基于信息獲取與加工的教學(xué)實施策略

［摘 要］從信息獲取與加工的視角看，學(xué)習(xí)的本質(zhì)是行為主體對特定情境中的信息進(jìn)行感知、辨識、選取、關(guān)聯(lián)、轉(zhuǎn)化、建模和應(yīng)用的過程。為解決高中生在化學(xué)新知學(xué)習(xí)及問題解決中普遍存在的畏懼復(fù)雜信息、忽視關(guān)鍵信息、信息關(guān)聯(lián)能力弱、信息轉(zhuǎn)化及建模能力不足等問題，文章探討了基于信息獲取與加工的“四備”教研，并據(jù)此實施設(shè)計“驅(qū)動性任務(wù)—問題組”、引入“新異問題情境”等教學(xué)策略，以引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識，并在實際問題的解決中加深對新知的理解。

［關(guān)鍵詞］信息獲取與加工；分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；單元教學(xué)

［中圖分類號］" " G633.8" " " " ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）17-0062-04

在教育部頒布的新高考評價體系中，關(guān)于化學(xué)關(guān)鍵能力之一的“理解與辨析能力”中很重要的一點就是如何獲取有關(guān)信息。因此，在新時期的高中化學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生信息獲取與加工的能力成為課程改革的重要趨勢。本文以高二化學(xué)“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的單元教學(xué)為例，基于信息獲取與加工視角開展教研，根據(jù)高考趨勢、課標(biāo)要求、教材內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情來確立基于信息獲取與加工的知識結(jié)構(gòu)化和認(rèn)識思路結(jié)構(gòu)化目標(biāo)， 在教學(xué)策略上設(shè)計“驅(qū)動性任務(wù)—問題組”， 引入“新異問題情境”，引導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題的過程中加深對信息獲取與加工的理解，關(guān)注學(xué)生在信息獲取與加工方面的能力發(fā)展，以期為一線教師提供單維能力培養(yǎng)的思想、程序和方法啟示。

一、基于信息獲取與加工的“四備”教研

（一）“備”高考趨勢：分析考點的分布情況、信息呈現(xiàn)的新異度、信息加工的難度

1.考點分布分析

對2023年14套高考卷中“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的相關(guān)考題進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示。

從表1可知，本單元涉及的高頻考點較多，其中，雜化軌道、分子極性的考查出現(xiàn)在11份考卷中，考查頻數(shù)分別為15和12次；鍵的極性出現(xiàn)在7份考卷中，考查頻數(shù)達(dá)到16次。因此，在日常教學(xué)中，教師應(yīng)關(guān)注考點對應(yīng)的知識點、能力點，著重培養(yǎng)學(xué)生的整體認(rèn)知及局部問題解決能力。

2.信息新異度分析

對高考題樣本進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，用于考查“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”相關(guān)知識的物質(zhì)載體多出自教材的選學(xué)部分或科研文獻(xiàn)，對學(xué)生而言，具有較大的陌生感。例如，全國甲卷第35（2）題涉及酞菁的分子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)類似于教材中提及的葉綠素的分子結(jié)構(gòu)，但日常教學(xué)中關(guān)注并探究這種結(jié)構(gòu)的機會并不多，因而，該信息的陌生度較強，信息強度較大。

為此，教師開展教學(xué)時應(yīng)基于教材并適當(dāng)超越教材，教授學(xué)生建構(gòu)可遷移的原型案例和思維方法。

3.信息加工難度分析

運用支持性信息和限定性信息解決問題時所需要的思維的深刻度和靈活度，決定了信息加工的難度。例如，2023年山東卷第18（2）題：已知電負(fù)性Clgt;Hgt;Si，則SiHCl3在濃NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "。

該題的支持性信息是三種元素的電負(fù)性強弱順序，若考生只從分子極性視角來利用電負(fù)性信息，則無法預(yù)測出該反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)。若思考角度從分子極性轉(zhuǎn)為化合價，則能分析出SiHCl3中H的化合價為-1，在反應(yīng)中必然要升價，同時，還需要整合氧化還原及相關(guān)物質(zhì)的必備知識，找到可協(xié)同降價的元素，最終確立H元素發(fā)生“歸中反應(yīng)”，進(jìn)而寫出正確答案。

