孫 妍，王后雄，，王 偉

（1.華中師范大學(xué)化學(xué)教育研究所，湖北 武漢 430079;2.華中師范大學(xué)教師教育學(xué)院，湖北 武漢 430079）

變異理論（Variation Theory）作為一種學(xué)習(xí)理論誕生于20 世紀(jì)90 年代，其創(chuàng)立人瑞典教育學(xué)家F·馬飛龍教授在已有研究成果現(xiàn)象圖析學(xué)（phenomenography）的基礎(chǔ)上深入思考，提出變異（variation）是達(dá)成審辨（discernment）的要素，形成變異理論的基本假設(shè)[1]。該理論不僅在分析和描述課堂教學(xué)中具有獨(dú)到之處[2]，同時(shí)對(duì)教師專業(yè)發(fā)展也具有重要作用。目前，我國(guó)香港地區(qū)的相關(guān)研究很多，而內(nèi)地的理論研究也相繼開(kāi)展，但大都集中于語(yǔ)文、數(shù)學(xué)等學(xué)科，缺少在化學(xué)學(xué)科中的研究。本文旨在探討變異理論在化學(xué)概念教學(xué)中的啟示，以期為化學(xué)教育研究者及化學(xué)教師提供參考。

一、變異理論關(guān)于學(xué)習(xí)的特征性

不同于目前廣泛對(duì)教學(xué)活動(dòng)的關(guān)注，變異理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要性，并將學(xué)習(xí)視作一個(gè)經(jīng)驗(yàn)過(guò)程，其包括“學(xué)什么（what）”和“怎么學(xué)（how）”兩個(gè)方面。

（一）學(xué)什么

對(duì)于“學(xué)什么”（即學(xué)習(xí)內(nèi)容），變異理論將其分為具體方面和一般方面兩部分。前者指直接學(xué)習(xí)內(nèi)容，如具體的化學(xué)概念；后者指間接學(xué)習(xí)內(nèi)容，指將所學(xué)的化學(xué)概念進(jìn)行應(yīng)用的能力[3]。此時(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容被擴(kuò)大為“知識(shí)+能力”的集合體，不僅僅指期望學(xué)生學(xué)到的知識(shí)，還包括期望學(xué)生達(dá)成的能力。

變異理論將學(xué)習(xí)理解為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程同時(shí)包括結(jié)構(gòu)與意義兩部分（參見(jiàn)圖1）。其中結(jié)構(gòu)體系分為外部視域和內(nèi)部視域。外部視域指即在完整的知識(shí)體系內(nèi)對(duì)知識(shí)內(nèi)容的價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。內(nèi)部視域與學(xué)習(xí)內(nèi)容的本質(zhì)密切相關(guān)，指審辨事物內(nèi)部各部分及部分與整體之間的關(guān)系[4]。由于孤立的學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)于學(xué)習(xí)者達(dá)成具體方面或一般方面的價(jià)值訴求沒(méi)有任何意義，其意義來(lái)自于它所處的系統(tǒng)，即其外部視域。對(duì)于教師而言，在教學(xué)時(shí)不能只關(guān)注其知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的獲得，更應(yīng)當(dāng)在整個(gè)外部視域中去考慮這些知識(shí)經(jīng)驗(yàn)是否能夠幫助學(xué)生進(jìn)一步理解所處的世界。

（二）怎么學(xué)

圖1 變異理論視角下化學(xué)概念學(xué)習(xí)“學(xué)什么”示意圖

很多教師在教學(xué)時(shí)面臨的一個(gè)困惑：為什么課堂傳授的學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)生不能得到很好的理解？實(shí)際上，受個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及智力水平影響，教師所傳授的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生所獲得的內(nèi)容之間有所差異，這種內(nèi)容間的差異直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而造成這種差異的原因在于學(xué)習(xí)內(nèi)容中關(guān)鍵屬性的識(shí)別。學(xué)習(xí)想要得到順利的進(jìn)行，學(xué)生必須要能辨識(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容中的關(guān)鍵特征，這些關(guān)鍵特征的識(shí)別使得學(xué)生突破表層學(xué)習(xí)，達(dá)成深層學(xué)習(xí)，造成學(xué)習(xí)效果的差異[5]。

