基于問題的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)過程契合性研究

楊承印+馬志蘭

摘要：基于問題的教學(xué)，就是讓學(xué)生圍繞問題展開學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的思維技能和解決問題的能力。利用Achieve契合性工具及新手型化學(xué)教師的基于問題課堂教學(xué)，對其教學(xué)設(shè)計(jì)與課程標(biāo)準(zhǔn)之間、教學(xué)過程與教學(xué)設(shè)計(jì)之間的契合性進(jìn)行研究，為教師基于問題的教學(xué)優(yōu)化提出建議。

關(guān)鍵詞：基于問題的學(xué)習(xí)；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)過程；Achieve契合性；核心素養(yǎng)

文章編號：1005–6629（2017）5–0012–05 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，要培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的問題意識，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的化學(xué)問題，敢于質(zhì)疑，勤于思索，逐步形成獨(dú)立思考的能力[1]?；诖?，蘇教版高中化學(xué)教材每一單元都設(shè)置了一系列的問題情境，例如“你知道嗎”、“交流與討論”、“活動(dòng)與探究”、“觀察與思考”、“整理與歸納”、“調(diào)查研究”、“問題解決”等欄目；魯科版高中化學(xué)教材中每單元亦設(shè)置了“聯(lián)想·質(zhì)疑”、“交流·研討”、“活動(dòng)·探究”、“觀察·思考”、“遷移·應(yīng)用”等欄目；人教版高中化學(xué)教材中同樣有“學(xué)與問”、“思考與交流”、“科學(xué)探究”、“實(shí)踐活動(dòng)”等。每一版本教材通過設(shè)置這些欄目，使學(xué)生通過對課程的學(xué)習(xí)來了解必要的科學(xué)技術(shù)知識、掌握基本的研究方法、樹立科學(xué)思想、崇尚科學(xué)精神，并具有一定的應(yīng)用它們處理實(shí)際問題、參與公共事務(wù)的能力[2]。

化學(xué)學(xué)科作為自然科學(xué)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)學(xué)生方面的價(jià)值體現(xiàn)在科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神與態(tài)度、科學(xué)應(yīng)用等四個(gè)方面，為學(xué)生在今后生活和工作中面對未知問題時(shí)提供解決問題的思路和方法，使學(xué)生養(yǎng)成終身發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力，形成學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。因此，化學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)建真實(shí)的問題情境，鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生剖析問題、簡化問題、建立化學(xué)模型，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒ń忉寙栴}。由此可以看出基于問題教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的重要性。

1 基于PBL的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)過程的契合性概述

1.1 PBL教學(xué)模式

教學(xué)模式是指在一定的教學(xué)理論和學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，在一定環(huán)境中展開的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式[3]?；趩栴}式學(xué)習(xí)（Problem-based learning，PBL）是一種與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及其教學(xué)原則非常吻合的教學(xué)模式[4]。該教學(xué)模式以問題為起點(diǎn)，學(xué)生在教師引導(dǎo)下，通過小組合作和自主探究，提高解決實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)知識的深層理解和建構(gòu)教學(xué)策略及學(xué)習(xí)方式[5]。針對PBL教學(xué)模式的步驟及結(jié)合化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)對教學(xué)的要求，該教學(xué)模式至少有兩方面的優(yōu)點(diǎn)：創(chuàng)設(shè)待解決的真實(shí)問題情境，提供應(yīng)用科學(xué)方法研究問題的機(jī)會(huì)。

PBL教學(xué)模式符合核心素養(yǎng)導(dǎo)向?qū)虒W(xué)的要求。核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)，要求教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)面對未知的、“原始”的問題情境，這些原始問題可以是課堂生成的，也可以來自生產(chǎn)生活現(xiàn)象，讓學(xué)生獨(dú)立地嘗試用各種方法研究問題，這有助于他們迅速投入到問題情境中。在主動(dòng)學(xué)習(xí)與探究中養(yǎng)成行為習(xí)慣，發(fā)展關(guān)鍵能力。

