1、第五章促进理解的化学教学策略第五章 促进理解的化学教学策略一、教学目的1.理解教学策略和理解的含义；2.了解学生已有知识经验的分类；3.知道如何探查学生的已有知识经验，并知道各种探查学生已有知识经验的方法的特点以及使用的注意事项；4.理解先行组织者策略的含义、分类，并能举例说明各类先行组织者的特点；5.理解概念转变策略的含义及意义；掌握概念转变的四个条件以及概念转变教学的教学模式。6.了解问题的分类以及各类问题所属的水平；7.掌握具有思考价值的问题的特征，并能根据某一主题设计出有思考价值的问题。8.知道引导学生自主发现和提出问题的有关策略；9.理解问题情境的含义以及创设问题情境的方法，并学会设
2、计各类问题情境；10.理解认知结构的含义和特征；11.知道影响认知结构构建的因素，以及认知结构构建的教学策略。二、教学方法与手段讲授、讨论、探究、多媒体三、教学重点与难点1.知道如何探查学生的已有知识经验，并知道各种探查学生已有知识经验的方法的特点以及使用的注意事项；2.理解先行组织者策略的含义、分类，并能举例说明各类先行组织者的特点；3.理解概念转变策略的含义及意义；掌握概念转变的四个条件以及概念转变教学的教学模式。4.掌握具有思考价值的问题的特征，并能根据某一主题设计出有思考价值的问题。5.理解问题情境的含义以及创设问题情境的方法，并学会设计各类问题情境；6.理解认知结构的含义和特征.四、
3、教学内容现代认知心理学认为，学习的过程是一个理解的过程，理解是学习的基本特征和重要结果。在日常的教学过程中，我们能够教给学生许多化学知识，并让其得到训练，从而使他们在考试中可以去应用这些知识。但是，学生是否真正理解了这些知识？毫无疑问，我们希望答案是肯定的。学生不仅要“知道”,还要“理解”，这是一种很普通的观点。不论是在教学实践中，还是在教育研究中，“理解”一词都比较常见。高中化学新课程目标明确提出要使学生“理解基本的化学概念和原理，认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，形成有关化学科学的基本观念。”那么究竟什么是理解呢？让我们先来看一下学者们关于“理解”的不同解释。信息资料：关于“理解
4、”的若干解释辞海中对理解的解释：“理解是通过揭露事物间的联系而认识新事物的过程。”心理学大辞典中对理解的解释：“个体运用已有知识、经验，以认识事物的联系、关系直至其本质、规律的思维活动。”“关于理解的实质，认知学派认为，个体在认识过程中，把新事物同化于已有的认知结构，或是改组扩大原有的认知结构，把新事物包括进去，这样的心理活动就是理解。”教育心理学中对理解的解释：“理解就是个体逐步认识事物的种种联系、关系直至认识其本质、规律的一种思维活动。”美国密执安州立大学的史密斯（Edward L.Smith）对科学中的理解提出了两条标准：联系性和在一定社会环境中的实用性。概念被理解应表现在，学习者会用适
5、当的方式表示概念并能与其他概念相联系，特别是与学习者自身原有的知识和观念相联系。概念被理解的程度表现在，学习者能运用概念成功地完成他们生活的社会环境中的重要任务。理解也是教育目标分类中的一个重要学习指标。根据布卢姆教育目标分类学，我国中学化学教学目标分类体系中对“理解”这一目标层次的要求是：“懂的为什么。能够领会概念和原理的基本涵义，能够解释和说明一些简单的化学问题。”通过对以上各种解释的分析，我们认为理解不简单是对知识的“记忆”、“知道”、“照本解释”或者“照本运用”，所谓理解应该是学生在已有知识经验的基础上，通过思考发现知识间的内在联系，并能以多种不同的方式重新呈现，且在适当的情境中正确的
