高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)中學(xué)科知識邏輯的架構(gòu)

楊德紅

摘要：針對高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)中薄弱學(xué)生能力提升要求，在SOLO分類評價下提出了在學(xué)生認知結(jié)構(gòu)發(fā)展基礎(chǔ)上的學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)的架構(gòu)教學(xué)，以具體案例詳實介紹了教學(xué)實施的原則、目標(biāo)和方法，對提升薄弱學(xué)生化學(xué)學(xué)科認知結(jié)構(gòu)與化學(xué)應(yīng)用能力，形成化學(xué)學(xué)科知識體系具有顯著作用。

關(guān)鍵詞：高三化學(xué)；學(xué)科知識邏輯架構(gòu)；學(xué)生認知邏輯；SOLO分類評價

文章編號：1008-0546（2016）12-0060-05 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.12.021

一、問題的提出

高三化學(xué)復(fù)習(xí)一般包括一輪、二輪兩輪復(fù)習(xí)。針對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生群體而言，傳統(tǒng)的一輪復(fù)習(xí)主要以知識梳理和例題分析為主，注重單一知識的鞏固和提高，學(xué)生成績一般提升較快；二輪復(fù)習(xí)主要以知識應(yīng)用、方法指導(dǎo)和習(xí)題訓(xùn)練為主，注重解題指導(dǎo)與訓(xùn)練，但復(fù)習(xí)效果常常不盡如人意，甚至原地踏步、成績滑坡，師生都很苦惱，筆者戲稱為“高原期反應(yīng)”。為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象？問題的根源出在哪里？如何在教學(xué)中改進提高這是許多高三師生（特別是薄弱學(xué)生群體）面臨的困惑和挑戰(zhàn)。

筆者通過對學(xué)生的個別輔導(dǎo)和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一輪復(fù)習(xí)后，學(xué)生對單一知識點的應(yīng)用基本沒有困難，但對知識點間相互的聯(lián)系、推演及相似、易混淆知識點的辨析、遷移、應(yīng)用等方面存在較大困難。這里折射出學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)和問題解決所需的知識邏輯結(jié)構(gòu)之間存在一定差距，從而導(dǎo)致對所學(xué)知識的不能有效提取、遷移和應(yīng)用。因此，二輪復(fù)習(xí)應(yīng)從學(xué)生自身認知結(jié)構(gòu)出發(fā)，強化對學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的再認識、再理解和邏輯架構(gòu)，從而促進學(xué)生認知結(jié)構(gòu)與學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)相統(tǒng)一，提升學(xué)生分析問題、提取所需知識點并加以應(yīng)用的能力。

在高三二輪復(fù)習(xí)過程中，筆者采用“在教師指導(dǎo)下小組合作的方式，學(xué)生自我架構(gòu)學(xué)科單元知識邏輯結(jié)構(gòu)教學(xué)”，逐步厘清重點知識結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系和區(qū)別，在實踐中取得了很好的效果，所教學(xué)生在二模統(tǒng)考中一直遙遙領(lǐng)先同類學(xué)校。

二、理論依據(jù)

1. 知識結(jié)構(gòu)化有利于學(xué)習(xí)記憶

認知心理學(xué)認為[1]，記憶是對輸入信息的編碼、儲存，并在一定條件下進行檢索和提取的過程。記憶的過程如圖1所示[2]。

從圖1可以看出，記憶包括“感覺登記系統(tǒng)、短時記憶系統(tǒng)和長時記憶系統(tǒng)”三個系統(tǒng)。其中，短時記憶的核心控制過程包括“復(fù)述、組塊、編碼和提取策略”等，最終形成反應(yīng)輸出，也是短時記憶與長時記憶相互轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵過程。

為了解決知識的存儲與提取問題，認知心理學(xué)家一直將知識的結(jié)構(gòu)化問題作為研究的重點之一，提出了很多觀點[2]。研究證明，若把所學(xué)的知識要素按其相互作用、相互聯(lián)系的方式和秩序組合起來，使知識由繁雜變成簡化概括，能使學(xué)生對知識的體系和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形象化的感覺和認識，有利于學(xué)習(xí)記憶。相反，若知識孤立地存儲，相互間不能建立有效的聯(lián)系，就會大大增加工作記憶的負擔(dān)，勢必給提取造成很大的困難[3]。

