基于变易理论的化学课堂教学设计与优化——以“盐类的水解”为例

皇甫倩，王后雄

美国教学设计专家瑞奇·R曾指出，“面对不同的学习情境和学习内容，精确且灵活的教学设计是教学成败的重要因素”。［1］（P226）课堂教学设计的核心在于教师需要首先确定教学内容（即“教什么”）以及教学方法（即“如何教”）的问题。瑞典教育学家马飞龙在现象图析学的基础上，提出了变易理论。该理论从重置教师责任、精耕教学内容、深化研究层次、引导高阶思维等多个方面实现课堂教学设计与优化。本文通过介绍变易理论在化学课堂教学设计中的应用及其策略，旨在丰富化学课堂教学设计与优化的理论基础，推进化学教育教学改革的深入进行。

一、“变易理论”的介绍

（一）变易理论的内涵

“变易理论”尝试回答——“在相同的教学情境中，为什么有些学生会比其他学生要学得好”这一古老的问题而备受重视。研究表明，它不仅缩小了不同水平学生之间的差异，还是推动教师专业发展、提升课堂教学效能的有效方法。［2］（P序2）其核心要素包括学习内容、关键属性和审辨能力。

1.学习内容是重点。学习内容因强调其动态本质而成为在应用变易理论时首先需要关注的部分。所谓“学习内容的动态本质”是指，在课堂教学活动中，学生对学习目标的达成是以一种阶梯状的、师生互动的动态方式呈现的。即在课堂教学中，教师将所教授的内容逐步变易、深化，学生在教师所引导的内容变易中加深对知识的理解，逐步达到既定目标的过程。变易理论认为，学习从本质上讲是一个经验过程，而这一过程往往包含着学习者在学习过程中不同的体验方式、理解能力、感知状况和看待事物的标准，而这些都会影响学习内容的确定。［3］学习内容主要包括具体方面和一般方面。所谓具体方面，是指具体的学科知识（如：化学学科知识），它是日后工作和学习所必需的知识；一般方面，是指超越了学科知识的能力品质，它有助于学习者在陌生的情境中做出准确的裁定。

2.关键属性是核心。真正的知识来源于经验系统，即学习者对待特定事物的已有体验，而学习者对事物的认知，取决于其所能够关注或辨识到的该事物的特征。教师在课堂上要做的，就是帮助学生审辨到被忽视的或者未被注意到的关键特征（即学习内容关注的重点），把“变易”带入到他们认为“理所当然”的地方。［4］（P181）马飞龙和他的同事指出，“本质上人们对某事物总是有不同的理解，但又总是假设其他人对这件事物的理解跟自己的一模一样”。［5］表现在实际教学中，教师往往会有这种错觉——自己向学生所传授对知识的理解，与学生所接受到的是完全相同的。而事实却是，若想达到这种效果，学生必须要审辨出学习内容的关键属性，因为它是掌握学习内容的核心与前提。

3.审辨能力是关键。变易理论认为，学习是学习者通过具有质的差异的方式去理解同一学习内容的过程［6］，审辨意味着同时意识到不同情境（历史性）或者特定时刻（共时性）对某个现象关键特征的各种经验，那些能够被掌握和理解的事物，其独特性一定是能够被人们所审辨出来的。这是因为，学习者和学习内容的关键属性之间是通过正确的审辨而产生联系的因此，学习的关键在于学习者是否具有一定的审辨能力。

（二）变易范式

变易范式是指，保持事物的某些特征不变，只变化另外一些特征以帮助审辨出关键特征的变与不变的教学策略［7］（P88），主要包括：对比（contrast）、区分（separation）、类合（generalization）、融合（fusion）［4］（P188），每种范式又分别关注学习内容的不同方面（见表1）。

表1 . 变易范式的常见类型

二、变易理论在中学化学教学设计中的应用

变易理论强调在教学设计时，要为学习者创造更多“变易”的空间，使他们审辨出现象或事物的关键属性，从而有针对性地指导和帮助学习者的理解。本文以“盐类的水解”为例，探讨变易理论在中学化学教学设计中的应用，以期为一线教师的有效教学提供新的思路的方法。