變異理論對(duì)傳統(tǒng)遷移理論進(jìn)行了揚(yáng)棄，認(rèn)為關(guān)鍵屬性的識(shí)別不能僅僅依靠相似性，如果不能了解特征之間的差異或變化，就不可能存在對(duì)單個(gè)特征的認(rèn)識(shí)。經(jīng)驗(yàn)的獲得來(lái)源于不同經(jīng)驗(yàn)差異性的體驗(yàn)，如果不同時(shí)體驗(yàn)至少兩種不同事物，就不會(huì)有經(jīng)驗(yàn)上的差異。如想要識(shí)別“學(xué)科”這一概念，學(xué)生只接觸或知曉“化學(xué)”這一學(xué)科，那對(duì)“學(xué)科”這一概念的理解也就不復(fù)存在，只有他知曉“物理”“化學(xué)”“數(shù)學(xué)”等多種學(xué)科，通過(guò)比較其研究領(lǐng)域才有可能理解“學(xué)科”這一概念。而理解的決定因素在于對(duì)其關(guān)鍵特征——“研究領(lǐng)域不同”的掌握。

為幫助學(xué)生審辨出關(guān)鍵屬性之間的關(guān)系及部分與整體的關(guān)系，變異理論倡導(dǎo)教師要讓學(xué)生經(jīng)常體驗(yàn)四種變異圖式，即對(duì)比、分離、類合、融合，如圖2 所示。

當(dāng)教師和學(xué)生為達(dá)成某個(gè)具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)一起活動(dòng)時(shí)，學(xué)習(xí)的過(guò)程也就相應(yīng)發(fā)生，而其中學(xué)習(xí)內(nèi)容則為變異圖式的實(shí)施提供了不同的可能性，教師需根據(jù)期望學(xué)生達(dá)成的知識(shí)或能力合理選擇、組織和運(yùn)用變異圖式協(xié)助學(xué)生識(shí)別學(xué)習(xí)內(nèi)容中的關(guān)鍵屬性。

二、變異理論在化學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用

變異理論關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容中的關(guān)鍵特征，這很大程度對(duì)化學(xué)概念教學(xué)有一定的教學(xué)啟示。基于變異理論教師能將龐雜、深?yuàn)W的化學(xué)內(nèi)容解構(gòu)為小的基本單元，通過(guò)進(jìn)行單元之間的比較和變異，突出學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要特征與重要方面，從而對(duì)學(xué)生理解進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)[6]。

例如電解質(zhì)概念是高中化學(xué)課程的核心概念之一，它是建立學(xué)生微粒觀、分類觀的重要途徑，極大地影響后續(xù)關(guān)于電解質(zhì)溶液的深入學(xué)習(xí)。根據(jù)變異理論，要想審辨電解質(zhì)概念，就得理解其結(jié)構(gòu)與意義。

圖2 變異理論視角下化學(xué)概念學(xué)習(xí)“怎么學(xué)”示意圖

變異理論將學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)分為內(nèi)部視域及外部視域。內(nèi)部視域即學(xué)習(xí)內(nèi)容內(nèi)部部分與整體之間的關(guān)系。人教版高中《化學(xué)1》中對(duì)電解質(zhì)做如下定義：在水溶液或者熔融下能導(dǎo)電的化合物為電解質(zhì)[7]，其中導(dǎo)電、化合物是關(guān)鍵特征，而水溶液或熔融狀態(tài)是關(guān)鍵特征的限定條件。由于知識(shí)的特有構(gòu)成和學(xué)習(xí)者的認(rèn)知角度不同導(dǎo)致對(duì)電解質(zhì)概念理解并不透徹，學(xué)生存在以下誤區(qū)：

