用結構化的教學內(nèi)容引導學生建構知識

王欽忠

摘要： 探討基于大概念進行教學內(nèi)容結構化的思路與方法，提出要建立從大概念到學科基本理解、學科基本概念和學科事實的技術路徑，將大概念具體化到某單元和某課時的教學內(nèi)容中，才能確保大概念能夠真正融入到日常的化學教學中。研究認為，基于大概念的教學內(nèi)容結構化不僅是學科知識的結構化，也是學生學習認識的過程化，其結果是形成具有層級性和網(wǎng)絡化的知識結構。以高中化學“物質(zhì)的分類”為例，進行教學內(nèi)容結構化的設計和應用，探索學生知識結構的形成過程，從而為新課程的教學改革提供基礎性依據(jù)。

關鍵詞： 教學內(nèi)容結構化； 大概念； 知識結構； 認識過程； 物質(zhì)的分類

文章編號： 1005-6629（2023）04-0033-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

新課程改革要求化學教學要從“知識本位”轉向“素養(yǎng)本位”，但是學科知識依然是學生學習的基礎內(nèi)容，如何通過學科知識來發(fā)展學生的核心素養(yǎng)是一個值得深入研究的課題?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》中明確提出，教師在組織教學內(nèi)容時，應高度重視化學知識的結構化設計，尤其是應有目的、有計劃地進行“認識思路”和“核心觀念”的結構化設計。隨著《義務教育化學課程標準（2022年版）》的頒布，基于大概念進行教學內(nèi)容結構化的設計和應用已成為中學化學教學的一項重要任務。

實際教學中，化學教師在進行教學內(nèi)容結構化設計時仍存在不少困難和困惑。對北京市45名中學化學教師的調(diào)查結果（總響應數(shù)為92）顯示，73.3%（此數(shù)據(jù)為普及率，響應數(shù)為33）的教師反映缺乏教學內(nèi)容結構化的策略與方法，尤其是缺乏基于大概念組織教學內(nèi)容的操作路徑；55.6%（此數(shù)據(jù)為普及率，響應數(shù)為25）的教師反映，結構化的內(nèi)容有助于學生知識結構的發(fā)展，但不知道如何在教學中充分發(fā)揮結構化內(nèi)容的教學價值。

基于上述分析，本文闡釋了基于大概念進行教學內(nèi)容結構化設計的思路和方法，并以高中化學“物質(zhì)的分類”教學為例，利用結構化內(nèi)容對教學目標、教學環(huán)節(jié)、教學問題、教學活動和教學評價的一體化設計作如下深入探討。

1? 基于大概念的教學內(nèi)容結構化設計

1.1? 結構化路徑分析

大概念具有一定的思想方法性、普適性和統(tǒng)攝性［1］，基于大概念的教學將有助于學生化學觀念的形成與發(fā)展，基于大概念進行教學內(nèi)容結構化設計的直接結果就是要形成一定形態(tài)的知識結構。國內(nèi)文獻對如何構建基于大概念的知識層級結構提出了一些策略和方法，如鄭長龍認為［2］，根據(jù)概括程度，從高到低可將化學教學中的概念分為大概念、核心概念和基本概念。為了便于一線教師更容易識別和提煉各層級的具體內(nèi)容，本研究認為，應建立從大概念到學科基本理解、學科基本概念和學科事實的技術路徑，將大概念具體化到某單元和某課時的教學內(nèi)容中，才能確保大概念能夠真正融入到日常化學教學中。

大概念是建立在學科事實和學科概念之上的上位概念，具有更強的抽象性和更廣的統(tǒng)攝性，因此，學生學習大概念也應遵循概念教學的一般規(guī)律。比較符合學生認識順序的概念教學方法是“例子—規(guī)則—例子”［3］，既體現(xiàn)了學生大概念的形成過程，也強調(diào)了學生大概念的遷移應用過程。對于學生知識結構的形成過程，加涅認為知識是有層次結構的，學習過程總是由低級學習向高級學習發(fā)展的。張建偉等則認為，建構主義的“非結構性”（網(wǎng)絡化）觀點更適合于學習的高級階段［4］。綜上所述，基于大概念的教學內(nèi)容結構化既要關注大概念統(tǒng)攝的層級結構和概念之間的網(wǎng)絡聯(lián)系，也要關注學生的概念學習過程和知識結構形成過程，即遵循從具體到抽象、從簡單到復雜、從層級到網(wǎng)絡的認識發(fā)展順序。

