先行组织者作用机制与教学策略研究

何翼 姜建文

摘要： 以鲁科版高中化学必修新教材中的“先行组织者”材料为例，分析不同类型组织者作用机制。在此基础上，结合课标要求为教师开发和使用新教材中先行组织者材料提供如下教学策略： 巧妙利用先行组织者作为化学核心概念建构的证据;依据先行组织者作用机制有效帮助学生形成化学认识视角和化学认识思路;结合先行组织者素材的性质以及学科主题，在运用中落实学科核心素养;及时对学生学习先行组织者的效果进行评价，激发学生自我效能感。

关键词： 先行组织者; 作用机制; 教学策略; 鲁科版; 化学教材

文章编号： 10056629（2021）07001405

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 问题的提出

1960年，美国心理学家戴维·保罗·奥苏贝尔（David Pawl Ausubel， 19182008）首提“先行组织者”概念并将其阐述为“在学习新的材料前，给学习者提供的一种引导性材料”[1]。这类引导性材料与当前所学新内容（新概念、新命题、新知识）在包容性、概括性和抽象性等方面应符合认知同化理论要求，便于建立新、旧知识之间的联系，从而能对新学习内容起固定、吸收作用[2]。它不仅有助于建立有意义学习的心向，而且还能帮助学习者认识到当前所学内容与自己头脑中原有认知结构的哪一部分有实质性联系，从而有效地促进有意义学习的发生和保持。

经文献研究发现“先行组织者”概念在高中化學教学中的研究方向主要集中分析其在具体教学主题中的应用策略研究[3～5]。也有学者在奥苏贝尔的理论基础上对先行组织者的类型进行了新的界定： 除上位组织者、下位组织者以及并列组织者之外，根据学习素材的性质将先行组织者分为事实型、实验型、经验型、化学史型、模型型组织者[6，7]。另有吴晗清等人[8]对先行组织者的层次进行了较为深刻的探析。随后邓峰、钱扬义等人[9]从心理学角度对高中化学教材先行组织者的设计应用进行研究，其中对先行组织者整体机制进行了概括性阐述，并未针对不同类型组织者进行详细分析。木塔里甫、王鹏等人[10]对先行组织者的作用机制进行分析，但未结合化学学科特点。新课标以及新教材推出以来，从先行组织者视角进行教学设计的相关研究时有出现，但围绕新教材中先行组织者作用机制分析及教学策略的相关研究却十分缺乏。

教科书是一线教师与课程设计者对话的文本，如何解读及应用带有具体学科性质的不同类型先行组织者材料是教师合理、有效发挥此类材料功能的前提。本文拟结合同属于认知学习理论流派的信息加工理论[11]，对鲁科版教材[12，13]中不同类型先行组织者材料

特点及作用机制进行剖析，提出相应教学策略，以期为一线教师提供借鉴。

2 教材先行组织者作用机制分析

2.1 先行组织者的“聚焦”作用机制

先行组织者具有“聚焦”功能，其有利于引起学生认知注意及学习动机。教材中的事实型先行组织者以及化学史型先行组织者属于两种素材性质比较鲜明的学习材料，它们通常以一段文字或表格数据、一个现象、一段史料结合图片并行呈现，以激发学生学习动机。事实型先行组织者通常是指教师把选定的组织者以讲解叙述的方式并伴随实物图片来呈现的一种教学策略，该先行组织者的素材通常为生活、社会中的真实事件或轶闻、数据等[14]。例如“光束穿过茂密枝叶产生丁达尔效应”这一先行组织者的设计中，教材首先呈现了一幅大自然中的丁达尔现象图片，并结合文字描述“清晨太阳升起，漫步在茂密的森林，会看到一缕阳光穿过枝叶间隙铺洒在地面上”，这较易将学生的注意力聚焦至此现象认识中，并会引起学生思考该现象产生的原因，进而引导学生依据所呈现材料及思考方向将认知注意聚焦至本节课的主题，在头脑中自动生成一个认知空位，且清晰地知道为什么要掌握该部分。而化学史型先行组织者通常选择与本节课知识点相关的化学发展史作为组织者，如在学习元素周期表时，以历史上不同形式的元素周期表作为先行组织者[15]。通过先行组织者材料引起学生头脑中的加工过程，学生在学习新材料时，就能够更加准确和快速地调整认知结构，聚焦到新知的学习中。根据现代信息加工理论，并参考加涅提出的信息加工模式[16]，现将以上两种先行组织者的作用机制归纳如图1所示。