6、应用，从而使认知结构得到扩展和提高的过程。因此，理解具有以下几方面的特征：理解是以已有知识经验为基础的；理解过程是一个积极的思维活动过程；理解的实质是认识事物的联系及其本质；理解的结果是个体认知结构的丰富和发展。在实际教学过程中怎样做才能促进学生对化学知识的理解呢？本章将重点讨论这个问题。第一节 从学生已有的知识经验出发化学新课程强调课程内容要贴近学生生活实际，要“从学生已经会了什么”开始进行教学。研究表明，学生并不是空着大脑走进化学课堂的，在学习新的化学知识之前，学生已经具备了与所要学习的新知识相关的一些经验和看法，学生头脑中的这些已有的知识经验不仅引导着学生对化学实验的观察和解释，还影响着
7、学生对教师和教材提供的信息的理解。可以说，学生已有的知识经验在很大程度上引导和决定着对化学新知识的学习。因此，要促进学生对化学知识的深刻理解，必须从学生已有的知识经验出发，引导学生将新知识与已有知识经验联系起来，不断丰富、拓展和改组自己的认知结构。那么，学生已有的知识经验有哪些类型？它们如何影响新知识的学习？教师又如何探查并利用学生的已有知识经验开展教学呢？下面我们就围绕着这几个问题进行阐述。一、学生已有知识经验的分类学生已有知识经验具有多样化和个性化的特征，因此对其进行分类的方法有很多，如果按照学生已有知识经验的作用即对新知识学习的影响来分类，可以将其分为以下两类：1.有利于新知识学习的知识
8、经验这类知识经验是正确的，其结构是清晰的，能够为新知识的获得提供有利的支撑点，对学生的学习起到积极的作用。这些知识经验主要是通过课堂教学或书本知识的学习、与教师或经验丰富的学长交流、正式的媒体教学等途径获得的。在其进入学生头脑之前，已经以正确的形式存在于教科书、教师的教学设计、他人的知识结构以及其他各种正确经验的来源之中。另外，学生还通过正规学习途径以外的其他途径获得了一些知识经验，主要是日常生活的经验积累以及学生根据已有的知识经验对一些日常现象做出的解释和推论。学生头脑中的这些日常知识经验中也有一部分是正确的、与科学知识一致的，它们同样对学生的学习起到积极的作用。从新旧知识的关系来看，有利于
9、新知识学习的知识经验与新知识可构成以下三种关系：（1）已有知识经验为上位的，新知识是原有知识的下位知识当学生已有的知识经验在包容程度和概括水平上高于新学习的知识时，新知识与已有知识经验构成下位关系，这时新知识的学习称为下位学习。下位学习是一种注重演绎方法的学习。在下位学习中，学生对已有的知识经验进行推衍、扩展、精确化、修饰或者限制即可获得新知识的意义，同时使原有的认识得到扩展、深化或者证实、说明。例如，学生已经具有了烃的概念，这时学习芳香烃的概念就构成了下位学习。图 5-1 下位学习（2）已有知识经验是下位的，新知识是原有知识的上位知识当新知识在包容与概括程度上高于学生已有的知识经验时，新知识
10、与已有知识经验构成上位关系，这时新知识的学习称为上位学习。上位学习是一种注重归纳方法的学习。在上位学习中，教师引导学生对已有知识经验进行分析、整理、归纳，提出假设，并验证假设，最终得出结论，即新的概念或知识。如学习烷烃的概念时可先提供4, 33, 323,333等下位实例,通过抽取其共同特征，得出上位概念。图 5-2 上位学习（3）已有知识经验与新知识是并列的有时新知识与学生已有知识经验既不能产生上位关系也不能产生下位关系，但是新知识可能与学生已有的知识经验有某种吻合关系或者类比关系，这时新知识的学习为并列结合学习。在并列结合学习中，新知识与学生已有的知识经验具有共同的关键特征而呈现并列的关系
11、，学生需要通过“类比”的方法使新知识与认知结构中原有的知识经验并列结合获得意义。例如，学生已经具有了酸性氧化物的知识，再学习碱性氧化物时，由于二者之间具有某些相似性，新知识也可以被原有知识同化。图 5-3 并列结合学习2.不利于新知识学习的知识经验这类知识经验是模糊的甚至是错误的，它们与科学知识、科学概念不相一致，与新知识存在着矛盾冲突，会阻碍新知识的获得，不利于学生的学习。它们的存在会影响学生对新知识、新概念的正确理解，从而造成学生学习上的困难。这些知识经验的来源较为复杂，教师对于它们往往缺乏必要的重视和分析。因此，我们着重对不利于新知识获得的已有知识经验的来源进行分析，为教师提供相应的指导
