基于“變異理論”的初中化學(xué)解題教學(xué)實(shí)踐

祝錢

摘要：介紹“變異理論”運(yùn)用的“分離”“類合”“對(duì)比”“融合”四種思維策略，提出“明確辨析的內(nèi)容→確定變和不變的屬性→選擇四種思維策略”作為學(xué)習(xí)的一般路徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于目標(biāo)屬性的學(xué)習(xí)。闡釋運(yùn)用該理論的三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：教師專業(yè)素養(yǎng)的提升是學(xué)生核心素養(yǎng)提升的基礎(chǔ)、創(chuàng)設(shè)“變”的學(xué)習(xí)空間是學(xué)生認(rèn)知的原點(diǎn)、學(xué)生思維水平的提高是該理論價(jià)值的重要體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：變異理論;初中化學(xué);解題教學(xué);實(shí)驗(yàn)探究

“變異理論”為瑞典教學(xué)論專家馬飛龍（Marton）教授以“現(xiàn)象圖析學(xué)”為理論原點(diǎn)率先創(chuàng)立[1]，并在20多年的教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)其不斷豐富和完善，使得該理論對(duì)于一線教學(xué)中的“學(xué)教”方式產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。下面先就該理論做簡(jiǎn)單概述。

1 “變異理論”概述

“變異理論”認(rèn)為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)是對(duì)兩個(gè)或多個(gè)事物之間差異性或相似性的感知[2]。如學(xué)生要認(rèn)知“紅色”這一概念，教師若出示一面紅旗，此時(shí)學(xué)生是無(wú)法認(rèn)知紅色的。因?yàn)樵谄湔J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，他無(wú)法確切認(rèn)知到底“紅色”是顏色屬性還是形狀屬性。因此教師應(yīng)該出示形狀相同，但是顏色不同的旗幟，使學(xué)生確切感知“紅色”這一概念;當(dāng)然我們也可以出示顏色相同，但形狀各異的物體讓學(xué)生來(lái)認(rèn)知“紅色”。上述例子很好地詮釋了“變異理論”對(duì)于學(xué)習(xí)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)作用，即前一種是從差異化的屬性中來(lái)辨析（亦稱“審辨”）屬性自身，進(jìn)而獲得對(duì)該屬性的認(rèn)知，而后一種是創(chuàng)設(shè)變化的背景屬性以突顯目標(biāo)屬性，進(jìn)而來(lái)獲得對(duì)該屬性的認(rèn)知。簡(jiǎn)言之，前一種是改變目標(biāo)屬性本身，后一種是改變背景屬性而突顯目標(biāo)屬性。

從前面所述我們可以發(fā)現(xiàn)，“變異理論”關(guān)于學(xué)習(xí)的認(rèn)知是源于事物屬性的變異，因此盡可能地創(chuàng)設(shè)變異環(huán)境（屬性或背景），進(jìn)而可以讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行審辨，以最終達(dá)成學(xué)習(xí)的目的。從學(xué)習(xí)方式上，“變異理論”提出了四種思維策略：分離、類合、對(duì)比和融合。其中前面三種是針對(duì)一種目標(biāo)屬性進(jìn)行的審辨策略，而后一種是針對(duì)兩種及兩種以上的目標(biāo)屬性進(jìn)行審辨的策略方式。

其中，“分離”是指保持背景屬性不變，通過(guò)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)屬性的改變，讓學(xué)習(xí)者能辨析到目標(biāo)屬性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最終學(xué)習(xí)的目的?！邦惡稀笔侵副３帜繕?biāo)屬性不變，通過(guò)改變背景屬性，進(jìn)而突顯目標(biāo)屬性以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者對(duì)其審辨，最終達(dá)成學(xué)習(xí)目的?！皩?duì)比”是指要學(xué)習(xí)某一目標(biāo)屬性，則需要同時(shí)創(chuàng)設(shè)與目標(biāo)屬性相對(duì)的他種屬性，從而使學(xué)習(xí)者能審辨出兩種屬性的差異，進(jìn)而最終達(dá)成學(xué)習(xí)的目標(biāo)?！叭诤稀笔侵府?dāng)目標(biāo)屬性為兩個(gè)及以上的時(shí)候，可以將多個(gè)目標(biāo)綜合為一個(gè)整體進(jìn)行審辨，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)屬性的學(xué)習(xí)[3]。

