歐陽(yáng)學(xué)浩，申少華，劉 杰，鐘 黎，張蔚然

(1.湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,湖南 湘潭 411201；2. 湖南科技大學(xué) 教育學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

化學(xué)學(xué)科思想作為化學(xué)學(xué)科體系的一個(gè)基本要素，是化學(xué)學(xué)科的靈魂。它是在化學(xué)這一門(mén)自然科學(xué)從無(wú)到有、從低級(jí)到高級(jí)、從實(shí)驗(yàn)到實(shí)踐升華的過(guò)程中形成的，是對(duì)化學(xué)的本質(zhì)、特征、價(jià)值的基本認(rèn)識(shí)?；瘜W(xué)學(xué)科思想主要包括：聯(lián)系思想、守恒思想、整體性思想、一般與特殊的思想、綠色化學(xué)思想等。其中“守恒思想”是化學(xué)學(xué)科思想一個(gè)相對(duì)獨(dú)特且非常重要的思想，它貫穿了整個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)教育的始末，在基礎(chǔ)教育階段化學(xué)教材中有重要的體現(xiàn)。 “守恒思想”能否對(duì)中學(xué)生思維能力的發(fā)展有比較顯著的影響？對(duì)學(xué)生能否學(xué)好基礎(chǔ)化學(xué)是否會(huì)起到關(guān)鍵性作用？利用“守恒思想”的教學(xué)策略有哪些？為了回答這些問(wèn)題，有必要從基礎(chǔ)化學(xué)教材角度、學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)兩個(gè)維度分析，來(lái)探討 “守恒思想”對(duì)學(xué)生思維水平的促進(jìn)作用，以及其主要的教學(xué)策略。

1 “守恒思想”及思維水平釋義

所謂“守恒思想”，是指以質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律為基礎(chǔ)，選擇變化前后的某種量作為解題依據(jù)來(lái)解決化學(xué)問(wèn)題，是化學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中的一種系統(tǒng)、層次、概括的思維方法。核心觀點(diǎn)有"質(zhì)量守恒"、"原子守恒"、"電子(荷)守恒"、"能量守恒"，具體如表1所示。

表1 “守恒思想”核心觀點(diǎn)及理解Table 1 The core idea and understanding of conservative thought

思維水平是一個(gè)人的思維過(guò)程、思維方式、思維品質(zhì)、思維結(jié)果不同層次的反映，思維能力則指包括理解力、分析力、概括力、判斷力、推理力等在內(nèi)的智慧能力[1]。思維水平的高低反映出思維能力的強(qiáng)弱，思維能力的發(fā)展也可以促進(jìn)思維水平的提高。在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生的思維能力主要體現(xiàn)在化學(xué)問(wèn)題的解決能力上。

2 化學(xué)“守恒思想”促進(jìn)高中生思維水平的研究現(xiàn)狀

“守恒-化學(xué)計(jì)算解題的重要思維方法”、“守恒思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用”、“巧用守恒思想實(shí)現(xiàn)一題多解”等等[2-4]，這一類文章重點(diǎn)闡述了“守恒思想”在教學(xué)或解題中的應(yīng)用，旨在從結(jié)果上提高學(xué)生問(wèn)題解決能力，并不是與教材知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)生認(rèn)知發(fā)展等特點(diǎn)結(jié)合分析，學(xué)生學(xué)習(xí)“守恒思想”是如何提高學(xué)生化學(xué)問(wèn)題解決能力、促進(jìn)學(xué)生思維水平的。