1.2? 結構化模型設計

基于上述分析，利用Cmap Tools 6.04軟件構建基于大概念的教學內(nèi)容結構化模型，如圖1所示。

從圖1中可以看出，基于大概念的教學內(nèi)容結構化模型主要有以下三個方面的特征。

1.2.1? 層級性

結構化模型從上到下共分為四個層級。其中，第一層級是大概念，是知識結構的最高層級，具有最強的統(tǒng)攝性。第二層級是學科基本理解，即從學科視角對大概念的進一步解構，也可以認為是學生對大概念的階段性理解，比如，學生對大概念“結構決定性質(zhì)”的理解可以分解為“構成粒子”“粒子間的相互作用”“粒子的空間位置”三個學科視角，而每個視角的學習則是有一定階段性順序的。第三層級是學科基本概念，它是教學內(nèi)容中的重要學科概念，也是建構大概念和學科基本理解所必需的學科概念。第四層級是學科事實，是幫助學生建立大概念所必需的事實性知識，可以是具體物質(zhì)、具體反應、測量數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象等。結構化模型的層級性體現(xiàn)了大概念與具體學科教學內(nèi)容之間的有機聯(lián)系。

1.2.2? 網(wǎng)絡化

結構化模型的網(wǎng)絡化主要體現(xiàn)在第三層級學科基本概念之間的內(nèi)在聯(lián)系上。學科基本概念并不一定專屬于某個學科基本理解，不同學科基本概念可以根據(jù)需要相互組合支撐某個學科基本理解。因此，學生通過對學科基本概念之間內(nèi)在聯(lián)系的進一步抽象和概括，形成新的規(guī)律和共同特征，進而建構成更加上位的學科基本理解和大概念。隨著學科基本概念的不斷豐富，學生知識結構的網(wǎng)絡化特征會越來越顯著，學生對大概念的理解也會越來越深刻。

1.2.3? 過程化

教師進行教學內(nèi)容結構化的過程就是探索學生認識發(fā)展的過程?；诖蟾拍畹慕虒W內(nèi)容結構化不僅體現(xiàn)了知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且也體現(xiàn)了學生從下位到上位的知識形成過程和從上位到下位的遷移應用過程。它既為學生學習大概念提供了認識路徑，也為教師基于大概念進行化學教學提供了技術路徑。

1.2.4? 整合性

結構化模型在大概念的統(tǒng)攝下具有很強的整合性，隨著學生對學科基本理解的不斷加深和對學科基本概念的不斷豐富，學生對大概念的理解也將不斷深化，學生的知識結構也將在此基礎上不斷拓展和完善。除此之外，結構化模型也通過大概念將相關課時教學內(nèi)容有機整合在一起，為實現(xiàn)單元教學或者跨學科教學提供了可能。

2? 教學內(nèi)容結構化應用案例

以高中化學“物質(zhì)的分類”教學為例，應用模型進行教學內(nèi)容結構化設計，并基于結構化內(nèi)容一體化設計教學目標、教學環(huán)節(jié)、教學問題、教學活動和教學評價。

2.1? 教學內(nèi)容結構化設計

在《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中對“物質(zhì)的分類”的內(nèi)容要求是：根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)可以對物質(zhì)進行分類；認識膠體是一種常見分散系。主題學業(yè)要求和學業(yè)質(zhì)量水平要求是：能舉例說明膠體的典型特征，能根據(jù)物質(zhì)組成和性質(zhì)對物質(zhì)進行分類，能有意識地運用所學知識或?qū)で笙嚓P證據(jù)參與社會性議題的討論。

基于內(nèi)容要求、學業(yè)要求和學業(yè)質(zhì)量水平要求，分析了本節(jié)課涉及的大概念、學科基本理解、學科基本概念和學科事實，并利用Cmap Tools 6.04軟件進行教學內(nèi)容結構化設計，構建基于大概念的“物質(zhì)的分類”知識結構圖，如圖2所示。