在具體運(yùn)用這四種策略的時(shí)候，可以遵循以下模式來(lái)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)：明確辨析的內(nèi)容→確定變和不變的屬性→選擇四種思維策略。本文嘗試闡釋四種思維策略在化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究題解題教學(xué)中的具體實(shí)踐。

2 “變異理論”在實(shí)驗(yàn)探究題解題教學(xué)中的實(shí)踐

2.1 “分離”思想在解題教學(xué)中的實(shí)踐

“分離”思想實(shí)際上與科學(xué)學(xué)習(xí)中的控制變量思想具有相同的思維特征，即“從不變中發(fā)現(xiàn)變化”的思想。

例1 請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)方案證明CuSO4溶液的藍(lán)色是由Cu2+引起的。

對(duì)于剛剛進(jìn)入“酸、堿、鹽”知識(shí)學(xué)習(xí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常經(jīng)典的探究問(wèn)題。其中蘊(yùn)含著典型的“分離”思想。正如前文所述，該思維策略的本質(zhì)是改變目標(biāo)屬性，而保持其他屬性不變，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)屬性的認(rèn)知。此時(shí)，教師首先讓學(xué)生明確辨析的內(nèi)容（見表1），然后具體分析對(duì)象溶液中的微粒構(gòu)成——Cu2+、 SO2-4、 H2O，然后引導(dǎo)學(xué)生確認(rèn)變異屬性和不變屬性，最后選擇學(xué)習(xí)策略形成方案，即通過(guò)觀察CuSO4和Na2SO4溶液來(lái)確認(rèn)引起藍(lán)色的原因是Cu2+的存在。

通過(guò)上述例證不難發(fā)現(xiàn)，“分離”思想實(shí)則與化學(xué)探究問(wèn)題中的控制變量的思想有其本質(zhì)上的一致性，都是在控制背景屬性不變的基礎(chǔ)上，改變目標(biāo)屬性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)屬性的審辨。這種思想在“研究某一因素對(duì)于事物變化過(guò)程影響”的實(shí)驗(yàn)中較為常見。如：探究溫度對(duì)物質(zhì)溶解能力的影響、探究哪種離子使酸堿指示劑變色、探究影響H2O2分解產(chǎn)生O2速率的因素等實(shí)驗(yàn)都是該思想的體現(xiàn)。

2.2 “類合”思想在解題教學(xué)中的實(shí)踐

“類合”思想實(shí)際上是“分離”思維的逆向過(guò)程，有時(shí)通過(guò)變化的背景屬性中突顯不變的目標(biāo)屬性，可以使得學(xué)習(xí)者更好地對(duì)目標(biāo)屬性進(jìn)行審辨，以實(shí)現(xiàn)最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

例2 小A同學(xué)想證明CuSO4溶液的藍(lán)色是由Cu2+引起的，分別有以下試劑可供選擇：H2SO4、 Zn、 BaCl2，請(qǐng)同學(xué)們選擇一種試劑設(shè)計(jì)方案，并說(shuō)明理由。

本題所給的試劑實(shí)際上都可以選用，大部分學(xué)生選擇H2SO4和Zn來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選擇這兩種試劑實(shí)際是“分離”思想的體現(xiàn)，學(xué)生習(xí)慣性用正向思維考慮問(wèn)題，這也是可以理解的。為了培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)試劑3 BaCl2進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體分析，即CuSO4+BaCl2BaSO4↓+CuCl2的反應(yīng)中，改變背景屬性，但是目標(biāo)屬性Cu2+不變，以突顯“藍(lán)色由目標(biāo)屬性引起”這一結(jié)論（見表2）。