對(duì)高中生“守恒思想”促進(jìn)中學(xué)生思維水平的研究，需借鑒以龔偉等對(duì)高中生"化學(xué)守恒"思維水平所作的調(diào)查報(bào)告。報(bào)告將被試結(jié)果詳盡分析和統(tǒng)計(jì)后得出：①高中生化學(xué)守恒思維水平處于中等水平，學(xué)生并沒(méi)有真正理解“守恒思想”實(shí)質(zhì)，無(wú)法靈活遷移，仍處于機(jī)械應(yīng)用水平；②測(cè)試結(jié)果也表明，學(xué)困生中無(wú)化學(xué)守恒問(wèn)題解決能力強(qiáng)的，學(xué)優(yōu)生中無(wú)化學(xué)守恒問(wèn)題解決能力差的，對(duì)"化學(xué)守恒"的掌握和理解水平直接影響了化學(xué)守恒問(wèn)題的解決，也在一定程度上與學(xué)生總體學(xué)習(xí)成績(jī)正向相關(guān)[5]。

3 基于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教材“守恒思想”知識(shí)體系分析

3.1 高中生化學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)概述

皮亞杰將認(rèn)知發(fā)展分為四個(gè)階段，高中生學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)已處于“形式運(yùn)算”階段，這個(gè)時(shí)期的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)是思維形式擺脫了思維內(nèi)容，能進(jìn)行假設(shè)-演繹推理，這對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)“守恒思想”的具體內(nèi)容，并利用“守恒思想”進(jìn)行化學(xué)問(wèn)題解決尤為重要。從化學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)來(lái)看，化學(xué)學(xué)習(xí)的進(jìn)行過(guò)程是通過(guò)一系列的心理活動(dòng)(或操作)，如聯(lián)想、想象、分析、綜合、抽象、概括、系統(tǒng)化等，對(duì)外來(lái)的信息或存在的資料(各種化學(xué)教學(xué)信息、材料)進(jìn)行加工處理完成的[6]。高中學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于所學(xué)知識(shí)難度、抽象水平的提高，其認(rèn)知水平具有層次性發(fā)展的特點(diǎn)。

3.2 高中教材中“守恒思想”知識(shí)體系

高中化學(xué)教材中“守恒思想”具體內(nèi)容主要包括有：電荷守恒、電子守恒及能量守恒等。結(jié)合初中學(xué)習(xí)的“質(zhì)量守恒”(元素守恒、原子守恒)，學(xué)生的“守恒觀”基本形成，運(yùn)用“守恒思想”解決問(wèn)題時(shí)需要有相對(duì)初中階段更靈活、更系統(tǒng)和更綜合的思維能力。學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)高中化學(xué)教材中有關(guān)“守恒思想”的知識(shí)時(shí)，其認(rèn)知、思維水平會(huì)不斷受到影響，從而逐漸形成對(duì)化學(xué)學(xué)科思想內(nèi)涵的認(rèn)知和以自身知識(shí)體系為基礎(chǔ)的學(xué)科觀、方法論[7]?，F(xiàn)以人教版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)書(shū)·化學(xué)》教科書(shū)為例，概括教材知識(shí)點(diǎn)中所涉及到的“守恒思想”及學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知活動(dòng)如表2所示。

表2 “守恒思想”在高中教材中的知識(shí)體系及對(duì)學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)的影響Table 2 The knowledge system of "conservation thought" in senior high school textbooks and its influence on students' cognitive activities

4 基于教材編排及學(xué)生認(rèn)知的“守恒思想”教學(xué)策略

通過(guò)高中化學(xué)教材內(nèi)容分析，有關(guān)“守恒思想”的具體內(nèi)容在教材中的編排是契合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的，由于“守恒思想”相關(guān)知識(shí)具有在教材中涉及范圍廣、知識(shí)廣度深、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)清晰等特點(diǎn)，掌握“守恒思想”對(duì)高中生的思維能力會(huì)有顯著的促進(jìn)作用，且對(duì)于學(xué)生能夠?qū)W好化學(xué)能起到關(guān)鍵性作用。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)如何利用“守恒思想”進(jìn)行教學(xué)，以促進(jìn)中學(xué)生思維水平提高呢？

4.1 立足學(xué)生認(rèn)知發(fā)展 引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)

