基于變易理論的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
——以“鹽類的水解”為例

皇甫倩，王后雄

美國(guó)教學(xué)設(shè)計(jì)專家瑞奇·R曾指出，“面對(duì)不同的學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)內(nèi)容，精確且靈活的教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)成敗的重要因素”。［1］（P226）課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的核心在于教師需要首先確定教學(xué)內(nèi)容（即“教什么”）以及教學(xué)方法（即“如何教”）的問題。瑞典教育學(xué)家馬飛龍?jiān)诂F(xiàn)象圖析學(xué)的基礎(chǔ)上，提出了變易理論。該理論從重置教師責(zé)任、精耕教學(xué)內(nèi)容、深化研究層次、引導(dǎo)高階思維等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。本文通過介紹變易理論在化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其策略，旨在豐富化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的理論基礎(chǔ)，推進(jìn)化學(xué)教育教學(xué)改革的深入進(jìn)行。

一、“變易理論”的介紹

（一）變易理論的內(nèi)涵

“變易理論”嘗試回答——“在相同的教學(xué)情境中，為什么有些學(xué)生會(huì)比其他學(xué)生要學(xué)得好”這一古老的問題而備受重視。研究表明，它不僅縮小了不同水平學(xué)生之間的差異，還是推動(dòng)教師專業(yè)發(fā)展、提升課堂教學(xué)效能的有效方法。［2］（P序2）其核心要素包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、關(guān)鍵屬性和審辨能力。

1.學(xué)習(xí)內(nèi)容是重點(diǎn)。學(xué)習(xí)內(nèi)容因強(qiáng)調(diào)其動(dòng)態(tài)本質(zhì)而成為在應(yīng)用變易理論時(shí)首先需要關(guān)注的部分。所謂“學(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)本質(zhì)”是指，在課堂教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成是以一種階梯狀的、師生互動(dòng)的動(dòng)態(tài)方式呈現(xiàn)的。即在課堂教學(xué)中，教師將所教授的內(nèi)容逐步變易、深化，學(xué)生在教師所引導(dǎo)的內(nèi)容變易中加深對(duì)知識(shí)的理解，逐步達(dá)到既定目標(biāo)的過程。變易理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)從本質(zhì)上講是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)過程，而這一過程往往包含著學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中不同的體驗(yàn)方式、理解能力、感知狀況和看待事物的標(biāo)準(zhǔn)，而這些都會(huì)影響學(xué)習(xí)內(nèi)容的確定。［3］學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括具體方面和一般方面。所謂具體方面，是指具體的學(xué)科知識(shí)（如：化學(xué)學(xué)科知識(shí)），它是日后工作和學(xué)習(xí)所必需的知識(shí)；一般方面，是指超越了學(xué)科知識(shí)的能力品質(zhì)，它有助于學(xué)習(xí)者在陌生的情境中做出準(zhǔn)確的裁定。

2.關(guān)鍵屬性是核心。真正的知識(shí)來源于經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)，即學(xué)習(xí)者對(duì)待特定事物的已有體驗(yàn)，而學(xué)習(xí)者對(duì)事物的認(rèn)知，取決于其所能夠關(guān)注或辨識(shí)到的該事物的特征。教師在課堂上要做的，就是幫助學(xué)生審辨到被忽視的或者未被注意到的關(guān)鍵特征（即學(xué)習(xí)內(nèi)容關(guān)注的重點(diǎn)），把“變易”帶入到他們認(rèn)為“理所當(dāng)然”的地方。［4］（P181）馬飛龍和他的同事指出，“本質(zhì)上人們對(duì)某事物總是有不同的理解，但又總是假設(shè)其他人對(duì)這件事物的理解跟自己的一模一樣”。［5］表現(xiàn)在實(shí)際教學(xué)中，教師往往會(huì)有這種錯(cuò)覺——自己向?qū)W生所傳授對(duì)知識(shí)的理解，與學(xué)生所接受到的是完全相同的。而事實(shí)卻是，若想達(dá)到這種效果，學(xué)生必須要審辨出學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵屬性，因?yàn)樗钦莆諏W(xué)習(xí)內(nèi)容的核心與前提。

3.審辨能力是關(guān)鍵。變易理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者通過具有質(zhì)的差異的方式去理解同一學(xué)習(xí)內(nèi)容的過程［6］，審辨意味著同時(shí)意識(shí)到不同情境（歷史性）或者特定時(shí)刻（共時(shí)性）對(duì)某個(gè)現(xiàn)象關(guān)鍵特征的各種經(jīng)驗(yàn)，那些能夠被掌握和理解的事物，其獨(dú)特性一定是能夠被人們所審辨出來的。這是因?yàn)?，學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵屬性之間是通過正確的審辨而產(chǎn)生聯(lián)系的因此，學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在于學(xué)習(xí)者是否具有一定的審辨能力。

