方 潔

(西北師范大學 教育學院，甘肅 蘭州 730070)

一、問題提出

化學理論性知識是指反映物質(zhì)及其變化的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律的化學基本概念和基本原理。[1]它具有高度的概括性、抽象性以及較強的邏輯性與嚴密性等知識特點，既是中學化學教學內(nèi)容的精髓，也是學生學習的難點和疑點所在。在傳統(tǒng)的講授式教學中，學生對該內(nèi)容的學習主要是被動接受、系統(tǒng)接納、反復訓練、強化記憶，雖然下了很大工夫，但是對于知識的深層理解和靈活應用仍然普遍感到困惑。美國著名課程專家施瓦布認為，傳統(tǒng)的課程對科學進行了靜態(tài)的、結(jié)論式的描述，這恰恰掩蓋了科學知識是試探性的、不斷發(fā)展的真相。他極力主張教師應該用探究的方式展現(xiàn)科學知識，學生應該用探究的方式學習科學內(nèi)容。[2]然而，探究式教學作為一種在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面具有顯著優(yōu)勢的教學方式，實踐中將其應用于化學事實性知識的教學已有較為成熟的模式與范例，如何將其應用于化學理論性知識的教學呢？本研究以《質(zhì)量守恒定律》為例，初步探討化學理論性知識的探究式教學模式與策略。

二、化學理論性知識探究式教學模式

目前，隨著課程改革的深入，探究式教學在我國越來越走向深入，并且已產(chǎn)生較好的效果。然而，由于各種原因，部分教師對探究式教學的認識和操作仍然有偏差：有的教師認為，新課程的教學必須要運用探究式教學，好像不探究就沒有改變理念，沒有課改一樣；有的教師認為探究式教學既浪費時間又不能保證教學質(zhì)量，無非是應對教學檢查的一種形式而已。以上兩種觀點前者泛化了探究式教學的功能，認為探究式教學承載了實現(xiàn)所有課程目標的重任；后一種觀點又反映出教師對探究式教學的功能與內(nèi)涵理解不夠深入。[3]基于此，結(jié)合化學理論性知識的學習特點，尋求一種適合化學理論性知識的探究式教學模式和策略就顯得尤為必要。

(一)理論模型

該理論模型從教師的活動、學生的活動以及活動所要達到的學習目標三個維度來構(gòu)建，整個教學過程是一個雙向多維互動的過程，教師在其中擔任著引導者、設計者、組織者、幫助者的角色，而學生則擔任著發(fā)現(xiàn)者、探究者、主講者、思考者的角色。整個活動重在激活化學理論性知識的意義、使學生體驗知識建構(gòu)的過程、形成知識的有意義互動、優(yōu)化整體的知識結(jié)構(gòu)。

(二)核心任務

第一階段是教師創(chuàng)設問題情境，引發(fā)學生的認知沖突?；瘜W理論性知識的學習一般是在學生原有知識基礎(chǔ)上實現(xiàn)順應或同化，因此新舊知識之間、科學觀點與學生的個人概念之間往往會存在一定的矛盾。從而教師可以通過實驗或“不一致事件”等多種途徑來引發(fā)學生的認知沖突，在新舊知識、科學觀點與學生的個人概念之間搭建起關(guān)鍵性的橋梁。教師創(chuàng)設的問題情境應該是學生感興趣的社會或生活問題，或者是能夠貫穿一節(jié)課始終的問題，或者是涉及到學生的已有經(jīng)驗但具有一定的模糊認識的問題，從而引發(fā)學生認知沖突并試圖通過探究得以解決。

