。
三、建议
对化学优质课的导入情境进行量化研究,可以看出,从素材到教学情境的生成,这些教学情境虽然有很多值得肯定的优质特征,但也存在不可忽视的问题,教学情境的质量有待进一步加强。教师可以从“功能”“构成”“过程”3个维度的若干指标出发对教学情境质量进行评价分析,注意完善教学情境的结构,关注情境素材构成设计的整体性,体现教学情境功能的多样性,重视教学情境中师生和生生互动的良好体验性。
1.围绕教学与评价目标,注重化学教学情境的整体设计
对优质课情境导入进行研究分析发现,教师在进行化学教学情境创设时往往孤立地设计单独的教学情境,与课堂的教学与评价目标联系不够密切。教学情境的呈现应该是层层递进的,若干个教学情境有机组合成一节课的大情境,教学情境范围层层递进,最终在教学情境中实现学生各水平、各层次素养的发展。
在素材的选择上,教师要确保所选素材紧密联系学生学习的生产和生活实际,体现时代性、针对性、启发性、过程性、科学性和教育性。[6]因此,教师要围绕教学与评价目标,将各种情境素材“串起来”使用,注重使用的连贯性,注意主干情境之间的前后支持、呼应,注意情境素材的呈现顺序、形式和表征类型等。[7]例如,在“分散系”这一优质课的导入中,播放一篇记者采访外国人对豆浆口感的OO,重点不够突出,仅仅是为了吸引学生注意力而创设的,没有明显的化学学科知识,更不谈学生对知识的应用和问题的解决。例如,教师可采取以与“分散系”有关的性质为出发点,增添胶体的丁达尔效应、豆腐的制备等素材,创设既能够吸引学生兴趣并包含化学学科知识的生活相关情境。
2.聚焦学科核心素养,强化化学高阶思维能力的培养
良好的化学教学情境在关注知识教学的基础上既能激发学生的学习兴趣,还可以揭示知识产生的背景和条件、明确知识的指向性、产生具有迁移价值的一般性知识、蕴含学科问题、弘扬学科价值等。从化学优质课的情境分析中可以发现,教师对教学情境的生成性功能考虑欠佳。情境不仅是学科问题的依托,也是培养学生高阶思维、实践能力的重要环节。当前,致力于学生核心素养的提升,已成为世界各国教育领域共同关注的主题。因此,化学课堂教学情境的创设要聚焦学科核心素养,强化学生高阶思维能力的培养。例如,在进行“铁的重要化合物”课堂教学时,可以利用构建铁的价类二维图的方式创设导入情境,通过引导学生回忆铁在生活中的相关应用(补铁剂、铁制器皿等)以及存在形式(单质、化合物等),复习铁元素的常见化合价,从而绘画出铁的价类二维图。在这一情境中,教师不仅引导学生复习了旧知,明白了铁及其化合物的重要作用,还传授给学生一种学习元素化合物知识的学习技巧,能够培养学生将宏观的不同类别的物质与微观的元素价态进行结合的宏观辨识与微观探析素养,同时通过价类二维图构建培养了模型认知素养。教师从情境素材的选择到教学中情境的展开过程都要关注化学教学情境评价3大功能性特征的实施,帮助学生形成未来发展需要的、正确且有意义的价值观,必备品格和关键能力。
3.丰富情境导入的方式,提升情境素材使用的多样性
综上所述,9节化学优质课在教学导入中采用的情境创设方式仅限于图片、OO、实验等素材的组合,这难免使学生感到单调无味。在结合教学目标的情况下,教师可以利用“化学史”讲故事,如讲解元素周期表的形成阶段与过程;展开小游戏或课前比赛,在进行物质的分类教学时,让两个学生在有分类和没有分类的实验柜中找到相应的实验药品;虚拟实验,采用多媒体技术,用OO或动画的形式对有危害的实验进行虚拟演示等,通过多种形式,结合过渡性的语言进行课堂导入情境的创设。在这其中,教师要成为教学情境的设计者、学生学习的引导者,使学生在情境中接受知识、内化情感、提升能力,真正实现课堂教学的目标。[8]情境素材的选择要回归学生生活经验,力求真实,做到问题、情境、活动三位一体,吸引学生深入挖掘有关的科学知识,逐渐指向化学学科的本质。总之,对于不同类型的化学课堂,教学情境创设的方式也需要针对不同的教学内容进行取材,导入情境的创设需要蕴含与教学目标相联系的学科问题,利用情境素材对学科知识进行包装,引导学生领悟情境中的知识与技能、过程与方法以及情感态度价值观,不断养成学生的学科核心素养。
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