12、和帮助。研究表明，不利于新知识学习的知识经验通常源自三个方面：（1）非正规途径获得的错误知识这些知识经验主要呈现出下面的三种情况：一是在新内容教学前，学习者已由某种途径获得了非科学的日常经验。二是有些学生尽管接受了一些科学教育，但其头脑中仍存留与科学知识不一致的日常经验。其原因主要是，学生不愿放弃他们原有的并且成功应用过的日常经验，这些日常经验被学生顽固地保护起来或简单地保持不变。三是学生头脑中的经验和概念虽然通过科学教育有所改变，但并未完全改变，没能达到教学的预期要求。这主要是学生在建构新材料的意义时，与原有观念中一些不科学的内容建立了联系。（2）正规途径获得的有关知识的遗忘学生学习新知识需
13、要以他所具备的下属知识和技能为前提。加涅认为：教学条件的计划要使那些尚未获得前提条件的学生在进行“新的”学习之前先学会它们。即使有关知识和技能已经通过正规途径而获得，但如果因种种原因而发生了遗忘的话，那么学习者肯定仍难以顺利地学习新的知识。（3）正规途径获得的有关知识不清晰，未分化现代认知心理学的有关研究表明，如果学习者的认知结构中与新知识相关的已有知识不清晰、不稳定，就难以为认知结构获得、接纳新知识提供适当的联系和有力的支点，从而干扰新知识的同化，甚至有时已有的知识会先入为主，使新知识与其相混淆。总之，学生已有的知识经验中有一些是与新知识相一致的，有利于新知识的学习，还有一些是与新知识相矛盾
14、的，会影响或阻碍新知识的获得。当学习者已有的知识经验与新知识没有冲突时，学习者可以利用其原有的知识经验作为“固着点”吸收和整合新知识，从而使原有的认知结构得到“量”的扩充；当学习者已有的知识经验与新知识存在矛盾时，这时为了获得新知识，学习者必须对其原有的知识经验做出调整或改变，从而使认知结构发生“质”的变化。学习者的认知结构就是在新、旧知识经验的相互作用过程中，不断得到丰富、提高、发展和完善。信息资料： 影响新知识获得的知识背景学习新知识总是需要一定的知识基础，这是每个教师都知道的常识，然而，影响新知识形成的知识经验背景并不这么简单，它有更丰富、更广泛的含义。首先，它既包括学习新知识所需要的直
15、接的知识基础，也包括相关领域的知识以及更一般的经验背景。其次，这种知识背景不仅包括学习者在学校学习的正式知识，也包括他们的日常直觉经验。第三，这种知识背景不仅包括与新知识相一致的、相容的知识经验，而且也包括与新知识相冲突的经验。第四、这种知识背景不仅包括具体领域的知识，而且还涉及到学习者的基本信念。第五，这种知识背景既包括直接以现实的表征方式存在于记忆中的知识经验，也包括一些潜在的观念。综上所述，学习者的原有知识背景会影响到新知识的学习，而这种知识背景有着丰富而广泛的含义，它包括各种来源不同的、以不同的表征方式存在的知识经验，是一个动态的、整合的经验体系。有人把这种影响新知识获得的知识背景称为
16、“概念生态圈”（conceptual ecology），也有人称之为架构（framework）。二、如何探查学生的已有知识经验鉴于学生的已有知识经验对学习新知识的重要影响，教师在新知识教学前必须要仔细地分析和探查学生的已有知识经验。对学生已有知识经验的探查是指教师对学生认知结构中与新知识具有实质性联系的已有知识经验进行有目的的诊断，对学生对各种关键联系的理解进行有针对性的反馈，了解其掌握情况。其实大多数教师都深知学生的已有知识经验的重要性，但由于学生的已有知识经验的复杂性，教师常常不能全面而准确地探查到学生头脑中与新知识相关的知识经验，从而使教学效果大打折扣。那么教师可以通过哪些方法和手段来探