第二階段是教師設計探究活動，幫助學生轉(zhuǎn)變原有認知。探究式教學中探究活動的設計是關(guān)鍵，因為問題提出后只有通過有效的探究活動的開展才能使其得以解決?；瘜W理論性知識的探究活動既可以是以實驗活動為主的實驗探究，也可以是以思維活動為主的理論探究；既可以是一個完整的探究活動，也可以是碎片式的探究片段。重要的是學生的思維要深入地參與到探究活動中，根據(jù)已有的經(jīng)驗和認識思考問題，并找到有效的證據(jù)支持自己的解釋，最后得出結(jié)論，從而為原有認知的轉(zhuǎn)變提供依據(jù)。

第三階段是教師組織交流討論，引導學生闡明解釋觀點。交流討論是探究式教學的一個重要環(huán)節(jié)，學生在探究活動中有哪些新的認識和發(fā)現(xiàn)，暴露出什么問題和不足，只有通過交流與討論才能明確。而且生生之間的認知方式差異小于師生之間的認知差異，因此學生在相互交流的過程中，比教師能更容易地找出并化解同伴迷惑的地方，同時能彌補自己認識的不足。另外，闡明解釋觀點的過程，也可以有效揭示出學生對問題的真實看法，使學生的認知沖突更加明確。同時，在傾聽別人觀點的過程中對自己的觀點加以澄清并調(diào)和沖突之處，從而實現(xiàn)觀念的轉(zhuǎn)變，重新建構(gòu)或重組自己的認識。

第四階段是教師開展反饋評價，指導學生反思完善新知識。教師根據(jù)匯報情況和小組合作時的表現(xiàn)(包括合作精神、合作意識以及合作技能等方面)給予評價。同時各小組也要對各自的工作情況進行及時的總結(jié)，更為重要的是小組成員要進行自我總結(jié)評價，反思整個學習過程，總結(jié)各個方面的收獲，尤其是自我觀念的轉(zhuǎn)變和情感體驗等。[4]

三、化學理論性知識探究式教學策略

(一)通過創(chuàng)設問題情境激活知識的意義

化學理論性知識由于其本身所固有的抽象性特征，使得學生在學習過程中往往只是機械記憶了表征知識的文字符號，而很難把握知識的本質(zhì)意義及真實應用形態(tài)。建構(gòu)主義學習理論強調(diào)，學生要在真實的情境下學習，即學生學習環(huán)境中的活動要與學習結(jié)果被應用的環(huán)境相互聯(lián)系。只有這樣才能真正有助于學生用真實的方式來應用所學的知識，同時也有助于學生意識到他們所學知識的相關(guān)性和意義。[5]探究式教學的實質(zhì)就是讓學生在類似于科學家探究自然界未知問題的心理環(huán)境和問題情境中學習和應用知識。因此，問題是探究式教學的核心，發(fā)現(xiàn)和提出問題是其開端，而解決問題是其目標。在化學理論性知識的探究式教學中，創(chuàng)設一個有價值的問題情境，不僅可以引發(fā)學生的認知沖突，對整個探究活動起到驅(qū)動和推進的作用，更為重要的是學生通過對具有實際意義的問題的探究，可以激活所學知識的意義，了解知識的來龍去脈，認知知識的真實應用狀態(tài)，從而解決學生學習過程中抽象與形象、理論與實際、理性與感性以及舊知與新知的關(guān)系和矛盾。

