王云生

摘要：從理論和教學(xué)實踐兩個方面闡述高中化學(xué)課程程序性知識教學(xué)的重要性、主要內(nèi)容和教學(xué)程序。認(rèn)為要增強程序性知識教學(xué)的意識，了解程序性知識教學(xué)的基本程序，研究促成陳述性知識向程序性知識轉(zhuǎn)化的策略。

關(guān)鍵詞：化學(xué)課程；程序性知識；程序性知識教學(xué)

文章編號：1005–6629（2014）1–0012–04 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)將知識劃分為陳述性知識（回答事實、定義、程序、規(guī)則是什么的知識）、程序性知識（回答怎么辦、如何行動的知識）和策略性知識（用于調(diào)控自身認(rèn)知過程的反省認(rèn)知知識）。中學(xué)化學(xué)課程所包含的知識也不例外。在中學(xué)化學(xué)新課程的實施過程中，由于傳統(tǒng)知識觀的影響，還存在比較嚴(yán)重的重陳述性知識、輕程序性知識的傾向。研究并加強程序性知識的教學(xué)，是提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要問題。

1 中學(xué)化學(xué)課程中的程序性知識

1.1 程序性知識的特征和類型

程序性知識不同于陳述性知識。后者以命題、表象、線形序列和圖式表征，程序性知識則以產(chǎn)生式和產(chǎn)生式系統(tǒng)表征，“如果…那么就”的形式是其結(jié)構(gòu)特點。中學(xué)化學(xué)課程中的程序性知識，既有跨越不同學(xué)習(xí)領(lǐng)域的一般性程序性知識，如有效推理的能力、批判性思維能力，也有化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域特有的程序性知識，如化學(xué)反應(yīng)基本規(guī)律的應(yīng)用能力。后者在化學(xué)學(xué)習(xí)中尤其常見，也尤為重要。

心理學(xué)認(rèn)為程序性知識按其復(fù)雜水平，可分為由低到高的五個層次：

辨別：對作用于個體的感覺器官的兩個事物或物體進行對比，找出其不同之處。如化學(xué)學(xué)習(xí)中能識別氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)。

具體概念：能概括出以具體對象來表示的同類事物的共同本質(zhì)特征。如形成關(guān)于氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的概念：反應(yīng)物中元素原子（離子）間有電子轉(zhuǎn)移發(fā)生的反應(yīng)。

定義性概念：能概括出一些包含抽象關(guān)系的同類事物的本質(zhì)特征。例如，建立氧化還原反應(yīng)的定義性概念：凡是反應(yīng)中有電子得失或電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)都屬于氧化還原反應(yīng)。

規(guī)則：包括事物分類的標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)人們?nèi)绾无k事的規(guī)則。規(guī)則是程序性知識的核心，人們能夠在某種刺激情境下作出相適應(yīng)舉動的能力，來自于對規(guī)則的理解和掌握。例如，能依據(jù)氧化還原反應(yīng)的定義性概念，建立判斷某種反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)的規(guī)則，并能依此判斷原電池反應(yīng)的兩個電極間（通過外電路）有電子轉(zhuǎn)移發(fā)生，是氧化還原反應(yīng)。

高級規(guī)則：規(guī)則一般指運用單一規(guī)則辦事的能力，高級規(guī)則特指同時運用幾條規(guī)則來處理問題。例如，能運用電化學(xué)腐蝕的原理，調(diào)用若干條有關(guān)規(guī)則理解為什么可以用犧牲陽極的電化學(xué)保護法防止河道上鋼鐵閘門的電化學(xué)腐蝕。即能從鋼鐵的組成特點、河水中溶有氧氣或帶有微酸性的情景中，運用相關(guān)規(guī)則，判斷在該條件下浸在河水中的鋼鐵閘門中的鐵原子能把電子轉(zhuǎn)移給碳，被氧化腐蝕，而溶液中的氫離子或者溶解氧的分子則從碳上結(jié)合電子。再利用電化學(xué)腐蝕中發(fā)生腐蝕的金屬的規(guī)則作出推斷，把鋼鐵閘門和一塊浸在河水中（或埋在濕地中）的鋅板用導(dǎo)線連接，鋅板將替代鋼鐵失去電子被氧化腐蝕，從而保護鋼鐵閘門不被腐蝕。

