用结构化的教学内容引导学生建构知识

2023-05-07王钦忠

化学教学 2023年4期

王钦忠

摘要：探讨基于大概念进行教学内容结构化的思路与方法，提出要建立从大概念到学科基本理解、学科基本概念和学科事实的技术路径，将大概念具体化到某单元和某课时的教学内容中，才能确保大概念能够真正融入到日常的化学教学中。研究认为，基于大概念的教学内容结构化不仅是学科知识的结构化，也是学生学习认识的过程化，其结果是形成具有层级性和网络化的知识結构。以高中化学“物质的分类”为例，进行教学内容结构化的设计和应用，探索学生知识结构的形成过程，从而为新课程的教学改革提供基础性依据。

关键词：教学内容结构化；大概念；知识结构；认识过程；物质的分类

文章编号： 1005-6629（2023）04-0033-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

新课程改革要求化学教学要从“知识本位”转向“素养本位”，但是学科知识依然是学生学习的基础内容，如何通过学科知识来发展学生的核心素养是一个值得深入研究的课题。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中明确提出，教师在组织教学内容时，应高度重视化学知识的结构化设计，尤其是应有目的、有计划地进行“认识思路”和“核心观念”的结构化设计。随着《义务教育化学课程标准（2022年版）》的颁布，基于大概念进行教学内容结构化的设计和应用已成为中学化学教学的一项重要任务。

实际教学中，化学教师在进行教学内容结构化设计时仍存在不少困难和困惑。对北京市45名中学化学教师的调查结果（总响应数为92）显示，73.3%（此数据为普及率，响应数为33）的教师反映缺乏教学内容结构化的策略与方法，尤其是缺乏基于大概念组织教学内容的操作路径；55.6%（此数据为普及率，响应数为25）的教师反映，结构化的内容有助于学生知识结构的发展，但不知道如何在教学中充分发挥结构化内容的教学价值。

基于上述分析，本文阐释了基于大概念进行教学内容结构化设计的思路和方法，并以高中化学“物质的分类”教学为例，利用结构化内容对教学目标、教学环节、教学问题、教学活动和教学评价的一体化设计作如下深入探讨。

1 基于大概念的教学内容结构化设计

1.1 结构化路径分析

大概念具有一定的思想方法性、普适性和统摄性［1］，基于大概念的教学将有助于学生化学观念的形成与发展，基于大概念进行教学内容结构化设计的直接结果就是要形成一定形态的知识结构。国内文献对如何构建基于大概念的知识层级结构提出了一些策略和方法，如郑长龙认为［2］，根据概括程度，从高到低可将化学教学中的概念分为大概念、核心概念和基本概念。为了便于一线教师更容易识别和提炼各层级的具体内容，本研究认为，应建立从大概念到学科基本理解、学科基本概念和学科事实的技术路径，将大概念具体化到某单元和某课时的教学内容中，才能确保大概念能够真正融入到日常化学教学中。

大概念是建立在学科事实和学科概念之上的上位概念，具有更强的抽象性和更广的统摄性，因此，学生学习大概念也应遵循概念教学的一般规律。比较符合学生认识顺序的概念教学方法是“例子—规则—例子”［3］，既体现了学生大概念的形成过程，也强调了学生大概念的迁移应用过程。对于学生知识结构的形成过程，加涅认为知识是有层次结构的，学习过程总是由低级学习向高级学习发展的。张建伟等则认为，建构主义的“非结构性”（网络化）观点更适合于学习的高级阶段［4］。综上所述，基于大概念的教学内容结构化既要关注大概念统摄的层级结构和概念之间的网络联系，也要关注学生的概念学习过程和知识结构形成过程，即遵循从具体到抽象、从简单到复杂、从层级到网络的认识发展顺序。

1.2 结构化模型设计

基于上述分析，利用Cmap Tools 6.04软件构建基于大概念的教学内容结构化模型，如图1所示。

从图1中可以看出，基于大概念的教学内容结构化模型主要有以下三个方面的特征。

1.2.1 层级性

结构化模型从上到下共分为四个层级。其中，第一层级是大概念，是知识结构的最高层级，具有最强的统摄性。第二层级是学科基本理解，即从学科视角对大概念的进一步解构，也可以认为是学生对大概念的阶段性理解，比如，学生对大概念“结构决定性质”的理解可以分解为“构成粒子”“粒子间的相互作用”“粒子的空间位置”三个学科视角，而每个视角的学习则是有一定阶段性顺序的。第三层级是学科基本概念，它是教学内容中的重要学科概念，也是建构大概念和学科基本理解所必需的学科概念。第四层级是学科事实，是帮助学生建立大概念所必需的事实性知识，可以是具体物质、具体反应、测量数据、实验现象等。结构化模型的层级性体现了大概念与具体学科教学内容之间的有机联系。

1.2.2 网络化

结构化模型的网络化主要体现在第三层级学科基本概念之间的内在联系上。学科基本概念并不一定专属于某个学科基本理解，不同学科基本概念可以根据需要相互组合支撑某个学科基本理解。因此，学生通过对学科基本概念之间内在联系的进一步抽象和概括，形成新的规律和共同特征，进而建构成更加上位的学科基本理解和大概念。随着学科基本概念的不断丰富，学生知识结构的网络化特征会越来越显著，学生对大概念的理解也会越来越深刻。

