王星喬 王仕杰 張金水 崔超亞

摘要：以學(xué)科能力框架為理論依據(jù)，對課程標(biāo)準(zhǔn)和教材進行分析，制定“有機化合物”主題的學(xué)科能力發(fā)展目標(biāo)，有針對性地改進教學(xué)內(nèi)容組織、教學(xué)活動設(shè)計和教學(xué)實施過程。通過教學(xué)實驗及其前、后測數(shù)據(jù)的分析，證實了基于學(xué)科能力的主題式復(fù)習(xí)有利于學(xué)生學(xué)科能力的發(fā)展，尤其是預(yù)測能力要素提升顯著。提出常規(guī)復(fù)習(xí)與“主題式”復(fù)習(xí)互為補充、相得益彰以及基于測評數(shù)據(jù)改進教學(xué)提高精準(zhǔn)度等教學(xué)啟示。

關(guān)鍵詞：學(xué)科能力；主題式單元復(fù)習(xí)；有機化合物；教學(xué)改進

文章編號：10056629（2023）12003705

中圖分類號：G633.8

文獻標(biāo)識碼：B

1 問題提出

“有機化合物”在必修課程中占有重要地位。從學(xué)生認(rèn)識發(fā)展價值來看，通過本章學(xué)習(xí)初步建立起認(rèn)識有機化合物的核心角度——結(jié)構(gòu)和反應(yīng)，對豐富和完善“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的學(xué)科觀念具有重要價值；從學(xué)科本體、社會應(yīng)用價值來看，有機化合物與能源、材料、飲食、健康、環(huán)境及其他科技領(lǐng)域有著密切聯(lián)系和相互作用、影響^［1］。

通過文獻檢索，現(xiàn)有的與“有機化合物”復(fù)習(xí)相關(guān)的教學(xué)研究主要有以下幾種類型：（1）主題式復(fù)習(xí)，如以“釀酒過程中有機化合物的相互轉(zhuǎn)化”為主線，精心設(shè)計問題鏈，在問題解決過程中實現(xiàn)知識的結(jié)構(gòu)化與思維能力的提升^［2］；（2）項目式復(fù)習(xí)，如以“人工合成肉桂酸”為項目，在解決問題的過程中，幫助學(xué)生形成內(nèi)化的有機化學(xué)認(rèn)知體系^［3］。目前，鮮有以學(xué)科能力發(fā)展為視角開展必修課程中“有機化合物”的復(fù)習(xí)教學(xué)改進研究的報道。

2 研究任務(wù)

本研究以王磊提出的“學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實踐、遷移創(chuàng)新”學(xué)科能力框架（以下簡稱“3×3四維”學(xué)科能力框架）為理論依據(jù)^［4］，制定必修課程“有機化合物”教學(xué)單元的學(xué)科能力發(fā)展目標(biāo)，開發(fā)相應(yīng)的測評工具，確定教學(xué)改進的關(guān)鍵點和發(fā)展點，有針對性地改進教學(xué)內(nèi)容組織、教學(xué)活動設(shè)計及教學(xué)實施過程，基于測評獲得學(xué)生學(xué)科能力發(fā)展的實踐證據(jù)。本研究實踐學(xué)校為寧波市某農(nóng)村學(xué)校，選取的實驗班與對照班為同一教師任教的平行班，學(xué)生組成無明顯差異。

3 研究內(nèi)容

3.1 制定學(xué)科能力發(fā)展目標(biāo)

項目組首先分析《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中對“有機化合物”教學(xué)單元的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求^［5］，進而比較三種不同版本教材中涉及“有機化合物”教學(xué)單元的顯性知識、隱性知識，具體如表1所示。

通過分析可見，典型有機化合物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)、有機高分子材料是必修階段“有機化合物”主題的核心內(nèi)容。結(jié)構(gòu)（分子組成、碳骨架、官能團）和反應(yīng)（反應(yīng)類型、反應(yīng)物、生成物、試劑條件、現(xiàn)象）是認(rèn)識有機化合物的核心角度；碳原子的成鍵特點、典型有機化合物的組成結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)、檢驗鑒別、使用保存、合成轉(zhuǎn)化，常見有機高分子材料的結(jié)構(gòu)特點、主要類別、性能應(yīng)用等內(nèi)容是必修“有機化合物”學(xué)習(xí)單元的研究對象和化學(xué)問題，具有一定的穩(wěn)定性。依據(jù)“3×3四維”學(xué)科能力框架，參考王磊教授團隊的研究成果^［6］，構(gòu)建了“有機化合物”學(xué)習(xí)單元的學(xué)科能力發(fā)展目標(biāo)，如表2所示。

