胡楊　王后雄

摘要： “體驗學習”作為高效利用“經驗”實現(xiàn)知識學習、智慧發(fā)展的方式，其理論對于化學核心概念的教學具有重要的指導意義。對大衛(wèi)·庫珀的“體驗學習圈”進行解讀，同時以“氧化還原反應”為例，依據(jù)“具體體驗”“反思觀察”“抽象概括”“主動檢驗”四大環(huán)節(jié)進行教學設計，且對實踐過程進行反思與總結，以期將“體驗學習圈”理論有效地應用于化學核心概念的教學。

關鍵詞： 體驗學習圈; 化學核心概念; 氧化還原反應; 化學教學

文章編號： 10056629（2019）10004307中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

化學核心概念是指在化學學科知識中具有超越課堂的持久價值和遷移價值的關鍵原理性知識和思維方式，其特征是對于其他化學知識具有解釋力，可以統(tǒng)攝下位概念。因此，學習化學核心概念不僅能夠幫助學生理解與其相關的化學事件和化學現(xiàn)象，還可以促進學生化學學科知識結構的形成與完善，使其能夠以此為基礎獲取自身所需的化學知識，實現(xiàn)自主學習[1～3]。掌握化學核心概念對于化學學習具有重要意義，但核心概念本身具有一定的抽象性，理解較為困難，如何降低其教學難度一直是中學化學教學的研究重點。

在進行抽象概念學習時，學習者最常用的方式是以自身所具備的經驗知識為遷移基礎，在抽象概念與自身所具備的直接經驗之間建立聯(lián)系，從而在其基礎上完成對于上位概念的建構?；谶@一認識，“體驗學習”作為一種能夠高效利用“經驗”實現(xiàn)知識學習、智慧發(fā)展的學習方式，其理論對于化學核心概念的教學具有重要的指導意義。

1 “體驗學習圈”理論簡介

在杜威、皮亞杰和勒溫等人研究的基礎上[4]，美國社會學家、教育學家大衛(wèi)·庫珀進一步完善并發(fā)展了體驗學習的理論體系，論證了體驗學習過程中的四大心理環(huán)節(jié)，并于1984年提出了“體驗學習圈”這一學習模型（見圖1），實現(xiàn)了體驗學習的程序化、系統(tǒng)化和科學化[5]。

其中，“具體體驗”環(huán)節(jié)可以被看作“感知”的過程。在該環(huán)節(jié)中，學習者依靠自身感官獲取直接經驗，為之后學習階段提供記憶復現(xiàn)的“原材料”，是整個學習過程的準備與基礎。

“反思觀察”環(huán)節(jié)是學習者依據(jù)本身具備的知識經驗對“體驗”進行解構，實現(xiàn)體驗內涵的“縮小”，最終發(fā)現(xiàn)導致問題產生的核心因素的過程。

“抽象概括”環(huán)節(jié)可以被看作“領悟”的過程，是學習者利用自身具備的知識經驗將“具體體驗”環(huán)節(jié)獲取的直觀經驗、“反思觀察”環(huán)節(jié)做出的判斷轉化為符號語言的過程。這一步的實質是實現(xiàn)直接經驗向間接經驗的轉化，是學習者實現(xiàn)知識“內化”的關鍵步驟。

最后“主動檢驗”環(huán)節(jié)是學習者利用在前三個環(huán)節(jié)中建立的觀念指導自身在全新情境中進行主體活動的過程。在這個環(huán)節(jié)中，學習者驗證了自身所學的正確性，探索了其適用范圍的邊界，實現(xiàn)了體驗的“外延”擴展。

需要注意的是，“體驗學習圈”并不是單次循環(huán)或平面結構，而是一個螺旋上升的發(fā)展過程。因此，在教學實踐過程中，教師不能僅僅將“主動檢驗”環(huán)節(jié)當做本次循環(huán)的終點，還應當將其視作下一個循環(huán)的“具體體驗”環(huán)節(jié)，并以此為起點展開下一階段的教學，從而實現(xiàn)學生經驗的持續(xù)增長[6]。

