基于“變易理論”的初中化學(xué)實驗復(fù)習(xí)教學(xué)的高效設(shè)計

陳敏

摘要：“變易理論”是瑞典教育學(xué)者馬飛龍等人在現(xiàn)象圖式學(xué)基礎(chǔ)上提出的一套學(xué)習(xí)理論，具有深厚的實證基礎(chǔ)。它強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中，讓事物的某些方面同時保持變與不變，使其關(guān)鍵特征凸顯出來并被學(xué)習(xí)者審辯。利用“變易理論”于初中化學(xué)實驗復(fù)習(xí)，能給實驗復(fù)習(xí)教學(xué)帶來新的啟示。

關(guān)鍵詞：“變易理論”；初中化學(xué)；實驗復(fù)習(xí)；高效設(shè)計

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）03-0090

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)?；瘜W(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，它不僅可以幫助我們形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識，而且還可以培養(yǎng)動手、觀察、思維的能力，并獲得化學(xué)實驗技能，它有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、磨煉意志，有利于培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度、作風(fēng)和習(xí)慣，正如當(dāng)代諾貝爾獎獲得者李政道所說的“實驗無論怎樣強(qiáng)調(diào)都不會過分”。近幾年的中考試題加大了對實驗的考查力度，不僅注重實驗的設(shè)計、評價，更重視考查同學(xué)們的創(chuàng)新意識、實踐能力和解決問題的思維過程。因此，做好化學(xué)實驗的復(fù)習(xí)就顯得十分重要。本文以初中化學(xué)中的重要實驗“尾氣處理”為例，以“變易理論”為依托，提出化學(xué)實驗復(fù)習(xí)的設(shè)計策略。

一、當(dāng)前初中化學(xué)實驗復(fù)習(xí)中存在的問題

1. “黑板上講實驗”——羅列知識點(diǎn)，忽視實驗的比較、整理

許多教師在實驗復(fù)習(xí)時，往往對實驗所涉及的知識點(diǎn)不厭其煩地重復(fù)贅述，而不重視對不同類實驗間的比較分析，也不重視對同類實驗間的整理歸納。這樣往往導(dǎo)致學(xué)生在復(fù)習(xí)這些實驗時，只是機(jī)械地記憶知識點(diǎn)，而不能對實驗構(gòu)建完整的體系，使得學(xué)生對這些知識片面化、零碎化。

2. “導(dǎo)學(xué)案填實驗”——填空式復(fù)習(xí)，忽視實驗的創(chuàng)新、評價

部分教師在考前的實驗復(fù)習(xí)中采用填空式的導(dǎo)學(xué)案作為練習(xí)或者學(xué)案。學(xué)生對所要復(fù)習(xí)的實驗內(nèi)容以填空的形式進(jìn)行練習(xí)，使得實驗復(fù)習(xí)變得枯燥乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣索然，且以這樣的方式代替復(fù)習(xí)，并不能達(dá)到對實驗真正意義的挖掘，更無從對實驗進(jìn)行評價和創(chuàng)新，反而造成了學(xué)生思維上的僵化。

3. “試卷上練實驗”——講實驗例題，忽視實驗的設(shè)計、探究

現(xiàn)在還有很多教師在實驗復(fù)習(xí)的時候只是拿以往考試中出現(xiàn)的例題，或者書中、實驗冊中出現(xiàn)的實驗題，通過講授的方式進(jìn)行復(fù)習(xí)，就例題講解例題，就實驗描述實驗，不對這些實驗的設(shè)計意圖、科學(xué)探究進(jìn)行分析討論，更不會對這些實驗用儀器進(jìn)行操作、驗證。如果不對這些珍貴的實驗教學(xué)資源加以二次開發(fā)和利用，那就會失去很多對學(xué)生有利的學(xué)習(xí)機(jī)會。

二、“變易理論”簡介

1. “變易理論”的基本觀點(diǎn)

“變易理論”是瑞典教育學(xué)者馬飛龍和他的同事結(jié)合現(xiàn)象圖析學(xué)，在二十多年實證研究基礎(chǔ)上提出的一套關(guān)于學(xué)習(xí)的理論。香港學(xué)者將“變易理論”框架引入到課堂學(xué)習(xí)研究中，并在實踐中發(fā)揮了廣泛而積極的作用。其基本觀點(diǎn)是：為了認(rèn)識某個事物，就必須注意到這個事物與其他事物之間的不同。當(dāng)一個現(xiàn)象或者一個事物的某個屬性保持變化而其他屬性同時保持不變，變化的屬性將被審辯到。

2. “變易理論”的功能

馬飛龍等人認(rèn)為，變易圖式可以帶出四種功能：對照、類合、區(qū)分、融合。對照，是為了獲得對某件事物的經(jīng)驗必須使用其他事物和它形成對比。通過對照，學(xué)生能直觀地意識到事物之間的不同。類合，指的是如果不同的事物或者情況，都出現(xiàn)某種類似或相同的特征（即不變的部分），那么這一特征便會成為所觀察事物的一個具有普遍性的維度，這個具有普遍性維度的概念就會從其他無關(guān)的特征中被審辯出來，成為這幾類事物的共同特征。區(qū)分，與類合相反，是讓學(xué)生關(guān)注變的方面，從整體中把握事物的關(guān)鍵特征。融合，是指“當(dāng)學(xué)習(xí)者需要同時理解事物的幾個關(guān)鍵特征時，那么他們就應(yīng)該同時體驗到這幾個關(guān)鍵特征的變化”。通過這個過程，學(xué)生能夠意識到“變化”的這幾個方面之間的關(guān)系，以及這些方面與作為整體的學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的關(guān)系。

