践行信息加工学习理论 建构化学优质课堂

摘 要：信息加工学习理论指出，学习系统内的各要素之间是相互联系、相互作用的。本文以加涅的信息加工理论为基础，结合序化、编码、重组、同化及迁移的基本思路，探讨在初中化学教学过程中有计划、有意识地渗透及践行信息加工学习理论的可行性教学策略，以此进一步提升初中化学课堂的教学质态，进而建构优质化学课堂。

关键词：初中化学;信息加工;学习理论;优质课堂

中图分类号：G424                       文献标识码：A                   文章编号：2095-624X（2021）16-0046-02

引 言

信息加工理论是由美国心理学家加涅提出的，他指出，学习是学生对所学知识进行内部加工的过程，主张用信息加工的观点来解释学生的学习过程，并在此基础上提出了学习和记忆的信息加工模型。这对初中化学课程教学有一定的指导意义。

一、序化，梳理知识结构

信息加工学习理论指出，学习系统内的各要素之间是相互联系、相互作用的。这也就是说，教师在教学化学知识时，要按照一定的逻辑顺序来组织教学，通过有效的信息加工手段，对零碎的、庞杂的化学知识点进行梳理和整合，建构起系统的、有序的知识整体结构[1]。

例如，在教学“质量守恒定律”的化学知识时，教师可以从学生已经学过的化学反应，如镁条燃烧生成氧化镁，水电解生成氢气、氧气等，引导学生回顾这些化学实验和反应过程，思考反应物和生成物之间的质量存在什么关系。学生对此各有各的说法，有说生成物的质量大于反应物的质量的，也有说质量没有发生改变的。这时，学生的求知欲与探究欲望就被很好地激发出来。教师再适时引入拉瓦锡做过的将氧化汞分解成汞和氧气的实验，这个实验的结果是氧化汞的质量等于反应后的汞和氧气的质量之和。这时，学生又提出了疑问：反应前、后各物质质量之和相等到底是这个实验出现的巧合呢，还是一个普遍规律呢？就这样，在学生的思考和追问中，教师引出本节课的课题：质量守恒定律，并通过磷和氧气燃烧、CuSO4和Fe的反应的实验，引导学生自主归纳总结出质量守恒定律。这样的课堂学生更容易接受。

序化可以体现在两个方面：一个是学生认知发展的心理顺序，另一个是学科知识的内在逻辑顺序。这是教师在践行信息加工学习理论的过程中必须遵循的序化原则。教师应按照初中化学学科教学内容的内在逻辑，结合学生的认知发展规律来组织教学、安排教学活动。这样的化学课堂才是高效、生动，真正能够推动学生身心发展的优质课堂。

二、编码，实现有效增值

加涅把学生的学习阶段分解为动机、领会、习得、保持、回忆、概括、作业及反馈八个过程。在习得阶段中，学生需要对新获得的刺激，也就是课堂上学到的新知识内容进行知觉编码，将其存储到记忆中，纳入个人的知识体系。在这个过程中，教师所要做的就是通过采取有效的编码与组织策略，帮助学生在习得阶段实现信息的有效增值，促使信息尽快从短时记忆变为长时记忆[2]。

例如，“常见的酸和碱”这节课的教学目标是让学生能够辨别和区分生活中常见的酸性物质和碱性物质。以酸的性质来讲，在教学时，教师可先带领学生一起探究浓硫酸、浓盐酸、稀硫酸、稀盐酸等常见酸的具体的物理性质与化学性质。学生通过观察，认识到盐酸是无色的液体，有刺激性气味，浓盐酸具有挥发性;硫酸则是无色、黏稠的油状液体，无味，浓硫酸具有很强的腐蚀性。接着，学生分别通过酸溶液与指示剂、某些金属、金属氧化物、某些盐的实验探究，得出了常见的酸的一些化学性质。那么在此基础上，教师要引导学生通过分析、比较，归纳出酸普遍具有的化学性质，如酸溶液能与指示剂起反应，紫色石蕊试液遇酸变红，无色酚酞试液遇酸不变色;酸能跟多种活泼金属发生反应，通常生成盐和氢气;酸能跟某些盐反应生成新酸和新盐等。通过这样的编码方式，学生从宏观上认识了酸和碱的化学性质，可以从常见酸扩展和推断任意酸的性质，实现信息的增值。

信息增值主要是指信息内容的增值和活动效率的提高。从这两个角度出发，教师要结合不同的化学教学内容，为学生提供相应的编码方式及策略的参考。比如，常见组织信息的编码策略可以按顺序关系编码、因果关系编码及种属关系编码等。这都是帮助学生实现有效信息增值的可行方式，是教师应在教学过程中关注的方向。

三、重组，引发认知冲突

重组的方式可以理解为学生的知识体系与认知结构的重组与优化。在新信息的刺激下，学生原有的知识体系与认知结构已经不再完全适应，需要通过科学有效的重组策略，如比较类比、拓展延伸等，在知识体系内部进行积极的调试与优化，以帮助学生建构更系统、合理的知识体系。