3.2 基于前測明確教學(xué)改進關(guān)鍵點、發(fā)展點

教學(xué)改進研究需要對實驗班和對照班進行測試，以準(zhǔn)確了解學(xué)生的起點水平，為確定教學(xué)改進的關(guān)鍵點和發(fā)展點提供證據(jù)支持。

項目組依據(jù)“有機化合物”學(xué)科能力框架進行測試工具的開發(fā)：在試題廣度上，覆蓋7個二級學(xué)科能力要素，且每個學(xué)科能力要素至少命制2道試題進行測查；在試題效度上，由1位特級教師、3位高級教師組成的審核小組依據(jù)學(xué)科能力發(fā)展目標(biāo)對每道試題進行認(rèn)真審查、研磨，以確保指向能力測查；在制定評分標(biāo)準(zhǔn)時，根據(jù)學(xué)生作答所反映出的能力水平的不同進行分級評分^［7］。試題及評分標(biāo)準(zhǔn)樣例如表3所示。

前測結(jié)束后，項目組利用SPSSPRO在線數(shù)據(jù)分析平臺對各能力要素的得分率情況進行分析。前測數(shù)據(jù)表明，測評試題Cronbachs α系數(shù)為0.77，達(dá)到測量學(xué)要求。前測中實驗班和對照班在各項能力要素上的得分率如圖1所示：

教學(xué)前測顯示，實驗班總體得分率為54.08%，對照班總體得分率也達(dá)到52.99%，說明兩者能力水平總體相近。實驗班、對照班學(xué)生在A1辨識記憶能力要素上得分率可達(dá)到82.66%、83.74%，說明學(xué)生能夠辨識典型代表物的官能團，描述其主要化學(xué)性質(zhì)；A2概括關(guān)聯(lián)能力要素上得分率也分別達(dá)到67.07%、65.85%，說明學(xué)生基本上能夠建立性質(zhì)與應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)、構(gòu)建常見有機化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。但是學(xué)生在A3、B2、B3、C1等各項能力要素上得分率偏低，據(jù)此本次教學(xué)改進的關(guān)鍵點、發(fā)展點設(shè)定為：能從實驗現(xiàn)象、經(jīng)驗事實、文獻資料等方面獲取證據(jù)說明典型有機化合物的性質(zhì)；能從有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)等方面預(yù)測簡單陌生有機化合物性質(zhì)，以及分析、解釋相關(guān)實驗現(xiàn)象和它們在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用；能妥善保存、合理使用常見的有機物質(zhì)；能從有機化合物及其性質(zhì)對有關(guān)能源、材料、飲食、健康、環(huán)境等實際問題進行分析、討論和評價。

3.3 基于學(xué)科能力的教學(xué)改進

3.3.1 教學(xué)內(nèi)容組織的改進

常規(guī)復(fù)習(xí)將重點放在有機物官能團的回顧和化學(xué)方程式的書寫上，課堂活動以教師講述和學(xué)生練習(xí)為主，對于A1、A2等學(xué)科能力發(fā)展有較大幫助，但無法有效促進B2、C1等學(xué)科能力的發(fā)展。本次教學(xué)改進實驗班采取主題式復(fù)習(xí)模式，選取乳酸作為主題，將烷烴、烯烴、醇、醛、酸、酯、糖類等有機物的官能團性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識融合其中，建立起“結(jié)構(gòu)和反應(yīng)”的認(rèn)識角度，形成“分析結(jié)構(gòu)→辨識官能團→探究性質(zhì)→建立官能團與有機反應(yīng)的關(guān)聯(lián)”的認(rèn)識思路。

3.3.2 教學(xué)活動設(shè)計的改進

學(xué)科能力活動既是學(xué)科能力發(fā)展水平的外在表現(xiàn)，也是促進知識學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生自覺、主動的認(rèn)識方式的重要途徑。因此，整個教學(xué)設(shè)計的學(xué)科能力活動覆蓋了從A1到C1的能力任務(wù)類型，著力從圍繞“知識”設(shè)計問題和教學(xué)流程轉(zhuǎn)變?yōu)閲@促進“認(rèn)識轉(zhuǎn)變”和突破“認(rèn)識發(fā)展障礙點”來設(shè)計問題和教學(xué)流程，具體如表4所示。例如環(huán)節(jié)2中，要求學(xué)生根據(jù)乳酸的分子組成推測可能存在的含氧官能團，然后設(shè)計實驗驗證含氧官能團的存在，再結(jié)合兩分子乳酸形成六元環(huán)酯的信息反推乳酸結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的分析解釋、推論預(yù)測、簡單設(shè)計等實踐應(yīng)用能力。