（二）變易范式

變易范式是指，保持事物的某些特征不變，只變化另外一些特征以幫助審辨出關(guān)鍵特征的變與不變的教學(xué)策略［7］（P88），主要包括：對(duì)比（contrast）、區(qū)分（separation）、類合（generalization）、融合（fusion）［4］（P188），每種范式又分別關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容的不同方面（見表1）。

表1 . 變易范式的常見類型

二、變易理論在中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

變易理論強(qiáng)調(diào)在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造更多“變易”的空間，使他們審辨出現(xiàn)象或事物的關(guān)鍵屬性，從而有針對(duì)性地指導(dǎo)和幫助學(xué)習(xí)者的理解。本文以“鹽類的水解”為例，探討變易理論在中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以期為一線教師的有效教學(xué)提供新的思路的方法。

（一）分析學(xué)生學(xué)情，選擇教學(xué)內(nèi)容

在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)，最容易忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)便是對(duì)學(xué)生學(xué)情的分析。教學(xué)設(shè)計(jì)必須要分析學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),掌握學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)、認(rèn)知方式。［8］變易理論強(qiáng)調(diào)教師在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)，需要與學(xué)生獲得主體間性認(rèn)同，即要獲得學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解方式和理解程度。這是因?yàn)?，這種先入為主的認(rèn)知方式和認(rèn)知結(jié)果很可能會(huì)干擾學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)。如此一來，便要求教師不僅要了解學(xué)生慣用的學(xué)習(xí)方式，更要明確學(xué)生的意識(shí)結(jié)構(gòu)，探明學(xué)生現(xiàn)有學(xué)情與教學(xué)目標(biāo)之間的差距，從而選擇合適的教學(xué)內(nèi)容。教師在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：一是準(zhǔn)確性。教學(xué)內(nèi)容必須是科學(xué)、準(zhǔn)確的，是需要教師自身也具備扎實(shí)和精準(zhǔn)學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)的；二是重要性。教學(xué)內(nèi)容一定是學(xué)生最容易混淆或理解有困難的，是教師最需要攻破的重點(diǎn)和難點(diǎn)；三是延續(xù)性。所選擇的教學(xué)內(nèi)容既要滿足知識(shí)間的共同性，又要滿足其差異性，以助于學(xué)生學(xué)習(xí)的持續(xù)性。

“鹽類的水解”是高中化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)，也是學(xué)生掌握的難點(diǎn)。該內(nèi)容既是在學(xué)生掌握化學(xué)平衡原理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論電解質(zhì)在水溶液中的電離行為的部分，是平衡原理的具體應(yīng)用，又是后續(xù)電化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。從知識(shí)結(jié)構(gòu)上講，鹽類的水解平衡體系是繼弱酸、弱堿及水的平衡體系之后的又一個(gè)電解質(zhì)溶液的平衡體系，有利于學(xué)生形成一個(gè)相對(duì)完整的電解質(zhì)溶液平衡體系。

（二）聚焦教學(xué)目標(biāo)，審辨關(guān)鍵屬性

教師根據(jù)不同類型的教學(xué)內(nèi)容（如理論內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)內(nèi)容等），依據(jù)學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)，通過分析教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)，明確教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵屬性。教師能否審辨出教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵屬性，是決定其教學(xué)質(zhì)量高低的核心因素。“鹽類的水解”的教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)如下：

一是理解鹽類水解的實(shí)質(zhì)，能解釋強(qiáng)酸弱堿鹽和強(qiáng)堿弱酸鹽的水解；能應(yīng)用鹽類水解規(guī)律判斷鹽溶液的酸堿性；二是掌握“實(shí)驗(yàn)探究—提出問題—分析討論—總結(jié)歸納—交流應(yīng)用”的科學(xué)探究方法；三是通過處理數(shù)據(jù)，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；在建立新概念的過程中，樹立辯證統(tǒng)一分析問題的思維模式。教學(xué)重難點(diǎn)則包括理解鹽類水解的定義和實(shí)質(zhì)。