PBL教學(xué)模式將幫助學(xué)生在不斷的嘗試中感悟化學(xué)家研究過程中所表現(xiàn)出來的情感態(tài)度和價(jià)值觀，幫助學(xué)生把蘊(yùn)含在科學(xué)探究過程中的情感、態(tài)度和價(jià)值觀轉(zhuǎn)化為自身解決實(shí)際問題的行為準(zhǔn)則。不僅獲得了知識，更重要的是體驗(yàn)到了科學(xué)探究的樂趣和科學(xué)精神，養(yǎng)成良好的科學(xué)研究態(tài)度[6]。

1.2 契合性評價(jià)工具介紹

利用Achieve契合性（alignment）評價(jià)工具研究基于問題的化學(xué)課堂教學(xué)與國家課程標(biāo)準(zhǔn)之間的契合性。研究的一般思路是：觀摩課堂教學(xué)視頻；提煉與教學(xué)目標(biāo)相關(guān)的典型問題；分析問題與教學(xué)目標(biāo)、課程標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系；統(tǒng)計(jì)問題結(jié)果，得出教學(xué)設(shè)計(jì)與課程標(biāo)準(zhǔn)契合性的結(jié)論。Achieve契合性評價(jià)工具由向心性、挑戰(zhàn)性、均衡性三個(gè)維度及一系列指標(biāo)構(gòu)成[7]?！跋蛐男浴敝饕从硿y驗(yàn)試題與相應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)的匹配程度，也能反映對應(yīng)的認(rèn)知要求，分解為“內(nèi)容向心性”及“表現(xiàn)向心性”兩個(gè)指標(biāo)?！疤魬?zhàn)性”維度是為了表現(xiàn)試題中所考查的認(rèn)知要求是否合理地反映了課程標(biāo)準(zhǔn)的需要，設(shè)立了“挑戰(zhàn)的來源”以及“挑戰(zhàn)的層次”兩個(gè)指標(biāo)。“均衡性”反映學(xué)習(xí)目標(biāo)在測驗(yàn)中得到反映的比例[8]。

在“內(nèi)容向心性”和“表現(xiàn)向心性”兩個(gè)指標(biāo)中，等級“2”表示問題所涉及的學(xué)科內(nèi)容（或者認(rèn)知要求）與相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)中的描述高度相關(guān)；等級“1”表示問題所涉及的學(xué)科內(nèi)容（或者認(rèn)知要求）與相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)中的描述大致相關(guān)；等級“0”表示問題所涉及的學(xué)科內(nèi)容（或者認(rèn)知要求）與相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)中的描述完全不相關(guān)。在“挑戰(zhàn)的來源”指標(biāo)中，等級“1”表示問題設(shè)計(jì)恰當(dāng)（表述正確，無技術(shù)性錯(cuò)誤）；等級“0”表示問題設(shè)計(jì)不恰當(dāng)（表述錯(cuò)誤或者有技術(shù)性錯(cuò)誤）。在“挑戰(zhàn)的層次”指標(biāo)中，“知道”“了解”“理解”“應(yīng)用”四個(gè)等級是依據(jù)高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)知性學(xué)習(xí)目標(biāo)的水平由低到高的層次確定的[9]。

1.3 典型個(gè)案

以西安市新城區(qū)某中學(xué)新手化學(xué)教師高一“物質(zhì)的分類”課堂教學(xué)為對象，研究其中的“問題”。該教師的職稱為中學(xué)二級教師，從教3年。首先對其教學(xué)設(shè)計(jì)中的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程中生成問題與化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的契合性進(jìn)行分析，然后再對基于教學(xué)設(shè)計(jì)的化學(xué)課堂教學(xué)活動(dòng)與課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的契合性進(jìn)行分析，以確定其教學(xué)過程的有效性。見表1。