（1）對(duì)電解質(zhì)的條件（必須是化合物）認(rèn)識(shí)不夠，認(rèn)為能導(dǎo)電的物質(zhì)就是電解質(zhì)；

（2）認(rèn)為溶于水可導(dǎo)電的化合物是電解質(zhì)，忽略了必須是化合物自身能電離出陰陽(yáng)離子；

（3）認(rèn)為固體電解質(zhì)是能夠?qū)щ姷摹?/p>

教師基于以上認(rèn)知局限可選用變異圖式對(duì)關(guān)鍵特征“導(dǎo)電”“化合物”進(jìn)行變式，促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的理解。如表1 所示，在變式1 中，部分學(xué)生出現(xiàn)知識(shí)誤區(qū)在于其對(duì)于導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)并不理解，導(dǎo)電的根本原因在于化合物自身電離出了自由移動(dòng)的離子。如將導(dǎo)電作為學(xué)習(xí)內(nèi)容，其關(guān)鍵特征是自身能電離出自由移動(dòng)離子，同時(shí)這也是理解電解質(zhì)這一概念的根本所在。教師運(yùn)用對(duì)比、分離圖式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)氯化鈉水溶液（導(dǎo)電）、蔗糖水溶液（不導(dǎo)電）以及氯化鈉（固體）的通電實(shí)驗(yàn)及微觀本質(zhì)動(dòng)畫進(jìn)行對(duì)比、分離，審辨出關(guān)鍵特征——電解質(zhì)是必須能在水溶液或是熔融狀態(tài)下導(dǎo)電的物質(zhì)。

在變式2中，對(duì)于另一關(guān)鍵特征“化合物”，教師同樣可采用對(duì)比圖式幫助學(xué)生進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)對(duì)比氯化鈉溶液（氯化鈉為化合物）、鐵絲（單質(zhì)）、泥水（混合物）之間的區(qū)別，識(shí)別電解質(zhì)的關(guān)鍵特征——必須是化合物。

表1 學(xué)習(xí)內(nèi)容“電解質(zhì)”概念的兩種變式

隨后教師引導(dǎo)學(xué)生采用融合圖式對(duì)上述的關(guān)鍵特征及限定條件進(jìn)行整合，構(gòu)建電解質(zhì)概念的內(nèi)部視域示意圖（如圖3），加深對(duì)電解質(zhì)基本概念的理解。

而學(xué)習(xí)內(nèi)容中相關(guān)能力的達(dá)成及學(xué)習(xí)內(nèi)容的意義則依賴于教師對(duì)電解質(zhì)外部視域的剖析，從學(xué)科、個(gè)人、社會(huì)三方面審辨電解質(zhì)學(xué)習(xí)的意義。在整個(gè)概念教學(xué)過(guò)程中，教師以變異理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用變異圖式，從宏觀現(xiàn)象入手，同時(shí)又借助微觀運(yùn)動(dòng)模型和化學(xué)語(yǔ)言的描述，通過(guò)模型、符號(hào)、圖表等多種方式對(duì)電解質(zhì)概念進(jìn)行綜合表征，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)相關(guān)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化，有效促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科知識(shí)向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。

三、變異理論對(duì)化學(xué)教學(xué)的啟示

綜合以上分析，變異理論在重申教師主導(dǎo)地位、注重學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、重視情境素材選取以及關(guān)注學(xué)生知識(shí)起點(diǎn)等方面給予化學(xué)教學(xué)新的啟示。

（一）重申教師教學(xué)的主導(dǎo)地位

在新一輪的化學(xué)課程改革中，“科學(xué)探究”作為一種重要的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。由于部分教師難以把握探究學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)和關(guān)鍵所在，往往在實(shí)踐過(guò)程中出現(xiàn)“探究活動(dòng)泛化”“探究過(guò)程形式化”“課堂熱熱鬧鬧、學(xué)生一無(wú)所知”等現(xiàn)象，課堂中教師的地位及作用被邊緣化。倡導(dǎo)“建構(gòu)主義”及“學(xué)生中心”等的學(xué)習(xí)方式?jīng)Q不意味著教師角色被閑置，教師作用被取代，教師更應(yīng)當(dāng)組織好教師教學(xué)與學(xué)生自主探究之間的關(guān)系，剔除活動(dòng)表面化，重視學(xué)生思維能力的培育。

