社会结构化理论视角下的结构化教学模式——基于普通高中化学教学的案例研究

祁宁宁，胡红杏

(1.云南师范大学教育学部，云南昆明 650500；2.西北师范大学教师教育学院，甘肃兰州 730070)

一、问题的提出

新时代背景下的中学化学教育“以发展化学学科核心素养为主旨”，[1］2正在从“知识导向”向“素养导向”转型。教育部在2020年颁布的《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称“新课标”)，以及2022年4月颁布的《义务教育化学课程标准(2022年版)》，均强调基于素养导向构建课程内容体系，强调课程内容的结构化组织，并要求在课程实施中“有目的、有计划地进行‘认识思路’和‘核心观念’的结构化设计，逐步提升学生的化学知识结构化水平”。[1］71结构化教学有助于促使学生知识结构化，发展学生核心素养，是构建“素养导向”课堂的有效教学方式。

目前学界关于中学化学结构化教学的研究，逐渐从单纯促进知识结构化转向基于学科本质，从教学内容、教学方法、教学评价等方面建构结构化教学模式，目标指向对学生核心素养的发展。郑长龙认为“化学学科理解的结构化方式，要求教师能基于化学知识的学科功能，将化学知识关联起来，形成有机的整体”。[2］王磊提出通过“概念本体”“学习表现”“认识层级”这三大要素构成的学习进阶要素模型，评价学生的结构化学习表现与认知结构化发展水平。[3］于瑶以高三化学课为例，探索结构化教学的实践路径，包括课前以导学案进行知识结构化预构，课中探查学生的相异构想形成结构化认识，课后针对性助学提升学生的思维品质。[4］已有研究表明，结构化教学成为有效解决知识传授和素养发展之间关系问题的新视角。

2019年，王鉴基于安东尼·吉登斯(Anthony Giddens)的社会结构化理论提出结构化教学的理论内涵。[5］吉登斯所谓的“结构化”就是指事物各部分或要素之间通过相互联系、相互作用不断变化生成结构的过程，现象的性质和变化就是由这种结构支配并决定着，现象中各个部分或要素只能在由这种关系的组合而构成的整体中获得它的意义。[6］社会结构化理论视角下的课堂教学，通过整合师生能动者与教学方式、教学资源和规则的互动关系，促使学生形成知识结构，并逐渐形成某一学科领域的基本观念，包括学科基本思想和方法等，以此发展学生学科核心素养。[7］王鉴教授的团队以银川SY学校为实践基地进行了结构化教学的理论和实践研究，逐渐形成了中学各学科结构化教学的多种模式，研究成果荣获2022年6月宁夏回族自治区第一届基础教育教学成果一等奖。本研究基于对化学结构化教学的模式建构，对SY学校高中化学结构化教学模式实施现状进行案例分析，总结实施成效并提出改进建议。

二、化学结构化教学的内涵和模式构建

化学结构化教学强调教师要依据学生认知结构特点不断改进化学教学方式、规范化学教学流程以及开发化学课程资源，形成化学课堂中主客体互动的二重性结构，促进学生更深入理解化学概念原理、探寻化学反应规律、建构化学学科知识结构，由此发展化学学科思维方式，培养化学价值观念，有效促进学生核心素养发展。以社会结构化理论为基础建构结构化教学模式，其结构要素包括师生能动者及其能动性、化学教学规则、化学教学资源以及各要素互动形成的课堂结构二重性关系，其操作框架如图1所示。

图1 化学结构化教学模式操作框架

结构化教学模式包括课前预构认知框架、课中建立系统联系以及课后综合思维提升三级结构化进阶过程。具体来看，一级结构化即课前预构认知框架，是指教师根据不同的课型与教学内容特点选择适切的方法引导学生自主先学，可采取三种策略：一是“抛锚式”，指在上一节课结束时抛出本节课重点要解决的问题，引导学生进行思考与预构；二是“支架式”，指当学生难以自主建构认知框架时，教师通过搭建台阶、分解难度的方式帮助学生自学；三是“预构式”，指学生通过审视课题，建立学习任务与已有认知经验之间的联系。二级结构化即课中建立系统联系，主要是梳理学生在自学中暴露出的共性问题，组织科学探究等教学实践活动，引导学生通过论证推理、模型认知等化学思维方法，形成化学概念，建构化学观念，促进学生建立各知识点间的联系，丰富认知框架。三级结构化即课后综合思维提升，主要是在化学概念的纵横方向上设计拓展性问题，通过分析、解决问题进行系统的应用与迁移训练，二级结构化与三级结构化可以同时进行。总体来说，三级结构化的教学程序推进体现的是师生能动者通过学科实践活动与教学资源以及规则的互动，促进学生认知思维不断进阶发展的过程。