仍以“质量守恒定律”为例，在课堂的巩固提高环节，教师可以给学生提供一些与质量守恒定律看似存在冲突的信息与情境，如学生在生活中熟悉的情境：一张纸燃烧后化为灰烬，为什么燃烧后的灰烬的质量要远远小于一张纸的质量？为什么这时质量守恒定律失效了呢？学生在听到这个问题后，也感到非常疑惑，迫切地想要知道原因。这时，教师就要引导学生利用本节课学习的知识来解答这个问题。学生在这个问题的刺激下，重新审视和梳理这节课学到的知识内容，并具体分析这道题。根据质量守恒定律：纸的质量+燃烧所需氧气的质量=灰烬的质量+生成二氧化碳的质量+水蒸气的质量。其中，生成二氧化碳的质量+水蒸气的质量>燃烧时消耗的氧气的质量。因此，灰烬的质量要小于纸的质量，这样，学生便进一步加深了对质量守恒定律的理解与认识。

可以说，认知冲突是学生实现信息加工、认知发展的助推器。当新信息的刺激与学生已经习得的知识、经验、技能等产生认知冲突时，原有的低层次的平衡被打破，而学生会在这种无法同构的矛盾与冲突下产生学习、探究的心理需求，积极地尋求更多新信息进行深度学习和探究，以达成新的认知平衡。

四、同化，搭建学习桥梁

同化可以理解为将外部的新信息刺激通过有效的内部加工思维活动，整合到个人原有的知识结构和认知体系中，这是学生习得新知识、获得新技能的一种基本方式。如何才能实现知识的同化呢？其中，必不可少的就是知识间关联性的呈现。也就是说，教师要为学生搭建学习桥梁，帮助学生实现知识的同化性迁移。

例如，在教学“燃烧及灭火”的化学知识时，本节课的教学目标是让学生认识燃烧的条件及灭火的方法。学生在之前已经对燃烧的现象有了一定的了解，教师可以先让学生回顾学过的燃烧实验，如镁条的燃烧、铁丝的燃烧等，写出化学方程式，回忆燃烧时的现象，并从这些燃烧现象和方程式中思考燃烧的共同条件是什么？教师再带领学生深入探究这些燃烧必须满足的条件，总结燃烧的原理，让新旧知识间良性地互动起来。

在加涅的信息加工学习理论中，学习的过程是学习者对来自环境刺激的信息进行内在的认知加工的过程。那么，我们这里所说的同化，就是一种学生头脑中的内部活动，需要学生对新信息的刺激进行内在的加工，使其纳入原有的知识经验与认知结构中，以此加深认知。

五、迁移，注重求异发散

学生每一次对新信息的内部加工过程都不是孤立的，而是建立在已有的知识经验基础上的，而原有的知识经验对获得新知识、新技能的影响就是遷移作用的体现。作为教师，我们要利用有效的迁移策略来培养学生的求异发散思维，促进学生的正迁移，帮助学生建构良好的认知结构。

例如，在进行“二氧化碳制取的研究”的教学时，由于学生之前已经学习过制取氧气的知识及实验，那么对于这节课，教师就可以引导学生通过制取气体的知识迁移，来自主探究、总结得出二氧化碳的制取方法。首先，我们按照分析反应原理、设计和选择实验药品及装置、确定收集方法、检验气体并对气体进行验满的思路回顾了氧气的制取。那么在制取二氧化碳时，教师就可以引导学生按照这样的思路，根据制取二氧化碳的化学反应原理“CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2”，选择实验药品，设计实验装置，按照检查气密性—加药品—收集的步骤进行实验操作。在确定收集方法时，由于CO2密度比空气大，选用向上排空气法。最后，把燃烧的木条放到集气瓶口，若木条立即熄灭，说明收集的二氧化碳已满，原理是火焰不能在二氧化碳中燃烧。这样，学生通过正向的知识迁移，可以自主完成二氧化碳制取的研究。

由此可见，基于信息加工学习理论的指导思想，教师可以在初中化学教学过程中通过序化、编码、重组、同化及迁移的教学思路，制订和采取相应的教学策略，以帮助学生实现对所学知识的内部加工及意义建构。同时，文中探讨的内容和方向只是一些粗浅的设想与方法。要想真正发挥出信息加工学习理论对初中化学教学的指导作用及教学意义，教师还需要在具体的教学实践中不断摸索与总结更多元的、更有效的教学策略，以此进一步增强化学课堂的教学实效性。

结    语

总而言之，加涅的信息加工理论简单来说就是一种“有指导的发现学习”。教师在初中化学教学中践行信息加工学习理论的基本思路时，应根据学生在不同学习阶段的认知规律和特点，创造适当的外部条件，制订更具针对性的教学策略，并开展相应的教学活动，通过调控学生在学习过程中注意、学习、记忆和思维等学习活动，来帮助学生发展化学思维、提升学习能力，从而为培养和提升学生的化学核心素养奠定基础。

[参考文献]

吴海洋，高利民，燕翔.微课在初中化学教学中应用的实践与思考[J].安徽教育科研，2018（13）：82-84+124.

任娟，朱清勇.基于“素养为本”的初中化学实验教学尝试和反思[J].化学教与学，2017（03）：85-87+50.

作者简介：王剑锋（1978.10—），男，江苏苏州人，本科学历，中学高级教师，研究方向：中学化学教学。