“知识四层次”视角下的深度学习与思维发展

祝钱

摘要： 通过对化学知识的四层次——事实性知识、概念性知识、方法性知识及观念性知识的分类，以理清化学知识间的层次关系。以“酸的通性”教学为例，通过“呈现事实性知识→建构概念性知识→外显方法性知识→内化观念性知识”的教学主线，理顺化学知识的教学脉络。提出“联系知识——让认知建构自然发生，基于知识——让思维能力进阶跃升，内化知识——让化学观念深入人心”的策略反思，促进学生的深度学习和思维发展。

关键词： 知识四层次; 深度学习; 思维发展; 酸的通性

文章编号： 10056629（2020）05005604

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

知识是学习者对客观世界的反映，它包括了概念、推理与判断。而思维则是学习者从一个知识到另外一个知识之间所建立的连接过程。因此不难发现，知识是思维过程的基础，若没有知识则思维过程也不会发生。所以在化学的教学中，教师应该先对于具体的化学知识类型进行准确的定位和分类。

根据季苹教授在“教什么知识”一书中所指出的那样，知识从内容层面来看，可以分为四个层次——事实性知识、概念性知识、方法性知识和观念性知识。其中“事实性知识”是指“是什么？”和“怎么样？”的知识，这类知识往往属于学生认知结构中的常识性知识，其主要通过记忆等低阶思维获取，如学生知道醋酸、柠檬酸是一种酸。当然，这类知识由于受学生既有生活经验的影响，可能使得部分事实性知识本身就具有缺陷或错误。“概念性知识”是指涉及到“关系”“原理”“规律”及“定律”等的知识，其主要通过理解等思维获取，如酸的科学定义便是概念性知识的典型代表。“方法性知识”是指在给定的情境中或既定的程序下进行的操作，它是一种典型的动手实践性知识，其主要是通过学生的应用思维进行获取，如pH的测定，滴管、酒精灯的使用等操作便是方法性知识的典型代表。“观念性知识”是指学生基于现有知识进行提炼，而最终获得的对于现有知识的更进一步的理解。如通过学习了酸的通性之后学生形成的“结构决定性质”的化学观念[1]。

对于化学教学而言，因为化学是一门以实验为基础研究物质的组成、性质、结构与物质间变化规律的学科，所以化学知识的教学有知识教学共性的一面，但更多地要体现学科个性特点。因此整个化学知识教学的过程必然是以学生为教学主体，以合作探究为教学主线，让学生自主经历不同类型知识的差异化建构过程，最终实现学生深度学习的发生、化学思维的养成及综合素养的提升。下面以“酸的通性”教学为例，具体阐释“知识四层次”视角下的教学过程（流程见图1）。

1 学情分析

“酸的通性”对于整个初中化学物质性质的学习具有先导性和基础性的作用。首先从知识体系上来看，酸本身与碱、盐、金属有高度的知识交叉和融合，因此学好酸对于后续知识的学习会起到非常好的铺垫作用。其次从方法技能上来看，对于酸性质的学习是以大量化学实验为基础而展开的，通过动手实验所掌握的技能和方法也是促进后续化学学习有效开展的关键要素。再者从思维观念上来看，学生通过酸的通性的学习形成的“结构决定性质”的化学观，也会对后续化学的学习起到引领性的作用。当然，本节教学内容中有关酸的概念、基于实验观察和分析的酸的通性的提炼、微粒观的形成对于初学化学的初中生而言，都会存在一定的认知障碍。因此，本堂课的教学采取以“暴露事实性知识缺陷→变式教学建构概念性知识→合作实验外显方法性知识→归纳提炼内化观念性知识”为认知主线，以“自主合作、实验探究”的教学模式为主要组织形式，通过对“酸的通性”知识的层次性建构与系统性学习，最终实现学生对于四类知识深度学习的发生和化学核心素养的有效形成。

2 教学目标

结合本堂课的教学实际，将本次教学目标从知识技能、能力方法与态度观念三个层面做简要论述。（1）知道酸的概念、酸的5条通性，掌握利用pH试纸测定未知溶液的pH，掌握熟练使用滴管，取放固、液体等试剂的技能方法。（2）在具体实验和问题的分析中，培养科学观察、科学表达、归纳概括的能力。（3）通过对“酸的通性”的系统性学习，感悟“微粒结构决定性质”的化学观，从而进一步建构起“微观与宏观”相互联系的化学整体观。