17、查学生的已有知识经验呢？传统的探查学生已有知识经验的方法主要有：诊断性测验、布置作业、课堂提问，教师可以通过这几种方法摸清学生已有知识经验的状况。现代的探查学生已有知识经验的方法主要有：深层会谈诱导法和设置认知冲突法，它们对于探查学生已有知识经验特别是揭示学生头脑中的存在的与科学概念不一致的认识是十分有效的。1诊断性测验诊断性测验也称为摸底考试或准备性考试，是指在新学年新学期开始，或者一个知识单元或教学模块的教学之前进行的测验，其目的在于摸清学生对即将学习的化学新内容具有的预备知识和认知能力状况。例如，在高中化学的教学之前，先对高一新生进行一次化学摸底考试，通过这样的化学诊断性测验，化学教师可
18、以摸清高一新生所掌握的初中化学知识是否全面且牢固，从而根据学生已有的化学知识经验制定相应的教学计划。诊断性测验不是按照教学目标面面俱到，而是在日常观察的基础上，经精心筛选、设计的有针对性的测试。题目应以教学重点、难点、疑点为核心，以知识的“反例”、“特例”和平时练习及测验中学生的典型“错例”为素材编制而成的。当测验说明多数学生确实存在学习“症结”时，可根据测验提供的问题进行定位并查找原因，继而有针对性地实施矫正训练策略。化学诊断性测验的目的不同，教师关注的侧重点也应不同。如果要诊断学生对化学基本概念和原理的掌握情况，教师要通过研究学生的思维过程来考察，不能只注重学生的答题结果，更要注重学生的思
19、维方法、思维过程，关注知识的迁移性；如果要诊断学生对物质知识的掌握情况，就要注重从准确性、全面性和深刻性等几个维度来考察，关注学生对知识之间联系的认识。其实化学诊断性测验的形式可以多种多样，比如课前小测试、摸底考试、学生自测等等，只要具有其相应的针对性，均不失为可信、有效的诊断形式。当然，化学诊断性测验像其它诊断性测验一样，也需要及时做出双向反馈，即达到这样的目的：既使学生明确自己学习的状况，“长善救失、查漏补缺”，以积极寻求自我“解救”的途径，趋于学会学习的最佳状态；又促使教师分析原因，有指向地进行强化、补偿或者转变、疏导，引导学生主动地将新的信息、观念、经验与最适合的已有知识联系起来。2布
20、置作业化学作业是学生巩固已学知识和理论联系实际的重要手段，同时也是教师探测学生的知识经验的方法之一。教师在新授课之前布置相应的作业，让学生在已有知识经验的基础上完成，然后通过批改、检查作业，可以清楚地了解到学生相关的知识经验的情况，实现对整个教学过程的调控。相对于诊断性测验来说，布置作业更易于操作，而且其形式更加多样化。化学作业的一般形式有：回答问题、书写化学方程式、进行化学计算、做学习小结、画概念图、绘制实验装置图、阅读参考材料、社会调查项目，等等。通过布置多种形式的作业，教师不仅可以探查到学生对与新知识相关的化学基本概念、原理的理解情况以及对各种元素化合物知识的掌握情况，更重要的是还可以探
21、查出学生认知结构是否完整、清晰。化学作业既不能眉毛胡子一把抓，也不能寻求偏、难、怪。教师在布置作业时应该注意有针对性地去选择设计题目，使之收到触类旁通、以点带面的效果。作业题目的难度要控制在“最近发展区”内，使学生从已有的知识经验出发，经过一定的努力可以完成；作业的数量也要适当，不能太多，要做到“少而精”。3课堂提问课堂提问是教师在课堂教学中有计划地提出问题、引导学生思维、实现教学反馈的一种重要方法，它具有激发学生兴趣、促进学生思维、反馈教学信息和检验教学效果等功能。教师合理地设计课堂提问，通过学生对问题的回答情况获得反馈信息，可以考察学生对相关知识的掌握情况，了解学生当前的学习状态，判断学生
22、的学习进展以及与目标的差距，及时调整教学策略，从而更好地引导学生对新知识的学习。教师通过课堂提问来探查学生的已有知识经验，所提出的问题一般是呈现性问题而非创造性问题，它往往具有固定的答案和常规的几种求解思路。但这并不意味着这些问题对学生不构成障碍、学生只需通过回忆旧知识或复述课本内容就能回答，它同样需要学生广泛地联系已有知识经验，通过积极的思维过程得出结论。对于学生来说，没有困难或障碍的问题，不是真正意义上的问题。教师设计的问题时应该根据教科书和学生的生活实际，选择那些能建立广泛联系、迁移性强、活化率高的知识点，从而引导学生思维和学习的方向。同时还要特别重视教学中的重点、难点以及容易遗忘、容易