2. 知識邏輯架構(gòu)是SOLO分類評價的高級目標(biāo)

SOLO是指可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)。SOLO理論最先由澳大利亞著名教育心理學(xué)家比格斯等提出。該理論將學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果根據(jù)回答問題的情況不同由低到高分為五個不同的層次，即：前結(jié)構(gòu)、單點結(jié)構(gòu)、多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、拓展抽象結(jié)構(gòu)等[4]，其基本內(nèi)涵用圖2表示[5]。其中，前結(jié)構(gòu)是指邏輯混亂，沒有形成對問題的理解；單點結(jié)構(gòu)是指只能聯(lián)系單一事件進行概括；多點結(jié)構(gòu)是指能聯(lián)系多個孤立事件，但未形成相關(guān)問題的知識網(wǎng)絡(luò)；關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)是指能夠聯(lián)想多個事件，并能將多個事件聯(lián)系起來進行概括；拓展抽象結(jié)構(gòu)是指能夠進行抽象概括，結(jié)論具有開放性，使得問題本身的意義得到拓展。

對照圖2可知，對多數(shù)薄弱學(xué)生而言，經(jīng)過高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)后，絕大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果層次超過了前結(jié)構(gòu)和單點結(jié)構(gòu)，少數(shù)學(xué)生可以達到多點結(jié)構(gòu)，很少有學(xué)生會達到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和拓展抽象結(jié)構(gòu)。因此，二輪復(fù)習(xí)的重點目標(biāo)就是讓更多的學(xué)生達到多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)甚至抽象拓展結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)層次。

因此，從學(xué)生自身的認知結(jié)構(gòu)出發(fā)，梳理單元核心知識，把所學(xué)的一個個孤立的知識點建立聯(lián)系，從而架構(gòu)具有知識邏輯結(jié)構(gòu)順序的知識網(wǎng)絡(luò)，明確知識之間的發(fā)展與衍生關(guān)系是實現(xiàn)多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和拓展抽象結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)水平的重要途徑。

3. 學(xué)生認知邏輯結(jié)構(gòu)與學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)相互促進

邏輯包括形式邏輯與辯證邏輯，形式邏輯包括歸納邏輯與演繹邏輯，辯證邏輯包括矛盾邏輯與對稱邏輯。就學(xué)生而言，認知邏輯結(jié)構(gòu)簡言之就是學(xué)生頭腦中對知識的直觀反映，它是學(xué)生在某一學(xué)科的特殊知識領(lǐng)域內(nèi)的觀念的全部內(nèi)容及其組織。學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)泛指學(xué)科規(guī)律，包括學(xué)科思維規(guī)律和學(xué)科客觀規(guī)律。兩者在高三二輪復(fù)習(xí)中的關(guān)系及作用歸納如圖3所示。

不難看出，高三化學(xué)復(fù)習(xí)的兩大主要目標(biāo)是知識鞏固和能力提升，但兩者是相輔相成的、互相促進的。學(xué)生認知基礎(chǔ)上的學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)的架構(gòu)是二輪復(fù)習(xí)中達成多點結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

三、教學(xué)實施與案例

學(xué)科知識邏輯架構(gòu)教學(xué)是基于學(xué)生認知基礎(chǔ)之上的一種師生互動、小組合作，共同分析單元知識結(jié)構(gòu)，逐步構(gòu)建知識邏輯層級（核心主干知識、一級分支、二級分支、…），從而達到對知識內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化存儲、理解和應(yīng)用的一種教學(xué)方法。知識邏輯架構(gòu)的主體是學(xué)生，研究分析學(xué)科知識邏輯是基礎(chǔ)，學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的提升是關(guān)鍵。教師需要引導(dǎo)學(xué)生注重從以下幾個方面進行教學(xué)。