如“質(zhì)量守恒定律”的探究式教學中，教師通過講述福爾摩斯的故事創(chuàng)設問題情境引入課題：一天，福爾摩斯像往常一樣滋滋有味地抽著他的煙斗，房間里充滿了刺鼻的煙味。華生問道：“敬愛的先生，別人都說你很聰明，那么你能告訴我你吐出的這些煙和氣體有多重嗎？”福爾摩斯慢條斯理地說：“這個問題很簡單，我只要稱出抽煙前煙斗和煙絲的總質(zhì)量，再減去抽完煙后煙斗和煙灰的總質(zhì)量不就是我吐出的煙和氣體的質(zhì)量了嗎？”教師提問：“聰明的福爾摩斯說得有道理嗎？”“我們通過本節(jié)課的學習來解決這個問題?！备柲λ故菍W生心目中智慧與聰明的象征，教師通過他的故事引入課題，激發(fā)起學生向智慧之神質(zhì)疑的欲望，這為接下來探究活動的開展奠定了積極的非智力基礎(chǔ)，將學生的情感態(tài)度自然而然地引入神圣的科學探究的殿堂。緊接著，教師又運用發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的史學資料圖片創(chuàng)設問題情境，引發(fā)學生的認知沖突“為什么發(fā)生化學反應后，物質(zhì)的總質(zhì)量有的不變而有的會增加？”這時，學生便可以自然而然地提出要探究的問題“在生成新物質(zhì)以后，物質(zhì)的總質(zhì)量跟反應前相比是否會發(fā)生改變呢？”這兩個問題情境都具有一定的實踐意義和生活意義，而且都是學生感興趣的問題。在接下來圍繞這兩個問題開展的探究活動中，教師及時引導，學生積極思考，并靈活地應用原有的知識和經(jīng)驗解決所要探究的問題，在探究活動結(jié)束時學生得出的結(jié)論既是本節(jié)課要學習的化學理論性知識，同時又解決了問題情境中的實際問題。通過這種方式所學習到的理論性知識是有意義的，學生的理解更為透徹，掌握也更加牢固，更重要的是可以靈活運用。

(二)通過設計探究活動使學生體驗知識建構(gòu)的過程

化學理論性知識是從豐富具體的事實材料中總結(jié)提煉出來的，因此具有很強的概括性。其學習絕不是簡單的歸納與記憶，而是學生通過積極的思維活動去理解知識的本質(zhì)及其建構(gòu)過程，不僅知其然而且知其所以然。如果教師采用傳統(tǒng)的講授式教學，勢必會忽視學生個體的認知矛盾與知識的自我建構(gòu)過程。因此，化學理論性知識的教學應該是教師引導學生通過積極的思維活動，對各種各樣的具體事例進行分析、概括，從而把握同類事物共同關(guān)鍵特征的過程。[6]而在探究式教學中，從發(fā)現(xiàn)問題到問題解決的整個過程，其實就是學生通過積極的思維活動和多樣化的探究活動，將存儲在頭腦中的知識進行相互聯(lián)系、相互作用，尋找促使原有觀念轉(zhuǎn)變的有效證據(jù)，使自己的原有觀點加以澄清并調(diào)和沖突之處，從而實現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變，重組自己的認識。該過程強調(diào)在掌握知識的同時，更注重對學習過程的體驗與經(jīng)歷。

在“質(zhì)量守恒定律”的探究式教學中，教師大都會通過設計實驗開展探究活動。比如在學生發(fā)現(xiàn)問題，提出猜想假設后，教師設計了這樣四組實驗方案：(1)白磷燃燒前后質(zhì)量測定；(2)鐵與硫酸銅反應前后質(zhì)量的測定；(3)蠟燭燃燒前后質(zhì)量測定；(4)碳酸鈉跟稀鹽酸反應后質(zhì)量的測定。讓學生驗證自己的猜想假設。教師充分利用了小組合作探究的特點，一部分小組實驗方案(1)和(2)，而另一部分小組實驗方案(3)和(4)，這樣即節(jié)約了實驗探究的時間，又使每個小組都可以得到猜想假設的兩種結(jié)果，從而進一步激發(fā)學生的探究欲望，引發(fā)學生反思“為什么反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量有的不變而有的會變？”“反應前后物質(zhì)總質(zhì)量變化的原因到底是什么？”緊接著，教師引導學生從宏觀角度對實驗現(xiàn)象、反應物和生成物的種類狀態(tài)進行分析，由于這四個實驗都是學生所熟知的，所以學生自然而然就能從宏觀得出反應前后物質(zhì)質(zhì)量變化的真正原因。但是到底解釋是否正確？接下來教師提供了小試管、帶氣球?qū)Ч?、膠塞、錐形瓶等實驗用品，讓學生設計實驗驗證自己的解釋。在這個探究活動中，學生不僅可以親歷質(zhì)量守恒定律的建立過程，而且探究活動的設計還有效突破了學生理解的難點，即“參加”反應的各物質(zhì)的質(zhì)量“總和”等于反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量“總和”，使學生對“參加”和“總和”二字有了更深入的理解。