23、混淆的知识点，这往往是学生认知结构中的模糊点和缺陷点，在新授课教学之前务必要将其探明。总之，在课堂教学中，教师可以利用课堂提问把知识置于一定的问题情景中，给学生提供“通过问题解决来学习”的机会，使学生更主动、更广泛、更深入地激活自己的原有经验，在其基础上分析当前的问题情景，通过积极的分析、推论活动，来丰富、充实，甚至调整、改造原有经验，对问题中所蕴含的关系和规律形成新的理解，实现新知识的建构。4深层会谈诱导法深层会谈诱导法是教师就有关概念、事件、物体和实例等学生感兴趣的知识领域，采用“演示观察解释”法、“思维过程展示”法、概念图绘制等技术与学生进行会谈，所有这类研究都记录学生的详细回答，并鼓励
24、学生对之做出详尽的解释。该方法要求采用下列三种转换方式对学生的回答做出诊断性的分析：（1）指出学生严重的知识空白点，或把学生的回答进行分类，并弄清各类回答的具体数量和原因模式。（2）根据学生的回答，推测学生头脑中对教学具有干扰作用的错误观念，即具有内在一致性的各种“选择性观念或结构”。（3）根据会谈结果编制学生的认知结构概念图。从形式上看，深层会谈诱导法其实就是综合运用了“思维过程展示”法、绘制概念图等方法的访谈法，但是该方法比起以往的访谈法有了很大程度的改进，最主要一点即在于它对访谈记录的诊断性分析中使用了概念图技术。深层会谈诱导法作为一种个案研究方法，虽然可以详尽、深刻地揭示出学生已有知识
25、经验的状况，但是它最大的缺点就是需要花费大量的时间。根据现在的教学实际情况，在每节新授课前都对不同的学生进行访谈显然有些不太合适，但教师可以依据自己的实际情况而定，如果时间允许，可以在一些学生容易产生混淆或者是错误认识的化学主题（比如化学平衡、质量守恒定律等）教学之前，随机在所教班级中抽取几名学生进行访谈。5设置认知冲突法现在，教师通常是采用创设问题情境，设置认知冲突的方法来探查学生的已有知识经验的，这种方法与传统的课堂提问的区别在于它更加重视学生相异构想的探查。教师在课堂上设置认知冲突，使学生主动地将自己的想法暴露出来，能够较方便地探查出学生已有知识经验中的相异构想。当新知识与学生的已有知识
26、经验不相符合，学生原有的认知结构一时不能同化、接纳新知识时,学生便在心理上产生一种强烈的矛盾和冲突即认知冲突。可以说，认知冲突就是学生已有的知识和经验与新知识或新问题之间的矛盾与冲突。认知心理学家认为：当学习者发现不能用头脑中已有的知识来解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有知识相悖时，就会产生“认知失衡”，因为人有保持认知平衡的倾向，所以“认知失衡”会导致一种“紧张感”。为了消除这种紧张的不舒服的感觉，就会产生认知需要(内驱力)，萌发渴望探索的强烈愿望。在教学中合理设置认知冲突，不仅可以激活学生头脑中已有的知识经验，使学生能利用它作为“生长点”，迅速地选择和接收相关的学习信息，而且还可以让教
27、师了解到学生认知结构中与新知识相关的知识经验的状况。因此，认知冲突的设置可以激发学生的认知内驱力，发展学生的思维能力。总之，不论教师采取何种方法来探究学生的已有知识经验，都能达到双重的目的，即对于教师而言，完成了探查学生已有知识经验的任务；对于学生而言，激活了与新知识相关的已有知识经验，让学生做好知识上的准备。因此，教师探查学生已有知识经验的过程也就是引导学生关注、检索、提取和运用已有知识经验的过程。在下面的部分我们将具体谈到教师如何利用学生的已有知识经验开展教学。三、从学生的已有知识经验出发设计教学教师一旦探查出学生的已有知识经验，后续教学计划的制定和开展就有了科学的依据。认知心理学家奥苏贝
