高中化学教学“三步走”程序系统探究法——以原电池教学为例

北京 谭德山 吴军飞

普通高中化学学科核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任五个维度，其中“科学探究与创新意识”是化学学科核心素养之“核心”。《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)中明确提出要培养学生的科学探究能力，倡导科学探究为主的学习方式，改变人才培养模式，强调在学生探究学习活动中培养其科学探究能力，这就使能力的培养与知识技能的获得、方法策略的掌握、情感态度价值观的形成等统一起来，使能力不再是抽象的、空洞的，从而将学生学习方式的转变与能力的培养有效地结合起来。在此思想指导下，笔者结合自己的教学经验提炼出了高中化学教学“三步走”程序系统探究法，即诱导系统引导学生“上路”，操作系统陪伴学生“走路”，生产系统引导学生放开自主“寻路”，并以人教版教材必修一的原电池内容为例，运用“三步走”程序系统探究法展示课堂教学的操作和生成，以期实现课堂教学最优化，展现新《课程标准》理念下化学教学的自身规律。

一、“三步走”程序探究法理论建构

课堂教学是一个预设系统和偶发(非预设)系统相互作用的二维系统。在此系统中学生的课堂行为应为导航模拟探索式(目标的预设性，体现教师预设的学习性)和自主择向探索式(目标的随意性，体现学生个性张扬的独创性)的交融，前者模拟科学家的知识生产过程，目的是让学生学会自主择向探究，偏于探究基础性，而后者是学生实现知识自主生产的过程，是创新的源泉，更具智能活动的高级性。探究性课堂是上述两种学习方式(形态)交融的生态系统，目标就是教会学生追求原创性的学习方式。探究式教学不仅落实了全面持续发展的基础，还尊重学生的个性特长，让学生成为课堂主人，通过自主探究、实践以及集体协作解决真实问题，成为知识的输出者，整个过程符合学生认识世界的主观能动性，并且符合学生的认知发展规律。

基于教学主体的认知心理发展过程、理性心理发展过程和创造性心理发展过程“三阶段”，将高中化学教学过程对应设立为可操作的“三步走”程序系统探究法(图1)，即诱导系统引导学生“上路”，操作系统陪伴学生“走路”，生产系统引导学生放开自主“寻路”，从而实现学生由“导航模拟探索”向“自主择向探索”的转化，有效培养学生的创新精神和实践能力，实现教育创新的目标，追求原创性教育的价值，挖掘学生潜力并发展学生创造力，摸索课堂教学操作化、程序化的规律。

图1 “三步走”程序系统探究法

“三步走”程序系统探究法中教师的作用在于“导”。在诱导系统中教师需要创设真实的问题情境，指引学生思维向学科素养的更高层次发展；在操作系统的关键节点上教师发挥导向作用，陪伴学生逐渐构建完善的知识体系，使其思维纵深发展；生产系统中教师要把课堂放手交付给学生，让不同层次的学生运用操作系统的学习成果，输出解决问题方案，提升知识获得感，形成正确的化学学科价值观。

二、“三步走”程序探究法教学实施过程[以人教版(2019版)必修第二册第六章第一节化学反应与能量第二课时化学能与电能为例]

1.诱导系统(创设真实问题情境)

诱导系统是整个教学过程实施的先导，对三维度教学目标的达成度，以及学生开放空间广度、自主择向探究空间深度具有重要影响。苏霍姆林斯基说过：“若教师不设法使学生产生情绪高昂、智力振奋的内心状态，就急于传授知识，那只能是使人产生冷漠的态度，给脑力带来疲劳”。诱导系统的功能价值在于激活学生思维，引导学生进入创造性探究的环境氛围，后续学生才能有效地进行探究活动。因此教师要基于学生最熟悉和最易接受的客观事实去创设情境，挖掘知识的精髓和蕴涵科学知识的逻辑序列、情感序列相融合的建构序列，设立新奇，具有人文特点，融入自然现象、生产问题、人文缩影、趣味实验或课程内容再创作编排的逻辑顺序，同时将课程内容设计成矛盾问题的链节源，在源头上激活学生思维，让学生顺着思维进阶的矛盾序列深入下去，发挥创造性思维。切记矛盾序列刺激强度要适宜，不可天马行空。

表1

续表

2.操作系统(建构原电池模型)

情境认知理论认为，学习是一个“合理的边缘性参与”的过程，新手学习者在将知识建构、更新、迁移的过程中，需要在教师的引导和指导下从部分参与逐渐向完全参与过渡。学生由诱导系统进入自主探究序列后，教师要通过巧妙设计引导学生扩充思路、主动探索并获得亲身的实践，通过实验搜集、整合信息，同时加强同学间配合，形成学习共同体，让学生自主建构从宏观现象到微观认知的进阶，体会探究科学知识的方法、感悟科学知识的真谛。操作系统可实现上述目标，它以学生为主体的自主探索和以教师导航为辅助的探究过程，是探究教学的中间环节。学生成为课堂主人，教师作为服务者，以问题模块为主线，在生长点链节上给予必要的疏导。操作系统中教师尤其要关注突发情境，若学生思维被激活，产生了新奇想法，切记不能先入为主，更不能熟视无睹，应及时给予肯定的反馈和正确引导，在不影响学生探究问题积极性的前提下及时回归问题主线，让学生自主探究在纵向维度不断深入。

表2

续表

3.生产系统(运用原电池模型解决问题)

诱导系统是引导学生进入生产过程的系统，操作系统是让学生学会知识、提升能力、激发情感的系统，那生产系统就应是让学生完全放开、实现自主生产的过程。经历了前两个系统，学生已经获得了一些理性认识，他们都具备发言权，生产系统是知识巩固、深化及进一步的运用过程，教师应做好耐心倾听的参与者、课程进度的主持者，完全让位给学生，让学生操作一切活动。可通过小组讨论汇报的方式，运用操作系统的学习成果，输出解决问题方案，是非曲直以及认识见解让学生判断、评价，无须教师抢先表达自己的观点，结合学生能力水平，最后的课堂总结都可以考虑交付给学生。

表3

三、结束语

真实情境的诱导系统引导学生发掘宏观体系中蕴含的化学问题，操作系统陪伴学生一步步汲取知识碎片，通过巧妙融合模块节点，最终搭建知识网络，生产系统引导学生运用已有知识解决新问题的过程中对知识的理解进阶到更高水平。“三步走”程序系统探究法运用于高中化学知识模块学习中，可激发学生的好奇天性和质疑精神，锻炼学生的动手实验水平，培养学生的归纳概括能力、探究能力及运用知识解决问题的能力，让学生输出创造性设想和预见。实践证明，教师在教学过程中长期坚持采用“三步走”程序探究法可有效改变学生的学习习惯、学习方式和学习思维，实现学生能力和教学质量的双提升。