在“質(zhì)量守恒定律”的探究式教學中，也有教師在探究活動的設計中會側(cè)重理論探究。比如教師首先通過猜謎語創(chuàng)設情境：一家兄弟三人，性格迥然不同；大哥平易近人，表面明朗似鏡；二哥喜歡高溫，常在空間飛騰； 三弟生在冬天，性情比較生硬(打一化學物質(zhì)名稱)。學生自然而然地聯(lián)系到剛剛學習過的《自然界的水》。緊接著，教師呈現(xiàn)了三個層層遞進的問題引發(fā)學生思考：(1)描述水的組成；(2)如何通過實驗驗證水的組成；(3)該實驗能夠說明水的組成的理論依據(jù)是什么？為接下來的探究奠定理論基礎(chǔ)。隨后，教師利用初中學生的心理特點，設計了一個智力闖關(guān)游戲，學生分小組計算：(1)完全電解18 g 水，在 極產(chǎn)生22.2mL氫氣的同時在____極產(chǎn)生______mL氧氣；(2)已知標準狀況下ρH2=0.0899 g/mL,計算生成氫氣的質(zhì)量；(3)已知標準狀況下ρO2=1.429 g/mL,計算生成氧氣的質(zhì)量。學生通過熟練的計算很快發(fā)現(xiàn)了一定的質(zhì)量關(guān)系，從而教師及時引導提出問題“電解的水的質(zhì)量和水電解后產(chǎn)生的氧氣和氫氣的質(zhì)量之和為什么會有這樣的質(zhì)量關(guān)系？”學生此時對自己所發(fā)現(xiàn)的問題充滿了強烈的探究欲望，躍躍欲試想揭開其中的奧秘。而教師緊緊抓住學生的思維活動，又提出兩個既符合學生的最近發(fā)展區(qū)又層層遞進的理論問題引導學生思考：(1)如何從分子原子的角度解釋水分子變成了氧分子和氫分子(即該反應的實質(zhì))；(2)在水分解的過程中，原子的種類、數(shù)目及質(zhì)量是否發(fā)生了變化。在學生思考的過程中，教師運用多媒體的優(yōu)勢從微觀角度及時引導，從而學生自然而然地從理論方面得出化學反應的實質(zhì)以及反應過程中原子、分子的變化情況。整個探究式教學過程學生雖然沒有完整的實驗探究活動，僅僅是一些碎片式的理論探究，但是學生通過水的電解這一特例，宏觀計算質(zhì)量變化，微觀推導反應實質(zhì)，非常輕松自然地歸納出質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容，使抽象的理論知識與學生形象的感性認識有機地結(jié)合起來。但是如何從個別到一般，還需要對質(zhì)量守恒定律進行驗證。教師呈現(xiàn)了硫酸銅與鐵反應的實驗方案讓學生小組合作進行實驗，結(jié)果剛好驗證了新知識。學生此時處于探究成功的滿足感中，然而老師又利用發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的史料創(chuàng)設問題情境，引發(fā)學生的認知沖突：反應物中有氣體參加或生成物中有氣體生成，反應后的總質(zhì)量為什么就不守恒了？將學生對質(zhì)量守恒定律的理解進一步引向深入。

以上兩個案例，學生通過不同的探究方式體驗了質(zhì)量守恒定律的建立過程，深刻地理解了反應前后質(zhì)量為什么守恒，到底是什么和什么守恒以及質(zhì)量守恒定律的適用條件。因此，不論是側(cè)重實驗探究還是理論探究，學生思維的深度參與是關(guān)鍵，只有學生真正將自己的已有知識與將要探究的問題有效聯(lián)系起來時，學生才能在原有的知識基礎(chǔ)上自主構(gòu)建新知識，體驗知識建構(gòu)的過程。