3 教学过程

下面就以杭州市江干区一堂教学内容整合重构之后的“酸的通性”的展示课为例，阐述“知识四层次”视角下的化学知识教学。

3.1 基于既有概念，呈现事实性知识

教师在课堂一开始抛出问题：“请同学们找一找我们身边的酸在哪里？”学生纷纷举手回答：“吃的柠檬很酸，里面含有柠檬酸;吃小笼包蘸的醋里有醋酸;我们的胃液里面有胃酸……”。教师对学生的回答给予一定的评判之后，继续抛出问题：“请同学们谈一谈对于身边酸的一些看法。”学生又给出以下一些常见的回答：“酸都是有酸味的，酸都是有腐蚀性的，酸的pH都小于7，酸能把任何物质给腐蚀掉……”。

设计意图： 学生是带着前概念走进课堂的。因此在课前进行一定的学习情况摸底对于后续的教学是非常有必要的。教师设计第一个问题就是为了充分了解学生对于酸的认知情况。从学生的回答来看大部分学生对于生活中的酸类物质是有一定了解的，这是教师展开后续教学的基础。而设计第二个问题是想进一步掌握学生对于酸及其性质的认知。从学生的回答来看，不难发现学生对于酸性质的认知仅停留在生活经验层面，有些认知还存在一定的科学偏差，如酸可以腐蚀一切物质、酸都有酸味等。因此，通過本环节的设计是为了充分暴露学生头脑中的错误认知、错误概念，以便在后续学习中，学生原有的错误认知与新建构的科学认知产生冲突，进而在思维的碰撞中实现深度学习，最终建构起新的知识和概念。

3.2 基于变式教学，建构概念性知识

关于概念的教学一般遵循“基于概念外延的正例变式→基于概念内涵的反例变式→基于概念的非标准化变式”[2]的流程开展教学。酸概念的建构过程具体阐述如下。

3.2.1 基于正例变式，归纳建构概念

教师在大屏幕上展示硫酸、盐酸、硝酸的电离方程式，并提问学生：“同学们仔细观察上述物质的组成，找一找三者之间的共同点。”学生通过对照观察，可以非常迅速地发现三种酸里面都有共同离子——氢离子（H+）。此时教师引导学生自主给酸下一个定义，学生主要有以下2种对酸概念的典型错误或不当表述： （1）只要是酸都会电离出氢离子（H+）;（2）能电离出氢离子（H+）的就是酸。表述（1）并不是给酸下定义，而是停留在观察的基础上所提炼出的共性特征层面，表述（2）是在表述（1）的基础上得出的一个错误概念的表达。

3.2.2 基于反例变式，辨析明确概念

此时教师不要急于否定学生刚刚给出的有关酸概念的错误表述，而是再给出一个典型反例： 已知NaHSO4并不是酸，但其在水溶液中会电离产生H+，请同学们结合NaHSO4的电离情况修正刚才酸的定义。在教师引导下，学生通过进一步观察思考，最终建构起酸概念的科学表述——电离出的阳离子全部是氢离子（H+）的化合物。

3.2.3 基于非标变式，丰富深化概念

教师再呈现一张幻灯片——“通过以下一些物质的电离方程式： CH3COOHCH3COO-+H+、 HMnO4H++MnO-4，请同学们判断哪些物质属于酸并说明理由？”教师引导学生对于酸的概念有更加全面和立体的认知。

设计意图： 将酸概念的建构教学拆分为三个阶段： 第一个阶段通过正例变式的设计，力求使学生通过观察与归纳，自主建构起酸的初步概念，从而培养学生从“异处求同”的思维能力;第二阶段通过反例变式的教学设计及自主纠偏的学习过程，力求通过对反例的学习，让学生能亲身经历概念建构的全过程及在建构过程中所经历的认知冲突，最终自主形成对酸概念的科学认知;第三阶段设计一组不同于常见无机酸（如硫酸、盐酸、硝酸）电离标准化表达的非标准化变式，力求通过对有机酸、金属含氧酸的进一步认识，促进学生对酸的概念有愈加立体的认知及更加丰富的理解。

3.3 基于合作实验，外显方法性知识

为了提高课堂实验探究效率，教师将全班学生分为8组，其中前4组与后4组分别以盐酸和硫酸为酸试剂进行酸的通性的实验探究。具体分组及实验探究方案见表1。

教师先指导学生分组实验以探究酸的性质，然后学生合作实验，观察实验现象，并书写相关反应的化学方程式，最后教师让各小组派代表上台汇报展示实验探究成果。

设计意图： 通过分组实验一方面培养学生团队合作的能力，另外一方面通过教师指导、生生互助的形式以提高学生基础实验技能，如pH的测定、试剂的倾倒、试管的振荡、夹持与加热、酒精灯的使用等。在实验过程中，学生的观察能力、书面表达能力及方程式书写能力都可以得到不同程度的训练和培养，同时让学生上台展示汇报，还可以促进学生口头表达能力的提高。总之，通过动手实验环节的设计，可以最终实现方法性知识的外显和巩固。