3. “變易理論”運(yùn)用與科學(xué)實驗復(fù)習(xí)的教學(xué)設(shè)計建議

（1）找準(zhǔn)學(xué)生的學(xué)習(xí)疏漏，完善知識的關(guān)鍵屬性

學(xué)生在新課學(xué)習(xí)之后，對一些概念的某些關(guān)鍵屬性往往存在一些疏漏，在復(fù)習(xí)當(dāng)中，我們的首要任務(wù)是要為學(xué)生完善這些概念的關(guān)鍵屬性，彌補(bǔ)學(xué)生概念學(xué)習(xí)中的疏漏，以完善知識的關(guān)鍵屬性，完善對知識的深刻理解。

（2）尋找合適的變易圖式，建構(gòu)知識的完整體系

通過復(fù)習(xí)，即使學(xué)生已經(jīng)完善了某個知識的關(guān)鍵屬性，在他的認(rèn)知中對這個知識還是零碎化、片面的，想要形成結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的知識體系必須要學(xué)習(xí)者自行進(jìn)行辨識，并為他們的辨識建構(gòu)意義。因此，教師需要幫助學(xué)生進(jìn)一步尋找合適的變易圖式，以幫助學(xué)生構(gòu)建合乎邏輯的、較為完整的知識結(jié)構(gòu)。

（3）注重實驗的類合、區(qū)分，透視知識的內(nèi)在聯(lián)系

化學(xué)實驗知識是比較分散的，僅僅沿教材復(fù)習(xí)，盡管也能記住一些實驗知識，但容易遺忘，不能融會貫通，既不能很好地透視知識的內(nèi)在聯(lián)系，又無法為建構(gòu)整個知識體系起到重要作用。況且，根據(jù)變易理論，要想讓學(xué)生掌握一個重要概念，僅僅使用歸納性變易圖式是不夠的，還需加入對照性變易圖式，這樣的效果才最佳。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念惡?、區(qū)分，能幫助學(xué)生有效區(qū)分不同實驗間的異同，加強(qiáng)對實驗的理解，同時也培養(yǎng)學(xué)生的分析比較能力。

（4）編制恰當(dāng)?shù)淖兪綉?yīng)用，促進(jìn)知識的遷移轉(zhuǎn)化

知識來源于生活，最終將運(yùn)用于生活，化學(xué)知識與人的衣食住行等各方面都密切相關(guān)；而且從近幾年的中考命題可以發(fā)現(xiàn)，試卷中純知識性試題減少，應(yīng)用性試題增多，命題者通過新穎的試題背景，來檢測學(xué)生對知識的遷移能力和運(yùn)用知識解決實際問題的能力，實驗題更是如此。因此，在化學(xué)實驗復(fù)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、靈活運(yùn)用知識解決實際問題的能力至關(guān)重要。那么，如何培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力呢？教師就應(yīng)該在實驗中以解決實際問題為背景，對學(xué)生進(jìn)行恰當(dāng)?shù)淖兪接?xùn)練。

三、教學(xué)案例

1. 學(xué)習(xí)內(nèi)容確定

教材中對尾氣處理沒有專門的教學(xué)要求，只是在個別實驗（如CO還原CuO，HCl氣體的性質(zhì)等）中涉及到相關(guān)內(nèi)容，但在現(xiàn)實生活中，有關(guān)于汽車尾氣處理或者工廠排放的廢氣處理及其引起的大氣污染問題等屢見不鮮，近幾年的中考試題關(guān)注到了這類問題，因此有必要對怎樣更好地處理尾氣、廢氣的實驗方法進(jìn)行一次總結(jié)性學(xué)習(xí)。鑒于學(xué)生已經(jīng)在以往的實驗中學(xué)習(xí)了各種不同氣體的處理方法，本節(jié)課作為一堂復(fù)習(xí)課，確定了以下兩項關(guān)鍵特征：一是不同尾氣處理方法各自不同的圖式、注意事項、使用范圍。二是運(yùn)用多種方法綜合處理工廠廢氣、汽車尾氣的實驗設(shè)計。

【教學(xué)目標(biāo)】

1. 知識與技能

能畫出不同的尾氣處理方法的示意草圖，并能說出不同方法的適用范圍和注意事項。

2. 方法與過程

（1）分析比較不同尾氣處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并能對其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。

（2）綜合、運(yùn)用不同的尾氣處理方法模擬設(shè)計處理鋼鐵廠廢氣、汽車尾氣。

3. 情感態(tài)度與價值觀

認(rèn)識到大氣污染的危害以及尾氣、廢氣處理對治理大氣污染的重要性。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