在知識結構圖中，第一層級是大概念，根據(jù)課標要求和教學內(nèi)容將其提煉為“物質(zhì)分類是認識物質(zhì)多樣性和相似性的思想與方法”；第二層級是學科基本理解，如“物質(zhì)的多樣性”“物質(zhì)的相似性”以及“組成”“性質(zhì)”“結構”“變化”和“用途”等，都是從學科視角對大概念的進一步解構。本節(jié)課的教學重點是讓學生從組成和性質(zhì)的角度發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的相似性特征，確定物質(zhì)分類標準。而在初中階段則重點豐富學生對常見物質(zhì)的認識，強調(diào)物質(zhì)的多樣性。隨著學生化學知識的不斷豐富，學生對物質(zhì)相似性的認識也將從組成和性質(zhì)視角擴展至結構、變化和用途視角，分類標準的多樣性也必然促進學生知識結構的網(wǎng)絡化，基于大概念的知識結構為學生分類視角的進一步擴展預留了空間；第三層級是學科基本概念，如“單質(zhì)”“分散系”“膠體”等。膠體是學生需要學習的一種新的物質(zhì)類型，而分散系概念的學習則建立了從結構視角進行物質(zhì)分類的新視角和新標準；第四層級是學科事實，如“氫氧化鐵膠體”“硫酸銅溶液”，尤其是膠體的丁達爾效應等進一步豐富了學生對化學物質(zhì)多樣性和相似性的認識。

知識結構圖也充分體現(xiàn)了學生的認識過程。首先是知識的形成過程，學生可以通過對常見物質(zhì)組成和性質(zhì)的分析，抽象出物質(zhì)的共同特征，確定物質(zhì)的分類標準，學會利用樹狀分類法或者交叉分類法對物質(zhì)進行分類。其次是知識的遷移應用過程，一個是膠體概念的遷移應用，一個是物質(zhì)分類方法的遷移應用，知識的遷移應用為達成“能有意識地運用所學知識或?qū)で笙嚓P證據(jù)參與社會性議題的討論”的學業(yè)要求提供了可能。其三是知識結構的整合性也為學生后繼課的學習預留了空間，為實現(xiàn)“能從不同視角對典型的物質(zhì)及其主要變化進行分類”的學業(yè)質(zhì)量要求奠定了基礎。

2.2? 基于結構化內(nèi)容的教學設計

在“物質(zhì)的分類”結構化教學內(nèi)容的基礎上，結合學業(yè)要求和學業(yè)質(zhì)量水平要求制定了本節(jié)課的教學目標，且四個教學目標的達成順序與學生的認識過程是一致的。

目標1：掌握樹狀分類法和交叉分類法，能根據(jù)物質(zhì)組成和性質(zhì)對常見物質(zhì)進行分類。

目標2：通過膠體丁達爾效應，認識膠體是一種常見分散系，能舉例說明膠體的典型特征。

目標3：從物質(zhì)分類的角度認識溶液、濁液和膠體等分散系的共性與特性。

目標4：能有意識地運用所學知識或?qū)で笙嚓P證據(jù)參與社會性議題的討論。

為了確保教學目標的有效達成，引導學生形成預設的知識結構，按照“教、學、評一體化”的理念，基于結構化內(nèi)容和教學目標，設計了教學環(huán)節(jié)、驅(qū)動性問題、教學活動和教學評價，形成了“物質(zhì)的分類”的教學流程圖，如圖3所示。

首先，依據(jù)結構化內(nèi)容和學生的認識過程，將教學環(huán)節(jié)確定為“引出分類”“學習分類”“學習新類”和“應用分類”四個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)對應著不同的教學目標。

其次，為了讓學生明確學習目標，確保學生能夠主動建構預設的知識結構，將教學目標轉化為能夠與學生對話的驅(qū)動性問題。當然，為了降低學生的思維難度，教師可以根據(jù)實際情況對驅(qū)動性問題進行分解細化。

