拼圖式合作學習在化學復雜問題解決中的應用

楊志月 曾楨恒 劉翠 莊啟亞

[摘? ?要]提升化學問題解決能力是化學教學的主要目標之一，但是由于學生解決問題策略的匱乏，部分學生解決化學問題的能力并不令人滿意，因此需要教師教給學生掃除問題起始狀態(tài)與目標狀態(tài)之間障礙的方法。拼圖式合作學習通過將化學問題的目標狀態(tài)比作一幅完整的圖案并將其劃分為次級子目標交給學生去完成，不僅能夠提高學生對問題分解策略的認知，還能有效提高學生的自信心，進而提高學生解決問題的能力。

[關鍵詞]拼圖式合作學習;化學問題教學;問題分解策略

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）29-0078-03

一、問題提出

《普通高中化學課程標準（2017年版）》中明確提出要培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)，而核心素養(yǎng)中融合了對學生問題解決能力發(fā)展的要求[1]。由此可見，化學問題解決能力對于學生的化學學習非常重要。成功解決化學問題離不開扎實的化學知識、問題解決的策略和自信心[2]。教學實踐表明，部分學生獨立解決復雜的綜合性化學問題的能力并不理想。出現(xiàn)這種現(xiàn)狀很大程度上并不是因為學生缺乏相關的化學知識，而是學生沒有掌握解決問題的策略[3]。復雜的化學問題因其需要經(jīng)過一定的間接思維活動才能達到問題解決的目標狀態(tài)，因此具有一定的難度。將拼圖式合作學習應用于化學教學中，通過問題表征將復雜的化學問題分解為多個次級子問題，有利于學生掌握問題分解策略，幫助學生在問題的起始狀態(tài)與目標狀態(tài)之間架構階梯，并通過子目標的實現(xiàn)，綜合達到解決問題的目的。

二、拼圖式合作學習

拼圖式合作學習（Jigsaw Cooperation），是在合作學習的基礎上提出來的，是翻轉課堂的一種形式，由社會心理學家艾略特·阿隆森（Elliot Aronson）于1971年首次設計[4]，最初應用于課堂教學中是為了提高學生的課堂參與度。本文中將其應用于化學復雜問題的教學中，通過將學習任務比作一幅完整的圖案，將其劃分為不同難度梯度的子任務實現(xiàn)“分圖”，并由不同水平的學生完成不同難度的子任務，最后綜合完成學習任務，即完成“拼圖”，幫助學生掌握問題分解策略。拼圖式合作學習以構建主義理論和成就動機理論為基礎，通過給學生創(chuàng)造自主構建知識的環(huán)境，變知識的“接收者”為知識的“探索者”，有效調(diào)動學生學習的積極性，加強學生的知識遷移能力;同時在“拼圖”的過程中，激發(fā)學生的成就動機，強化學生的學習行為，提升學生的自我成效感，加強學生的學習信心。拼圖式合作學習的流程和理論基礎詳見表1。

三、基于問題分解策略的拼圖式合作學習的應用

拼圖式合作學習應用于化學問題解決中，首先要將復雜的化學問題分解為多個具有一定難度梯度的次級子問題，再以最近發(fā)展區(qū)理論為依據(jù)，根據(jù)每位學生的能力將子問題派發(fā)給各個學生。在整個拼圖式合作學習的開展過程中，教師承擔問題選擇、問題目標狀態(tài)的切分、從旁指導、輔助總結的工作。學生是拼圖過程的實施者，是問題的講解者，是知識及技巧的歸納者。拼圖式合作學習應用在高中化學問題解決中，可以有助于學生掌握問題分解策略，提高學生成功解決問題的信心，幫助不同水平的學生提高解決化學問題的能力。

下面以一個復雜問題為例說明如何運用拼圖式合作學習幫助學生掌握問題分解策略。

1.教師選擇問題

教師可以選擇涉及多個知識點且問題的解決方法并非顯而易見，需要經(jīng)過一定的間接思維活動才能獲得答案的復雜問題。選擇的問題要能夠通過問題表征，分解為一系列相互聯(lián)系、具有一定層次結構的具體問題。本文中選定的是一個考查氧化還原反應基本規(guī)律的綜合性問題（如圖1）。

該題涉及多個知識點且具有一定的難度，例如選項A的對錯需要學生根據(jù)題目所給信息經(jīng)過間接的思維活動來判斷，即判斷A中反應物和生成物的氧化性和還原性強弱，進而判斷該反應能否進行。對于這類題目，學生往往會產(chǎn)生畏難情緒，缺乏成功解決問題的自信，同時無法掃除問題起始狀態(tài)到目標狀態(tài)之間的障礙，不能以整體的視角看問題。因此遇到此類問題，就可以采用拼圖式合作學習，對問題進行切分，幫助學生掌握問題分解策略。