1.2 化學(xué)課程中程序性知識的形式

程序性知識有兩種不同的表現(xiàn)形態(tài)， 一是可以用語言明確闡述的解決問題的程序、規(guī)則，能以命題網(wǎng)絡(luò)形式保持在腦中。一是需要以實際操作的方式通過演示、練習(xí)來傳授、學(xué)習(xí)的知識。概念和規(guī)則并不能自動以行為的方式表現(xiàn)出來，需要把以命題網(wǎng)絡(luò)形式呈現(xiàn)的程序性知識轉(zhuǎn)化為以產(chǎn)生式為表征的程序性知識。程序性知識的學(xué)習(xí)，需要兩種知識的融合。

化學(xué)教學(xué)要幫助學(xué)生認(rèn)識規(guī)則及其適用的范圍，完成某項任務(wù)所需的條件，知道如果某個條件符合就可以表現(xiàn)出相應(yīng)的行為。給學(xué)習(xí)者提供適當(dāng)?shù)淖兪骄毩?xí)，讓他們熟知規(guī)則適用的各種不同情境，并能在條件符合的情況下表現(xiàn)出受規(guī)則支配的行為，在腦中建立起產(chǎn)生式，習(xí)得程序性知識。

中學(xué)化學(xué)課程中，有許多辨別和概念形態(tài)的程序性知識。上面談到學(xué)生要習(xí)得判斷和分析氧化還原反應(yīng)的程序性知識，需要先認(rèn)知氧化還原反應(yīng)的特征（反應(yīng)物中元素化合價有改變，本質(zhì)上是反應(yīng)物間有電子轉(zhuǎn)移發(fā)生），并以命題形式表征。而后，通過典型例子的分析和練習(xí)，把這一命題轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則和產(chǎn)生式，能判斷反應(yīng)物中是否有元素化合價的變化，會分析元素化合價變化的原因、元素原子間電子得失的方向和數(shù)目。再通過必要的練習(xí)和適時、適當(dāng)?shù)姆答?，協(xié)調(diào)程序各部分間的聯(lián)系，達到熟練程度，形成自動化的產(chǎn)生式系統(tǒng)——能自動地判斷、分析氧化還原反應(yīng)中的電子得失，并正確地描述。真正實現(xiàn)理解深刻、應(yīng)用靈活。

1.3 三維學(xué)習(xí)目標(biāo)與化學(xué)程序性知識

中學(xué)化學(xué)課程的三維學(xué)習(xí)目標(biāo)圓融了陳述性、程序性和策略性知識的學(xué)習(xí)要求。三維目標(biāo)中，“知識與技能”指化學(xué)學(xué)科最基礎(chǔ)的核心知識、化學(xué)學(xué)習(xí)和研究必備的基本技能，而“過程與方法”學(xué)習(xí)目標(biāo)的達成，則要求了解所學(xué)知識的形成過程，了解、體會化學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)研究方法，并內(nèi)化為解決實際問題的能力。

課程標(biāo)準(zhǔn)要求在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中整體設(shè)計教學(xué)目標(biāo)，做到三維目標(biāo)的有機融合?！爸R與技能”、“過程與方法”學(xué)習(xí)目標(biāo)的融合，可以有效地幫助學(xué)生理解、掌握化學(xué)科學(xué)中最基礎(chǔ)的核心知識、技能和方法，既要掌握有關(guān)物質(zhì)及其變化的典型事實、理解有關(guān)物質(zhì)及其變化的各種基本的概念、原理等陳述性知識，了解、體會學(xué)習(xí)研究化學(xué)科學(xué)的方法，同時要在頭腦中建立并貯存各種分析、說明、解決各種化學(xué)問題的產(chǎn)生式和產(chǎn)生式系統(tǒng)，才可能解決和解答化學(xué)實際問題。

2 化學(xué)程序性知識的教學(xué)是提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)

程序性知識是化學(xué)核心知識的重要組成部分。程序性知識的學(xué)習(xí)和掌握可以促進那些可以轉(zhuǎn)化的陳述性知識轉(zhuǎn)化為程序性知識，作出解決問題的反應(yīng)或行為。這是學(xué)習(xí)者能把所學(xué)習(xí)的陳述性知識遷移應(yīng)用達到舉一反三，提高靈活運用知識能力的根本。