28、尔提出的认知结构同化论为教师分析新知识与学生原有知识之间的关系，并依据原有知识的性质进行教学提供了理论依据。奥苏贝尔认为学习的实质就是新知识与学生认知结构中原有的知识通过相互作用，建立非人为和实质性的联系。新旧知识的相互作用，就是新旧意义的同化，其结果是新知识获得意义，原有认知结构发生改组。因此，在新知识的学习中，认知结构中已有的知识经验起决定作用。1.先行组织者策略针对有利于新知识学习的知识经验，教师可以通过下位学习、上位学习和并列结合学习这三种形式，在教学中协调与整合学生学习的内容，使新旧知识很好地联系起来，这就是奥苏贝尔提出的“逐渐分化和整合协调”的教学原则的体现。由认知结构同化论可知，
29、学生已有知识经验的概括水平越高，就越有利于新知识的学习。据此，奥苏贝尔提出了教学中的具体应用策略设计先行组织者。先行组织者是指先于学习任务本身而呈现给学生的引导材料，其抽象概括水平高于新知识，同时又能清晰地同原有的认知结构相联系，作为架设新旧知识之间的桥梁。先行组织者一般由教师在课的开始提供给学生并贯穿于教学始终，不断为新的学习提供“固着点”，发挥定向引导作用。先行组织者的呈现形式可以多样化，“如学习前的引导性材料，学习过程中的信息提示；也可以通过设置一段有关生活的背景材料、一幅反映化学现象的插图、一个具有启发意义的化学问题或一则生动的化学实验，在后继学习的内容之间建立桥梁，使学生的学习过程平
30、易化。”虽然形式多种多样，但概括起来讲先行组织者分为两种类型，一种是陈述性组织者，另一种是比较性组织者。（1）陈述性组织者当学生遇到新的学习任务时,倘若其原有认知结构中缺乏同化新知识的适当的上位观念,便可以设计一个概括与包容水平高于要学习的新材料的组织者，这就是陈述性组织者。学生先学习陈述性组织者，以获得一个可以同化新知识的认知框架。例如：在学习“化学平衡”时，教科书首先呈现了这样一段叙述性材料“我们以往接触过许多实验，例如，镁条以及硫黄在空气中的燃烧、酸碱中和、生成CaCO3或AgCl沉淀的反应、氯气对溶液中溴离子或碘离子的置换等等。在进行有关的化学计算时，从来没有要求考虑反应是否进行到底的
31、问题。其实，对于不能进行到底（即存在着限度）的过程我们并不陌生。很多物质在溶解于某种溶剂中时，就存在着限度问题。溶解度就是对这种限度的一种定量表述方法。”这段引导材料让学生明白许多过程都存在着限度、不能进行到底，让学生认识到化学反应其实也是存在着限度的，可以帮助学生理解化学平衡的原理。（2）比较性组织者当学生遇到新的学习任务时，倘若其认知结构中已经具备了同化新知识的适当观念，但该观念不清晰、不牢固，学生难以应用，或者学生对新旧知识之间的关系辨别不清，这时便可以设计一个指出新旧知识异同的组织者，即比较性组织者。学生先学习比较性组织者，以用于新、旧概念的整合或辨别。例如:在学习碱性氧化物时，以酸性
32、氧化物作为比较性组织者。根据酸性氧化物的组成特点、定义以及组成决定性质的规律，从而使学生比较容易理解碱性氧化物的组成特点和定义。利用“酸性氧化物”作为比较性组织者，既有助于提高学生认知结构中原有观念的清晰性，巩固原有知识，又有利于发现新课题与认知结构中原有观念的相同点和不同点。并且，碱性氧化物和酸性氧化物在氧化物的命题网络中处于同等的上下位关系，有利于学生建立条理清晰的认知结构。虽然上述两种先行组织者在形式上有所不同，但运用组织者的基本目的都是从外部影响学生的认知结构，使之易于同化新知识。教师运用先行组织者策略进行教学可以按照以下几个步骤:在学习新知识之前，教师首先从学生已有的知识经验出发，结合新材料和学生实际设计适当的先行组织者作为引导材料。向学生讲清引导材料，将新知识的上位概念纳入学生的认知结构中。按一般到特殊的顺序有层次地呈现教材，传授新知识。巩固新知识，强化认知结构。通过各种形式的练习和复习，将新知识固定在学生的认知结构中。运