三、化学结构化教学模式实施案例分析

(一)研究方法和工具

本研究运用课堂观察法对中学化学结构化教学模式实施现状进行案例分析，选择的个案学校是银川SY学校，选取的研究对象为该校M老师所执教的2023届高二(1)班，选择人民教育出版社2019年出版的《选修5：有机化学基础》第三章“烃的含氧衍生物”为教学内容，这一单元包括了醇、酚、醛、羧酸以及酯所涉及到的官能团类别、结构通式、反应类型、反应机理以及反应规律等，知识结构及转化关系见图2，单元教学设计6个课时，包括醇、酚、醛、羧酸、酯以及烃的含氧衍生物，学生通过学习各类物质不同官能团的性质与各类反应的规律，理解“烃与烃的含氧衍生物”之间的转化关系，以此为基础建立关于“有机合成与推断”的思维结构，构建关于“有机推断”问题的认识思路和与方法。

图2 “烃的含氧衍生物”思维结构

本研究根据化学结构化教学模式的内涵与特征，参照弗兰德斯互动分析系统，从师生能动者的话语意识、师生能动者的实践意识、教学资源以及教学规则四个结构化教学要素出发构建化学结构化课堂观察分析框架(见表1)，其中师生能动者的话语意识包括具体的教师言语和学生言语；师生能动者的实践意识包括教师板书、学生练习与检测以及思考与沉寂；教学规则包括实验探究与合作学习；教学资源包括STSE情境素材与信息技术，由此形成4个结构化课堂要素分类，22个互动行为类型的编码系统。在本研究框架中，师生的话语意识与实践意识体现了课堂中师生能动者的身份与地位，教学规则与教学资源又进一步体现了师生的结构化教学意识。研究重点对“烃的含氧衍生物”单元教学6个课时课中二级结构化的过程进行课堂观察，采取时间抽样的方法，每隔3秒对师生互动行为进行分析，依据编码表判定记录相应编码，形成一个连续的数据记录表，然后对每个维度进行数据统计，从师生在课堂中的能动意识、师生结构化问答模式、师生互动关系以及结构化资源和规则四个方面对结构化教学现状进行分析。

表1 高中化学结构化课堂观察分析框架及分类编码系统

本研究通过重测信度法(Test-retestReliability)检验化学结构化课堂观察分析框架与分类编码系统的信度，如表2所示。根据统计结果，显著性Sig=0.01，小于0.05，且Wa=0.88，大于0.6，说明化学结构化课堂观察分析框架具有主观性小、客观性强、科学性好的特点，符合社会科学研究的要求。

表2 肯德尔和谐系数

(二)课堂观察分析

1.师生能动者的能动意识分析

通过师生言语行为、教师教学行为类别、师生结构化问答模式以及师生互动关系，分析结构化教学过程中师生能动者的能动意识，由此探查结构化课堂中师生借助情境素材、化学实验、合作学习、信息技术等结构化资源和规则开展探究活动时学生的化学思维发展特征。

(1)师生言语行为分析

对教师与学生的言语行为进行对比分析，可以深层次地分析课堂中师生的权力分配情况。六个案例中教师言语行为比率都低于常模68%，学生的言语行为比率均在40%以上(见图3)。相比于传统化学课堂中教师言语行为比率“居高不下”而学生言语行为比率“一路跌停”的状况，结构化课堂中教师对课堂的“权力控制”倾向得到很大改观，学生的话语意识得到很大加强，充分发挥了结构化教学中学生主体的主观能动性。在教学过程中，教师通过设置教学情境，把问题抛给学生，从学生的回答中再引出新的问题，或学生主动提出疑问引发新的思考、学生自由表达自己的见解和思路，以及与同伴讨论、交流看法等行为相较于传统课堂明显增多，有效增强了学生在课堂中的话语意识。

