基于SOLO分類理論的化學(xué)“四重表征”教學(xué)研究

摘要：SOLO分類評(píng)價(jià)法作為一種質(zhì)性評(píng)價(jià)方法對(duì)化學(xué)教學(xué)有著很好的指導(dǎo)意義。在分析SOLO理論內(nèi)涵與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以高中化學(xué)“濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響”內(nèi)容為例，結(jié)合SOLO理論的四個(gè)發(fā)展水平，從“宏觀-微觀-符號(hào)-曲線”四重表征的角度進(jìn)行了教學(xué)研究，并探討了兩種理論在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：SOLO分類評(píng)價(jià)；四重表征；化學(xué)平衡；手持技術(shù)

文章編號(hào)：1005–6629（2013）10–0031–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問題的提出

傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)過分強(qiáng)調(diào)量化評(píng)價(jià)方式，以知識(shí)技能為評(píng)價(jià)目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握的多少，而不能反映出學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展。SOLO分類評(píng)價(jià)法作為一種質(zhì)性評(píng)價(jià)方法能夠全面、深入、真實(shí)再現(xiàn)評(píng)價(jià)對(duì)象特點(diǎn)、思維發(fā)展階段和發(fā)展趨勢(shì)，有利于教師制定教學(xué)目標(biāo)、實(shí)施教學(xué)過程以及檢測(cè)教學(xué)效果[1]，對(duì)化學(xué)教學(xué)有著很好的指導(dǎo)意義。

“化學(xué)平衡及其影響因素”是高中化學(xué)的基本理論之一，對(duì)電離平衡、水解平衡、溶解平衡等知識(shí)的學(xué)習(xí)起著基礎(chǔ)作用，但是其微觀抽象性會(huì)對(duì)學(xué)生的理解產(chǎn)生障礙。從多重角度引導(dǎo)學(xué)生理解條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，有利于學(xué)生加深對(duì)這一理論的認(rèn)識(shí)。本文以“濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響”為例，進(jìn)行了基于SOLO分類理論的“四重表征”教學(xué)研究，以期為中學(xué)化學(xué)教師提供借鑒。

2 SOLO分類理論與“四重表征”教學(xué)

2.1 SOLO分類理論

“SOLO”是英文“Structure of the Observed Learning Outcome”的縮寫，意為：可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)[2]。SOLO分類理論是在皮亞杰發(fā)展階段學(xué)說的基礎(chǔ)上，由澳大利亞教育心理學(xué)家約翰·比格斯（John Biggs）首先提出，是一種反映學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平的評(píng)價(jià)理論。該理論認(rèn)為學(xué)生在對(duì)具體知識(shí)認(rèn)知的過程中具有階段性，而且這種階段性是可以觀察到的。它關(guān)注學(xué)生在解決問題時(shí)所反映出的思維方式以及所能處理的相關(guān)線索的復(fù)雜程度[3]。SOLO理論基于學(xué)生對(duì)某一具體問題反應(yīng)的分析，對(duì)學(xué)生的思維水平由低到高劃分為以下五個(gè)基本結(jié)構(gòu)層次[4]：（1）前結(jié)構(gòu)水平，學(xué)生被無關(guān)信息和已有經(jīng)驗(yàn)誤導(dǎo)，無法理解和解決問題；（2）單一結(jié)構(gòu)水平，通過一個(gè)與問題相關(guān)的線索來建立問題和答案之間的聯(lián)系；（3）多元結(jié)構(gòu)水平，利用多個(gè)相互獨(dú)立的線索和信息來連接問題與答案；（4）關(guān)聯(lián)水平，學(xué)生能夠?qū)栴}情境下各個(gè)線索之間建立本質(zhì)聯(lián)系，使其成為一個(gè)有機(jī)整體；（5）拓展抽象水平，能夠超越問題本身，歸納各種信息并進(jìn)行更抽象的概括，使結(jié)構(gòu)更加完整。

SOLO分類的本質(zhì)具有層次性[5]，學(xué)生在解決問題時(shí)，需要經(jīng)歷每一個(gè)水平，前一種水平的發(fā)展是后一種水平發(fā)展的基礎(chǔ)。依次遞增的五級(jí)結(jié)構(gòu)水平的問題，能引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)不同水平的再認(rèn)知，有利于促進(jìn)學(xué)生更好地發(fā)展。