“體驗學習圈”理論超越了一直以來經驗與理性對立的二元論，達成了直接經驗與間接經驗的辯證統(tǒng)一，在重視學生具體體驗的同時，更加重視學生思維能力的鍛煉，力圖在確保學生對于知識的理解與掌握的同時，促進學生思維能力的發(fā)展，鍛煉學生運用自身所學知識解決實際問題的能力。

2 “體驗學習圈”在化學核心概念教學中的應用

“氧化還原反應”在中學化學知識中占據(jù)著關鍵性位置，是電化學的基礎，同時也與日常生活中諸多現(xiàn)象，如物質的燃燒、金屬的冶煉、食物的保鮮等有著緊密的聯(lián)系，屬于化學核心概念。本文以高中必修階段的“氧化還原反應”為例，探究“體驗學習圈”在化學核心概念教學中的應用[7～8]。

2.1 設計真實有效的“具體體驗”

化學作為一門建立在實驗基礎上的學科，最有效的體驗學習形式無疑是實驗。但是，在實際教學過程中，考慮到時間與經濟的成本，以及可能存在的安全問題，部分內容并不適合以實驗的方式教學。此時，教師可以設計體驗活動或者體驗情境作為替代。需要注意的是，無論是采取實驗的方式還是替代的方式，在教學設計過程中，教師都應當充分考慮學生已有的知識水平，通過利用包括制造認知沖突在內的一系列手段激發(fā)學生學習興趣，促使其主動尋求知識。

2.1.1 教學設計階段一

情境1：“氧化”概念導入

教師組織學生圍繞“生活中的氧化反應和氧化產物”主題展開討論，鼓勵學生羅列出自己所知的氧化反應和氧化產物（通過初中階段的學習學生已經了解燃燒和鋼鐵的銹蝕屬于氧化反應）。并圍繞氧化反應在生產生活中的應用（如燃料的燃燒）以及危害（如鋼鐵的銹蝕）展開討論。

情境2：“還原”概念導入

確定學生充分意識到鋼鐵銹蝕的危害后，組織學生就“如何除去鐵銹/將鐵銹重新轉化為鐵”這一話題展開討論，分析鋼鐵冶煉的化學實質。

活動1： 觀察使用前后的暖寶寶

將學生分組，每組學生分發(fā)兩個暖寶寶，其中一個為全新的，一個為使用后很久的。通過閱讀說明書讓學生了解暖寶寶內容物的主要成分為鐵粉，然后讓學生分別打開兩個暖寶寶，觀察其中內容物的性狀，利用磁鐵驗證其成分，利用天平觀察兩者的質量區(qū)別。

設計意圖：

學生經過初中階段的學習已經了解了氧化反應和還原反應的概念，只是還未能將兩者聯(lián)系起來。在這一階段的設計中，教師從身邊的化學現(xiàn)象入手，引導學生回顧已有知識，在情境2中通過以CO為對象的分析讓學生意識到“氧化”和“還原”之間的聯(lián)系，形成“氧化還原反應”的概念。結合活動1中觀察到的鐵及其氧化物的質量差，直接體會氧原子的得與失。從而建立“氧化還原反應的實質是氧原子的得失、還原劑得到氧被氧化，氧化劑失去氧被還原”等概念。

由質量變化入手，正是化學史上拉瓦錫研究氧化還原反應時采取的路徑。這樣的教學設計，不僅符合人類認知發(fā)展的一般規(guī)律，而且向學生引入了“定量”的觀念，將學生對于化學反應的關注點逐漸由宏觀角度引向微觀角度。

2.1.2 教學設計階段二

活動2：“傳球”游戲

以特定球狀物代表金屬原子、氧原子、氫原子以及碳原子模擬氧化還原反應的過程。將代表氧原子的“球”在代表金屬原子、碳原子、氫原子的“球”之間傳遞（見圖2），并討論隨著氧原子“球”的轉移，各個“球”的各項屬性的變化。討論過程中教師應有意識地將學生的關注點引導至“化合價的變化”上。