1. 實施原則——知識為基、認知為本

學(xué)科知識邏輯架構(gòu)的基本原則是以學(xué)生認知邏輯為基礎(chǔ)，遵從學(xué)科單元知識特點循序漸進進行。如對元素化合物知識而言，教學(xué)中一般遵守“結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制法和用途”的邏輯順序，既符合元素化合物知識本身的邏輯結(jié)構(gòu)，又符合學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)順序，即“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)、制法共同決定用途”。因此，在元素化合物知識的結(jié)構(gòu)化過程中，時刻遵守“學(xué)生認知順序為本”的原則進行，遵守“先結(jié)構(gòu)后性質(zhì)、先元素后單質(zhì)、先單質(zhì)后化合物”這樣由簡入繁、步步深入的認知順序，架起認知邏輯基礎(chǔ)上的知識邏輯結(jié)構(gòu)體系。下面就以元素化合物“氯”為例。

就氯氣的物理性質(zhì)而言，顏色（黃綠色）是它的特征之一，易液化又是它的物理特性之一，液化得到的物質(zhì)稱為“液氯”，仍屬單質(zhì)氯，工業(yè)上一般把氯氣液化后通過鋼瓶進行儲存、運輸和使用，給人類帶來很多的便利；同時，正因為氯氣在水中的可溶性（約1∶2）造就了它可以用作自來水的殺菌消毒作用；而氯氣溶于水得到的物質(zhì)稱為“氯水”，屬混合物。學(xué)生在知識邏輯的架構(gòu)過程中，不斷地分析、思考并加以辨析該物質(zhì)與“液氯”在成分、性質(zhì)等的區(qū)別與聯(lián)系。

氯水的組成和性質(zhì)也是本單元非常重要的一個內(nèi)容，可以通過教師指導(dǎo)下的學(xué)生實驗進行總結(jié)完成表1，學(xué)生在實驗的基礎(chǔ)上不斷拓展對氯水成分和性質(zhì)的認知結(jié)構(gòu)，進而完善與“氯水”性質(zhì)相關(guān)的知識邏輯結(jié)構(gòu)，如氯水的酸性、漂白性、強氧化性、不穩(wěn)定性等，最后學(xué)生完成氯單元知識結(jié)構(gòu)（圖4）。

2. 實施目標(biāo)——分類合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化

學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)架構(gòu)教學(xué)的最終目的是提升學(xué)生對知識的提取、遷移、推演等綜合應(yīng)用能力。為此，教學(xué)中要對單元知識內(nèi)容進行合理分類，不斷優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)。如對化學(xué)實驗單元而言，從化學(xué)實驗的研究內(nèi)容看，它主要研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及變化規(guī)律、制備等的方法和操作；從實驗的目的來看，主要結(jié)合生活和生產(chǎn)需要分為分析實驗、制備實驗、性質(zhì)實驗及探究實驗等。高中階段主要學(xué)習(xí)物質(zhì)的定性檢驗（離子檢驗、物質(zhì)鑒別和物質(zhì)的檢出）、定量測定（氣體法、重量法和滴定法）、典型物質(zhì)的制備、物質(zhì)性質(zhì)探究等，這些內(nèi)容相互間具有一定的聯(lián)系。學(xué)生通過分析可知，實驗從定性到定量，從性質(zhì)探究到物質(zhì)制備，對實驗者操作的要求越來越高，對實驗方法和條件的選擇越來越深入。

從學(xué)生對實驗儀器的認識、基本實驗操作原理的理解、實驗方法的優(yōu)化等提升學(xué)生對化學(xué)實驗內(nèi)容的認知提升，不斷構(gòu)建屬于化學(xué)研究需要的實驗知識邏輯結(jié)構(gòu)體系，突出實驗重點，達到理論與實踐的統(tǒng)一，具體如圖5所示。

其中，物質(zhì)的檢驗是高中化學(xué)實驗的重要內(nèi)容之一，學(xué)生再根據(jù)所學(xué)內(nèi)容進行知識結(jié)構(gòu)的細化（如圖6），做到結(jié)構(gòu)層層深入、內(nèi)容不斷具體，形成完整的知識邏輯結(jié)構(gòu)體系。