在先學(xué)后教、以學(xué)定教等教學(xué)關(guān)系發(fā)生變革的今天，教師要依據(jù)學(xué)情從理解知識(shí)的角度通過(guò)對(duì)比、分離、融合、類合的變異圖式，為學(xué)生的學(xué)習(xí)鋪設(shè)個(gè)性化通道、搭建自主性支架，便于學(xué)生獲得學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵特征與關(guān)鍵屬性[8]。因此，理論與對(duì)教學(xué)的啟示之一就在于：一方面教師要明確教師責(zé)任。教師在課堂中的作用不僅僅是傳授知識(shí)或是通過(guò)加班加點(diǎn)幫助學(xué)生在升學(xué)考試中取得優(yōu)異成績(jī)，更重要的是要關(guān)注學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，關(guān)注學(xué)生的生命幸福。另一方面，教師要凸顯自己在班級(jí)中的關(guān)鍵作用。課堂中教師在尊重學(xué)生主體地位的同時(shí)“該出手時(shí)就出手”，為其答疑解惑。

（二）關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)起點(diǎn)

變異理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容在學(xué)習(xí)進(jìn)程中的重要性，其對(duì)教師和學(xué)生都有著不同的意義與重要性。學(xué)生不是白板或容器，在日常生活和早期學(xué)習(xí)過(guò)程中或多或少已經(jīng)積累有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，如若強(qiáng)行在學(xué)生頭腦中描繪出化學(xué)知識(shí)體系，可能會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下。因此變異理論對(duì)教學(xué)的啟示還在于：教師在精挑細(xì)選最有價(jià)值、最合適的化學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)，必須考慮學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)方式對(duì)其學(xué)習(xí)過(guò)程的影響。

因此，教師應(yīng)充分利用自己的學(xué)科知識(shí)、專業(yè)技能、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及與同事之間的交流溝通、教學(xué)研討、經(jīng)驗(yàn)分享、支持協(xié)助等，通過(guò)課前課后學(xué)生訪談、測(cè)試、問(wèn)卷調(diào)查以及課堂隨機(jī)觀察等形式的結(jié)合全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)、個(gè)性特征及學(xué)習(xí)風(fēng)格，診斷可能造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難和障礙的潛在因素，從而進(jìn)一步明晰、調(diào)整、確認(rèn)化學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵特征。如在電解質(zhì)的教學(xué)中，教師既可引導(dǎo)學(xué)生基于不能用濕手觸碰電源的生活經(jīng)驗(yàn)，得出“純水也是可以導(dǎo)電的”正確結(jié)論[9]，也需糾正學(xué)生基于銅線、鋁線可以導(dǎo)電所得出的“能導(dǎo)電的物質(zhì)就是電解質(zhì)”的錯(cuò)誤結(jié)論。因此，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)起點(diǎn)有利于概念教學(xué)。

圖3 學(xué)習(xí)內(nèi)容“電解質(zhì)”概念的視域示意圖

（三）注重學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)完善

布魯納曾提出，學(xué)校的課程設(shè)計(jì)應(yīng)把中心放在學(xué)科的結(jié)構(gòu)上。新課標(biāo)中也指出，化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的組織，應(yīng)有利于促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識(shí)向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，而結(jié)構(gòu)化則是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵[10]。變異理論強(qiáng)調(diào)概念學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的完整性，強(qiáng)調(diào)對(duì)概念學(xué)習(xí)的四種變異，在化學(xué)概念教學(xué)時(shí)也應(yīng)如此。