問題1：如何快速、簡潔地認識紛繁多樣的化學物質(zhì)？

問題2：對化學物質(zhì)進行分類的依據(jù)和方法是什么？

問題3：膠體是一類什么樣的物質(zhì)？

問題4：如何從物質(zhì)分類視角認識膠體？

問題5：你能利用所學知識解釋實際問題嗎？

其三，為讓學生在解決問題的過程中主動建構學科知識［5］，以問題為導向，設計了一系列教學活動，給學生提供解決問題的情境和空間，以確保學生能夠經(jīng)歷預設的知識建構過程。具體的教學活動設計如下。

活動1：引入生活中超市物資分類、家庭用品分類，讓學生思考分類方法。

活動2：利用美國化學文摘社（CAS）收錄化合物突破1億的事實，引出分類問題，讓學生討論和思考。

活動3：教師講授交叉分類法和樹狀分類法、物質(zhì)分類標準（相似性或共同特征）。

活動4：學生課堂練習酸、堿、鹽分類。

活動5：學生通過實驗探究、比較溶液和膠體的丁達爾現(xiàn)象。

活動6：學習分散系、膠體的概念。

活動7：學生繪制分類圖，了解學生對物質(zhì)分類掌握的情況。

活動8：布置課后作業(yè)，讓學生利用膠體知識解釋生活中膠體的丁達爾現(xiàn)象，利用物質(zhì)分類知識嘗試對陌生物質(zhì)進行分類練習。

其四，為了了解學生在不同教學環(huán)節(jié)的學習情況，基于教學目標設計了相應的評價措施：

評價1：課堂提問。

評價2：課堂練習。

評價3：學生繪制分類圖。

評價4：課后作業(yè)等。

其中，課后作業(yè)設計如下：

作業(yè)1：查閱“資料卡片”或相關書籍，了解膠體產(chǎn)生丁達爾現(xiàn)象的原因，并舉例說明生活中常見的丁達爾現(xiàn)象。

由于膠體是一類新的物質(zhì)，需要重點關注學生對膠體及其性質(zhì)的掌握情況。設計此評價問題的目的，是為了了解學生是否達成目標3和目標4的學習，是否掌握了膠體的微觀特征，能否舉例說明膠體典型特征，能否解釋生活中的實際現(xiàn)象。

作業(yè)2：已知“CO2能夠溶于水，與水化合生成酸”，請你推測下列大氣污染物中也具有類似性質(zhì)的是：SO2、 N2O5、煙塵、甲醛、O3，并請說明“酸雨”形成的原因。

從組成和性質(zhì)的角度對常見物質(zhì)進行分類是本節(jié)課的學習重點，而利用物質(zhì)分類的預測功能考查學生推測陌生物質(zhì)的化學性質(zhì)，是了解學生知識遷移應用能力的很好方法。設計此問題的目的是要了解學生是否達成了目標2和目標4的學習。

通過“教、學、評一體化”設計，將基于大概念的知識結構有機地融入課堂教學的各個環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮教學內(nèi)容結構化的基礎作用和指導作用。

3? 小結

基于大概念的教學內(nèi)容結構化，不僅是學科知識的結構化，也是學生學習認識的過程化。教學內(nèi)容結構化的結果就是形成具有層級性和網(wǎng)絡化的知識結構，教師進行教學內(nèi)容結構化的目的之一，就是探索學生知識結構的形成過程，從而為設計教學目標、教學環(huán)節(jié)、教學問題、教學活動和教學評價提供基礎性依據(jù)。

參考文獻：

［1］胡玉華. 基于核心素養(yǎng)的學科大概念及其教學策略［J］. 基礎教育課程， 2021， （12）： 13～21.

［2］鄭長龍. 核心素養(yǎng)導向的化學教學設計［M］. 北京： 人民教育出版社， 2021： 46.

［3］陳琦， 劉儒德. 當代教育心理學［M］. 北京： 北京師范大學出版集團， 2007： 274.

［4］張建偉， 陳琦. 從認知主義到建構主義［J］. 北京師范大學學報（社會科學版）， 1996， （4）： 75～82， 108.

［5］劉儒德. 基于問題學習對教學改革的啟示［J］. 教育研究， 2002， （2）： 73～77.