“最近發(fā)展區(qū)”是以維果斯基為代表之一提出的認(rèn)知理論，它指出教學(xué)應(yīng)該著眼于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生提供更高難度或?qū)哟蔚膬?nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，超越最近發(fā)展區(qū)而達(dá)到相對(duì)高的水平。如學(xué)生學(xué)習(xí)完初中化學(xué)的內(nèi)容后，對(duì)質(zhì)量守恒定律有了較深刻的理解，對(duì)其中的“質(zhì)量守恒”、“元素守恒”、“原子守恒”也達(dá)到了能夠應(yīng)用的水平。教師在此基礎(chǔ)上應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)水平設(shè)計(jì)

對(duì)“電荷守恒”、“電子守恒”等知識(shí)難度更高的教學(xué)，學(xué)生的思維水平才能在原有基礎(chǔ)上得到進(jìn)一步提升。

建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程主動(dòng)思考、探索和發(fā)現(xiàn)，并且能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)建構(gòu)，在建構(gòu)過(guò)程不斷內(nèi)化成自身的知識(shí)。如學(xué)生在學(xué)習(xí)“氧化還原反應(yīng)”時(shí)，了解“電子得失守恒”的概念后，教師可以設(shè)置問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生去思考并發(fā)現(xiàn)“電子守恒”與“元素守恒”、“電荷守恒”等之間的區(qū)別與聯(lián)系，以幫助學(xué)生內(nèi)化成自身的知識(shí)體系，促進(jìn)學(xué)生比較、分析、綜合的思維能力。

4.2 整合教材知識(shí)結(jié)構(gòu) 循序漸進(jìn)提升思維

“守恒思想”知識(shí)體系具有層次性、概括性的特點(diǎn)，并且具體的知識(shí)點(diǎn)之間有相互的聯(lián)系。首先，教師要統(tǒng)攝與整合教材中“守恒思想”的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這樣才能高屋建瓴地引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中思考、發(fā)現(xiàn)和探索[9]；其次，教師在教授“守恒思想”新課時(shí)，不能將新知識(shí)點(diǎn)孤立起來(lái)，而要與之前所學(xué)的“守恒思想”有關(guān)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)其學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)、遷移的思維能力。最后，由于“守恒思想”知識(shí)體系層次性和概括性的特點(diǎn)，循序漸進(jìn)地提高學(xué)生思維能力、問(wèn)題解決能力是很重要的內(nèi)容，而不是對(duì)學(xué)生簡(jiǎn)單知識(shí)灌輸。

4.3 創(chuàng)設(shè)合理情境活動(dòng) 滲透“守恒思想”教學(xué)

創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境，有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)過(guò)程中主動(dòng)地建構(gòu)和探究，讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，使學(xué)生的認(rèn)知能力、思維能力得到發(fā)展。可以將“守恒思想”的具體知識(shí)與生活、社會(huì)相結(jié)合，或利用問(wèn)題探究、認(rèn)知矛盾等方式來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，從而在教學(xué)過(guò)程中滲透“守恒思想”。如在人教版必修一《氧化還原反應(yīng)》課題中，通過(guò)一系列問(wèn)題探究以及利用學(xué)生認(rèn)知矛盾的情境創(chuàng)造方式，最終引出氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)教材分析，與“守恒思想”有關(guān)的知識(shí)體系在中學(xué)化學(xué)教材中有重要的地位，幾乎貫穿了基礎(chǔ)教育階段化學(xué)學(xué)科體系?；趯W(xué)生認(rèn)知發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)過(guò)程中的認(rèn)知活動(dòng)進(jìn)行分析，化學(xué)“守恒思想”的學(xué)習(xí)對(duì)中學(xué)生思維水平有顯著的促進(jìn)作用。在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)重視利用有效的教學(xué)策略，滲透“守恒思想”等學(xué)科思想的教學(xué)。

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