教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成與評(píng)價(jià)要從教學(xué)活動(dòng)開展過程中來實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)的生成要體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地要求，教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要以學(xué)生為主體，基于學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)。［9］在開展教學(xué)之前，應(yīng)充分考慮所教內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)，要秉持以學(xué)生發(fā)展為核心，以變易理論為指導(dǎo)的原則，既要重視學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲取，又要突出學(xué)生把握學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵屬性和特征的能力培養(yǎng)。例如，根據(jù)學(xué)情分析可知，鹽類的水解屬于學(xué)生已學(xué)的化學(xué)平衡知識(shí)，但它同時(shí)涉及強(qiáng)、弱電解質(zhì)的電離平衡，內(nèi)容更加復(fù)雜，具有變化性、綜合性和規(guī)律性，加上由上述教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)可知，該部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生要求較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)的難度較大。因此，教師可以通過創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)情境，如通過大量的實(shí)驗(yàn)來呈現(xiàn)不同鹽溶液的酸堿性，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突；再通過個(gè)案研究使水解過程直觀化，來引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、積極地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，識(shí)別其關(guān)鍵屬性——“鹽電離出的弱酸陰離子或弱堿陽離子，結(jié)合水電離的氫離子或氫氧根，生成弱酸或弱堿，使水的電離平衡發(fā)生移動(dòng)”，從而思考、構(gòu)建專屬于自己的電解質(zhì)溶液平衡的知識(shí)體系，并在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

（三）活用變易范式，開展教學(xué)設(shè)計(jì)

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，圍繞著教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵屬性，將學(xué)生的注意和認(rèn)知加工引向既已確定的關(guān)鍵屬性上，靈活且恰當(dāng)?shù)刈龊米円追妒降倪x擇與設(shè)計(jì)。需要指明的是，四種變易范式的使用不存在固定的順序和搭配。本文以“鹽類的水解”為例，將變易理論融入教學(xué)設(shè)計(jì)并在課堂教學(xué)中予以實(shí)施，其教學(xué)過程如表2所示。

表2 . 基于變易理論的“鹽類的水解”的教學(xué)過程

（續(xù)表2）

在上述教學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了兩種變易范式：

一是對(duì)比范式。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生審辨出關(guān)鍵屬性——氯化銨溶液中的氫離子濃度比純水大，即氯化銨的鹽溶液顯酸性，從而引發(fā)認(rèn)知沖突（表3）。

表3 . 變易范式——對(duì)比

二是類合范式。（1）通過探究實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同鹽溶液的酸堿性，尋找鹽溶液的酸堿性與鹽類型之間的關(guān)系時(shí)，通過類合，幫助學(xué)生審辨出鹽溶液呈酸堿性的原因；（2）以硅酸鈉、醋酸鈉和氯化銨溶液為例，結(jié)合電離的知識(shí)、通過微觀層面的分析，進(jìn)一步探究鹽溶液呈酸堿性的原因時(shí)，利用類合范式審辨出鹽類水解的概念和實(shí)質(zhì)。應(yīng)用類合范式的具體內(nèi)容雖然不同，但審辨出的關(guān)鍵屬性卻是相同的（見表4）。

表4 . 變易范式——類合

三、基于變易理論的中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化策略

“變易理論”強(qiáng)調(diào)教師在“變”與“不變”中突出現(xiàn)象或事物在某個(gè)方面的關(guān)鍵特征。基于變易理論的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，要求我們不僅要關(guān)注教師在課堂教學(xué)中的方法、策略、技能等，更要關(guān)注學(xué)生在課堂上所體驗(yàn)到的學(xué)習(xí)內(nèi)容。據(jù)此，本文提出了基于變易理論的中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化策略。

（一）立足學(xué)習(xí)起點(diǎn)，聚焦重點(diǎn)難點(diǎn)

隨著化學(xué)課程改革的深入發(fā)展，“以學(xué)定教”的教學(xué)理念逐漸被推廣，探明學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)起點(diǎn)在教學(xué)設(shè)計(jì)中越來越受到重視。變易理論認(rèn)為，只有審辨到學(xué)生對(duì)某一內(nèi)容的理解程度，探明學(xué)生已具有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)或知識(shí)儲(chǔ)備，才能夠確定教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)并實(shí)施課堂教學(xué)。這是因?yàn)?，在探明學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)起點(diǎn)的過程中，那些在認(rèn)識(shí)和理解事物特定方面表現(xiàn)突出的學(xué)生為學(xué)習(xí)化學(xué)內(nèi)容關(guān)鍵屬性的擬定提供了直接或潛在的線索；而那些在認(rèn)識(shí)和理解事物特定方面出現(xiàn)偏頗的學(xué)生則為教師的化學(xué)課堂教學(xué)開放了空間。［10］而基于變易理論的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的核心在于，要讓學(xué)生盡可能地通過“理解的集合”感受到不同觀點(diǎn)或思想的變易，進(jìn)而加深或改變對(duì)事物原有的理解。因此，教師可以在課前，通過問卷調(diào)查、訪談等方法，既讓學(xué)生清楚教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，也能了解不同學(xué)業(yè)水平的學(xué)生在該內(nèi)容理解上的差異，從而明確教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)，為后續(xù)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施提供依據(jù)和準(zhǔn)備。

