安玉民，趙文霞，梁永鋒

(寧夏師范學院 化學化工學院，寧夏 固原 756099)

“無機化學”課程是高等院校師范類與理工科類化學專業(yè)的基礎課，在大學一年級開設，該課程的開設在于使學生掌握無機化學的基礎知識和基本技能，學會用一定的方法和手段獲取學科知識，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高他們的科學素養(yǎng)，為學習后續(xù)課程打下扎實基礎?！稛o機化學》教學內(nèi)容與中學化學聯(lián)系非常緊密，據(jù)統(tǒng)計，新課改后，初中化學中有90%的內(nèi)容和高中化學中70%的內(nèi)容屬于《無機化學》教學范疇?？梢姟稛o機化學》課程體系建設對中學師資建設和中學化學教學有非常重要的作用。2018年6月21日教育部在四川成都召開新時代全國高等學校本科教育工作會議[1]，在會上提出“要著力提升專業(yè)建設水平，推進課堂內(nèi)容更新，推動課堂革命……”反觀近 5 0年來我國高校化學教學一直沿用的教學模式是過多強調(diào)了專業(yè)教學和統(tǒng)一教學，課程內(nèi)容“繁、難、偏、舊”，與學生生活、科技發(fā)展聯(lián)系不緊密，單純地強調(diào)學科自身的系統(tǒng)性、邏輯性；教學方法單一，教學資源只限定于課本，教學內(nèi)容與學生的生活經(jīng)驗、學科發(fā)展的成就聯(lián)系不夠緊密，只重視知識與技能的傳授，而忽視了學生能力、科學素養(yǎng)和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

因此，改革無機化學課程教學體系，創(chuàng)建能更適應學科發(fā)展、素質(zhì)教育和中學課改要求的新的教學體系是非常必要的。

一、研究思路和方法

本課題研究以建構(gòu)主義學習理論為指導，探討在無機化學教學中建立CTGV模式，又稱“拋錨式”教學模式，采用將文獻研究法、案例分析法、行動研究法和問卷調(diào)查法結(jié)合起來的研究方法和思路。

(一)建構(gòu)主義學習理論簡介

建構(gòu)主義作為一種新的認知理論[2],是由皮亞杰、維果茨基等人的思想發(fā)展而來，認為學習的過程就是發(fā)現(xiàn)，知識既非來自認識的主體，也非來自認識對象，而是在認識主體與認識對象相互作用的過程中被雙向構(gòu)建起來的。

1.建構(gòu)主義的知識觀

建構(gòu)主義的知識觀認為:(1)知識是認知主體的一個意義構(gòu)建的過程,具有相對正確的特點,任何知識都沒有絕對的真理性，它必將隨著人類的進步而不斷地變革、改寫，甚至被推翻；(2)知識具有一定的情境性、是個體化活動的產(chǎn)物。知識并不能揭示世界的一切法則，解釋自然界的任何問題和活動，針對具體的問題需要結(jié)合特定的情境進行分析、創(chuàng)造和發(fā)展，學習者結(jié)合自身經(jīng)驗通過學習活動理解知識和構(gòu)建知識。

2.建構(gòu)主義的學習觀

既然知識是主體結(jié)合自己的經(jīng)驗進行認識活動的結(jié)晶，那么學習就是學生在一定的學習環(huán)境中通過教師的指導主動建構(gòu)知識的過程。學習環(huán)境包含四大要素：(1)情境；(2)協(xié)作；(3)會話；(4)意義建構(gòu)。學習過程既是學習者自身建構(gòu)也是學習共同體群體建構(gòu)的過程，學生通過不斷地自主學習、合作學習、反思提高，逐步完善自己的知識體系，完成對知識的構(gòu)建。

3.建構(gòu)主義的教學觀

建構(gòu)主義認為教學要以學生為中心，結(jié)合學生現(xiàn)有的知識經(jīng)驗，引導學生從中挖掘、萌發(fā)、生長出新的知識經(jīng)驗，教師應指導、促進和幫助學生進行知識構(gòu)建，教學應重視學生認知結(jié)構(gòu)、社會歷史文化背景、學習興趣、動機和情感態(tài)度等智力因素和非智力因素。