類合思想和分離思維相比，它所突顯的那個(gè)不變的目標(biāo)屬性所產(chǎn)生的效果有時(shí)往往會(huì)使得學(xué)生對(duì)目標(biāo)屬性產(chǎn)生更加深刻的記憶和認(rèn)知。如在“酸、堿、鹽”通性的課堂教學(xué)中，通過(guò)讓學(xué)生觀察不同酸參與的反應(yīng)中所出現(xiàn)的共同現(xiàn)象，最終讓學(xué)生體驗(yàn)到酸中H+的共有性質(zhì)，這便是類合思想的一次非常生動(dòng)的實(shí)踐。

2.3 “對(duì)比”思想在解題教學(xué)中的實(shí)踐

“對(duì)比”和“分離”思想有類似的地方，都是對(duì)于某一屬性變異的審辨。但是“對(duì)比”英語(yǔ)為contrast，其有“對(duì)立”之意，因此“對(duì)比”前后屬性的變異則傾向于完全相反或不同。

例3 A、 B同學(xué)為了研究“二氧化碳與水反應(yīng)會(huì)有酸性物質(zhì)生成”，分別做了如下的實(shí)驗(yàn)甲和實(shí)驗(yàn)乙。其中實(shí)驗(yàn)乙方案為：B同學(xué)向四朵噴涂有石蕊試劑的干燥小花分別進(jìn)行圖1處理，觀察小花顏色變化。

哪一個(gè)方案更加合理，并請(qǐng)說(shuō)明理由： 。

有一部分學(xué)生對(duì)于問(wèn)題答非所問(wèn)，不能切中要點(diǎn)，究其原因主要有以下幾點(diǎn)：部分學(xué)生沒(méi)有讀清題目，不知問(wèn)題的目的是什么？還有些學(xué)生不知實(shí)驗(yàn)乙圖中各實(shí)驗(yàn)的最終目的是什么？因此，教師可以依據(jù)“變異學(xué)習(xí)”理論的一般步驟，引導(dǎo)學(xué)生沿著明確辨析的內(nèi)容→確定目標(biāo)屬性→對(duì)比學(xué)習(xí)的策略路徑開展學(xué)習(xí)（見表3）。通過(guò)抽取圖片中的信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^、可對(duì)照的信息，引導(dǎo)學(xué)生自主得出相關(guān)答案——即方案乙更合理，因?yàn)橐曳桨竿ㄟ^(guò)與實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）的對(duì)照，排除了水與CO2本身具有酸性的干擾，從而得出“水與CO2反應(yīng)會(huì)形成一種酸性物質(zhì)”的結(jié)論。

2.4 “融合”思想在解題教學(xué)中的實(shí)踐

“融合”思想往往用于多變量問(wèn)題的解決，將多個(gè)目標(biāo)屬性整體考量，可以降低由于多變量之間的相互干擾而引起的審辨不清的問(wèn)題。

例4 小明將鋅粒與過(guò)量的鹽酸一起反應(yīng)，觀察發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度先逐步升高，后又逐漸下降。于是小明設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究“影響該反應(yīng)快慢的因素”，具體數(shù)據(jù)見表4。

（1） 從上述數(shù)據(jù)中分析，影響金屬與酸反應(yīng)快慢的因素是什么？

（2） 發(fā)現(xiàn)反應(yīng)剛開始的一段時(shí)間里產(chǎn)生氣泡的速度逐漸加快，請(qǐng)同學(xué)們思考其中的原因。

上述問(wèn)題中的第（2）問(wèn)有較大一部分學(xué)生不知從何處進(jìn)行分析，有回答“溫度升高，速率加快的”，也有回答“濃度變化速率加快的”。無(wú)論哪一種回答，都未將濃度與溫度兩種因素綜合考慮。所以在解決這一類問(wèn)題的時(shí)候，教師要引導(dǎo)學(xué)生明確問(wèn)題到底要研究什么，然后就研究的問(wèn)題，讓學(xué)生尋找變異屬性——即濃度與溫度;再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)兩個(gè)屬性綜合考慮，細(xì)化每一屬性在反應(yīng)前期的變化（溫度是升高的，濃度隨著反應(yīng)物的減少是降低的）;最后綜合考量?jī)煞N因素得出“在反應(yīng)的前期，溫度對(duì)于反應(yīng)速率的影響要大于濃度的影響”這一結(jié)論（見表5）。