（一）分析学生学情，选择教学内容

在选择教学内容时，最容易忽视的一个环节便是对学生学情的分析。教学设计必须要分析学生已有知识和经验,掌握学生已有的认知基础、认知方式。［8］变易理论强调教师在选择教学内容时，需要与学生获得主体间性认同，即要获得学生对于学习内容的理解方式和理解程度。这是因为，这种先入为主的认知方式和认知结果很可能会干扰学生的后续学习。如此一来，便要求教师不仅要了解学生惯用的学习方式，更要明确学生的意识结构，探明学生现有学情与教学目标之间的差距，从而选择合适的教学内容。教师在选择教学内容时要注意以下几点：一是准确性。教学内容必须是科学、准确的，是需要教师自身也具备扎实和精准学科知识基础的；二是重要性。教学内容一定是学生最容易混淆或理解有困难的，是教师最需要攻破的重点和难点；三是延续性。所选择的教学内容既要满足知识间的共同性，又要满足其差异性，以助于学生学习的持续性。

“盐类的水解”是高中化学教学的重点，也是学生掌握的难点。该内容既是在学生掌握化学平衡原理的基础上进一步讨论电解质在水溶液中的电离行为的部分，是平衡原理的具体应用，又是后续电化学学习的基础。从知识结构上讲，盐类的水解平衡体系是继弱酸、弱碱及水的平衡体系之后的又一个电解质溶液的平衡体系，有利于学生形成一个相对完整的电解质溶液平衡体系。

（二）聚焦教学目标，审辨关键属性

教师根据不同类型的教学内容（如理论内容或实验内容等），依据学科教学的特点，通过分析教学目标和重难点，明确教学内容的关键属性。教师能否审辨出教学内容的关键属性，是决定其教学质量高低的核心因素。“盐类的水解”的教学目标及重难点如下：

一是理解盐类水解的实质，能解释强酸弱碱盐和强碱弱酸盐的水解；能应用盐类水解规律判断盐溶液的酸碱性；二是掌握“实验探究—提出问题—分析讨论—总结归纳—交流应用”的科学探究方法；三是通过处理数据，养成实事求是的科学态度；在建立新概念的过程中，树立辩证统一分析问题的思维模式。教学重难点则包括理解盐类水解的定义和实质。

教学目标的达成与评价要从教学活动开展过程中来实现，目标的生成要体现学科核心素养的落地要求，教学活动的设计要以学生为主体，基于学生已有的经验。［9］在开展教学之前，应充分考虑所教内容的教学目标和重难点，要秉持以学生发展为核心，以变易理论为指导的原则，既要重视学生对知识的获取，又要突出学生把握学习内容的关键属性和特征的能力培养。例如，根据学情分析可知，盐类的水解属于学生已学的化学平衡知识，但它同时涉及强、弱电解质的电离平衡，内容更加复杂，具有变化性、综合性和规律性，加上由上述教学目标和重难点可知，该部分内容对学生要求较高，学生在学习时的难度较大。因此，教师可以通过创设恰当的实验情境，如通过大量的实验来呈现不同盐溶液的酸碱性，引发学生的认知冲突；再通过个案研究使水解过程直观化，来引导学生主动、积极地观察实验现象，识别其关键属性——“盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子，结合水电离的氢离子或氢氧根，生成弱酸或弱碱，使水的电离平衡发生移动”，从而思考、构建专属于自己的电解质溶液平衡的知识体系，并在此过程中培养学生的科学探究能力。

（三）活用变易范式，开展教学设计

教师根据教学目标、教学内容和学生经验，围绕着教学内容的关键属性，将学生的注意和认知加工引向既已确定的关键属性上，灵活且恰当地做好变易范式的选择与设计。需要指明的是，四种变易范式的使用不存在固定的顺序和搭配。本文以“盐类的水解”为例，将变易理论融入教学设计并在课堂教学中予以实施，其教学过程如表2所示。

表2 . 基于变易理论的“盐类的水解”的教学过程

（续表2）

在上述教学设计中，应用了两种变易范式：

一是对比范式。通过对比实验，引导学生审辨出关键属性——氯化铵溶液中的氢离子浓度比纯水大，即氯化铵的盐溶液显酸性，从而引发认知冲突（表3）。

表3 . 变易范式——对比

二是类合范式。（1）通过探究实验，测定不同盐溶液的酸碱性，寻找盐溶液的酸碱性与盐类型之间的关系时，通过类合，帮助学生审辨出盐溶液呈酸碱性的原因；（2）以硅酸钠、醋酸钠和氯化铵溶液为例，结合电离的知识、通过微观层面的分析，进一步探究盐溶液呈酸碱性的原因时，利用类合范式审辨出盐类水解的概念和实质。应用类合范式的具体内容虽然不同，但审辨出的关键属性却是相同的（见表4）。