(二)CTGV拋錨式教學模式

拋錨式教學模式是建構(gòu)主義教學理論指導下的一種教學模式[3- 4]，開始只是一種教學設想，1984年美國溫特貝爾特大學技術(shù)與認識小組(CTGV)進行了“利于影像設計開發(fā)”的教學模型研究[5]，使拋錨式教學由一種設想轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可操作的教學模式。教學的主要目的是[6]“在真實、完整的問題情境中，使學生產(chǎn)生學習的需要，通過嵌入式教學及團體中成員之間交流、互動、合作，使自己通過主動學習而獲得知識，參與到從識別目標到達到目標的過程”。

二、基于CTGV拋錨式教學模式的無機化學教學體系的構(gòu)建

(一)課程知識結(jié)構(gòu)的模塊化設計

我們首先對課程知識結(jié)構(gòu)進行了模塊化設計，重新設計后的無機化學教學內(nèi)容分為六大模塊(六大一級主題)：分別是“物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊”“化學熱力學模塊”“化學平衡與化學反應速率模塊”“元素化合物模塊”“化學計算模塊”“化學實驗模塊”，各模塊(一級主題)又分為若干子模塊(30個二級主題和60個三級主題)。在教學時將無機化學基本概念、基本理論、化學計算按相應的內(nèi)容糅合進各模塊中，化學實驗單獨給學生開課，將教材內(nèi)容進行這樣的重組設計，有利于“錨”的拋出，有利于學生自主學習、生成學習和知識的構(gòu)建。

(二)課程標準與課程目標的制定

《無機化學》課程的總目標是：通過對該課程的學習，使學生初步掌握物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、化學反應速率和化學熱力學理論、掌握酸堿理論及酸堿平衡、電化學及氧化還原平衡、配位化學知識，以元素周期表為線索，掌握各族主要元素及其化合物的主要化學性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律和用途；掌握化學實驗基本操作和技能，能獨立設計并開展化學實驗，具備科學思維能力、化學學科核心素養(yǎng)、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和創(chuàng)新精神，為后續(xù)課程的學習及今后的發(fā)展打好基礎。

在課程總目標的指引下，各模塊和子模塊的分類目標要結(jié)合化學學科核心素養(yǎng)、科技發(fā)展新成果、學生的生活經(jīng)驗制定，符合學生的認知規(guī)律，有利于學生的知識構(gòu)建。

(三)無機化學教學過程的設計

根據(jù)拋錨式教學模式，將無機化學各單元教學過程大體設計為以下幾個教學環(huán)節(jié)[7]或技術(shù)路線，見圖1。

圖1 基于拋錨式教學模式的化學教學設計的技術(shù)路線

1.創(chuàng)設情境

知識的構(gòu)建離不開情境的創(chuàng)設，教學情境要符合以下要求：①符合大一學生的認知結(jié)構(gòu)和心理特征；②與學生的生活經(jīng)驗、社會經(jīng)濟發(fā)展需求、學科發(fā)展的成就緊密相關；③切合實際、有代表性、不枯燥無味，以利于激發(fā)學生興趣，增強學習動力。

2.“錨”的設置

“錨”是指課堂中創(chuàng)設的問題，拋“錨”是指教師向?qū)W生提供大量的與所學知識相關的案例或問題的過程，包括恰當運用現(xiàn)代化的教學媒體為學生創(chuàng)造交互式的學習環(huán)境?！板^”的設置應該符合如下要求:①要有階段性，做到由淺入深；②要符合各模塊的課程標準和教學要求；③有利于學生的主動探索、主動發(fā)現(xiàn),以利于在學科結(jié)構(gòu)與學生的知識結(jié)構(gòu)之間架起橋梁。將化學基本概念、基本理論、元素化合物知識、學科發(fā)展的新成果、新動態(tài)、與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的知識進行設計組合，以創(chuàng)建“宏觀情境”的“錨”，學生通過對材料的分類、歸納、綜合、分析過程使他們的思維得到激發(fā)和訓練，養(yǎng)成探究性的學習方式，發(fā)揮學生在學習中的主體作用，使知識技能學習的過程成為學會學習和形成正確價值觀的過程。

3.自主學習與合作學習

以學生為中心就是要強調(diào)學生的自主學習，教師給學生提供一定的“錨”，給學生搭建好學習的“腳手架”，引導學生自己獲取信息、評價并利用相關信息、建立計劃、提出假設、推理論證、實踐驗證、升華結(jié)晶形成自己的知識網(wǎng)絡。