1.2.3 过程化

教师进行教学内容结构化的过程就是探索学生认识发展的过程。基于大概念的教学内容结构化不仅体现了知识之间的内在联系，而且也体现了学生从下位到上位的知识形成过程和从上位到下位的迁移应用过程。它既为学生学习大概念提供了认识路径，也为教师基于大概念进行化学教学提供了技术路径。

1.2.4 整合性

结构化模型在大概念的统摄下具有很强的整合性，随着学生对学科基本理解的不断加深和对学科基本概念的不断丰富，学生对大概念的理解也将不断深化，学生的知识结构也将在此基础上不断拓展和完善。除此之外，结构化模型也通过大概念将相关课时教学内容有机整合在一起，为实现单元教学或者跨学科教学提供了可能。

2 教学内容结构化应用案例

以高中化学“物质的分类”教学为例，应用模型进行教学内容结构化设计，并基于结构化内容一体化设计教学目标、教学环节、教学问题、教学活动和教学评价。

2.1 教学内容结构化设计

在《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中对“物质的分类”的内容要求是：根据物质的组成和性质可以对物质进行分类；认识胶体是一种常见分散系。主题学業要求和学业质量水平要求是：能举例说明胶体的典型特征，能根据物质组成和性质对物质进行分类，能有意识地运用所学知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论。

基于内容要求、学业要求和学业质量水平要求，分析了本节课涉及的大概念、学科基本理解、学科基本概念和学科事实，并利用Cmap Tools 6.04软件进行教学内容结构化设计，构建基于大概念的“物质的分类”知识结构图，如图2所示。

在知识结构图中，第一层级是大概念，根据课标要求和教学内容将其提炼为“物质分类是认识物质多样性和相似性的思想与方法”；第二层级是学科基本理解，如“物质的多样性”“物质的相似性”以及“组成”“性质”“结构”“变化”和“用途”等，都是从学科视角对大概念的进一步解构。本节课的教学重点是让学生从组成和性质的角度发现物质的相似性特征，确定物质分类标准。而在初中阶段则重点丰富学生对常见物质的认识，强调物质的多样性。随着学生化学知识的不断丰富，学生对物质相似性的认识也将从组成和性质视角扩展至结构、变化和用途视角，分类标准的多样性也必然促进学生知识结构的网络化，基于大概念的知识结构为学生分类视角的进一步扩展预留了空间；第三层级是学科基本概念，如“单质”“分散系”“胶体”等。胶体是学生需要学习的一种新的物质类型，而分散系概念的学习则建立了从结构视角进行物质分类的新视角和新标准；第四层级是学科事实，如“氢氧化铁胶体”“硫酸铜溶液”，尤其是胶体的丁达尔效应等进一步丰富了学生对化学物质多样性和相似性的认识。

知识结构图也充分体现了学生的认识过程。首先是知识的形成过程，学生可以通过对常见物质组成和性质的分析，抽象出物质的共同特征，确定物质的分类标准，学会利用树状分类法或者交叉分类法对物质进行分类。其次是知识的迁移应用过程，一个是胶体概念的迁移应用，一个是物质分类方法的迁移应用，知识的迁移应用为达成“能有意识地运用所学知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论”的学业要求提供了可能。其三是知识结构的整合性也为学生后继课的学习预留了空间，为实现“能从不同视角对典型的物质及其主要变化进行分类”的学业质量要求奠定了基础。

2.2 基于结构化内容的教学设计

在“物质的分类”结构化教学内容的基础上，结合学业要求和学业质量水平要求制定了本节课的教学目标，且四个教学目标的达成顺序与学生的认识过程是一致的。

目标1：掌握树状分类法和交叉分类法，能根据物质组成和性质对常见物质进行分类。

目标2：通过胶体丁达尔效应，认识胶体是一种常见分散系，能举例说明胶体的典型特征。

目标3：从物质分类的角度认识溶液、浊液和胶体等分散系的共性与特性。

目标4：能有意识地运用所学知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论。

为了确保教学目标的有效达成，引导学生形成预设的知识结构，按照“教、学、评一体化”的理念，基于结构化内容和教学目标，设计了教学环节、驱动性问题、教学活动和教学评价，形成了“物质的分类”的教学流程图，如图3所示。

首先，依据结构化内容和学生的认识过程，将教学环节确定为“引出分类”“学习分类”“学习新类”和“应用分类”四个环节，每个环节对应着不同的教学目标。

其次，为了让学生明确学习目标，确保学生能够主动建构预设的知识结构，将教学目标转化为能够与学生对话的驱动性问题。当然，为了降低学生的思维难度，教师可以根据实际情况对驱动性问题进行分解细化。

问题1：如何快速、简洁地认识纷繁多样的化学物质？

问题2：对化学物质进行分类的依据和方法是什么？

问题3：胶体是一类什么样的物质？