（二）明晰學(xué)習(xí)內(nèi)容，確定關(guān)鍵屬性

變易理論認(rèn)為，在教學(xué)中存在著“教師預(yù)設(shè)的教學(xué)內(nèi)容”、“課堂實(shí)踐著的教學(xué)內(nèi)容”以及“學(xué)生體驗(yàn)到的教學(xué)內(nèi)容”這三種教學(xué)內(nèi)容，并指出：“如果沒有合宜的教學(xué)內(nèi)容，那么無論在教學(xué)方法上玩兒什么花招，樹什么大旗，都不可能是一節(jié)成功的課”［11］，明晰教學(xué)內(nèi)容是確定其關(guān)鍵屬性的前提。然而，在現(xiàn)實(shí)的化學(xué)課堂上，教師對(duì)學(xué)生實(shí)際體驗(yàn)到了何種內(nèi)容（即教學(xué)內(nèi)容）的關(guān)注度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，主要表現(xiàn)在對(duì)每一階段教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)定不清，確定教學(xué)內(nèi)容關(guān)鍵屬性的力度不夠，沒有利用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和策略將“預(yù)期的教學(xué)內(nèi)容”通過課堂上“實(shí)踐著的教學(xué)內(nèi)容”，轉(zhuǎn)變成學(xué)生“體驗(yàn)到的學(xué)習(xí)內(nèi)容”，實(shí)現(xiàn)三者的協(xié)調(diào)一致。鑒于此，教師可以通過分析優(yōu)質(zhì)公開課、優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)方案等方法，學(xué)習(xí)其他教師針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容的處理方式及其關(guān)鍵屬性的確定方法，明晰所授的教學(xué)內(nèi)容，選擇合理的教學(xué)方法和變易范式，指導(dǎo)學(xué)生審辨出在該教學(xué)內(nèi)容上的關(guān)鍵屬性，最終實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)質(zhì)量的最優(yōu)化。

（三）活用變易模式，提高教學(xué)成效

變易理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)必須透過審辨，而審辨則必須透過變易，沒有變易，某些概念根本無法被審辨出來。因此，將變易理論運(yùn)用于課堂教學(xué)實(shí)踐的變易模式則顯得尤為重要?！白円桌碚摗币曇跋碌恼n堂教學(xué)實(shí)踐存在著三種變易模式：第一，“學(xué)生—學(xué)習(xí)內(nèi)容”變易模式。是指對(duì)不同學(xué)業(yè)水平的學(xué)生在學(xué)習(xí)內(nèi)容理解上的變易。該模式旨在幫助教師探明不同學(xué)業(yè)水平學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，為基于變易理論的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化奠定基礎(chǔ)；第二，“教師—教學(xué)內(nèi)容”變易模式。是指教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容在理解和處理方式上的變易。這種變易主要是通過從同行教師或教育研究者那里獲知對(duì)教學(xué)內(nèi)容的新認(rèn)識(shí)或教學(xué)方法的新體驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)的。它與第一種變易模式共同構(gòu)成了確定學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要依據(jù)；第三，“工具化”的變易模式。它是指將變易作為課堂教學(xué)的實(shí)施工具，旨在幫助學(xué)生準(zhǔn)確掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的“關(guān)鍵屬性”?；谧円桌碚摰恼n堂教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化離不開上述三種變易模式的靈活運(yùn)用。

當(dāng)然，任何一種學(xué)習(xí)理論都不會(huì)是萬能的，變易理論雖然具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在著對(duì)變易理論的適用條件和變易范式類型界定的理解不清晰，從而機(jī)械運(yùn)用變易理論等諸多問題，這需要廣大一線教師在使用變易理論之前，透徹理解變易理論，準(zhǔn)確歸屬變易范式，并選出真正適合變易理論的教學(xué)內(nèi)容，并在課堂教學(xué)過程中靈活地調(diào)整教學(xué)方案，以保證變易理論發(fā)揮其最大的功效，推進(jìn)教學(xué)效益的全面提升。