3. 實施方法

（1）宏觀視角、學(xué)科立意

學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)是基于學(xué)生認知基礎(chǔ)之上的宏觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。教學(xué)中要從核心知識著眼，逐步深化拓展知識結(jié)構(gòu)，把第一輪復(fù)習(xí)過程中的知識進行整合、內(nèi)化、發(fā)展、表達，形成“主干清晰、枝干有序、結(jié)構(gòu)豐滿”的學(xué)科知識邏輯架構(gòu)，構(gòu)建具有清晰思維邏輯結(jié)構(gòu)的學(xué)科邏輯“樹”。其中，高中化學(xué)知識整體邏輯結(jié)構(gòu)框架是最先需要架構(gòu)的，這將對后續(xù)的架構(gòu)教學(xué)起到總領(lǐng)和示范作用。首先從研究對象“物質(zhì)”出發(fā)，揭示化學(xué)是一門自然科學(xué)；再從研究的內(nèi)容出發(fā)得到化學(xué)這一學(xué)科的內(nèi)涵，即研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，最后不斷對知識進行分類延伸得到如圖7所示的知識邏輯結(jié)構(gòu)。

（2）突出主干、有序發(fā)展

學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)隨著學(xué)習(xí)的深入將不斷向前發(fā)展，在教師指導(dǎo)下不斷地得到優(yōu)化，在同伴的互助下不斷完善，在自我否定的過程中不斷提升。教學(xué)中，教師可以先讓學(xué)生在整體理解單元知識的前提下，獨立分析單元知識之間的關(guān)系，尋找單元主干知識，建立單元知識的主干結(jié)構(gòu)，再進一步拓展知識結(jié)構(gòu)層級。如，在“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”單元的二輪復(fù)習(xí)中，學(xué)生在構(gòu)建圖8的基礎(chǔ)上，再進一步完善拓展，如圖9所示。

（3）分析教材、問題引導(dǎo)

知識的架構(gòu)離不開問題。在系列遞進性問題的指引下，按步驟設(shè)計知識結(jié)構(gòu)所必需的知識模塊，一個問題的解決過程就是一個知識模塊的習(xí)得過程。如，元素周期律是化學(xué)的基本原理之一，對元素化合物的學(xué)習(xí)具有十分重要的指導(dǎo)意義。教學(xué)中首先要分析教材內(nèi)容的編寫順序、知識邏輯結(jié)構(gòu)以及概念的闡述方式等，厘清單元知識間的邏輯結(jié)構(gòu)和概念間的上下位關(guān)系及其關(guān)聯(lián)性。

通過分析教材的知識邏輯順序后不難發(fā)現(xiàn)，教材在內(nèi)容主題的編寫上相互聯(lián)系，層層深入，這也恰好與學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)順序相一致。教學(xué)中以“問題”的形式點燃學(xué)生的思維火花，如，什么是元素周期律？元素哪些性質(zhì)具有周期性？為什么會產(chǎn)生周期律？如何用科學(xué)方法體現(xiàn)周期律？周期表如何體現(xiàn)周期律？周期律學(xué)習(xí)的意義何在？在系列遞進性問題解決的過程中，依次架構(gòu)元素周期律的概念、內(nèi)容、本質(zhì)和規(guī)律及周期表，如圖10所示。學(xué)生的認知邏輯與知識邏輯結(jié)構(gòu)逐漸趨向統(tǒng)一。