由高考試題的信息加工難度分析可知，教師在教學(xué)中不應(yīng)局限于單元內(nèi)的知識整合，還需要拓展到單元外的其他知識點，促成知識的融會貫通，如此方能解決實際問題。

（二）“備”課標(biāo)要求：關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)對單元教學(xué)的具體要求

課程標(biāo)準(zhǔn)主要從內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容要求、單元學(xué)業(yè)要求、核心素養(yǎng)要求、學(xué)習(xí)活動及情境素材建議等方面對單元教學(xué)提出了要求，表2為“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”單元教學(xué)的主要內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求。

表2" “分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”單元教學(xué)的主要內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求[1]

[主要內(nèi)容 學(xué)業(yè)要求 共價鍵：共價鍵的方向性及飽和性；σ鍵、π鍵；鍵長、鍵能、鍵角 能說出微粒間作用（離子鍵、共價鍵、配位鍵和分子間作用力等）的主要類型、特征和實質(zhì)；能比較不同類型的微粒間作用的聯(lián)系與區(qū)別；能說明典型物質(zhì)的成鍵類型 分子的空間結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)的測定；常見共價分子的空間結(jié)構(gòu)；雜化軌道的形成；價層電子對排斥模型 能根據(jù)給定的信息分析常見簡單分子的空間結(jié)構(gòu)，能利用相關(guān)理論解釋簡單的共價分子的空間結(jié)構(gòu) 分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)：鍵的極性及分子極性；鍵的極性對化學(xué)性質(zhì)的影響；分子間作用力；范德華力及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響；氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響；溶解性；分子的手性 能利用電負(fù)性判斷共價鍵的極性，能根據(jù)共價分子的結(jié)構(gòu)特點說明簡單分子的某些性質(zhì)；能說明分子間作用力（含氫鍵）對物質(zhì)熔、沸點等性質(zhì)的影響，能列舉含有氫鍵的物質(zhì)及其性質(zhì)特點；能根據(jù)分子結(jié)構(gòu)特點和鍵的極性來判斷分子的極性，并據(jù)此對分子的一些典型性質(zhì)及其應(yīng)用作出解釋 ]

課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)業(yè)要求實質(zhì)上是能力要求，要求學(xué)生能夠基于文本信息和圖像信息進(jìn)行如下學(xué)習(xí)活動：抽提微粒間相互作用類別的辨識方法；記住常見典型物質(zhì)的成鍵特征，將其作為解決新異問題的思維原型；能將理論與所給信息相結(jié)合，對新異分子空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和解釋；能從電負(fù)性、作用力、半徑、極性、空間結(jié)構(gòu)等的單一或整合視角，分析、預(yù)測或解釋物質(zhì)的性質(zhì)。

課程標(biāo)準(zhǔn)要求對教學(xué)的啟示：（1）構(gòu)建問題導(dǎo)向、信息調(diào)用、方法提煉、原型探究、進(jìn)階遷移的教學(xué)路徑，是教師實施課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具備的基本態(tài)度和應(yīng)當(dāng)掌握的科學(xué)方法。（2）將教材文本信息、圖像信息、相關(guān)實驗信息作為學(xué)生認(rèn)知的載體，強調(diào)概念的生成和理解、原理的揭示與應(yīng)用、方法的提取與遷移，而不是照本宣科、死記硬背、生搬硬套或模糊處理。

（三）“備”教材內(nèi)容：確立基于信息獲取與加工的知識結(jié)構(gòu)化和認(rèn)識思路結(jié)構(gòu)化目標(biāo)