如果“錨”中描述的問題比較復雜，單個學生無法完全解決，就需要進行合作學習，學習過程中學習者之間的交流與合作包括學生與教師之間、學生與學生之間、學生與學習環(huán)境之間的交流與合作。“錨”的可視性特征能吸引學生參與到小組合作中，體驗到合作學習和交流所帶來的成功感，并獲得同伴的肯定。在習題課教學和無機化學實驗教學中這一點顯得尤為重要，習題課教學不單是為了做題，而是通過問題的引入和解決過程以加深對理論知識的理解、鞏固和掌握，是知識的生成過程。對同一個問題，可從不同角度進行考慮，運用多種方法求解；對同一個知識點，可設計成不同題型，從不同角度設問，舉一反三，融會貫通。

4.“錨”的消除

既然拋錨是教師向?qū)W生提供學習所需案例和問題的過程，那么“錨”的消除則是解決問題的過程，該過程需要教師通過引導、組織學生自主學習或合作學習，使學生完成既定的學習目標，當然對關鍵的知識點還需要教師的講解，對重點知識講明白，對難點講透，如果沒有教師的引導，學生的自主學習或合作學習則收獲不大，學生也難以對知識完成構(gòu)建。

5.效果評價

效果評價包括對學生知識構(gòu)建過程和構(gòu)建結(jié)果的評價、對教師所拋的“錨”的設計、適度、拋錨過程和“錨”消除過程的評價，在整個知識構(gòu)建過程中，學生是學習的主體和中心，教師既是組織者、幫助者、引導者，同時又是觀察者，既要反思評價自己，也要觀察并且記錄學生的行為表現(xiàn)，對學生的智力因素和非智力因素都要了解，通過課堂提問、訪談、考核等多種方式對教與學進行雙向反饋，既要注重結(jié)果評價，又要注重過程評價，盡可能通過量化方式或建模進行科學合理的評價。

(四)應用CTGV模式的無機化學教學設計原則

根據(jù)教學進度安排和課程知識結(jié)構(gòu)的模塊設計，選定某一二級主題或三級主題作教學課題，將化學學科核心素養(yǎng)和知識目標、能力目標、素養(yǎng)目標結(jié)合起來制定課題教學目標，教學過程設計通過創(chuàng)設教學情境、創(chuàng)立學科“腳手架”便于“錨”的拋出、學生通過自主學習和合作學習以及探究性實驗完成“錨”的消除，教師活動和學生活動有機融合，教師通過精心設計的不同層次練習題和問題跟蹤評價學生學習過程和學習效果，通過信息反饋檢測學生的知識結(jié)構(gòu)并反思自己的教學過程。

(五)考核評價體系考核的構(gòu)建

拋錨式教學模式強調(diào)評價應將過程評價和結(jié)果評價結(jié)合起來，評價方式有學生自評、小組互評、教師評價、期中期末考核評價等，評價過程要細化設計，包含對學生知識技能、過程方法和情感態(tài)度與價值觀三個維度的評價，通過考核評價真正了解學生的知識構(gòu)建情況，哪里有長處，哪里有短板，在以后的教學中有的放矢。如《無機化學實驗》課程教學中，涉及27項基本操作，我們對大部分的操作考核制定了量化打分表，強調(diào)對實驗操作技能細節(jié)進行考核，如用酒精燈加熱試管中的液體物質(zhì)我們設計了如試管夾的夾持、試管傾斜度、試管取口的朝向、酒精燈外焰的使用、試管中液體的量等7個考點；用托盤天平稱量物質(zhì)設計了天平零點調(diào)節(jié)、游碼歸零、砝碼取用、藥品和砝碼放置位置和取用順序等20個考點。通過細致觀察學生操作從細枝末葉中去發(fā)現(xiàn)問題，然后有針對性對學生指導，他們先通過反復練習和不斷糾錯形成基本實驗技能，再通過深度思維、歸納分析綜合形成能力，再有意識地引導他們發(fā)散思維和求異思維增強創(chuàng)新意識，并且通過細致的操作培養(yǎng)科學精神和嚴謹求實的科學態(tài)度，這樣做能有效地幫助學生自主完成知識構(gòu)建。其實初中化學新課程標準提出培養(yǎng)學生“創(chuàng)新精神和實踐能力、收集和處理信息能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流和合作能力”就已經(jīng)初步包含了對知識的建構(gòu)要求，而高中階段提出的培養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)表達出了知識建構(gòu)要體現(xiàn)化學學科的思想和方法、情感態(tài)度與價值觀追求。所以考核和評價要結(jié)合這些要求進行。