2 基于PBL的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)過程的契合性分析

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)與課程標(biāo)準(zhǔn)的契合性

在前述“物質(zhì)的分類”教學(xué)案例中，授課教師參照化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了三個(gè)維度教學(xué)目標(biāo)，其中“知識與技能目標(biāo)”設(shè)計(jì)了兩條內(nèi)容，分別是了解化學(xué)物質(zhì)分類的方法，初步學(xué)會(huì)對化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分類。課程標(biāo)準(zhǔn)從內(nèi)容角度來看，分別涉及根據(jù)物質(zhì)的組成對物質(zhì)進(jìn)行分類，所以教學(xué)目標(biāo)中的知識與技能的要求范圍偏大。從認(rèn)知性學(xué)習(xí)目標(biāo)的水平來看，第二個(gè)教學(xué)目標(biāo)所使用的行為動(dòng)詞是“初步學(xué)會(huì)”，而課程標(biāo)準(zhǔn)中對這條內(nèi)容描述的行為動(dòng)詞是“嘗試”，顯然教師誤將體驗(yàn)性目標(biāo)設(shè)計(jì)成了技能性目標(biāo)。因此，“物質(zhì)的分類”教學(xué)案例中“知識與技能”“過程與方法”目標(biāo)與課程標(biāo)準(zhǔn)有一定的偏離度，契合性中等。

通過對教學(xué)設(shè)計(jì)中教師預(yù)設(shè)問題的統(tǒng)計(jì)，教師一共預(yù)設(shè)了6個(gè)問題。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

在圖1中，從“向心性”維度來看，6個(gè)預(yù)設(shè)問題在“內(nèi)容向心性”中就有4個(gè)符合等級“2”，即問題所涉及的學(xué)科內(nèi)容與相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)描述基本契合。但是“表現(xiàn)向心性”方面就顯得參差不齊，一半問題的“表現(xiàn)向心性”小于等級“2”，即所問問題的認(rèn)知要求與教學(xué)目標(biāo)設(shè)定的認(rèn)知要求不能進(jìn)行明確的匹配，正如統(tǒng)計(jì)中顯示的這6個(gè)問題所達(dá)到的“挑戰(zhàn)的層次”中，“了解”和“理解”層次的問題占到4個(gè)，問題的認(rèn)知層次明顯高于教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的“知道”層次。綜合而言，教學(xué)設(shè)計(jì)中預(yù)設(shè)問題與教學(xué)目標(biāo)的契合性體現(xiàn)為良好的“內(nèi)容向心性”和“挑戰(zhàn)的來源”，不太好的“表現(xiàn)向心性”和“挑戰(zhàn)的層次”。

分析該教學(xué)案例，得出以上結(jié)論的原因是教師對課程標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)知目標(biāo)外顯的行為動(dòng)詞和體驗(yàn)性目標(biāo)內(nèi)隱性的感受性行為動(dòng)詞的認(rèn)識不明確，使用含混不清的動(dòng)詞進(jìn)行描述，也有的教師對動(dòng)詞所對應(yīng)的認(rèn)知層級不明確，從而目標(biāo)制定得比較隨意。

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)過程的契合性

課堂生成的問題為教師提出問題之后，期待學(xué)生回答，或者是明確指出讓學(xué)生回答的問題，這樣的問題數(shù)量為18個(gè)。對這18個(gè)問題分別從“向心性”和“挑戰(zhàn)性”兩個(gè)維度進(jìn)行分析，得到如下結(jié)果。

從圖2來看，18個(gè)問題中有10個(gè)問題是等級“2”，即教師課堂上提出的10個(gè)問題涉及的內(nèi)容是與教學(xué)目標(biāo)描述契合的，6個(gè)問題是等級“1”，2個(gè)問題是等級“0”。從圖3來看，18個(gè)問題中有7個(gè)問題認(rèn)知層級與目標(biāo)設(shè)計(jì)的認(rèn)知層級完全契合，有11個(gè)問題的認(rèn)知層級與目標(biāo)設(shè)計(jì)的認(rèn)知層級的契合度不高或者完全不契合。如在導(dǎo)入新課時(shí)的兩個(gè)問題：“在2s內(nèi)，你從圖1中觀察到了什么？”以及“在2s內(nèi)，你從圖2中觀察到了什么？”這兩個(gè)問題在內(nèi)容向心性與表現(xiàn)向心性上都為等級“0”，挑戰(zhàn)的來源也為“0”。說明這兩個(gè)問題與教學(xué)的三維目標(biāo)無關(guān)，對于僅有45min的課堂時(shí)間它們會(huì)影響到整體教學(xué)效率。