例如，案例4中教师言语行为比率为60%，学生言语行为比率为40%，两者比值为0.68。课堂观察表明，此案例中学生的思维结构依然得到了有效发展。

图3 师生言语比率分析图

(2)教师教学行为类别分析

通过分析教师教学的间接影响与直接影响(见图4)，可以了解教师在课堂教学中的不同倾向与教学风格，分析师生能动意识的发挥情况。编码1-5的教师言语行为属于教师间接影响，编码6-8的教师言语行为属于教师直接影响。六个案例中教师的间接教学行为和直接教学行为的比值均超过了0.60，表明教师更多采取“积极理答”“鼓励学生”以及“接纳学生”等特征的语言对学生产生间接影响。

图4 教师教学行为类别分析图

例如，案例1中，关于乙醇和丙醇的沸点的比较，学生提出的判断依据是相对分子质量，认为相对分子质量大的，范德华力越大，熔沸点越高，此时教师并没有直接否定学生的回答，而是提出如果某醇和某烷烃的相对分子质量接近时这一依据是否仍然适用的问题，启迪学生得出单纯利用相对分子质量判断有机物的沸点高低并不合理的认识。通过设置认知矛盾启发学生自己发现问题，能够帮助学生积极思考，拓宽思路，激发学生能动者的话语意识。

2.师生结构化问答模式分析

对教师课堂提问的类型和学生回答问题的方式进行分析，可以了解师生结构化问答模式的特征。

(1)教师课堂提问的类型

教师在课堂中提出的问题分为封闭性问题与开放性问题，封闭性问题主要指学生通过回忆或简单计算就能快速得出答案的问题，这类问题的特点是简单、明了，具有确定的答案，一般不需要设计复杂的解题路径；开放性问题主要指学生通过思考、讨论、实践等得出对该问题不同方面的看法与意见，此类问题的特点是答案不唯一，学生需要具有分析问题与解决问题的思维能力。六个案例中，开放性问题所占的比率为35%—53%(见图5)，充分体现了开放性问题在促进学生思维发展、培养学生创新能力等方面的有效性。其中，案例5中开放性问题与封闭性问题的比值最高，达到了1.11。具体来看，学生在观看乙酸乙酯水解的实验视频之后，教师提出的问题有：观察到什么现象？乙酸乙酯是无色透明的溶液，在视频里为什么是橙色的？为什么酸性条件下生成酸，碱性条件下生成盐？乙酸钠、乙酸是哪来的？这几个问题层层递进，引导学生逐步深入思考，最终得出乙酸乙酯在酸性和碱性条件下水解的异同点。值得注意的是，虽然案例3中的开放性问题占比相对较低，但这节课中教师提出的一些封闭性问题同样能够有效促进学生的思维发展，比如“甲醛与新制氢氧化铜溶液反应为什么不生成碳酸氢钠”，与传统课堂中“甲醛与新制氢氧化铜溶液反应生成什么”这类提问不同，结构化课堂中的封闭性问题指向的是学生的思维发展。这里必须要明确一点，教师在课堂上提出的问题不全是提前设计好的，有些问题是根据学生参与教学活动的情况生成的，不论是开放性问题还是封闭性问题，都是符合学生当下认知规律的，教师要避免为了提出开放性问题而随意提问，每一个问题都能反映出教师的教学智慧。

图5 教师提问类型比率分析图

(2)学生回答问题的方式

对学生回答问题的方式进行分析(见图6)，可以了解学生在课堂中的思维发展情况。学生回答问题的方式包括被动回答与主动表达，六个案例中学生主动表达与被动回答的比值均在0.60以上，且主动表达的比率都在40%左右，表明课堂中教师设置的问题情境能够引发学生的认知矛盾，促使学生主动提出问题，并与老师同学共同探讨问题。例如，案例5中学生主动表达的比率为52%，教学过程中学生对分子内酯化的概念开始只是浅显的了解，所以回答问题时缺乏清晰的思路和认识，但教师能够启发学生通过思考酯化反应的条件帮助学生打开思路，领悟分子内发生酯化反应的原理，教师的鼓励和有效指导提升了学生的话语意识，从而促进了思维发展。