2.2 先行组织者的“搭桥”作用机制

先行组织者具有“桥梁”作用，有利于促进学生提取和迁移知识。学习者在面临新的化学学习情境之前，已在长时记忆中贮有大量的化学知识与策略，而先行组织者的主要功用之一即适时唤醒学生已有认知中的相关记忆，并以此为“固定点”构建新的化学知识，从而促进其化学学习。在教材中，经验型先行组织者在这一功能特点上尤为突出。所谓经验型组织者是指以学生已学知识经验及社会经验，用于对某一新内容的引入或对某一问题的分析、解释和应用，并找到新旧知识的联系点，设置一系列按照学生原有的认知结构可能会出错的问题，激发学生的思考与探索，从而最终掌握新知识的一类先行材料[17]。如必修1第二章第一节教材中“交流与研讨”栏目，列举了许多初中阶段已经接触过的物质，如钠、镁、铁、氢氧化钠、一氧化碳、二氧化碳等。这些都是基于原有经验，在学生脑海中已经形成的认知，教材中设置了从不同角度对这些物质的问题，如“组成这些物质的元素有哪些？”“你能从元素组成的角度对这些物质进行分类吗？”等。此类材料实际上就是在引导学生提取原有认知结构中的知识，对现有的情况进行分析和思考，从而引入有关物质分类的方法这一新知识内容。

此外，教材中体现该功能特点的先行组织者设计还体现在许多章节，如从化合价升降角度对初中所学方程式进行分析和观察，搭建起认识氧化还原反应本质的桥梁。抑或是必修2第二章第二节中，通过提出思考“木炭燃烧”“水通电分解”这两个初中化学已经学过的反应过程中能量的变化，唤醒学生对这两个反应原有的经验和认识，并借助这两个反应，延伸到其他反应中，判断其能量变化。针对这类先行组织者的特点，我们可以大致描述其作用机制如图2。

2.3 先行组织者的“储备”作用机制

先行组织者可提供储备知识，有利于帮助学生建立外在联系。学习者在面临新的化学学习情境之前，已在长时记忆中贮有大量的化学知识与策略[18]，但这些认知都与学生即将学习的新知识存在一定的距离，尤其是对于一些第一次接触的新知识点或是一些规律性知识点。在教学过程中，如果直接机械地向学生传递会使学生感觉学起来吃力，同时也失去了学科学习的探究性。教材在设计过程中，设计了一些实验型和模型型先行组织者，他们通常以实验探究方法、实验装置、实验现象等图片或者表格等形式的模型出现，在实验中会告知学生实验步骤或表格内容[19]，为学生提供储备知识。如在必修1第二章第三节中，在学生即将学习“电离”“电离方程式”相关内容时，教材中设计了“探究氯化钠的导电性”实验作为先行组织者，通过呈现实验步骤以及实验记录表为学生提供实验指导。此外，以图片的形式将固态、熔融状态以及溶液状态下的导电结果呈现出来。通过这样一系列的步骤，使学生在头脑中形成一个具体的相关过程。在这个知识基础上，学生可以构建有关电离的概念以及电离方程式等内容的新结构。在这个过程中，学生不仅借助先行组织者参与到实验中，同时也顺利地与新知识衔接。

除了实验型先行组织者，模型型先行组织者也能够发挥着同样的作用，可根据模型的对象和表示方式的差异将化学教学中的模型型先行组织者大致分为物质型模型、想象型模型、符号型模型三种。其中物质型模型主要是指以简化实物代替原型进行研究，如化工生产模型;想象型模型是指思想中的一种抽象物对原型的反映;符号型模型是指采取特定的化学符号，按照特定的组合方式代替原型，用于揭示原型的组成、结构、性质和变化规律的研究方法[20]。如在教材必修2第一章第二节，在引入元素周期律的相关规律时，教材中首先以空缺表格的形式呈现了部分元素的原子序数、核电荷数、电子层数、原子最外层电子数、原子半径、常见化合价等变量，此外在表格之后的栏目中，对“如何构建变量关系模型”进行指导，学生在方法以及已有数据规律的储备知识背景下，能够根据自己设定和选择自变量与因变量，选择表达形式，描述规律。针对以上两种先行组织者的特点，可将其作用机制描述为图3。

3 先行组织者应用的教学策略

3.1 巧妙利用先行组织者作为化学核心概念建构的证据

学生围绕化学核心概念进行自主建构是发展化学学科核心素养的关键环节。建构主义学习理论认为，学习者的建构过程是头脑里认知结构和外部的信息刺激之间的“平衡—不平衡—平衡”过程。证据是外部的信息刺激形态之一。同时，证据也是反映现象的主要特征及相互联系、揭示变化过程的关键要素。从作用机制来看，先行组织者亦可以作为证据材料，为学生自主建构化学核心概念提供支持。如教师可以通过展示教材中事实型组织者——生活中的“丁达尔现象”，为学生自主建构胶体化学核心概念以及认识胶体特性提供直接证据[21]。再如学生在学习物质的量相关内容时，可借助教材中的事实型先行组织者（鲁科版新教材必修1第一章第三节），通过表格呈现1mol不同物质的质量和体积等真实数据作为间接证据，帮助学生建构“物质的量”这一核心概念的认识模型。无论是作为间接证据还是直接证据，教师在运用先行组织者时应尽可能地引导学生在感知材料后，再基于材料获得证据，进行加工和建构，养成证据推理的习惯。学生在推断过程中获得了更多证据，而这些证据又起着激发学生继续建构的动机的作用，如此相互促进，学生对新概念和新知识的理解自然水到渠成。