而像“對已學(xué)過的化學(xué)物質(zhì)，根據(jù)成分分為哪幾類？”以及“同學(xué)們，能否對以下物質(zhì)進(jìn)行分類：空氣，O2，Cu，H2SO4，Ba（OH）2，KNO3，CO2？”這樣的問題，在內(nèi)容向心性和表現(xiàn)向心性都為等級“2”，挑戰(zhàn)的來源為等級“1”，這充分說明了與教學(xué)目標(biāo)的高度契合性。因此，化學(xué)教師應(yīng)該更加關(guān)注課堂提問效率，對課堂提出的重點(diǎn)問題進(jìn)行預(yù)設(shè)，建立問題之間的聯(lián)系與層層遞進(jìn)，充分利用問題的反饋?zhàn)饔脕砗饬繉W(xué)生教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。

認(rèn)知性學(xué)習(xí)目標(biāo)水平的4個(gè)層級按學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果由低到高的水平依次是“知道”“了解”“理解”“應(yīng)用”?！爸馈笔侵笇κ聦?shí)或道理能準(zhǔn)確表述；“了解”是指對學(xué)習(xí)材料有一定的認(rèn)知；“理解”是指一種對事物本質(zhì)的認(rèn)識；“應(yīng)用”是指在新情境中使用[10]。結(jié)合圖4的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，教師在課堂上提出問題的認(rèn)知層級分布情況為：“知道”層級10個(gè)問題，“了解”層級5個(gè)問題，“理解”層級3個(gè)問題，“應(yīng)用”層級0個(gè)問題。數(shù)量最多問題集中在“知道”和“了解”層級，而分析教師設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，教師設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)認(rèn)知水平也在“知道”和“了解”層級。

2.3 小結(jié)

對以上數(shù)據(jù)分析可得圖5：提出問題的內(nèi)容向心性方面，教學(xué)設(shè)計(jì)（4/6）相比于教學(xué)過程（10/18），前者與課程標(biāo)準(zhǔn)的契合性更高；提出問題的表現(xiàn)向心性方面，教學(xué)設(shè)計(jì)（3/6）與課程標(biāo)準(zhǔn)的契合度也高于教學(xué)過程（7/18）的契合度；挑戰(zhàn)的來源方面，二者都沒有技術(shù)性錯(cuò)誤；挑戰(zhàn)的層級方面，教師在課堂上提出的問題認(rèn)知水平“知道”層級問題過多（10/18），而“理解”層級問題過少（3/18）。預(yù)設(shè)問題的認(rèn)知層級都比較高，集中體現(xiàn)為“理解”（3/6），而生成問題中主要集中在“知道”（10/18）和“了解”（5/18），教師對問題的認(rèn)知層級有所調(diào)整。

3 結(jié)論

在知識呈幾何級數(shù)激增的時(shí)代，化學(xué)研究的事實(shí)和結(jié)論可能被學(xué)生忘記，但化學(xué)研究的思想方法、研究態(tài)度一定能夠長久地支持學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活和工作。這些被學(xué)生終身保持的，成為他們行為習(xí)慣的就是一個(gè)人的基本素養(yǎng)，學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力是基本素養(yǎng)的組成部分，也是中學(xué)化學(xué)教育的終極價(jià)值所在。這也是PBL教學(xué)模式能有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，使師生在“提出問題-探究問題-解決問題-引發(fā)新問題”的緊張而熱烈的氛圍中進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)。

基于問題教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)不言而喻，但在實(shí)際課堂教學(xué)的應(yīng)用中效果不佳。從以上的基于問題的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)過程契合性的研究數(shù)據(jù)分析可以看出，教師雖然運(yùn)用了基于問題式教學(xué)模式，但在問題的設(shè)計(jì)上少了一些對課程標(biāo)準(zhǔn)的參考，也對問題在課堂上引起的效應(yīng)與所要達(dá)成的目標(biāo)之間沒有更深入的思考。首先表現(xiàn)在對問題數(shù)量的大幅度調(diào)整。其次，教學(xué)設(shè)計(jì)中認(rèn)知層級高于教學(xué)過程，教學(xué)設(shè)計(jì)相比于真實(shí)課堂是相對比較理想的。再者，表現(xiàn)向心性方面，教學(xué)設(shè)計(jì)也優(yōu)于教學(xué)過程。

