基于学习结果分类理论的科教专业化学实验教学的探索

麻威武+王旭

[摘 要] 科教专业学生在实验中普遍存在课前预习流于形式；实验中“照方抓药；实验结束不整理；实验报告存在互相抄袭等问题。加涅的学习结果分类理论认为人通过学习习得技能有言语信息、智慧技能、认知策略、态度和动作技能，不同类型的学习结果有不同的评测方法。借鉴学习结果分类理论，通过改革实验教学目标、教学方法和考评方法、教学内容等，使学生提高表达能力，规范、熟练实验操作技能，养成良好的实验习惯，提高实验设计和探究能力，学会在学习中自我反思。

[关键词] 学习结果分类理论；科学教育专业；化学实验教学

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2017） 12-0088-03

一 科教专业化学实验教学中存在的问题及原因

在教学实践与同行交流中，我们发现科教大一学生的化学实验技能不容乐观。实验存在的主要问题有：课前预习流于形式；实验中“照方抓药”，不善思维；搭建实验装置顾此失彼，甚至混乱无序；试剂用后不及时放回原处，瓶塞不及时盖回，星罗棋布，张冠李戴；现象、数据不及时记录，甚至没有记录数据概念；向试管、滴定管中倾倒试剂“半进半出”；不会根据实验要求正确选择量具；遇到实验失败一带而过；实验结束不洗涤仪器、不整理实验用品、不擦拭桌面；实验报告存在互相抄袭等等。

产生这些状况的原因，一是受初、高中升学考试没有实验操作考核的影响，中学化学教学普遍不重视实验教学，导致学生的实验技能普遍薄弱。二是与现在科教专业化学实验教学方法有关。大学是科教专业学生系统学习化学实验的最后一站。如果以前的实验技能缺陷在大学这一关没有补上，那么就意味着一个不合格的中小学科学教师走上了岗位。针对这种现状，在大学阶段的化学实验中，实验教学使学生不但要掌握化学理论知识，还要形成扎实的实验技能和良好实验习惯，为他们以后的学习和将来工作打下基础。

二 学习结果分类理论的主要内容及对科教专业实验教学的启示

美国著名学习与教学设计专家罗伯特·加涅（ Robert Mills Gagné）集各家学习研究之大成提出了学习结果分类理论。他在《学习的条件》和《教学设计原理》中系统分析了人类所有的学习结果，认为人类通过学习习得的技能有五种类型，分别是言语信息、智慧技能、认知策略、态度和动作技能。其中前三种学习结果属于认知领域。五类不同的学习结果有不同的学习的内部和外部条件。不同类型的学习结果有不同的评测方法。

（一）言语信息

是指学习者有意识地提取线索，回答“是什么”的问题。它的基本形式是命题，许多命题相互联系形成命题网络。网络联系越密集，说明学习者对知识之间的关系把握越多。化学实验中有关实验仪器名称和用途等属于这类知识。

学习的关键在于新旧知识间的联系，学习的方法有复述、精加工、组织结构和双重编码等策略。教学策略在于设计情景，让学生在新旧知识间产生联系。其考核方法可用纸笔测验、口头作答等方式进行。

（二）智慧技能

指运用概念和规则对外办事，包括识别、分类、判断、综合等。智慧技能根据其心理运算复杂性的次序，依次细分成四个小类：辨别、概念、规则和高级规则。这些小类是相互关联的，较复杂的技能需要较简单的技能作为其学习前提。智慧技能的特点是一旦学会，在使用时会自动激活。

第一，辨别。加涅指出，学习者首先必须获得辨别一个物体与另一物体区别特征的最简单技能。如对滴定终点的判断。

第二，概念。概念最简单的形式是具体概念，如关于物体的性质、物体和事件。学得具体概念的能力使个人能认识各种物体、物体性质的分类，或指出它们之间的关系。这种“指出”可用各种方式，如用手指、做记号等。如在现场能从普通漏斗、布氏漏斗和分液漏斗中选出需要的仪器。