（4）注重邏輯，厘清關(guān)系

學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)的本質(zhì)屬性是“邏輯性”。在知識構(gòu)建過程中，要指導(dǎo)學(xué)生先對單元知識進行整理歸納，按照自身認識順序和知識邏輯發(fā)展順序整理分類單元主干知識、知識的上下位關(guān)系、知識的包含關(guān)系、知識的衍生關(guān)系等，如在物質(zhì)的量單元知識復(fù)習(xí)中，教學(xué)中可以圍繞這樣幾個問題展開。①物質(zhì)的量是什么？學(xué)生的回答往往是摩爾，再問摩爾是什么？學(xué)生往往會說摩爾就是阿伏伽德羅常數(shù)。由此可以看出，學(xué)生常常把“物質(zhì)的量”這個物理量與物質(zhì)的量的單位“摩爾”兩者混為一談，把物質(zhì)的量的單位與具體微粒個數(shù)混為一談。說到底，學(xué)生對物質(zhì)的量的作用、為什么引入物質(zhì)的量不清楚。因此，教學(xué)中對該內(nèi)容的知識與概念的邏輯關(guān)系的構(gòu)建和梳理相當(dāng)重要。②為什么要引入物質(zhì)的量？從生產(chǎn)實踐來看，宏觀物質(zhì)的質(zhì)量是可控的，但具體到微觀的化學(xué)反應(yīng)而言，微粒間的反應(yīng)實質(zhì)是微粒之間按一定個數(shù)比例進行的。如何把宏觀質(zhì)量和微粒個數(shù)聯(lián)系起來？這里就需要一座橋梁——物質(zhì)的量。因此，物質(zhì)的量的引入起初就是要解決質(zhì)量與微粒個數(shù)間的換算。這里自然產(chǎn)生兩個問題：一是對相同的物質(zhì)而言，質(zhì)量與微粒個數(shù)成正比關(guān)系；二是對不同物質(zhì)而言，微粒個數(shù)與質(zhì)量有何關(guān)系？由此物質(zhì)的量應(yīng)運而生。③單位物質(zhì)的量的微粒個數(shù)和物質(zhì)質(zhì)量分別是多少？科學(xué)進行測定不同物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所含的微粒個數(shù)均相同，即阿伏加德羅常數(shù)個（NA），而單位物質(zhì)的量的質(zhì)量卻不一定相同，但數(shù)值上與該物質(zhì)的式量相當(dāng)，這就是摩爾質(zhì)量。通過對這些概念的分析，學(xué)生不難得到幾個概念的邏輯關(guān)系結(jié)構(gòu)如下圖11所示。

學(xué)生在上述概念邏輯架構(gòu)完成后，進一步分析并建立概念之間的相互關(guān)系。學(xué)生始終圍繞“物質(zhì)的量”這個核心“橋梁”，建立互為一體的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖（圖12），并用關(guān)系式和化學(xué)符號進行表征，即n====cV。網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建也是知識邏輯結(jié)構(gòu)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，主要解決同級或不同級知識之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

四、結(jié)論與建議

在學(xué)生生認知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的學(xué)科知識邏輯結(jié)構(gòu)的構(gòu)建對高中化學(xué)概念與理論、元素化合物及化學(xué)實驗等內(nèi)容的教學(xué)均具有很好的普適性。對學(xué)生有序構(gòu)建學(xué)科知識體系、高效提取學(xué)科知識和應(yīng)用的能力，促進學(xué)生鉆研知識分類和概念的理解具有不可替代的作用。

教學(xué)過程中要注意循序漸進的原則，充分發(fā)揮師生的共同作用。教學(xué)中要克服兩種傾向。一種是忽略教師的指導(dǎo)作用，導(dǎo)致課堂效率低下；另一種是不注意調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，避免越俎代庖或一講到底，教學(xué)流于形式。

教學(xué)中要時刻關(guān)注學(xué)生的認知反饋和綜合表現(xiàn)，及時給予指導(dǎo)和必要的教學(xué)調(diào)整。學(xué)生的知識基礎(chǔ)、認知水平、構(gòu)建能力與方法、課堂的參與度等都是教學(xué)中需要重點關(guān)注的問題。

課堂中需要做好異質(zhì)分組（認知水平、性格特點、性別等）、任務(wù)引領(lǐng)和問題引導(dǎo)，千方百計調(diào)動學(xué)生做好課前準(zhǔn)備、參與課堂討論、堅持課后總結(jié)完善。同時適當(dāng)精選一些應(yīng)用性習(xí)題加以訓(xùn)練鞏固，形成符合二輪復(fù)習(xí)階段性特點和學(xué)生需求的架構(gòu)教學(xué)課堂。

參考文獻

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