活動3：“制備氫氣”實驗的再解讀

首先，教師引導學生回顧初中階段所學“金屬鋅與稀硫酸反應制備氫氣”的相關內容，以及“實驗室制備氫氣”實驗的經歷;然后，

結合活動2的討論結果，從化合價的角度，對“實驗室制備氫氣”這一反應的實質進行討論;接著，

鼓勵學生對于“金屬鋅與稀硫酸反應是否屬于氧化還原反應？”這一問題作出判斷，并闡述理由，引導作出不同判斷的學生展開辯論;最后，

教師根據(jù)學生在辯論中的表現(xiàn)，分別從歷史和科學的角度對學生觀點進行解釋回答，讓學生在理解“化合價變化”是氧化還原反應判斷標準的同時，充分理解過去人們利用“氧原子得失”判斷氧化還原反應的原因。

設計意圖：

通過活動2使學生驗證階段一中建立的觀念，同時讓學生對于反應的關注點由“氧原子的得失”擴展開來，進而自主意識到反應中化合價的變化。

充分利用學生已具備的知識和實驗體驗，引發(fā)學生的認知沖突，通過辯論調動學生對“氧化還原反應”的判斷標準進行積極主動的思考。教師則在此基礎上，分別從化學史和化學反應實質兩個角度向學生講解“氧化還原反應”判斷標準的變遷，將學生的思維由宏觀現(xiàn)象引向微觀實質，同時讓學生意識到“任何科學理論都具有時代的局限性”。

2.1.3 教學設計階段三

情境3：“化合價”的實質

引導學生回顧初中所學的“原子結構”相關內容，布置給學生一個“以‘結構示意圖描述氧化還原反應過程”的任務（見圖3）。

實驗1：“實驗室制備氫氣”改進實驗

對全班學生進行分組，要求每個小組利用其所掌握的知識（包括物理知識）對“實驗室制備氫氣”實驗進行改進，設計能夠證明“氧化還原反應中存在電子的轉移”的實驗方案（見圖4）。經過教師審核后，學生按照所設計的方案進行實驗。仔細觀察實驗現(xiàn)象，并對其進行詳細記錄。在實驗報告中對實驗現(xiàn)象進行分析，列舉能夠證明“電子轉移”存在的理由。

設計意圖：

讓學生通過觀察直觀的實驗現(xiàn)象，感受到氧化還原反應中電子的轉移。通過圖像（實驗現(xiàn)象）、動作（動手實驗）、語言符號（查詢的反應資料）等多維度的表征，為學生提供豐富的直觀體驗和遷移材料，從而降低理解的難度，最終幫助學生理解氧化還原反應的本質，建立“氧化還原反應的實質是電子轉移”的觀念。

同時，通過化學學科內部不同知識單元之間的綜合應用，促進學生化學學科觀念的形成，鍛煉學生在面對復雜情境時綜合運用化學思維、化學知識與探究技能解決化學相關問題的關鍵品格與能力。

必須承認的是，由于采用體驗學習的教學方式需要進行體驗活動，相對于傳統(tǒng)的教學方式在單位時間內所能完成的教學內容勢必較少。因此在教學內容的選擇上必需更加側重于具有代表性、典型性的內容，使得學生能夠以課堂上所學習的內容為基礎遷移理解類似現(xiàn)象，實現(xiàn)“教師少教，學生多學”的教學目的。

2.2 引導“反思觀察”的方向

“反思觀察”的作用是促使直接經驗與思考、學習產生關聯(lián)，需要學習者基于自身的知識經驗對于具體體驗進行解讀。一般情況下，高中學生并不具有足夠的知識和經驗儲備來對具體體驗進行充分發(fā)掘。因此，在這一環(huán)節(jié)中教師的指導必不可少。但教師在引導學生時必須注意方法，切忌代替學生解讀。教師的替代解讀看似使學生少走了很多彎路，但是極大地降低了學習過程中學生的參與度，剝奪了學生自主“發(fā)現(xiàn)”知識的探索過程，體驗也就失去了意義。