表4 . 变易范式——类合

三、基于变易理论的中学化学教学设计与优化策略

“变易理论”强调教师在“变”与“不变”中突出现象或事物在某个方面的关键特征。基于变易理论的课堂教学设计与优化，要求我们不仅要关注教师在课堂教学中的方法、策略、技能等，更要关注学生在课堂上所体验到的学习内容。据此，本文提出了基于变易理论的中学化学课堂教学设计与优化策略。

（一）立足学习起点，聚焦重点难点

随着化学课程改革的深入发展，“以学定教”的教学理念逐渐被推广，探明学生的化学学习起点在教学设计中越来越受到重视。变易理论认为，只有审辨到学生对某一内容的理解程度，探明学生已具有的认知结构或知识储备，才能够确定教学内容，设计并实施课堂教学。这是因为，在探明学生化学学习起点的过程中，那些在认识和理解事物特定方面表现突出的学生为学习化学内容关键属性的拟定提供了直接或潜在的线索；而那些在认识和理解事物特定方面出现偏颇的学生则为教师的化学课堂教学开放了空间。［10］而基于变易理论的化学课堂教学设计的核心在于，要让学生尽可能地通过“理解的集合”感受到不同观点或思想的变易，进而加深或改变对事物原有的理解。因此，教师可以在课前，通过问卷调查、访谈等方法，既让学生清楚教学内容的重点，也能了解不同学业水平的学生在该内容理解上的差异，从而明确教学内容的难点，为后续的课堂教学设计和实施提供依据和准备。

（二）明晰学习内容，确定关键属性

变易理论认为，在教学中存在着“教师预设的教学内容”、“课堂实践着的教学内容”以及“学生体验到的教学内容”这三种教学内容，并指出：“如果没有合宜的教学内容，那么无论在教学方法上玩儿什么花招，树什么大旗，都不可能是一节成功的课”［11］，明晰教学内容是确定其关键属性的前提。然而，在现实的化学课堂上，教师对学生实际体验到了何种内容（即教学内容）的关注度远远不够，主要表现在对每一阶段教学内容的认定不清，确定教学内容关键属性的力度不够，没有利用适当的教学方法和策略将“预期的教学内容”通过课堂上“实践着的教学内容”，转变成学生“体验到的学习内容”，实现三者的协调一致。鉴于此，教师可以通过分析优质公开课、优秀教学设计方案等方法，学习其他教师针对不同教学内容的处理方式及其关键属性的确定方法，明晰所授的教学内容，选择合理的教学方法和变易范式，指导学生审辨出在该教学内容上的关键属性，最终实现课堂教学质量的最优化。

（三）活用变易模式，提高教学成效

变易理论认为，学习必须透过审辨，而审辨则必须透过变易，没有变易，某些概念根本无法被审辨出来。因此，将变易理论运用于课堂教学实践的变易模式则显得尤为重要。“变易理论”视野下的课堂教学实践存在着三种变易模式：第一，“学生—学习内容”变易模式。是指对不同学业水平的学生在学习内容理解上的变易。该模式旨在帮助教师探明不同学业水平学生的学习起点，为基于变易理论的课堂教学设计和优化奠定基础；第二，“教师—教学内容”变易模式。是指教师对教学内容在理解和处理方式上的变易。这种变易主要是通过从同行教师或教育研究者那里获知对教学内容的新认识或教学方法的新体验来实现的。它与第一种变易模式共同构成了确定学习内容的重要依据；第三，“工具化”的变易模式。它是指将变易作为课堂教学的实施工具，旨在帮助学生准确掌握学习内容的“关键属性”。基于变易理论的课堂教学设计与优化离不开上述三种变易模式的灵活运用。

当然，任何一种学习理论都不会是万能的，变易理论虽然具有上述诸多优点，但仍存在着对变易理论的适用条件和变易范式类型界定的理解不清晰，从而机械运用变易理论等诸多问题，这需要广大一线教师在使用变易理论之前，透彻理解变易理论，准确归属变易范式，并选出真正适合变易理论的教学内容，并在课堂教学过程中灵活地调整教学方案，以保证变易理论发挥其最大的功效，推进教学效益的全面提升。