2.對問題的目標狀態(tài)進行切分，確定子目標

教師通過將問題的目標狀態(tài)比作一幅完整的圖案，從整體上對問題的目標狀態(tài)及問題所涉及的知識點進行分析，將問題的目標狀態(tài)分解為多個有一定難度梯度的次級子目標，這樣有利于不同水平的學生獲得能力提升。本文中選定問題的目標狀態(tài)是對氧化還原反應的判斷，即氧化劑與還原劑、氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的判斷，氧化性和還原性強弱的判斷以及氧化還原反應中得失電子轉移等知識的考查。因此在這里可以根據(jù)問題所涉及的知識點對問題進行切分，確定子目標，即拼圖碎片（如圖2）。

3.組建原屬組，派發(fā)子目標

基于對學生氧化還原反應相關內(nèi)容的學習情況的了解，按照“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則對學生進行分組，組建原屬組。教師參照“最近發(fā)展區(qū)”原則，給每個原屬組的學生派發(fā)難度不同的子目標。同時，教師需向學生介紹本次任務，例如完成子目標4的學生，要能夠將所學的氧化還原知識遷移應用得出這類問題的解題思路，歸納出解題技巧及涉及的知識點，以便后續(xù)交流討論。

4.組建“專家組”，探討子目標

由各個原屬組中完成同一個子目標的學生共同構成一個“專家組”，這樣可以確保“專家組”的討論不會出現(xiàn)優(yōu)秀生獨攬“重活”或學困生無法很好地參與其中的現(xiàn)象。“專家組”的學生針對共同的子目標互相探討，發(fā)表自己的解題思路，集思廣益，進行多向反饋。這樣，不僅能夠培養(yǎng)學生獨立思考及解題的能力，還能夠促進學生之間互解，以激發(fā)學生解題的興趣，拓寬解題思路，有效訓練學生的多項思維，提高學生解題的靈活性。同時“專家組”的學生要能夠結合自己的看法，總結歸納別人的意見，形成這一類題目的解題思路及技巧。例如，完成子目標3的學生在解題的過程中討論發(fā)現(xiàn)，遇到此類問題可以先看選項中涉及哪幾個物質(zhì)的氧化性或還原性強弱，再回頭看題目給的方程式，只需要判斷出相應物質(zhì)的氧化性或還原性強弱即可，這樣可以節(jié)省一些解題時間。通過“專家組”的互相討論，可以提高學生的思維能力以及解決問題的能力。在此期間，教師可以從旁指導，幫助學生實現(xiàn)“專家”身份的轉變。

5.“專家組”學生進行講解

討論結束后，“專家組”成員以“專家”的身份回到原屬組，對原屬組的其他學生針對自己負責的子目標進行講解。這一步驟可以充分提高學生的自我成效感，提升學生成功解決問題的自信心?！皩＜医M”學生講解的過程就是對子目標的二次回顧、反思總結的過程，可以進一步加深學生對目標的掌握程度。

回到原屬組的各“專家組”學生均講解完畢后，組員需要對各目標進行綜合，完成“拼圖”，成功解決問題。同時討論并匯報此類氧化還原反應綜合性問題的解題策略，總結歸納遇到同類型的問題應該怎么做。

6.教師總結評價

經(jīng)過原屬組的學習后，教師針對各原屬組學生對氧化還原反應基本規(guī)律的掌握和呈現(xiàn)知識的正確度進行總結評價。同時教師需針對此類問題的解題思路和涉及的知識點進行梳理講解。

綜上，拼圖式合作學習，通過對化學復雜問題的目標狀態(tài)進行分解，架構問題起始狀態(tài)與目標狀態(tài)之間的橋梁，可以有效掃除起始狀態(tài)與目標狀態(tài)之間的障礙，不僅能幫助學生解決問題，更在潛移默化中教會學生解決問題的策略——問題分解策略，授之以漁，增強學生學習的自主性。同時學生在拼圖式合作學習過程中通過以“專家”的身份對任務進行講解，還可以有效改善認知成就，提升成功解決化學問題的自信心。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]? 王后雄.化學問題解決的策略研究[J].化學教學，2008（1）：5-10.

[3]? 劉知新.化學教學論[M].3版.北京：高等教育出版社，1990.

[4]? ALRASSI，MORTENSEN. Jigsaw group-based learning in difficult airway management： an alternative way to teach surgical didactics[J].Journal of surgical education，2020（4）：723-725.

（責任編輯 羅 艷）