有時(shí)多屬性變量可通過(guò)乘或除的方式進(jìn)行定量處理，以獲得一個(gè)新變量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)新變量的審辨。而當(dāng)變量的乘除很難獲得更清晰的認(rèn)知時(shí)，此時(shí)則可定性化對(duì)比分析各變量對(duì)過(guò)程的影響，以求從整體上對(duì)各變量的主次影響做出判斷。本題便是采用了第二種定性“融合”的思想。

3 對(duì)于“變異理論”的三點(diǎn)認(rèn)識(shí)

3.1 教師專業(yè)素養(yǎng)的提升是學(xué)生核心素養(yǎng)提升的基礎(chǔ)

教師在“變異理論”的課堂教學(xué)實(shí)踐中，深切感受到對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的分析和理解要更加全面、細(xì)致、精準(zhǔn)，作為教師要時(shí)常反思自己的教學(xué)是否講到、講準(zhǔn)、講透。同時(shí)由于該理論常被用于概念教學(xué)，因此對(duì)于學(xué)生前概念、前認(rèn)知的了解就顯得尤為重要。所以在“變異理論”的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，要最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提高，首先要不斷提升教師自身的專業(yè)素養(yǎng)。

3.2 創(chuàng)設(shè)“變”的學(xué)習(xí)空間是學(xué)生認(rèn)知的原點(diǎn)

從前文所敘不難發(fā)現(xiàn)，“變異理論”認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個(gè)審辨的過(guò)程，而審辨的對(duì)象是要有屬性的變異的。因此，在實(shí)際的教學(xué)中創(chuàng)設(shè)“變化”的空間供學(xué)生審辨就顯得尤為重要。但是，教學(xué)是復(fù)雜的過(guò)程，有時(shí)“變”的屬性無(wú)法輕易被學(xué)生直接審辨到，因此，在教學(xué)中教師要善于引導(dǎo)學(xué)生挖掘問(wèn)題情境中的“變”與“不變”，有時(shí)也可以通過(guò)組織學(xué)生進(jìn)行合作討論，以使學(xué)生能自主挖掘、自主發(fā)現(xiàn)“變化”的屬性。在此過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)比、分析、提煉、歸納等手段，最終促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展。

3.3 學(xué)生思維水平的提高是該理論價(jià)值的重要體現(xiàn)

教育最本質(zhì)的東西是當(dāng)多年之后學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)全部遺忘，而在學(xué)生腦中留存下來(lái)的那一點(diǎn)東西——思維和方法。而“變異理論”是基于學(xué)習(xí)者認(rèn)知本質(zhì)和規(guī)律所創(chuàng)設(shè)的，它對(duì)學(xué)習(xí)本質(zhì)的聚焦極大程度地拓展了概念變式教學(xué)的理論深度與實(shí)踐廣度[4]。當(dāng)然，再精妙的學(xué)習(xí)理論，必須要和教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，要把“學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析和解決能力、建模和推理能力有無(wú)提高”作為一條檢驗(yàn)教學(xué)是否成功的重要標(biāo)準(zhǔn)。

誠(chéng)然，任何一項(xiàng)教學(xué)理論都不可能適用于所有的教學(xué)過(guò)程。如“變異理論”對(duì)于概念等陳述性知識(shí)的教學(xué)是非常有幫助的，但是對(duì)于程序性知識(shí)的教學(xué)就略顯不足了。因此，在具體的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，需要我們教師理性看待，批判選擇，豐富內(nèi)涵。

參考文獻(xiàn)：

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