學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的一些問題或障礙，往往和程序性知識掌握不好有關(guān)。例如，一些學(xué)生聽得懂老師講解的習(xí)題范例，還可能會說明應(yīng)該用什么方法作解答。但遇到實際問題，自己就無法解決。他們能通過言語信息，以陳述性知識的形式來陳述規(guī)則，卻未必能運用規(guī)則于實踐，未必能作出受規(guī)則支配的行為以解決實際問題。一些學(xué)生能解答曾經(jīng)解答過的同類型習(xí)題，遇到新情景中的或不同類型的問題，卻難于解答。他們在解決問題的實踐中獲得了一些解題經(jīng)驗，把解決問題的過程保存在記憶中。遇到類似的問題，可以作出受規(guī)則支配的一系列行為。但他們不能運用外部語言表述出這些規(guī)則，沒有意識到完成該問題的解決方案和操作方法是基于何種原理。他們只會機械照搬已有的經(jīng)驗來解決問題。上述兩種學(xué)習(xí)障礙都說明他們沒有真正習(xí)得程序性知識。一些教師，沒有意識到這些學(xué)生在程序性知識學(xué)習(xí)中存在問題，往往認(rèn)為問題出在練習(xí)太少、題型見得不多。他們一味強調(diào)要學(xué)生多練、苦練，愿意花許多精力給學(xué)生總結(jié)、讓學(xué)生記憶各種題型的解答模式和技巧。結(jié)果往往事倍功半，讓學(xué)生不堪重負(fù)。

3 強化程序性知識教學(xué)的建議

強化程序性知識的教學(xué)，一要增強程序性知識教學(xué)的意識；二要認(rèn)識并掌握程序性知識教學(xué)的基本程序；三要在教學(xué)過程中采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式、方法，提供一定的時間和空間，讓學(xué)生參與并體驗如何把以命題網(wǎng)絡(luò)形式呈現(xiàn)的程序性知識轉(zhuǎn)化為以產(chǎn)生式為表征的程序性知識。

3.1 增強程序性知識教學(xué)的意識

一些教師缺乏程序性知識的觀念，忽視程序性知識的教和學(xué)。因而產(chǎn)生“化學(xué)知識掌握不少，解決化學(xué)問題的能力提高不多”的弊病。有些教師沒有意識到“知識與技能”、“過程與方法”既包含了陳述性知識，也包含了程序性知識的學(xué)習(xí)目標(biāo)。有些教師把“過程和方法”僅僅看作為掌握陳述性知識的工具。有些教師把程序性知識簡單等同于實驗基本技能、化學(xué)計算基本技能，以為學(xué)生能表述實驗步驟、方法，能記住依據(jù)化學(xué)式和化學(xué)方程式的計算程序和方法，會模仿解答有關(guān)化學(xué)計算問題，就算是掌握了化學(xué)科學(xué)的程序性知識。

化學(xué)程序性知識的習(xí)得，要求學(xué)生在遇到需要解決的化學(xué)實際問題時，要知道怎樣做、會做、能做。能依據(jù)實際的問題情景運用已學(xué)的知識和技能，提出解決問題的計劃或方案，并動手解決?？梢?，化學(xué)程序性知識的習(xí)得，就是習(xí)得分析、解決化學(xué)問題的方法和程序，包括掌握“怎么辦”的知識，也包括獲得依據(jù)實際條件有效和及時地運用存貯于頭腦中的一系列產(chǎn)生式知識，作出反映和解決問題的行為。這種能力包括動作技能（通過機體或器官的運動完成任務(wù)）、認(rèn)知技能（智慧技能，通過思維活動完成任務(wù)，解決簡單化學(xué)問題的能力），而且更多表現(xiàn)為智慧技能。

3.2 了解程序性知識教學(xué)的基本程序

程序性知識的獲得一般要經(jīng)過三個階段：認(rèn)知階段、聯(lián)系階段、自動化階段。

第一階段（認(rèn)知階段），要求學(xué)習(xí)者對某個有關(guān)怎么辦的技能作出陳述性解釋，對技能的各項條件及行動能以陳述性知識的形式表征，以命題網(wǎng)絡(luò)的方式保持下來。在化學(xué)教學(xué)中，要幫助學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上把看待化學(xué)事物的觀念、解決（解答）化學(xué)問題的方法加以歸納說明，并以陳述性知識的形式建立命題網(wǎng)絡(luò)。

認(rèn)知階段是獲得程序性知識的前提。以言傳的陳述性形式傳授給學(xué)生，有利于學(xué)生以產(chǎn)生式貯存并支配他的行為。規(guī)則的掌握能幫助個體用某種適當(dāng)類別的行為對某類刺激作出反應(yīng)。教師要努力尋找用陳述性知識的形式呈現(xiàn)程序性知識的方法，明確地陳述一系列技術(shù)規(guī)則。例如，在習(xí)題教學(xué)中要通過典型例題分析解答過程，梳理、歸納解答思路及其思維過程，用陳述性知識的形式做解釋說明。