因此，變異理論對(duì)教學(xué)的啟示之三在于：教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在完整的化學(xué)知識(shí)體系內(nèi)對(duì)知識(shí)內(nèi)容的價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)對(duì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)之間的邏輯關(guān)系組織建立知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化；通過(guò)對(duì)物質(zhì)及其變化的認(rèn)識(shí)過(guò)程的概括建立認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化；通過(guò)對(duì)物質(zhì)及其變化的本質(zhì)和其認(rèn)識(shí)過(guò)程的抽象建立核心觀念的結(jié)構(gòu)化。例如，對(duì)元素“位”“構(gòu)”“性”三者的關(guān)系，從學(xué)科本源可以概括出“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”這一化學(xué)學(xué)科的統(tǒng)攝性觀念，而這一觀念又是“宏觀辨識(shí)與微觀探析”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的具體體現(xiàn)。教師在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)應(yīng)高度重視化學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，充分認(rèn)識(shí)知識(shí)結(jié)構(gòu)化對(duì)于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要性，尤其是應(yīng)有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行“認(rèn)識(shí)思路”和“核心觀念”的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，逐步提升學(xué)生的化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)化水平，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（四）重視教學(xué)情境素材的選取

一個(gè)化學(xué)概念如何呈現(xiàn)才能被學(xué)生領(lǐng)會(huì)，需要哪些例子學(xué)生才能理解概念本質(zhì)？一個(gè)自然現(xiàn)象怎樣才能讓學(xué)生理解內(nèi)涵，通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能突出現(xiàn)象之間聯(lián)系讓學(xué)生感受化學(xué)世界的魅力？上述常見(jiàn)的教學(xué)行為無(wú)不與學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容密切相關(guān)，與學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式密切相關(guān)。

因此變異理論對(duì)教學(xué)的啟示之四在于：教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)重視情境素材的選用。教師選擇的內(nèi)容越恰當(dāng)，呈現(xiàn)的方式越適宜，教師預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生個(gè)體實(shí)際學(xué)到的內(nèi)容之間的差異就越小。建議通過(guò)參照新課標(biāo)中的情境素材，選擇貼近學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)的真實(shí)情境進(jìn)行教學(xué)，例如，“氧化還原反應(yīng)”的教學(xué)，教師可以提供有關(guān)“汽車尾氣及其危害”的素材，使學(xué)生產(chǎn)生運(yùn)用化學(xué)方法解決這一問(wèn)題的欲望，提出“如何根據(jù)氧化還原原理對(duì)汽車尾氣進(jìn)行綠色化處理？”的問(wèn)題。隨后通過(guò)系列問(wèn)題“什么是綠色化處理？”“汽車尾氣的主要成分有哪些？”“如何將有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)、如何轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化需要哪些條件？”等的解決促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。但值得一提的是，從情境素材到教學(xué)情境的生成中，要注意情境使用方式的多元性及多個(gè)情境素材組合設(shè)計(jì)的整體性，同時(shí)要確保形成的教學(xué)情境有利于學(xué)生解決基于當(dāng)下及未來(lái)的角色以及由此衍生的各種現(xiàn)實(shí)生活問(wèn)題[11]。

總之，變異理論作為一種學(xué)習(xí)理論，其對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容及其屬性之間關(guān)系的論述對(duì)化學(xué)教學(xué)有重大啟示，化學(xué)教學(xué)不應(yīng)是“知識(shí)+興趣”的簡(jiǎn)單拼接，而是基于“教師—學(xué)習(xí)內(nèi)容—學(xué)生”三方面對(duì)教學(xué)資源的整合從而激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)參與的過(guò)程。值得一提的是，強(qiáng)調(diào)變異理論及學(xué)習(xí)內(nèi)容絕不意味著忽視教學(xué)方式、策略的選擇，相信利用“變易理論”框架分析、優(yōu)化高中化學(xué)課堂教學(xué)，將會(huì)給化學(xué)教學(xué)帶來(lái)新的啟示?！?/p>