3.2 依据先行组织者作用机制有效帮助学生形成化学认识视角和认识思路

化学认识视角是指对物质及其变化的特征及規律进行认识的侧面、角度或切入点;而化学认识思路是指对物质及其变化的特征及规律进行认识的程序、路径或框架[22]。也就是说化学认识视角解决了“从哪儿想”的问题，化学认识思路则解决了“怎么想”的问题。化学认识视角与认识思路的形成对高中生而言受限于自我认知与归纳能力，难以进行自我建构，需要教师在开发教学素材时有意识有目的地予以显化。先行组织者作为学生学习新知识之前的“桥梁”，在合理运用的前提下能起到有效的促进作用。例如在鲁科版必修教材第一册第二章第一节“物质分类”的学习中，教材中呈现了“研究一类物质的性质”探究活动，教师在运用这一经验型组织者时，可根据其作用机制，在学生回忆旧知后，准备对先行组织者材料进行编码整理时，引导学生从元素组成视角进行分析，由此可形成通过预测酸、碱、盐、单质、氧化物之间可能发生的反应来判定其性质的化学认识思路。

除此之外，教师在运用先行组织者进行具体化学知识的教学中，还要注意将整个思维过程外显化。如在“氮的循环”学习内容中，鲁科版必修教材第一册第三章第三节以“自然界中的氮循环”作为事实型先行组织者材料，那么教师在运用此材料时应引导学生从“元素价态”视角来分析不同氮元素之间的转化关系，使学生明晰加工方向，从而形成正确的认识思路。

3.3 结合先行组织者素材的性质以及学科主题，在运用中落实学科核心素养

《普通高中化学课程标准（2017年版）》[23]将必修阶段课程内容分为5个主题，每个主题的“教学提示”栏目中都提出了落实该主题内容的核心教学策略，也就意味着教师在进行不同主题内容的教学时，应结合主题内容特点，明晰化学学习内容的素养功能，并在运用先行组织者时，引导学生落实核心素养。如在元素周期表学习中，必修教材第二册第一章第三节中通过呈现实验探究活动“第3周期原子得失电子能力的比较”这一实验型先行组织者时，教师此时应注重帮助学生建立基于元素“位—构—性”关系的系统思维框架，通过实验探究培养学生证据推理与分析解决问题的能力，构建同周期元素的规律模型。

3.4 及时对学生学习先行组织者的效果进行评价，激发学生自我效能感

通過引用先行组织者，学生可提前对学习有关的尚未学习的材料抑或是原有知识进行回顾和整理，而此过程中学生的表现以及转变同样是值得教师关注和反馈的。新课标倡导“教、学、评”一体化，因此教师在利用先行组织者进行教学时，应及时对学生的学习效果进行评价。对于一些学有余力的学生来说，教师应给予及时评价，对学生进行肯定和鼓励，帮助学生提高信心，提升自我效能感，从而对此后的学习产生正向的促进作用[24]。如学习元素周期律时，学生已经通过对先行组织者的学习，对同主族和同周期元素性质的递变规律有了一定的了解，此时教师巧妙地设置提问“新型电池材料研制时，科学家提出电池两极参与反应的物质得失电子的能力差异越大，理论上能给出高的能量，钠镁容易失电子，什么元素原子容易得电子呢？能从周期表什么位置寻找呢？”，当学生能够准确锁定O、 S等非金属元素时，给予学生表扬。如此不仅能够及时诊断学生是否能够灵活运用所推断的规律，同时也能激发学生体验科学推理的过程，感受到自身的进步[25]。对于学习存在障碍或对下位组织者概念存在混淆和误解时，教师应及时给出指导意见，帮助学生纠正误区，厘清思路，促进学生的概念转化。如在学习必修2中有机物内容时，学生受经验影响很容易形成机械的记忆，认为有机物是除CO、 CO2、 H2CO3等之外由C、 H、 O组成的化合物，却没有理解有机物概念的真正含义，此时教师可以向学生介绍有机物概念的来源，让学生意识到有机物主要是与生命息息相关，来源于动植物，从而对有机物有一个正确的认识视角[26]。

“先行组织者”教学策略的应用不仅是为了帮助学生更好地接受新知识，更是在学习过程中帮助学生形成良好的知识框架，着眼于知识的应用，落实核心素养，实现有意义的学习。因此教师在运用先行组织者时需要依据不同类型的先行组织者进行有意识的引导，这样才能最大限度地发挥它们的效果。

参考文献：

[1][9][18]邓峰， 钱扬义， 钟伟华等. 从心理学角度探讨高中化学新教材先行组织者的设计与应用[J]. 课程·教材·教法， 2006， （11）： 63～67.

[2]姜建文. 化学教学设计与案例研讨（第2版）[M]. 北京： 化学工业出版社， 2019： 54.

[3]刘敬. 基于“先行组织者”策略的“化学键”教学研究[D]. 牡丹江： 牡丹江师范学院硕士学位论文， 2019.

[4]陈承声. 运用“先行组织者”策略阐述“氧化还原”概念[J]. 化学教学， 2003， （4）： 12～15.

[5]徐敏. 促进学生有机物性质认识能力发展的先行组织者的建构[J]. 化学教育， 2012， （12）： 24～28.