2.2 “四重表征”教學(xué)

“四重表征”教學(xué)指的是對(duì)物理或化學(xué)變化從“宏觀-微觀-符號(hào)-曲線”四重角度進(jìn)行表征與表征間相互轉(zhuǎn)換的教學(xué)模式[6]。宏觀表征是指顏色、狀態(tài)、氣味等方面可觀察的宏觀現(xiàn)象在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映；微觀表征是指微粒組成結(jié)構(gòu)、相互作用及變化等微觀屬性在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映；符號(hào)表征是指化學(xué)式、化學(xué)方程式等符號(hào)形式在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映；曲線表征是指將化學(xué)反應(yīng)中的數(shù)據(jù)變化以定量的曲線的形式在坐標(biāo)軸中記錄下來，其中曲線的起點(diǎn)、拐點(diǎn)和終點(diǎn)反映了化學(xué)反應(yīng)中的變化趨勢(shì)，是將宏觀表征和微觀表征聯(lián)系起來的橋梁[7]。四重表征相互聯(lián)系，組成一個(gè)有機(jī)整體，有助于學(xué)生全面、透徹地認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)物質(zhì)及其變化，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)定量圖像信息處理的能力。

3 基于SOLO分類理論的“四重表征”教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1 單一結(jié)構(gòu)水平：宏觀表征

教師：展示一支盛有0.1 mol/L的重鉻酸鉀溶液的試管，依次向其中滴加6 mol/L的氫氧化鈉溶液和濃硫酸，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生：（描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）溶液顏色變化為：橙紅色→黃色→橙紅色。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生觀察宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生只需獲取單一信息：溶液顏色變化。能正確描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明學(xué)生思維達(dá)到單一結(jié)構(gòu)水平。

環(huán)節(jié)2 多元結(jié)構(gòu)水平：微觀表征

教師：（提問）為什么會(huì)出現(xiàn)上述顏色變化，溶液中的微粒經(jīng)歷了怎樣的變化呢？播放Flash動(dòng)畫模擬這一反應(yīng)的微觀過程。讓學(xué)生描述反應(yīng)過程中各種微粒數(shù)量的變化。

BC段：向溶液中滴加氫氧化鈉，H+濃度降低，平衡被打破，向生成鉻酸根離子的方向移動(dòng)，溶液逐漸變黃，透光率曲線上升；

CD段：反應(yīng)結(jié)束，平衡建立起來，溶液中以鉻酸根離子為主，呈現(xiàn)黃色，透光率呈現(xiàn)一段較高的直線；

DE段：向溶液中滴加濃硫酸，H+濃度增加，平衡再次被打破，向生成重鉻酸根離子的方向移動(dòng)，溶液再次變橙紅，透光率曲線開始下降；

EF段：第二個(gè)平衡建立起來，溶液中以重鉻酸根離子為主，呈現(xiàn)橙紅色，對(duì)比透光率數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)EF段相對(duì)AB段透光率更低。

教師：通過以上分析，如何從生成物濃度變化的角度解釋濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響？

學(xué)生：減少生成物濃度，平衡正向移動(dòng)；增加生成物濃度，平衡逆向移動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：解答這一階段的問題學(xué)生需要將H+數(shù)量的變化遷移到生成物濃度的變化，將顏色的變化遷移到透光率的變化，將平衡的移動(dòng)遷移到曲線的變化趨勢(shì)上，從而抓住化學(xué)平衡移動(dòng)的本質(zhì)，加深對(duì)平衡移動(dòng)連續(xù)性、完整性和動(dòng)態(tài)性的認(rèn)識(shí)。

4 基于SOLO分類理論的“四重表征”教學(xué)思考

基于SOLO分類理論的“四重表征”教學(xué)為我們提供了一條新的教學(xué)及評(píng)價(jià)的思路和方法，把SOLO分類理論的幾個(gè)發(fā)展水平與“四重表征”相結(jié)合，從“宏觀-微觀-符號(hào)-曲線”四個(gè)角度逐級(jí)遞進(jìn)，能夠增進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。結(jié)合本節(jié)內(nèi)容教學(xué)，筆者提出以下幾點(diǎn)教學(xué)思考。