除了具体概念外，还有定义概念，即必须用句子确认一些东西。加涅认为，学习者如果能论证或使用这个定义，那么就获得了一个定义概念。这类学习在一门学科刚开始阶段会比较多。如对滴定终点、指示剂的变色范围等特征的描述。

第三，规则。运用若干概念间的关系对外办事的能力。规则能使个体去做某些运用符号（如语言符号和数学符号）的事情。当学习者在操作时“遵循规则”，那么他就学到了这个规则。比如，在滴定过程中，选择恰当量具移取一定量的溶液。

第四，高级规则。高级规则仍然是规则，是一些较简单的规则结合在一起形成的较复杂的规则。比如学生熟练按清理、检漏、洗涤、装液、滴定、读数等步骤进行操作，那就说明他已经掌握滴定操作。

自然学科中的许多规则常用公认的符号表达。如酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数等于碱得到的质子数，这是酸碱反应的质子平衡规则，用符号表示：∑i碱得到的H+=∑j酸失去的H+。

促进智慧技能学习的措施是设计好相关例证，指导学生习得概念、规则本质特征，提供变式练习与反馈。它用纸笔测验、口头作答、表现性评定等考评。

（三）认知策略

认知策略是个人用于调控个人的注意、学习、记忆和解决问题的过程，也是回答“怎么办”的知识。

加涅认为，智慧技能是对外办事的，它作用的对象是外界的符号、事物。认知策略是对内调控的，它作用的對象是我们头脑内的学习、记忆、思维等内部活动过程，如怎样迅速记住常见的仪器名称，如何迅速解答某一类计算题。

认知策略不能单独学习，它是隐含在其它类型的学习之中的。促进认知策略学习的关键在于变式练习。其考核方法可用纸笔测验、口头作答、表现性评定。

（四）动作技能

动作技能的学习就是使一套操作规则支配人的肌肉协调完成某种规定的动作，而且指这些动作组织起来构成流畅、合规则和准确的整体行为。化学实验中如倾倒试剂，用滴管添加试液，滴定操作等基本操作就是一种动作技能的学习。动作技能一旦学会，在使用时就会自动激活，这一点与智慧技能是相似的。

动作技能的学习要领是描述动作要领，示范所学的操作；提供相关的设施、进行重复练习，对示意图进行反馈交流；连贯的完成指定的技能。如学习滴定操作，应当先向学生描述和示范操作的要领；学生操作，教师在指导反馈，多次练习，学生熟练完成操作。教学时，老師讲清实验的操作要领后，一定要给学生多提供操作练习的机会，否则实验技能难以形成。

它的考核方法是表现性评定，与其它技能的考核方法不同。因为一个人口头上或书面上知道如何操作，与他实际上是否真的会正确操作并不是一回事。

（五）态度

态度是一种能够影响人对某一类人、物或事做出个人选择的内部状态。态度不是实际的行为，但使得某种行为的出现成为可能。态度是渗透在具体的课程实施中的。学生学习化学实验后，对于用电器旁物品堆放杂乱的同学，能用知识给予劝导，该生就习得了科学的态度。它的考核方式是表现性评价。

三 基于学习结果分类理论的科教专业化学实验教学改革构想

化学实验是一种既有心智活动、又需动手操作，还能潜移默化形成习惯与态度的学习活动，其实在化学实验中习得的结果也不外乎就这五类，所以可借鉴加涅的学习结果分类理论指导科教专业的实验教学设计。

许多学校科教专业化学实验教学的基本步骤是学生预习并写出预习报告，实验课讲解前交给教师，作为考评的一个依据，教师简略讲解实验原理和过程，然后学生操作，实验中教师进行巡视指导，实验结束后，虽有要求学生进行整理但无考评权重，学生也是草草了事。主要原因在于教师对实验原理和规则方面没有阐述清楚其背后的科学原理以及相应的考评方法，在操作训练没有多次反馈与练习，成了夹生饭。