三、實施拋錨式教學的實驗分析

(一)確定試驗對象

實施方法采用文獻研究法和實驗法，查閱相關文獻，不斷關注有關研究動態(tài)，從中吸收新的研究成果作為理論指導；從我?；瘜W化工學院2018級、2019級和2020級學生每級大一新生中選擇兩個班，各班人數(shù)為30人左右，一個班作為實驗班采用拋錨式模式教學，另一個班作為對照班采用常規(guī)教學方法，進行對比研究。評價研究結(jié)果，形成系統(tǒng)性的成果。

(二)實驗方法

為了定量研究該模式的教學效果，我們在實驗中采用行為研究法，實驗的時間為每學期末考試結(jié)束，采集試驗數(shù)據(jù)，試驗中收集到的兩個班級的考試成績和問卷結(jié)果等相關數(shù)據(jù)，使用SPSS for Windows V22.0進行統(tǒng)計分析，從多個角度檢驗應用拋錨式教學前后在成績和能力方面的差異性。

(三)試驗數(shù)據(jù)分析

1.考試成績結(jié)果與分析，見表1。

表1 考試成績結(jié)果分析

由表可見，第一學期實驗班均分比對照班平均要高3.53分，及格率平均高3.2%；第二學期(不包括2020級)實驗班均分比對照班平均要高3.0分，及格率平均高4.0%。p代表t檢驗中衡量差異性的依據(jù)，P大于0.05，表示無差異性;P小于0.05，表示存在差異性。其中2019級在第二學期因為新冠肺炎疫情影響實行線上授課，無法進行對比實驗，所以成績沒有統(tǒng)計；2020級第二學期在論文寫作時期末考試成績還未統(tǒng)計?？梢?，拋錨式教學在無機化學教學中已發(fā)揮了作用，實驗班的成績優(yōu)于對照班的成績。

2.學生問卷調(diào)查結(jié)果與分析

(1)編制調(diào)查問卷

根據(jù)多年教學經(jīng)驗及征求有關化學教師意見，編制學生調(diào)查問卷，見表2。在表中空格內(nèi)打“√”，設計問卷中1～3題主要調(diào)查學生對無機化學的學習興趣、4～9題主要調(diào)查學生進行自主學習的習慣和能力、10～12題主要調(diào)查學生合作學習習慣和能力、13～15題主要調(diào)查學生應用知識分析問題和解決問題能力。

表2 學生調(diào)查問卷表

調(diào)查問卷向2018級、2019級、2020級大一學生發(fā)放，采集數(shù)據(jù)并對問卷的信度和效度進行檢驗，檢測結(jié)果為信度系數(shù) 0.901， 效度系數(shù)0.743，該問卷的信度系數(shù)和效度系數(shù)均處于合理的數(shù)值區(qū)間，說明問卷的可信度和效度合適，應該可以采用。

(2)結(jié)果分析

試驗前后分別對對照班級和實驗班級進行問卷調(diào)查，將前后測定的分值列成表，見表3。

表3 問卷成績比較分析

由表3中可見，實驗前各班級各項測定指標相差不大，實驗后，實驗班各項指標比實驗前平均提高9.03%；實驗班與對照班相比平均提高率為7.43%。由此說明，拋錨式教學模式對培養(yǎng)學生的學習興趣、自主學習能力、合作學習能力和知識應用能力等均有較大促進作用。

四、結(jié)論

CTGV拋錨式教學模式對傳統(tǒng)的教學理論提出了巨大的挑戰(zhàn)，啟示我們反思傳統(tǒng)教學盲目崇拜書本、過分注重知識傳授而輕視學生能力培養(yǎng)的教學模式,要改變傳統(tǒng)的師生角色，教師要由“講師”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩煛保瑢W生要成為課堂的主人。未來社會需要培養(yǎng)大批學會認知、學會做事、學會共同生活、學會生存、具有創(chuàng)新意識和可持續(xù)發(fā)展能力的學生，只有建立新的教學體系和教學模式才能滿足這一要求，拋錨式教學模式已經(jīng)顯示出一定的優(yōu)越性，但是它在面對諸如教學活動如何有序組織開展以保證高效課堂、如何保證教學進度、如何使學生都得到發(fā)展、教材的編寫和教學資源的有效利用、在教學活動中“放”與“收”等問題時，要求有成熟的應對之策和解決方法，而且該模式也不能完全取代傳統(tǒng)教學模式。這些都需要對知識建構(gòu)的機制、途徑、策略等進行深入的研究。