在這一環(huán)節(jié)中教師的角色從“傳授者”變?yōu)榱恕耙龑д摺?。對于化學這門以實驗為基礎的學科，通過為學生提供一定數(shù)量的實際案例就是一種有效的引導方式。比如，當學生在反思觀察遭遇困難時，與其直接將所謂“標準答案”告訴學生，不如呈現(xiàn)足夠的正例作為提示，以引導學生自主探索發(fā)現(xiàn)“正確方向”。以活動1為例，如果學生在反思觀察時僅僅將注意力停留在固體外形變化上，教師可以給學生提供銅與氧氣反應生成氧化銅、鎂在氧氣中燃燒生成氧化鎂等案例，讓學生通過比較，自主發(fā)現(xiàn)所有案例中，生成物外觀變化沒有規(guī)律，共同點是“質量變化”，進而將其與“氧原子得失”建立聯(lián)系，實現(xiàn)教師引導的目的。同樣，當學生思維陷入誤區(qū)時，教師可以通過反例來讓學生發(fā)現(xiàn)自己的錯誤。相對于直接告知，案例呈現(xiàn)的引導方式能夠提供給學生更多的參與機會，從而留給學生更加深刻的體驗。

此外，教師還需要注意的是，在實際教學中不必拘泥于四階段的教學順序。當學生已經具備與學習內容相關的豐富經驗時，教學可以從“反思觀察”階段直接開始。根據(jù)大衛(wèi)·庫珀的理論，“具體體驗”是為后續(xù)的思維活動提供“原材料”，如果學習者本身已經具備了豐富的“原材料”，那么繼續(xù)設置這個環(huán)節(jié)無疑是一種浪費。例如活動3，其目的是為了向學生展示“沒有氧參與的氧化還原反應”，而學生在初中階段所學的“金屬鋅與稀硫酸制備氫氣”就能夠很好地實現(xiàn)這個目的，因此教師應當對其進行有效的利用，而不是重新設計體驗環(huán)境，造成課時及教學資源的浪費。

2.3 關注“抽象概括”的思維過程

在這一環(huán)節(jié)中，學生需要將前面環(huán)節(jié)的自身體驗、獨我經驗進行歸納和整理，通過文字符號對其進行描述，將這些直接經驗轉化為可以傳播的間接經驗，最終實現(xiàn)學習內容的內化，促進科學觀念的形成。而教師需要注意的是，該環(huán)節(jié)的目的并不僅僅是知識的掌握，學生思維能力的發(fā)展比單純的知識學習更加重要。為此，教師需要為學生預留足夠的思索時間，對之前自身的經驗進行歸納;鼓勵學生用語言符號對其分析、反思的過程與結果加以具體的描述;組織學生進行有效的相互交流，保證每一個學生都有充分的時間和機會對自己的觀點和理解進行充分的表達，并能夠從他人的表述中獲得有效信息，以完善自己所建構的觀念。

教師在這個環(huán)節(jié)中所扮演的角色除了必要信息的提供者外，只能是沖突的仲裁者和模糊概念的澄清者。該環(huán)節(jié)中的一切思維活動都應當由學生自主完成。只有經歷了這個過程，學生才能在內化和遷移其學習經驗的同時，實現(xiàn)思維品質（如質疑、判斷、推理等）的充分發(fā)展。

比如，經過階段一的學習，學生意識到“金屬被氧化后質量會增加”，并能夠利用這一直觀的現(xiàn)象理解“氧化還原反應伴隨著氧原子得失”。而通過活動2，學生會發(fā)現(xiàn)“氧原子的得失必然會導致化合價的變化”。結合活動3，學生會產生“氧原子得失、化合價變化，哪一個才是氧化還原反應的最終判據(jù)”這一疑問。通過辯論的形式對自身的觀點和思路進行梳理之后，帶有目的性地吸收教師提供的知識，建立自身對于“氧化還原反應”的理解，其中包括： 氧化還原反應并不一定需要氧元素參與;在氧元素參與的氧化還原反應中，共同的特征是中心元素和氧元素的化合價產生了變化，而在沒有氧元素參與的氧化還原反應中，這一規(guī)律同樣適用;以氧原子的得失來判斷是否氧化還原反應并非謬誤，而是一個受制于時代局限性的結論。