通过分析所开实验中所蕴含的学习结果，不同类型的学习结果应采用相应的教学方法和考评方法，指导科教专业化学实验教学改革。

（一）改革实验教学目标

改变化学实验教学目标只重视知识与技能，忽视态度与习惯，设置知识、技能、态度与习惯一体的教学目标。

（二）改革教学方法和考评

改革前实验预习阶段的教学和考评方法是学生写出实验预习报告，上实验课之前上交。教师收集预习报告，并给予考评。这样考评大部分学生只将教材内容抄写一遍，部分学生抄袭，导致预习流于形式。教改后，要求学生既写出实验预习报告，又要在实验操作前讲解阶段准备口头回答教师提问。这样能引导学生重视实验预习，防止实验预习流于形式。

改革前实验操作前的讲解阶段是教师讲解实验原理、实验过程、注意事项、示范实验操作，学生听讲。教改后，抽取学生口头回答或板演，并根据回答给予相应赋分。通过这种教学及考评方式，促进学生准确使用化学用语，提高口头、书面表达能力。

改革前在实验操作阶段学生独立操作，记录数据，完成实验，教师巡视指导。这样存在的问题有：一是由于学生本身操作技能的基础较弱，指导教师人数偏少（只有1～2人），不能给错误的操作以及时的纠正反馈，学生难以掌握正确的操作技能；二是教师没有对实验中学生的相关表现进行考评，学生也不重视正确操作，甚至有学生有糊弄之嫌。教改后，选择基础较好的学生做实验指导助理，参与实验指导。教师与助理进行指导，对学生不正确的操作及时予以纠正。通过手机、轻便数码相机采集学生错误操作的视频与图片，课后发在班级微信群中，非常形象直观，让学生知道错误的原因，供学生反思学习。并对学生在实验进行中的操作技能、实验态度等进行表现性评价，改变先前实验考评中无操作技能、实验习惯与态度等过程性考核的状况。这样通过过程性评价与表现性评定，促使学生培养规范、熟练的操作技能，养成良好的实验习惯。

改革前整理清洁阶段虽有教师督促学生完成桌台面清洁，并将所有仪器归位，但没对该项内容进行考评，部分学生常不做清洁工作，导致桌台面凌乱，影响下组学生实验。教改后，对学生完成桌台面清洁，并将所有仪器归位等内容进行考评。教师根据学生的清洁工作给予考评赋分。这可以培养学生的责任意识，促进学生养成好的实验习惯。

改革前实验结束后学生要书写实验报告，教师批改赋分。这样的教学方法缺点是学生缺少实验后的交流与反思。教改后，学生书写实验报告，在班级实验微信群中观看此次实验相关视频与图片，进行师生、生生互动。教师批改实验报告后发还学生。学生再将实验反思与小结记录在实验报告上，并将学期中所有实验的报告与反思小结做成实验档案。实验档案在实验的学期考评中也给予一定分值，以此促使学生改变先前实验中重认知，轻操作、态度习惯的现状，促进学生形成良好的实验习惯。

原先每个实验成绩由实验预习（权重20%）和实验报告（权重80%）构成。教改后的每个实验成绩由实验预习报告（10%），课前口头回答或板演（10%），实验操作技能（30%），实验习惯与态度（10%），实验报告（30%），实验反思（10%）六部分构成。教师在课前做出每个实验的课前回答、实验操作技能，实验习惯与态度等项目的考核表。供上课时使用，以电子天平称量与滴定分析基本操作练习实验为例，说明具体的学习内容与考评细目及方法。

（三）改革教学内容

改变实验重验证，轻设计的现状。增加设计性实验，由学生分组合作自行设计实验方案，提高实验设计与探究能力。

预期能通过本教改的实施提高科教专业师范生的口头、书面表达能力，使其形成规范、熟练的实验操作技能，养成良好的实验习惯，提高实验设计和探究能力，学会在学习中自我反思能力，学习中体会课程标准中所提倡的教学评价技术与方法。

参考文献

[1]麻威武，郑云法，张春牛. 略论以高中新课程评价理念考评高师学生的化学实验[J].丽水学院学报，2008（5）.

[2]陈刚，等.自然学科学习与教学设计[M]. 上海： 上海教育出版社， 2005.

[3]吴红耘，皮连生.试论与课程目标分类相匹配的学习理论[J].课程·教材·教法，2005（6）.