4.1 SOLO分類理論與教學(xué)的結(jié)合

SOLO分類理論很好地解釋了學(xué)生解決問題過程中認(rèn)知發(fā)展的層次和規(guī)律。在本節(jié)內(nèi)容教學(xué)中，從觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到分析透光率曲線變化，從單一結(jié)構(gòu)水平到拓展抽象水平，體現(xiàn)了從量變到質(zhì)變逐級(jí)遞進(jìn)的過程。結(jié)合SOLO理論既可以幫助教師更有層次地組織教學(xué)，根據(jù)學(xué)生在回答問題時(shí)的表現(xiàn)判斷他所處的思維發(fā)展階段，又可以引導(dǎo)學(xué)生利用完成上一水平任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，從一種思維水平過渡到另一種思維水平，從而為教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”帶來理論上的指導(dǎo)。

4.2 “四重表征”與教學(xué)的結(jié)合

新課標(biāo)提倡在教學(xué)過程中突出化學(xué)學(xué)科的思維方式，這就要求教師要引導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀、符號(hào)、曲線四重表征的角度認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)反應(yīng)，并建立四者之間的內(nèi)在聯(lián)系。任何一種表征的薄弱都會(huì)引起不同表征間轉(zhuǎn)換的困難[8]，并會(huì)進(jìn)一步影響學(xué)生四重表征的水平和能力。將“四重表征”與教學(xué)相結(jié)合，有助于教師深入挖掘化學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵，也讓學(xué)生明白同一個(gè)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)在宏觀、微觀、符號(hào)和曲線四個(gè)不同層面具有不同的存在形式，從而能夠由表及里層層推進(jìn)著學(xué)生的理解力，深化學(xué)生對(duì)平衡移動(dòng)原理的理解與記憶，同時(shí)也能促進(jìn)“微粒觀”、“平衡觀”等化學(xué)基本觀念的建構(gòu)。

4.3 手持技術(shù)與教學(xué)的結(jié)合

數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)以其實(shí)時(shí)、定量、連續(xù)、精確和便捷等特點(diǎn)，近年來引起了中學(xué)化學(xué)教學(xué)手段的革新。手持技術(shù)呈現(xiàn)出的透光率曲線對(duì)于學(xué)生理解化學(xué)平衡移動(dòng)的完整性、連續(xù)性有著積極的作用。它同時(shí)也能使知識(shí)的生成過程情景化、問題化、活動(dòng)化和趣味化，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的興趣和熱情[9]。如果只有知識(shí)概念而沒有多樣化的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)形式，學(xué)生將難以將事實(shí)、概念和原理轉(zhuǎn)化為方法、思想和觀念；如果沒有知識(shí)概念，只有實(shí)驗(yàn)活動(dòng)形式，學(xué)生就只能關(guān)注實(shí)驗(yàn)本身，沒有超越自己所做具體實(shí)驗(yàn)本身的意義[10]。因而，“四重表征”教學(xué)與手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)合能夠達(dá)到更高層次教學(xué)與認(rèn)知的整合。

4.4 教學(xué)思路的應(yīng)用拓展

本節(jié)內(nèi)容以“濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響”為例進(jìn)行了基于SOLO分類理論的“四重表征”教學(xué)實(shí)踐。對(duì)于溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響也是類似的，教師可以從整體出發(fā)，結(jié)合SOLO分類理論的幾個(gè)發(fā)展水平，從宏觀性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，微粒相互作用、變化，化學(xué)方程式，溫度、壓強(qiáng)變化曲線四重角度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。對(duì)于后續(xù)“電離平衡”“水解平衡”“沉淀溶解平衡”等單元知識(shí)也可以沿襲這一教學(xué)思路，立足整體，在不同的教學(xué)內(nèi)容完成不同結(jié)構(gòu)水平的知識(shí)建構(gòu)。教師也可以嘗試變換四種表征之間轉(zhuǎn)化的順序，以達(dá)到促進(jìn)學(xué)生理解的目的。

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