图6 学生回答问题方式比率分析图

3.师生互动关系分析

对课堂中教师与学生之间的互动关系进行分析(见图7、图8)，可以了解师生的互动情况以及对教学效果的影响。为了清晰直观地分析师生语言行为随时间的变化，了解结构化课堂中师生互动情况，本研究以师生行为比率为纵坐标，上课时间为横坐标，描绘师生互动曲线，分析化学结构化课堂中教师与学生语言互动的特点。统计表明，六个案例中，学生的探究兴趣比较高涨，能对教师的问题做出积极地思考与回应，课堂中形成了良好的师生互动关系，是结构化课堂应达到的教学效果。

图8 案例5师生互动曲线分析图

例如，案例2和案例5中的师生互动情况最为典型。从师生言行曲线的最高峰值来看，案例2的师生峰值数量比为3∶2，案例5为1∶2，表明课堂中学生的参与度较高。具体来看，案例2中教师设置的四个实验探究活动有效促进了师生之间的互动交流，这节课学生的语言行为比率在一半以上的教学时间内都超过了50%，整堂课中学生参与率超过50%的时间片段有9次，其中有5次超过了90%，与教师的言行曲线形成了18个交叉点，表明实验过程中学生在遇到问题时能够积极地向教师请教，教师也会根据学生的操作情况及时地给予引导，整个过程是一个交互生成的有机整体。案例5中学生的峰值数量超过了教师，通过课堂观察发现，教师在第一个教学环节上花了一半的教学时间，让学生自行讨论解决上节课导学案中遗留的问题——一道有机推断题，通过这道题的解决，学生进一步巩固了对烃的含氧衍生物的认识，理清了它们之间的转化关系，形成了新的认识思路，达到结构化学习的目的。与此同时，这堂课学生回答问题、练习、思考以及演示的时间前后加起来有29分钟左右，在51分钟的教学时间内，这堂课可以说基本是由学生掌控的课堂。在本节课的后面10分钟，师生共同探讨了乙酸乙酯在酸性条件下水解与碱性条件下水解的区别，包括观察实验现象、探查反应条件、书写反应方程式、讨论反应产物以及分析具体的反应原理等，教师与学生的语言互动较为频繁。

4.结构化资源和规则分析

对课堂结构进行分析(见图9)，可以了解教师开展化学结构化教学的基本现状。化学结构化教学中的情境素材、化学实验、合作学习、信息技术等构成结构化资源和规则，是结构化教学中静态教学结构的体现，是促进师生能动者主体发挥能动作用的重要条件，是促进学生知识结构化和思维结构化过程中对化学以及与化学有关问题进行系统思考、理解知识关联、发展学科思维的实施路径。

图9 课堂结构比率分析图

(1)结构化教学资源分析

研究表明，六个案例中STSE情境素材的使用比率在2%—7%，说明在结构化教学中，教师在组织教学内容时不仅注重知识结构的系统性，同时注重将STSE理念渗透到教学过程中。比如案例1中教师把抗疫明星“乙醇”以及人们熟悉的化妆品和口香糖作为《醇》的情境引入，提出醇的用途非常广泛，然后抛出问题“醇的用途是由什么决定的”，引导学生对醇的性质探究，深化对“性质决定用途”和“结构决定性质”的有机物研究思路的认识。案例2中以苯酚泄露的新闻视频引入情境并提出问题，“苯酚如果不小心弄到皮肤上该怎么办？苯酚泄露该如何处理”问题设置较好地体现了科学教育培育学生社会责任感的价值。

信息技术作为教学辅助手段，在结构化教学中有着重要地位。六个案例中，信息技术使用比率为11%—26%，充分体现了结构化课堂中通过信息技术手段进行教学与评价的特征。例如，案例6中信息技术使用比率最高，在这堂课中，教师利用了教学媒体的交互式功能，鼓励学生通过多媒体投影展示解题思路与过程，相交流讨论，外显学生思维发展脉络，有助于教师适时了解学生的思维路径。