3.4 基于自主归纳，内化观念性知识

通过学生上台展示汇报，教师引导设问：“请同学们归纳硫酸与盐酸有哪些相似的化学性质呢？”学生小组讨论，并在教师引导修正下归纳得出两种酸共同的化学性质：“都能使紫色石蕊变红色，无色酚酞不变色;都能和碱发生反应;都能和碳酸盐发生反应;都能和某些金属氧化物及活泼金属发生反应。”此时教师再请学生思考：“为什么盐酸和硫酸有共同的化学性质呢？”学生基本都会联想到由于两种酸都有共同的阳离子（H+），所以造成了两种物质的某些化学性质具有相似性。教师此时便可因势利导，自然地引导学生内化生成“结构决定性质”这一重要的化学观念性知识。同时再次抛出问题“若要探究两种酸的不同化学性质，需要从酸结构的哪一部分入手呢？”学生再自主思考得出“由于酸根离子的不同决定了酸在某些化学性质上的差异”，为后续酸个性的学习打下扎实的基础。

设计意图： 本环节的教学设计是以一组问题链为主线，通过层进式的设问为學生搭建思维支架，让学生的学习以“观察→归纳→比较→提炼→内化→应用”为主脉络，让“结构决定性质”的化学观念通过学生自主的建构学习内化为自身观念中的一部分，使学生能将此观念进一步应用于后续的化学学习中。

4 关于“知识四层次”教学的几点反思

4.1 联系知识： 让认知建构自然发生

在化学学习中，学生的认知都要经历一个由简单到复杂、由表象到本质的过程，因此学生要学好化学，就需要对化学知识与知识间的联系有更加清晰的认知，能在固有知识经验的基础上对新知识进行有效学习，将其同化为自身知识体系的一部分。作为教师更要对化学知识有整体结构上的审视，对教学内容要有本质上的理解，对相关内容要进行有效的分析、比较与归类。正如上述教学范例所提及的那样，按照“呈现事实性知识→建构概念性知识→外显方法性知识→内化观念性知识”的教学脉络，很好地体现知识间的层次结构以及契合学生的认知规律，最终实现教学过程的顺畅高效以及学生学习的深度发生。

4.2 基于知识： 让思维能力进阶跃升

思维与能力靠简单粗暴地灌输是无法真正实现的。正如本文开篇所述，思维发生于知识与知识的连接之间，而能力则生成于学习知识的过程之中。知识学习是思维与能力发展的基础与前提，因此在教学过程中不但要关注知识本身，更要关注知识传递的载体设计，如本文提及的设计一连串的问题，让知识融在问题链之间，在一连串高品质的设问过程中，知识不经意间就在学生的心中自然生发与建构。又如本文所述将一些方法性知识融入在实验探究的过程中，学生通过自主实验探究可以很好地实现对这类知识的掌握。总之，教师通过对知识载体的不断变换和丰富，可以促进学生知识学习载体的多样化和立体化，最终实现学生思维与能力的进阶跃升[3]。

4.3 内化知识： 让化学观念深入人心

教师通过多样化的教学设计，最终目的是使学生形成一定的化学观念，如“结构决定性质、平衡与守恒”等。化学观念是化学核心素养的重要组成部分，也是推动学生终身学习的内在动力，化学观念对于学生今后的学习起着引领性的作用。但是观念的形成不是一朝一夕就能实现的，需要遵循以“知识学习”为载体，以“情境激发→问题驱动→反思建构”为学习主轴线，以此来促进化学观念在学生心中的内化生成。

总之，客观事物间都是普遍联系的，化学思维、方法与能力蕴含在化学知识中，而化学观念是化学知识与思维方法统一后的最终产物。通过理清化学知识的四个层次，理顺四层次知识间化学教学的脉络，最终实现学生学习的深度发生和化学思维的质变跃升。

参考文献：

[1]季苹. 教什么知识[M]. 北京： 教育科学出版社， 2009： 86.

[2]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.

[3]解慕宗， 申燕， 范晓凤. 知识与思维相融合能力与素养共发展——以“Na2CO3和NaHCO3在水溶液中的行为”教学为例[J]. 化学教学， 2019， （8）： 62～70.