1.確立知識結(jié)構(gòu)化目標(biāo)：繪制基于大概念的思維導(dǎo)圖

知識結(jié)構(gòu)化目標(biāo)是期待學(xué)生通過自學(xué)、導(dǎo)學(xué)、練習(xí)、講解、講評等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)所要達(dá)成的知識體系結(jié)構(gòu)化狀態(tài)。教師需要在備課時繪制知識結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，以便于上課時作為板書設(shè)計、導(dǎo)學(xué)案設(shè)計的重要參考。本單元中“共價鍵、分子的空間結(jié)構(gòu)”的知識結(jié)構(gòu)化目標(biāo)如圖1所示。

2.確立認(rèn)識思路結(jié)構(gòu)化目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生沿著有效視角和思路進(jìn)行信息加工

在教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)化處理的基礎(chǔ)上，如何帶領(lǐng)學(xué)生完成整體認(rèn)知呢？這就要求教師遵循科學(xué)的認(rèn)知心理邏輯順序——由簡單到復(fù)雜，由整體到局部再到整體。對于分子空間結(jié)構(gòu)的知識而言，其認(rèn)識順序由共價鍵分類到成鍵方式再到鍵與鍵之間的相互排斥?；谏鲜稣J(rèn)識，我們建構(gòu)了分子空間結(jié)構(gòu)的認(rèn)知模型（如圖2）。

利用該認(rèn)知模型，可引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)分子結(jié)構(gòu)形成過程的思維模型和認(rèn)知模型，減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，提升教學(xué)活動的有效性。

（四）“備”學(xué)生學(xué)情：關(guān)注學(xué)生信息獲取與加工能力結(jié)構(gòu)中的起點和缺失點

筆者所任教班級的學(xué)生經(jīng)過高一階段的化學(xué)學(xué)科能力的系統(tǒng)訓(xùn)練，已經(jīng)對化學(xué)文本信息、化學(xué)圖像信息有較好的閱讀、標(biāo)記、提取的能力，但抽提重要觀念、把握關(guān)鍵信息等方面的能力仍欠佳。學(xué)生學(xué)習(xí)方式仍傾向于“拿來主義”，未能養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)式、探究式、研討式的學(xué)習(xí)習(xí)慣。當(dāng)學(xué)生面對認(rèn)知錯誤或偏差時，雖然能以積極的治學(xué)態(tài)度接受教師的指導(dǎo)或參與同學(xué)間的討論，但自身的學(xué)科能力、思維習(xí)慣和知識基礎(chǔ)仍存在欠缺，需要教師幫助診斷、分析并提出學(xué)法改進(jìn)建議。

通過上述“四備”程序，可明確課堂教學(xué)重心的三大轉(zhuǎn)向：（1）從知識建構(gòu)轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng)，能力培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)從信息獲取與加工的點滴行動開始。（2）從“用教材教”轉(zhuǎn)向“用教材學(xué)”，以教材內(nèi)容作為問題解決的重要信息載體，有效調(diào)和知識理解的長時性和信息處理的當(dāng)下性兩者之間的進(jìn)階滯差。（3）教師備課從撰寫教案轉(zhuǎn)向深度教研，簡單對照教材撰寫教案、制作教學(xué)課件來上課的行為已經(jīng)不符合教育教學(xué)改革的需求。上述“四備”行為本質(zhì)上就是教師的深度教研行為，具有探索性、革命性和涵養(yǎng)性。

二、教學(xué)實施策略

（一）設(shè)計“驅(qū)動性任務(wù)—問題組”，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)用課本信息進(jìn)行知識建構(gòu)及觀念抽提

“驅(qū)動性任務(wù)—問題組”的驅(qū)動功能主要體現(xiàn)在：（1）引導(dǎo)學(xué)生注重對新概念、新術(shù)語的內(nèi)涵和外延的理解，避免因概念模糊導(dǎo)致認(rèn)知偏差。（2）引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀、實操、提取、歸納、總結(jié)、遷移、拓展、自糾、討論、聆聽等途徑，析出觀念、添加觀念并整合觀念。（3）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題進(jìn)階逐步形成結(jié)構(gòu)化的認(rèn)知結(jié)果，達(dá)成“將書本讀薄，將必備知識簡化及效力化，將學(xué)習(xí)與問題解決能力厚植”的素養(yǎng)發(fā)展效果。“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”單元的部分信息樣態(tài)和“驅(qū)動性任務(wù)—問題組”如圖3所示。