(2)结构化教学规则分析

化学实验是化学结构化教学中重要的教学方式，是促进课中建立知识系统关联，促进知识结构化以及思维结构化的重要教学方式。六个案例中化学实验比率为7%—38%，实验形式有教授演示、视频展示以及学生合作实验等，充分彰显了实验教学发展学生化学学科思维的功能与价值。例如，案例2中化学实验所占的比率最高，教师以“苯酚泄露该如何处理？”构建问题情境，引导学生预测苯酚可能具有的性质，组织学生分组进行实验探究，针对苯酚的4个化学性质设置4个连续性的实验探究活动，通过指导学生进行合作探究实验，帮助学生形成对化学反应的本质认识，培养学生的证据推理和科学探究的核心素养。

合作学习活动的开展有助于发展学生交流沟通与解决问题的能力。六个案例中的合作学习比率为3%—28%，其中案例1中合作学习所占的比率最高，教师提出合作学习任务“预测1-丙醇可能的断键部位以及可能发生的反应”，学生分小组进行讨论，根据1-丙醇的结构，分工验证1-丙醇中的碳氢键、碳氧键以及氢氧键是否发生断裂，最后共同交流并得出结论。说明在结构化课堂中，师生都具有合作学习的意识，重视通过倾听和交流促进课堂中产生真正的“对话”，达到合作学习的真正目的。

四、化学结构化教学模式实施成效与问题反思

(一)化学结构化教学模式实施成效

银川SY学校在王鉴教授团队与全校化学教师共同探索下，基于素养导向提出了结构化教学理念，建构了化学结构化教学模式，并进行持续的教学实践应用和改进研究，实践表明，高中化学结构化教学模式能够有效促进学生知识结构化，进而发展学生化学观念与思维。通过以上的课堂观察，发现化学结构化课堂主要有以下特点。

第一，课堂教学结构有效提升了学生能动者的能动性。师生的言行比率差距较小，学生言语所占的比重较高，能够充分发挥学习的自主性；化学实验占有一定比率，教师组织学生进行探究性活动，有效发展了学生的实验素养。

第二，教师注重以间接教学行为影响学生。学生能在教师的指导下主动开展学习活动，教师在开展间接教学过程中通过有效指导同时发展了教师能动者的能动性。

第三，师生问答基本能够形成开放型问答模式。教师趋向于提出开放性问题，这类问题有利于提升学生的问题意识，学生通过主动表达看法与认识，并与教师、同学自由讨论，有效促进学生思维发展。

第四，师生之间整体互动状态良好，课堂中的情感气氛融洽。化学结构化课堂中教师言行曲线与学生言行曲线频繁地交叉，体现出目前的高中化学结构化课堂中，教师注重与学生的双向互动，学生课堂参与度较高。

(二)化学结构化教学实施问题讨论及建议

1.改进结构化问答模式，提升学生能动者的话语意识和实践意识

结构化问答模式能够有效促进师生互动，启发学生思维，使师生在围绕复杂、不良以及开放的问题情境中展开对话，充分彰显学生能动者的话语意识。课堂观察表明，“烃的含氧衍生物”单元教学六个案例中，虽然师生、生生之间能够开展较为充分的问题讨论和交流，但总体来看，封闭性问题仍然偏多，图5中的折线反映的是开放性问题与封闭性问题的比率，可以看出，六个案例中，封闭性问题的数目基本都高于开放性问题的数目，其中，案例3的比值最低，仅有0.53，说明在该课堂中，教师提出的开放性问题数目只占封闭性问题的一半；另外，案例1、案例2、案例4和案例6中的开放性问题与封闭性问题的比值分别为0.91、0.85、0.74和0.64，都小于1，说明课堂中大部分问题仍然以封闭性问题为主，即教师互动程序一般为“教师提出封闭性问题—学生被动回答问题—教师肯定或否定学生回答”，以此形成了“封闭型问答模式”。该问答模式由于问题的方向和范围均由教师控制，学生的思维并没有得到有效发展。