(三)通過組織交流表達使學生與知識之間形成有意義的互動

探究式教學中往往被忽視但卻非常重要的兩個環(huán)節(jié)就是交流表達與反饋評價。學生通過小組合作探究后，雖然有機會和權(quán)利進行討論與交流，但更多的是各自的表達，是學生的個人展示，學習小組內(nèi)和小組間的經(jīng)驗之間沒有形成有意義的互動和交流，因此不會引發(fā)對探究問題更深入的思考。而且，課堂上教師留給學生很多時間進行自主探究或合作探究，但探究之后教師卻沒有及時地將學生探究的結(jié)果與表達的觀點進行歸納整合與反饋，所以也就無法引導學生有效地優(yōu)化自己的知識結(jié)構(gòu)。因此，形成的知識、獲得的方法都是松散的、非結(jié)構(gòu)化和功能化的。化學理論性知識更加強調(diào)知識的嚴密性與邏輯性，因此在開展探究式教學的過程中，學生之間的討論與交流更能凸顯學生理解理論性知識的問題所在，教師的及時反饋評價也更能有效地突破學生的認知障礙。通過積極地表達交流與及時的反饋評價，師生間、生生間有意義的知識才能有效互動，學生才能真正理解理論性知識的意義，優(yōu)化自己的知識結(jié)構(gòu)。

(四)通過及時開展評價與總結(jié)使學生進一步轉(zhuǎn)變觀念

在探究式教學中，評價是教師們普遍感到很難設計與操作的一個環(huán)節(jié)。很多教師還是局限在傳統(tǒng)的知識的掌握和應用方面，追求答案的唯一性，而忽視了學生是否積極參與和經(jīng)歷了探究活動，是否在活動中形成了積極的情感體驗?；瘜W理論性知識的探究式教學中，評價應該更加側(cè)重于學生觀念的轉(zhuǎn)變，更加注重知識對學生后續(xù)學習與發(fā)展的促進作用。

例如，在“質(zhì)量守恒定律”的教學中，教師在最后的評價環(huán)節(jié)通過這樣的提問來開展評價：(1)設計體驗性問題開展評價。如“體驗成功，談談收獲”這一環(huán)節(jié)，教師提出這樣一個問題“在質(zhì)量守恒定律的學習中，你有哪些收獲和體會？”這樣的評價不是用單純的知識回答問題而是用思想回答問題，更能發(fā)揮學生的主動性、體現(xiàn)學生在學習中的主體地位。(2)設計反思性問題進行評價。如“通過這節(jié)課的學習，你學到了那些知識和方法？這些知識和方法對你今后的學習和生活是否有指導意義？如果有，你能舉一個例子嗎？”這樣的評價可以使學生通過探究活動獲得的能力得以外顯，有利于促進學生的發(fā)展。(3)設計競賽活動進行評價。初三學生的心理特點是對比賽競賽活動都容易激發(fā)起他們的激情與熱情。因此也有教師可以通過運用化學裁判和智力搶答等形式對所學習的知識內(nèi)容進行測評，從而了解學生對基礎(chǔ)知識與基本技能的掌握程度。

[參考文獻]

[1] 劉知新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2004：228.

[2] 肖川.義務教育化學課程標準解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2012：133.

[3] 廖伯琴.例析課程改革中探究式教學的功能[J].中國教育學刊，2008，(1).

[4] 胡久華.化學概念理論知識的探究式教學模型初探[EB/OL].中國化學課程網(wǎng).

[5] 胡久華,王磊.初中化學教學策略[M].北京：北京師范大學出版社，2010：7.

[6] 劉知新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2004：229.