最終，學生得出結論“現(xiàn)代人通常采用化合價變化與否，作為判斷氧化還原反應的依據(jù)”。

2.4 利用“主動檢驗”實現(xiàn)“螺旋上升”

“氧化還原反應”作為中學化學知識的核心概念貫穿了整個中學化學的學習過程，但是在不同的學習階段其定義有著一定程度的變化。教師應當充分發(fā)揮體驗學習圈“將學習看作過程而非結果”、“三階段不斷循環(huán)、螺旋上升”的特點，利用“主動檢驗”環(huán)節(jié)為下一階段的學習做好鋪墊，從而降低學習難度，提高學習效率（見圖5）。

在教學階段一中，首先利用情境體驗與活動，讓學生回顧已經習得的相關知識，并直觀地感受金屬的氧化現(xiàn)象。引導學生對現(xiàn)象的分析，使其意識到“造成這一現(xiàn)象的原因，可能是鐵原子得到了氧原子”，最終建立“氧化還原反應的特征是氧原子的得失”觀念。

在教學階段二中，學生在體驗活動中驗證了教學階段一的經驗，并進一步發(fā)現(xiàn)化合物中心原子化合價會隨著氧原子得失產生變化。在活動3環(huán)節(jié)中，利用初中所學內容，引發(fā)基于活動1與活動2獲取的經驗的沖突，最終在教師的幫助下，建立“氧化還原反應的特征是化合價的變化”觀念。

在教學階段三中，通過教學階段二的結論，結合初中“原子結構”一章所習得的知識，學生能夠意識到“化合價的變化是由電子轉移導致的”。結合初中“實驗室制備氫氣”的實驗經驗和已經具備的物理知識，學生能夠通過“導線的末端有氣泡生成”判斷出“銅導線中存在電子轉移”的事實，最終理解“氧化還原反應的實質是電子轉移”。

經歷以上三個階段，學生的經驗實現(xiàn)了層層遞進，最終形成對于氧化還原反應本質的深刻認識。在此基礎上，學生能夠較為輕松地掌握如“氧化劑”“還原劑”“被氧化”“被還原”等相關名詞，“單線橋”、“雙線橋”等表征方法，最終實現(xiàn)“氧化還原反應”這一核心概念的建構。

在完成一個完整的單元學習之后，教師需要為學生布置相關的化學課外活動任務。設置該環(huán)節(jié)的目的，不僅在于鞏固深化課堂知識的理解，培養(yǎng)學生對于化學的興趣，更重要的是建立教學內容與生產生活中真實化學問題之間的聯(lián)系。在培養(yǎng)學生解決真實化學問題能力的同時，拓展他們的視野，在解決化學問題時，能自覺考慮到其化學過程可能對社會、自然帶來的影響。

例如，教師可以組織學生就“生活中的氧化還原反應”展開小組調查，提交調查報告，交流討論調查結果。教師可以從“物質變化”和“能量轉化”等角度提供不同的主題給各小組選擇（見圖6）。

在這一活動中，學生以小組討論的形式，利用已掌握的“氧化還原反應”相關知識，對一個生活中的現(xiàn)象進行分析。借助復雜的真實情境，結合自身的生活經驗，對課堂上所習得的知識進行個性化的整合，完成知識的“內化”。同時將“氧化還原反應”知識與我們的生命健康、材料獲取、能量供給、自然環(huán)境等宏觀因素建立聯(lián)系，促進學生對化學、技術、社會、環(huán)境之間相互作用關系的深層次理解，有利于學生社會責任觀、參與意識與決策能力的培養(yǎng)。此外，這一活動的經驗還可以作為“具體體驗”應用于“金屬及其化合物”、“非金屬及其化合物”、“化學反應與能量”、“化學與自然資源的開發(fā)利用”等內容的學習。