结构化教学的有效开展应改进教师的提问类型，从知识课堂的“封闭型问答模式”向素养课堂的“开放型问答模式”转型，“开放型问答模式”主要是“教师提出开放性问题—学生主动发表观点—教师持续追问—学生进行补充—师生共议形成观点或解决方案”，在开放型问答驱动下，学生思维能够得到充分发散，通过积极的思考与交流之后主动尝试回答，并且能够提出自己的质疑，教师对学生的观点进行补充、深化、迁移以及评价，促进学生的创新迁移等能力持续发展。

2.突破教材内容局限，优化配置性资源

在数字教育背景下，结构化教学资源要具有互联网时代特点，同时强调通过STSE课程资源统整优化化学教学内容形成结构化配置型资源。课堂观察发现，“烃的含氧衍生物”单元教学六个课例中，教师虽然有意识渗透STSE理念，并使用信息技术开展教学，但总体来看，六个案例中信息技术与STSE情境素材在课堂教学中的使用都不太充分。由图9可以看出，案例6的信息技术所占比率最高，为26%，案例2最低，为11%；案例5的STSE情境素材所占比率最高，但仅有7%，案例1的比率最低，为2%。

数字教育背景下的教学资源是基于信息技术的智能性、虚拟性教学和学习软件资源，主要包括各类网络学习平台、网络知识资源、VR虚拟技术等。数字化教学资源内容丰富、形式多样、表现生动，有利于培养学生的学习兴趣和能力，使得知识更生动形象地展现在学生的眼前，能够极大地激发学生学习的自主性。STSE课程是当代科学、技术、社会和环境发展背景下培养学生科学素养的一种非常有效的形式。[8］STSE素材能够使所学的知识与生活实践更好地融合在一起，教师自己可以开发STSE教学资源，也可以借鉴参考新教材中的优秀资源开展教学，如上海科学技术出版社出版的化学选择性必修3《有机化学基础》中，第三章第一节部分内容围绕着醇和酚，介绍了醇类物质在燃料电池、防冻液、化妆品等中的应用和酚类物质在药物、香料、茶叶等物质中的重要作用，打破了以传统学科知识展开教学内容的逻辑顺序，围绕着社会生产与生活情境展开，引导学生积极参与交流讨论，有利于培养学生分析问题与解决问题的能力。

3.优化学习方式，更新课堂教学规则

结构化教学强调教学资源、教学规则客体与师生能动者主体之间的互动，这种互动的本质在现代化学课堂中需开展充分有效的合作、探究学习。对“烃的含氧衍生物”单元教学的课堂观察表明，学生合作学习和实验探究学习的开展还存在一些问题。图9反映了合作学习活动与实验探究活动在整体课堂教学活动中所占的比率，可以看出，六个案例中，合作学习活动比率最高的是案例1，为28%，其余案例的比率都低于20%，其中案例4最低，仅占3%；实验探究活动比率最高的是案例2，为38%，其余案例的比率都低于30%，其中案例6最低，仅占7%。目前，随着信息技术的不断发展，合作学习已从单一的课堂教学衍变到在线协作学习和混合式环境中的合作学习，从传统的学生小组合作学习模式发展到多元的正式与非正式的小组学习模式，合作学习的应用条件也有了新发展。[9］就探究学习来说，恰当选择具备探索性和开放性的真实问题为实验或科学探究情境，指导学生经历完整的科学探究过程，从问题假设、方案设计、数据分析到结论反思，为学生提供广阔的思考空间，激发学生能动者的实践意识，发展分析问题和解决问题的能力。

结构化教学通常有着显著的开放性，学生在化学课堂上的反驳、质疑、争论的机会往往超出了教师预设，新状况、新问题逐渐出现，且随着教学环境、学习主体等不断地变化，学生就会出现认识困惑、理解偏差、思维受阻或者其他偶发事件等，这些都形成了多彩且丰富的动态教学规则。化学教师在课堂教学时，需注重非预见性的教学规则，对动态教学规则具备的价值进行及时分析与判断，并将其巧妙且有效地应用到具体教学活动中，以促使学生的思维能力得到有效提高。