基于“变异理论”的初中化学解题教学实践

祝钱

摘要：介绍“变异理论”运用的“分离”“类合”“对比”“融合”四种思维策略，提出“明确辨析的内容→确定变和不变的属性→选择四种思维策略”作为学习的一般路径，进而实现学生对于目标属性的学习。阐释运用该理论的三点认识：教师专业素养的提升是学生核心素养提升的基础、创设“变”的学习空间是学生认知的原点、学生思维水平的提高是该理论价值的重要体现。

关键词：变异理论;初中化学;解题教学;实验探究

“变异理论”为瑞典教学论专家马飞龙（Marton）教授以“现象图析学”为理论原点率先创立[1]，并在20多年的教学实践中，对其不断丰富和完善，使得该理论对于一线教学中的“学教”方式产生了极其深远的影响。下面先就该理论做简单概述。

1 “变异理论”概述

“变异理论”认为学习者的学习是对两个或多个事物之间差异性或相似性的感知[2]。如学生要认知“红色”这一概念，教师若出示一面红旗，此时学生是无法认知红色的。因为在其认知结构中，他无法确切认知到底“红色”是颜色属性还是形状属性。因此教师应该出示形状相同，但是颜色不同的旗帜，使学生确切感知“红色”这一概念;当然我们也可以出示颜色相同，但形状各异的物体让学生来认知“红色”。上述例子很好地诠释了“变异理论”对于学习本质的认识作用，即前一种是从差异化的属性中来辨析（亦称“审辨”）属性自身，进而获得对该属性的认知，而后一种是创设变化的背景属性以突显目标属性，进而来获得对该属性的认知。简言之，前一种是改变目标属性本身，后一种是改变背景属性而突显目标属性。

从前面所述我们可以发现，“变异理论”关于学习的认知是源于事物属性的变异，因此尽可能地创设变异环境（属性或背景），进而可以让学习者进行审辨，以最终达成学习的目的。从学习方式上，“变异理论”提出了四种思维策略：分离、类合、对比和融合。其中前面三种是针对一种目标属性进行的审辨策略，而后一种是针对两种及两种以上的目标属性进行审辨的策略方式。

其中，“分离”是指保持背景属性不变，通过实现目标属性的改变，让学习者能辨析到目标属性，进而实现最终学习的目的。“类合”是指保持目标属性不变，通过改变背景属性，进而突显目标属性以实现学习者对其审辨，最终达成学习目的。“对比”是指要学习某一目标属性，则需要同时创设与目标属性相对的他种属性，从而使学习者能审辨出两种属性的差异，进而最终达成学习的目标。“融合”是指当目标属性为两个及以上的时候，可以将多个目标综合为一个整体进行审辨，以实现对于目标属性的学习[3]。

在具体运用这四种策略的时候，可以遵循以下模式来指导学生进行学习：明确辨析的内容→确定变和不变的属性→选择四种思维策略。本文尝试阐释四种思维策略在化学实验探究题解题教学中的具体实践。

2 “变异理论”在实验探究题解题教学中的实践

2.1 “分离”思想在解题教学中的实践

“分离”思想实际上与科学学习中的控制变量思想具有相同的思维特征，即“从不变中发现变化”的思想。

例1 请同学们设计方案证明CuSO4溶液的蓝色是由Cu2+引起的。

对于刚刚进入“酸、碱、盐”知识学习的学生来说，这是一个非常经典的探究问题。其中蕴含着典型的“分离”思想。正如前文所述，该思维策略的本质是改变目标属性，而保持其他属性不变，以最终实现对目标属性的认知。此时，教师首先让学生明确辨析的内容（见表1），然后具体分析对象溶液中的微粒构成——Cu2+、 SO2-4、 H2O，然后引导学生确认变异属性和不变属性，最后选择学习策略形成方案，即通过观察CuSO4和Na2SO4溶液来确认引起蓝色的原因是Cu2+的存在。

通过上述例证不难发现，“分离”思想实则与化学探究问题中的控制变量的思想有其本质上的一致性，都是在控制背景属性不变的基础上，改变目标属性，以实现对目标属性的审辨。这种思想在“研究某一因素对于事物变化过程影响”的实验中较为常见。如：探究温度对物质溶解能力的影响、探究哪种离子使酸碱指示剂变色、探究影响H2O2分解产生O2速率的因素等实验都是该思想的体现。

2.2 “类合”思想在解题教学中的实践

“类合”思想实际上是“分离”思维的逆向过程，有时通过变化的背景属性中突显不变的目标属性，可以使得学习者更好地对目标属性进行审辨，以实现最终的学习目标。

例2 小A同学想证明CuSO4溶液的蓝色是由Cu2+引起的，分别有以下试剂可供选择：H2SO4、 Zn、 BaCl2，请同学们选择一种试剂设计方案，并说明理由。

本题所给的试剂实际上都可以选用，大部分学生选择H2SO4和Zn来进行实验。选择这两种试剂实际是“分离”思想的体现，学生习惯性用正向思维考虑问题，这也是可以理解的。为了培养学生的逆向思维，教师要引导学生对试剂3 BaCl2进行设计，让学生对实验进行具体分析，即CuSO4+BaCl2BaSO4↓+CuCl2的反应中，改变背景属性，但是目标属性Cu2+不变，以突显“蓝色由目标属性引起”这一结论（见表2）。

类合思想和分离思维相比，它所突显的那个不变的目标属性所产生的效果有时往往会使得学生对目标属性产生更加深刻的记忆和认知。如在“酸、碱、盐”通性的课堂教学中，通过让学生观察不同酸参与的反应中所出现的共同现象，最终让学生体验到酸中H+的共有性质，这便是类合思想的一次非常生动的实践。