（二）引入“新異問題情境”，引導(dǎo)學(xué)生在實際問題解決中加深對新知的理解

新異問題情境指的是對學(xué)生而言相對陌生、復(fù)雜、有挑戰(zhàn)性、有遷移價值、有職業(yè)生涯規(guī)劃教育價值的貼近科研、生產(chǎn)、生活實際的問題情境。新異問題情境中出現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)通常來自課程標(biāo)準(zhǔn)及教材之外，但問題解決所需的必備知識、重要觀念、主要經(jīng)驗、思維視角和路徑等卻源于日常學(xué)習(xí)的累積。“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”單元中的新異問題情境設(shè)計可來源于高考題的改編或基于文獻(xiàn)信息的原創(chuàng)性問題，例如：

上述問題不僅促進(jìn)了學(xué)生對本單元知識的理解，還在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生將本單元知識與先前習(xí)得的知識進(jìn)行融會貫通、綜合應(yīng)用。新異問題情境中復(fù)雜問題的解決，是系統(tǒng)落實“正確價值觀、必備品格、關(guān)鍵能力”三個層面學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，也是國家用人培才體系中培養(yǎng)“有用、可用、大用”人才的關(guān)鍵步驟。

三、實踐效果與啟示

（一）實踐效果

通過課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生對表1中的10個知識點的掌握達(dá)85%以上，相關(guān)新異問題的解決成功率亦達(dá)到70%以上，說明在教師的指導(dǎo)下關(guān)于分子建模與模型認(rèn)知，學(xué)生掌握得較好。但學(xué)生在課后作業(yè)和單元測驗中的表現(xiàn)水平卻略為遜色，說明學(xué)生在解決遷移類問題時，存在情境遷移的認(rèn)知障礙以及信息獲取與加工能力的不足。這也進(jìn)一步說明信息獲取與加工能力是一種早期習(xí)得的習(xí)慣性素養(yǎng)。學(xué)生只有在后續(xù)的知識學(xué)習(xí)中，以問題解決任務(wù)為依托，有意識地去克服自身信息獲取不足、信息處理片面、信息加工失當(dāng)?shù)刃袨?，提升自身的情境認(rèn)知素養(yǎng)，才有可能整體提升學(xué)業(yè)水平。

（二）啟示

教學(xué)實踐效果表明，新知理解水平與其相關(guān)的新異問題解決能力是相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展的。學(xué)生在課堂中的優(yōu)良表現(xiàn)為其持續(xù)探究增添了自信心，在單元測驗中的低績效水平又為其反觀本以為已經(jīng)掌握的知識和方法提供了動力，這對學(xué)生今后學(xué)習(xí)的啟示是：真正有意義的學(xué)習(xí)是問題解決過程中的嘗試錯誤式學(xué)習(xí)，錯誤為深層學(xué)習(xí)提供了機會和指示；真正有意義的新知學(xué)習(xí)是調(diào)用追問習(xí)慣、關(guān)聯(lián)思維的“知其所以然”學(xué)習(xí)[2]，而我們的學(xué)生在這方面的表現(xiàn)力仍然不足。在今后的教學(xué)設(shè)計及實施中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生在預(yù)習(xí)或自學(xué)中自主提出問題，而不僅僅是摘錄信息、模仿應(yīng)用的機械學(xué)習(xí)。

［" "參" "考" "文" "獻(xiàn)" "］

[1]" 中華人民共和國教育部. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂[M]. 北京：人民教育出版社，2020.

[2]" 孫杰.化教育思想為教育理論：以《學(xué)記》研究為中心的歷史考察[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2022（12）：103-109.

（責(zé)任編輯 羅 艷）