教學(xué)重點(diǎn)：不同尾氣處理方法的分析。

教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用尾氣處理的方法設(shè)計鋼鐵廠廢氣、汽車尾氣的處理裝置。

【教學(xué)過程】

I. 情境激發(fā)，引出問題

情境一：柴靜和《穹頂之下》。視頻中，柴靜對這個小女孩的采訪。（如圖）

情境二：2013年5～8月每天杭州的天空照片。據(jù)氣象資料統(tǒng)計，2014年，杭州的霧霾天數(shù)達(dá)154天，2013年更是超過了210天（氣象資料記載是239天）。

那么，穹頂之下，我們到底能做些什么呢？（課前已布置學(xué)生了解柴靜的《穹頂之下》以及杭州的霧霾問題，并思考對策。）

（設(shè)計意圖：以熱門事件引起學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)注，同時也引起他們對環(huán)境問題的關(guān)注，并以實事引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

通過杭州一月中每天的天氣狀況照片對照，讓學(xué)生更直接地認(rèn)識到杭州霧霾的嚴(yán)重性。杭州是我們生活的城市，認(rèn)識到身邊的化學(xué)問題并為之進(jìn)行探究可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也是我們學(xué)習(xí)化學(xué)的最終目的。）

II. 任務(wù)活動，解決問題

活動一：回顧已學(xué)的處理尾氣的方法，列表進(jìn)行比較。

吸收法：原理是什么？能用固體來代替水或者溶液嗎？如果說尾氣的溶解度較大，會發(fā)生什么情況？如何改進(jìn)呢？你為什么這么做？（分析不同尾氣吸收裝置圖的工作原理。）

燃燒法：燃燒前加一個吸收裝置多余嗎？有何作用？

收集法：這種方法有什么不足嗎？

（設(shè)計意圖：該活動主要讓學(xué)生類合區(qū)分不同尾氣處理的方法，其變易圖式如下：

學(xué)生在類合區(qū)分中，對學(xué)習(xí)內(nèi)容的主要屬性進(jìn)行完善，并使之結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)化。）

活動二：選擇化工廠尾氣處理裝置

如果給你這些裝置，你會如何來選擇處理裝置？請用連線的方式完成任務(wù)二。

（設(shè)計意圖：學(xué)生在完善了有關(guān)尾氣處理的相關(guān)知識系統(tǒng)下，應(yīng)用與實踐來解決實際問題，這樣的設(shè)計不僅訓(xùn)練了學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識解決實際問題的能力，同時，也將一些固式化的化學(xué)“模型”靈活地加以綜合運(yùn)用，提高了學(xué)生的思維能力。）

III. 自主整理，鞏固小結(jié)

對尾氣處理，有何感想？

（設(shè)計意圖：通過自主的知識整理、鞏固，對學(xué)習(xí)內(nèi)容的各項關(guān)鍵特征梳理、內(nèi)化，再次將知識結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。同時培養(yǎng)學(xué)生歸納、概括知識的能力。）

四、實踐反思

在以往的教學(xué)中，教師往往會假設(shè)學(xué)生理解教師的教學(xué)方式，他的學(xué)習(xí)與教師的預(yù)期是一致的，而事實上學(xué)生對教師所教授的東西會有不同的理解。教師若能預(yù)設(shè)學(xué)生可能的學(xué)習(xí)障礙，或敏銳地捕捉課堂上暴露出來的問題，抓住學(xué)習(xí)的關(guān)鍵屬性，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略來幫助學(xué)生掌握預(yù)期的教學(xué)內(nèi)容就能達(dá)到很好的教學(xué)效果?！白円桌碚摗备雨P(guān)注于學(xué)習(xí)內(nèi)容，將學(xué)習(xí)內(nèi)容作為最直接的學(xué)習(xí)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)，通過構(gòu)建變與不變的必要類型，促進(jìn)學(xué)習(xí)的發(fā)生。當(dāng)然，教師在教學(xué)時，可以考慮適當(dāng)?shù)乩貌煌慕虒W(xué)安排和活動，例如講授、小組探究、實驗、小組討論、學(xué)生匯報、信息技術(shù)等，來讓學(xué)生體驗變與不變的必要類型，主動審辯出學(xué)習(xí)目標(biāo)的關(guān)鍵屬性，以實現(xiàn)主動地學(xué)習(xí)。

杜威曾說：“變化、改變或者運(yùn)動，能刺激學(xué)生觀察，但如果僅僅是刺激觀察，并不會引起思維，變化必須發(fā)生在某種漸增的順序中；每一連續(xù)的變化，都能使人回想起變化以前的東西，并對以后將要出現(xiàn)的東西產(chǎn)生興趣。”這句話正反映了變易理論的主題思想，我們在教學(xué)中應(yīng)該提供一種能夠引起思維的“變”，這種“變”是它的一種語言，用以表達(dá)我們教學(xué)的不變本質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 彭明輝.用課堂學(xué)習(xí)研究促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)——一個基于變易理論的案例[J].人民教育，2009（9）.

（作者單位：浙江省杭州市安吉路實驗學(xué)校 310006）