3 “體驗學習圈”對于化學核心概念教學的啟示

“體驗學習圈”所闡述的這種由具體到抽象、由事實指向思維的教學方式，符合人類社會發(fā)現(xiàn)化學知識的規(guī)律，對降低化學核心概念的教學難度，幫助學生更加深入、透徹地理解化學概念有極大的幫助。但其內涵與我國傳統(tǒng)教學方式有很大不同，需要教師深入理解和掌握。同時其教學價值也不僅限于知識和概念的學習，教師應當充分利用“體驗學習圈”培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)。

3.1 在教學過程中把握“體驗學習圈”的真正內涵

自2011年課改后，雖然“情境、游戲、探究、操作”等重體驗的教學方式得到大力提倡，但是課堂教學實踐中，重講授輕體驗的現(xiàn)象仍然普遍存在。究其原因，很大程度上是由于教師未能很好地把握“體驗學習”的內涵。將“體驗學習圈”應用于教學時，教師需把握如下要點：

（1） “體驗學習圈”是一種過程而非結果。只有明確這一點，教師才能意識到體驗學習需要彰顯學生學習的主體性，要讓學生積極參與到學習活動中。教師在進行教學時，才會將主要精力集中在引導學生參與學習過程，借此改善學生的學習方式并形成相應的素質。

（2） “體驗學習圈”關鍵在于平衡直接與間接兩種經驗。在庫珀看來，我們具有兩種不同獲取經驗的方式，一種是感知（獲得直接經驗），另一種是領悟（獲得間接經驗）。但是，單一的感知和純粹的領悟都具有極大的局限性，難以獲得事實的全部真相。因此，教師必須把握教學過程中直接經驗與間接經驗間的平衡，不可有所偏廢。

（3） “體驗學習圈”是創(chuàng)造知識的過程。庫珀的“雙重知識論”區(qū)分兩種不同形態(tài)的知識： 一是社會知識，即先前人類文化的客觀積累;二是個人知識，即個體對直接經驗的感知和個體對社會知識的領悟。只有個人化的知識，才能夠被個體利用于指導日?；顒樱鉀Q生活中的問題。因此教師在整個教學過程中的職責就是引導學生通過自主利用社會知識創(chuàng)造屬于學生自己的個人知識。

3.2 利用“體驗學習圈”實現(xiàn)學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展

高中化學教學的根本目的在于利用化學課程培養(yǎng)學生適應現(xiàn)代化社會發(fā)展乃至終生發(fā)展所需的必備品格和關鍵能力。因此，在進行教學活動時，教師應當充分利用“體驗學習圈”實現(xiàn)學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。

“具體體驗”環(huán)節(jié)中，教師應當讓學生習慣于使用“化學實踐”的方式認識化學物質及其變化，在鍛煉學生實驗能力的同時，減少學生對于教材的心理依賴，為創(chuàng)新意識的發(fā)展騰出空間。

“反思觀察”、“抽象概括”環(huán)節(jié)，教師則需要留給學生充分的思考、討論空間，讓學生自主地進行“化學認識”，通過由實驗現(xiàn)象判斷到內部原理分析的思維過程，掌握利用宏觀與微觀相結合的角度，分析理解化學變化的方式、方法;在對直接經驗分類整理的過程中，發(fā)展基于事實證據(jù)的推理能力，在從直接經驗抽象歸納間接經驗的過程中，完善模型建構和理解能力;在對于化學信息整體思考與把握的過程中，實現(xiàn)變化觀念、平衡觀念的建立。

“主動檢驗”環(huán)節(jié)，教師應當指導學生將之前環(huán)節(jié)建立起來的理性認識和生活實際結合起來。在進一步鍛煉發(fā)展學生“化學實踐”能力的同時，實現(xiàn)“化學運用”。這不僅需要學生掌握認識化學變化的工具和手段，還需要學生對于化學知識的社會價值、社會影響有清晰的認識，讓學生切身體會科學研究的艱辛，了解從事科學工作所需要的品質。同時，還要讓學生了解不當?shù)幕瘜W過程對于環(huán)境的影響，確立可持續(xù)發(fā)展和綠色化學的理念。

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