2.3 “对比”思想在解题教学中的实践

“对比”和“分离”思想有类似的地方，都是对于某一属性变异的审辨。但是“对比”英语为contrast，其有“对立”之意，因此“对比”前后属性的变异则倾向于完全相反或不同。

例3 A、 B同学为了研究“二氧化碳与水反应会有酸性物质生成”，分别做了如下的實验甲和实验乙。其中实验乙方案为：B同学向四朵喷涂有石蕊试剂的干燥小花分别进行图1处理，观察小花颜色变化。

哪一个方案更加合理，并请说明理由： 。

有一部分学生对于问题答非所问，不能切中要点，究其原因主要有以下几点：部分学生没有读清题目，不知问题的目的是什么？还有些学生不知实验乙图中各实验的最终目的是什么？因此，教师可以依据“变异学习”理论的一般步骤，引导学生沿着明确辨析的内容→确定目标属性→对比学习的策略路径开展学习（见表3）。通过抽取图片中的信息，将其转变为直观、可对照的信息，引导学生自主得出相关答案——即方案乙更合理，因为乙方案通过与实验（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）的对照，排除了水与CO2本身具有酸性的干扰，从而得出“水与CO2反应会形成一种酸性物质”的结论。

2.4 “融合”思想在解题教学中的实践

“融合”思想往往用于多变量问题的解决，将多个目标属性整体考量，可以降低由于多变量之间的相互干扰而引起的审辨不清的问题。

例4 小明将锌粒与过量的盐酸一起反应，观察发现随着反应的进行，温度先逐步升高，后又逐渐下降。于是小明设计实验来探究“影响该反应快慢的因素”，具体数据见表4。

（1） 从上述数据中分析，影响金属与酸反应快慢的因素是什么？

（2） 发现反应刚开始的一段时间里产生气泡的速度逐渐加快，请同学们思考其中的原因。

上述问题中的第（2）问有较大一部分学生不知从何处进行分析，有回答“温度升高，速率加快的”，也有回答“浓度变化速率加快的”。无论哪一种回答，都未将浓度与温度两种因素综合考虑。所以在解决这一类问题的时候，教师要引导学生明确问题到底要研究什么，然后就研究的问题，让学生寻找变异属性——即浓度与温度;再引導学生对两个属性综合考虑，细化每一属性在反应前期的变化（温度是升高的，浓度随着反应物的减少是降低的）;最后综合考量两种因素得出“在反应的前期，温度对于反应速率的影响要大于浓度的影响”这一结论（见表5）。

有时多属性变量可通过乘或除的方式进行定量处理，以获得一个新变量，进而实现对新变量的审辨。而当变量的乘除很难获得更清晰的认知时，此时则可定性化对比分析各变量对过程的影响，以求从整体上对各变量的主次影响做出判断。本题便是采用了第二种定性“融合”的思想。

3 对于“变异理论”的三点认识

3.1 教师专业素养的提升是学生核心素养提升的基础

教师在“变异理论”的课堂教学实践中，深切感受到对于教学内容的分析和理解要更加全面、细致、精准，作为教师要时常反思自己的教学是否讲到、讲准、讲透。同时由于该理论常被用于概念教学，因此对于学生前概念、前认知的了解就显得尤为重要。所以在“变异理论”的教学实践过程中，要最终实现学生核心素养的提高，首先要不断提升教师自身的专业素养。

3.2 创设“变”的学习空间是学生认知的原点

从前文所叙不难发现，“变异理论”认为学习是一个审辨的过程，而审辨的对象是要有属性的变异的。因此，在实际的教学中创设“变化”的空间供学生审辨就显得尤为重要。但是，教学是复杂的过程，有时“变”的属性无法轻易被学生直接审辨到，因此，在教学中教师要善于引导学生挖掘问题情境中的“变”与“不变”，有时也可以通过组织学生进行合作讨论，以使学生能自主挖掘、自主发现“变化”的属性。在此过程中引导学生通过对比、分析、提炼、归纳等手段，最终促进学生认知水平的发展。

3.3 学生思维水平的提高是该理论价值的重要体现

教育最本质的东西是当多年之后学生将所学的知识全部遗忘，而在学生脑中留存下来的那一点东西——思维和方法。而“变异理论”是基于学习者认知本质和规律所创设的，它对学习本质的聚焦极大程度地拓展了概念变式教学的理论深度与实践广度[4]。当然，再精妙的学习理论，必须要和教学实践相结合，要把“学生对问题的分析和解决能力、建模和推理能力有无提高”作为一条检验教学是否成功的重要标准。

诚然，任何一项教学理论都不可能适用于所有的教学过程。如“变异理论”对于概念等陈述性知识的教学是非常有帮助的，但是对于程序性知识的教学就略显不足了。因此，在具体的教学实践过程中，需要我们教师理性看待，批判选择，丰富内涵。

参考文献：

[1]Marton F.. Phenomenography —— Describing conceptions of the world around us [J]. Instructional Science，1981，（10）：177～200.

[2]陈红兵. 创设有效的学习空间——变异理论视野下的课堂教学[J]. 教育学报，2013，9（5）：52～60.

[3]葛汉洪. 变异理论视域下的初中物理概念教学——以“机械效率”第1课时教学为例[J]. 物理教师，2019，40（2）：44～47.

[4]陈红兵. 变式理论与变异理论——两个教学理论的比较与关系探析[J]. 教育科学研究，2013，（8）：22～26.