第二階段（聯(lián)系階段），通過針對性的變式練習(xí)讓學(xué)生弄清程序性知識獲得的條件，并在練習(xí)中領(lǐng)悟、體會，能自覺地提煉出解決問題的“共同過程”，把解決（解答）化學(xué)問題的方法的命題網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為以產(chǎn)生式為表征的程序性知識，增強程序性知識中各部分產(chǎn)生式間的聯(lián)結(jié)。這個學(xué)習(xí)階段是程序性學(xué)習(xí)非常關(guān)鍵的一步，而又往往易被忽略。許多教師在教學(xué)中都知道練習(xí)（包括模仿和變式練習(xí)）在學(xué)會靈活運用知識中的重要性，但沒有意識到它之所以重要，在于能幫助學(xué)習(xí)者在練習(xí)中領(lǐng)悟、體會，并掌握解決問題的“共同過程”，把握解決（解答）化學(xué)問題的方法。

第三階段（自動化階段），通過適當(dāng)?shù)木毩?xí)和適時、適當(dāng)?shù)姆答仯M一步協(xié)調(diào)程序各部分間的聯(lián)系，使學(xué)習(xí)者能熟練、靈活地運用所貯存的以產(chǎn)生式系統(tǒng)為表征的程序性知識去解決問題。從聯(lián)系階段到自動化階段的發(fā)展，是自動化的產(chǎn)生式系統(tǒng)形成所必不可少的。因為個體的程序性知識總是從未能達到熟練化的、不能自動激活的產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成的知識，經(jīng)過充分練習(xí)逐步向程序性知識發(fā)展的。此外，一項高級規(guī)則應(yīng)用技能的習(xí)得，需要把它逐級分解為若干層次的子技能。在教學(xué)中需要正確地確定所需分解的子技能的層級，讓學(xué)生按自己所能接受的進度學(xué)習(xí)，給學(xué)生提供將小程序組合成大程序的機會，逐步形成小產(chǎn)生式，再幫助學(xué)生練習(xí)整個程序中所含的一系列產(chǎn)生式步驟，實現(xiàn)程序化，成為能夠在解決問題中連續(xù)處于激活狀態(tài)的組合式的產(chǎn)生式知識系統(tǒng)。

例如，要讓學(xué)生學(xué)會運用“同分異構(gòu)體”的概念辨別兩種物質(zhì)是否為同分異構(gòu)體，需要教師按以下層級幫助學(xué)生逐步建立有關(guān)的產(chǎn)生式，通過適當(dāng)練習(xí)，形成自動化的產(chǎn)生式系統(tǒng)，能靈活地解決同分異構(gòu)體的辨別和判斷的問題。

（1）幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)什么是“同分異構(gòu)體”的陳述性知識的基礎(chǔ)上，學(xué)會以陳述性知識的形式建立有關(guān)辨別和判斷“同分異構(gòu)體”的命題和命題網(wǎng)絡(luò)。例如，辨別某兩種有機化合物是否是“同分異構(gòu)體”的命題；判斷以某個分子式表示的有機化合物可能有幾種同分異構(gòu)體的命題網(wǎng)絡(luò)。

（2）認(rèn)識辨認(rèn)分子組成是否相同的規(guī)則。知道如何判斷這些分子的組成元素、各元素的原子數(shù)是否相同。

（3）認(rèn)識分子式（分子組成）相同的有機化合物分子形成不同結(jié)構(gòu)的規(guī)則。知道組成分子的各元素原子的連接方式、連接順序和所處的空間位置可以發(fā)生怎樣的變化，因而形成不同的結(jié)構(gòu)。知道有機化合物形成不同結(jié)構(gòu)的規(guī)則，如碳結(jié)構(gòu)改變的規(guī)則（直鏈改變?yōu)閹б粋€或若干個支鏈或成環(huán)狀碳鏈的可能性，改變分子中碳碳雙鍵或叁鍵位置的可能性等等）、含不同類型官能團結(jié)構(gòu)的可能性、官能團在碳鏈中位置變化的可能性。在頭腦中建立一系列判斷結(jié)構(gòu)差異的產(chǎn)生式。

（4）通過練習(xí)，掌握依據(jù)實際情景綜合考慮，形成并能靈活運用一系列的產(chǎn)生式和產(chǎn)生式系統(tǒng)作出相應(yīng)的反應(yīng)，解答問題。