基于這樣的問題，建議對教學(xué)的設(shè)計(jì)更應(yīng)該從提出問題入手，多從課程標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)并思考一些能激發(fā)學(xué)生多角度思考的問題，也可以嘗試一些不能形成統(tǒng)一結(jié)論的開放性問題，甚至是挑戰(zhàn)權(quán)威性的問題。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要注重自己所提問題與所想達(dá)到效果的可行性分析，要模擬實(shí)際課堂，配合學(xué)生的心理特點(diǎn)，切實(shí)達(dá)到自己預(yù)設(shè)的認(rèn)知層級。

教師在教學(xué)過程中，若對知識的傳授過于迫切，對學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)僅做思維引導(dǎo)，這也會(huì)使許多學(xué)生失去了發(fā)現(xiàn)問題的機(jī)會(huì)。教師應(yīng)該樹立探究-發(fā)現(xiàn)-再探究問題的思想意識，形成發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的問題比得到一個(gè)事實(shí)性結(jié)論重要的觀念。知識不要給得太直接，讓學(xué)生充分地探究，解決了一個(gè)又一個(gè)新問題之后再得到結(jié)論。甚至可以在實(shí)驗(yàn)探究之前給學(xué)生一個(gè)相反的結(jié)論，使學(xué)生對自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生懷疑，這樣學(xué)生也就會(huì)更仔細(xì)的檢查實(shí)驗(yàn)，相互討論，發(fā)現(xiàn)各種問題，探究再探究，最終堅(jiān)持己見，得到結(jié)論，培養(yǎng)關(guān)鍵能力。結(jié)論本身對于學(xué)生是重要的，但追求結(jié)論的過程是同樣不可忽視的，結(jié)論是會(huì)忘卻的，而留下來的東西就是追求結(jié)論的過程。

PBL教學(xué)模式的化學(xué)課堂教學(xué)從多方面給我們以啟示，從教學(xué)目標(biāo)的定位、學(xué)習(xí)的切入點(diǎn)、師生關(guān)系及課堂組織形式等方面發(fā)生了明顯的改變，不僅轉(zhuǎn)變了教師的教學(xué)模式，也提高了教學(xué)效果，同時(shí)對于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)也有很大的作用。通過PBL教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，讓化學(xué)課堂成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的課堂，給學(xué)生留下對他們終身發(fā)展最有價(jià)值的東西。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部制訂.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003：7～8.

[2]中華人民共和國國務(wù)院.全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要（2006-2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/ 2006-03/20/content_231610.htm.

[3]何克抗，李克東，謝幼如等.“主導(dǎo)-主體”教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)[J].電化教育研究，2000，（2）：3～9.

[4]劉儒德.問題式學(xué)習(xí)：一條體現(xiàn)建構(gòu)主義思想的教學(xué)改革思路[J].教育理論與實(shí)踐，2001，（5）：53～56.

[5]徐文娟，楊承印.論基于問題式學(xué)習(xí)（PBL）的有效實(shí)施[J].教育學(xué)報(bào)，2006，（3）：47～50.

[6]邢紅，陳清梅.論高考物理能力理論與命題導(dǎo)向[J].課程·教材·教法，2007，（11）：63～68.

[7]楊玉琴，張新宇，占小紅.美國Achieve“測驗(yàn)-標(biāo)準(zhǔn)”一致性分析工具的研究及啟示[J].教育科學(xué)，2011，（4）：86～90.

[8] R. Rothman， J. Slattery， J. Vranek & L. Resnick. Benchmarking and Alignment of Standards and Testing [J]. Educational Assessment，2004，9（1/2）：1～27.

[9]鄭小燕.高中化學(xué)教師課堂教學(xué)與國家課程目標(biāo)契合性研究[D].西安：陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015.

[10]程思源，楊承印.基于課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)：以化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的微課為例[J].亞太教育，2016，（13）：57.