3.3.3 教學(xué)實施過程的改進

通過試教及課堂觀察，項目團隊發(fā)現(xiàn)了一些問題，教學(xué)效果沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。通過課后研討，執(zhí)教老師對教學(xué)實施過程作了必要的改進，以提升學(xué)生的參與度、完善知識結(jié)構(gòu)和強化學(xué)科能力發(fā)展點，具體如表5所示。

4 改進效果

教學(xué)結(jié)束后，我們對實驗班和對照班學(xué)生進行了能力表現(xiàn)后測。

4.1 實驗班前后測能力發(fā)展情況

通過基于學(xué)科能力的教學(xué)改進，實驗班的學(xué)生后測時在A1、A3、B1、B2、C1等能力要素上取得了不同程度的進步，尤其是B2能力要素后測較前測有顯著提升，得分率從36.04%提升到56.10%，具體如圖2所示。

4.2 實驗班、對照班前后測能力發(fā)展情況

實驗班和對照班前后測各項能力表現(xiàn)發(fā)展情況如表6所示。

在各項能力要素得分率上，實驗班較對照班在A1辨識記憶、A3說明論證、B2推論預(yù)測、C1復(fù)雜推理等能力要素上得到不同程度的提升，其中B2推論預(yù)測能力要素得分率上有顯著差異，初步建立基于官能團的認(rèn)識角度并預(yù)測陌生有機化合物性質(zhì)；在總體得分率上實驗班與對照班不存在明顯差異。通過常規(guī)教學(xué)，對照班的學(xué)生在A2概括關(guān)聯(lián)、B1分析解釋能力要素上提升幅度較大，說明常規(guī)教學(xué)對能力發(fā)展也是有作用的。無論是實驗班還是對照班，兩者在B3簡單設(shè)計、C1復(fù)雜推理等能力要素上得分率仍偏低，說明設(shè)計實驗的能力以及處理復(fù)雜問題的能力仍需在今后教學(xué)中持之以恒加以提升。

5 結(jié)論與啟示

本研究證實了基于學(xué)科能力發(fā)展目標(biāo)的主題式復(fù)習(xí)有利于學(xué)生學(xué)科能力的發(fā)展，尤其是推理預(yù)測能力要素提升顯著?；仡櫿麄€教學(xué)改進歷程，有以下兩點啟示：

第一，常規(guī)復(fù)習(xí)與“主題式”復(fù)習(xí)互為補充、相得益彰。研究表明，對照班采取常規(guī)復(fù)習(xí)方式，對于必修“有機化合物”主題A2概括關(guān)聯(lián)、B1分析解釋能力要素提升上更為有效；實驗班以“乳酸”為主題進行單元復(fù)習(xí)在提升B2推論預(yù)測能力要素上具有顯著優(yōu)勢。因此，普通學(xué)校（如非重點中學(xué)）進行“有機化合物”單元復(fù)習(xí)時建議先開展常規(guī)復(fù)習(xí)，后開展“主題式”復(fù)習(xí)，以使學(xué)科能力得到有效均衡的發(fā)展。

第二，基于測評數(shù)據(jù)改進教學(xué)，體現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)要義。教學(xué)前測表明，實驗班學(xué)生在A3、B2、B3、C1等各項能力要素上得分率偏低。基于此現(xiàn)狀，教學(xué)改進過程中需調(diào)整、優(yōu)化教學(xué)活動，例如改用學(xué)生充分討論、設(shè)計方案、小組實驗等方式預(yù)測和驗證乳酸中可能存在的官能團，增設(shè)“從自然界物質(zhì)循環(huán)的角度解釋利用乳酸合成高分子材料對環(huán)境保護的重要意義”等能力活動任務(wù)。測試結(jié)果表明，A3、B2、C1等相關(guān)能力得到了有效的發(fā)展，利用測評數(shù)據(jù)確定教學(xué)改進的關(guān)鍵點和發(fā)展點提升了教學(xué)改進的精準(zhǔn)度。

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