例如，已知分子式為C5H10O2的有機物在酸性條件下可水解為酸和醇，在不考慮立體異構(gòu)的前提下，要求判斷若這些酸和醇重新組合可形成幾種酯。

問題的解答，需要先依據(jù)C5H10O2能在酸性條件下水解為酸和醇的命題，判斷它屬于酯類，進而依據(jù)酯的結(jié)構(gòu)特點（由羧酸的?；痛嫉难鯚N基以酯鍵結(jié)合而成），考慮符合題設(shè)組成的酯有幾種同分異構(gòu)體，分析這些酯水解后可得到哪幾種羧酸和醇，最后判斷這些羧酸和醇一共可以形成幾種酯。學(xué)生解答問題首先必須運用的是從酯化反應(yīng)或酯的水解反應(yīng)命題中轉(zhuǎn)化形成的一個簡單的產(chǎn)生式：“如果酸和醇酯化，就可以得到酯，酯分子所含碳原子數(shù)是生成它的酸、醇分子中的碳原子數(shù)之和”，或“酯發(fā)生水解就可以得到酸和醇，它們分子中碳原子數(shù)的總和與該酯分子中的碳原子數(shù)相等”。在此基礎(chǔ)上，建立解答問題的一系列產(chǎn)生式：

“碳原子數(shù)是5的酯水解，生成的酸的原子數(shù)可以是1、2、3、4，相應(yīng)的醇分子中碳原子數(shù)對應(yīng)可以是4、3、2、1”；

“碳原子數(shù)為1、2、3、4的羧酸，有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸5種”；

“碳原子數(shù)為1、2、3、4的飽和一元醇，可以是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基丙醇、2-甲基2-丙醇，共8種”；

“如果這5種羧酸和8種醇，分別發(fā)生酯化得到的酯會有8×5種”。

這一解答過程所運用的一系列產(chǎn)生式，是由相應(yīng)的陳述性知識（飽和一元醇、飽和一元羧酸、酯的組成、結(jié)構(gòu)特點，酯化、酯的水解等概念和命題）轉(zhuǎn)化而來的。

3.3 研究促成陳述性知識向程序性知識轉(zhuǎn)化的策略

如何幫助學(xué)生在頭腦中形成并貯存一系列規(guī)則和產(chǎn)生式，經(jīng)過練習(xí)，將一系列簡單產(chǎn)生式組合成復(fù)雜的產(chǎn)生式系統(tǒng)，并能在實際情景中運用適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)生式，順暢地解決問題，是程序性知識教學(xué)的難點。

化學(xué)教學(xué)中，練習(xí)和練習(xí)的批改、評析，往往占用了許多教學(xué)時間，但效果卻不理想。教師要把握典型例題的分析、討論的目的，幫助學(xué)生清醒地認(rèn)識解答問題所涉及的陳述性知識（事實、定義、程序、規(guī)則等），幫助學(xué)生學(xué)會用陳述性知識的形式對解答過程進行說明和解釋。組織學(xué)生作適當(dāng)?shù)淖兪骄毩?xí)，目的在于從中體會、領(lǐng)悟如何依據(jù)習(xí)題提供的條件，把陳述性知識形態(tài)的程序性知識轉(zhuǎn)化為解決問題的產(chǎn)生式系統(tǒng)，并作出解決問題的行為。

在新課程實施中，教師積累了不少程序性知識教學(xué)的經(jīng)驗。通過反思、總結(jié)、提升，獲得自覺的帶有規(guī)律性的認(rèn)識，是十分必要的。例如，倡導(dǎo)探究學(xué)習(xí)的方式、用問題鏈和問題解決的方法開展教學(xué)。創(chuàng)設(shè)可讓學(xué)生自己學(xué)習(xí)、探究的情境，把教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成一個個環(huán)環(huán)相扣的問題，形成問題鏈，通過問題引發(fā)學(xué)習(xí)興趣，利用問題鏈引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，在探究中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，得到結(jié)論，獲取知識。學(xué)生了解了知識是在什么背景下、在解決何種問題中，通過什么途徑、方法來解決問題，通過抽象、歸納、論證建立概念、概念網(wǎng)絡(luò)和命題，能有效地理解、掌握陳述性知識，并習(xí)得程序性知識。

有強烈的程序性知識教學(xué)的意識，能持之以恒、堅持不懈地在教學(xué)實踐中研究、探索，掌握程序性知識教學(xué)的策略，就一定能實現(xiàn)以能力培養(yǎng)為主旨的化學(xué)教學(xué)。

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