SOLO指導(dǎo)下思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)的研究

劉志華 謝潔純

摘要： 通過(guò)當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀的分析，嘗試將思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)用于化學(xué)教學(xué)中。以電解池原理為例，探討思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程，從而形成系列思維導(dǎo)圖。其中，邏輯嚴(yán)密的SOLO問(wèn)題鏈的設(shè)置，有效增強(qiáng)了教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度，促進(jìn)學(xué)生深刻理解知識(shí)，幫助其主動(dòng)建構(gòu)邏輯嚴(yán)密的有機(jī)的整體知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)水平發(fā)展。

關(guān)鍵詞： SOLO分類理論； 化學(xué)學(xué)科能力； 思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)： 1005-6629（2018）7-0040-06 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

核心素養(yǎng)的提出，是化學(xué)課堂教學(xué)的新挑戰(zhàn)，且核心素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開教師的正確引導(dǎo)。然而，目前有些教師的教學(xué)設(shè)計(jì)只是線性文字材料的累積，以灌輸為主，在題海和教學(xué)內(nèi)容之間打游擊，沒(méi)有基本的教學(xué)順序。這將導(dǎo)致學(xué)生凌亂地存儲(chǔ)化學(xué)知識(shí)，缺乏對(duì)知識(shí)整體系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，難以深度理解概念，更別說(shuō)主動(dòng)建構(gòu)觀念了。使用思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)（以下簡(jiǎn)稱為“導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)”）可在一定程度上解決這個(gè)問(wèn)題，下文將以電解原理為例嘗試對(duì)思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

1 理論框架

1.1 SOLO分類理論

SOLO分類理論首先是由彼格斯及其團(tuán)隊(duì)提出來(lái)的，其認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果是可視化的，可分為前結(jié)構(gòu)（P）、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)（U）、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)（R）和抽象拓展結(jié)構(gòu)（E）5個(gè)水平[1]。

SOLO分類理論的前3個(gè)水平是從知識(shí)點(diǎn)數(shù)量的角度評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)，后兩個(gè)水平則是以知識(shí)點(diǎn)數(shù)量為基礎(chǔ)，從認(rèn)知結(jié)構(gòu)的角度評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)[2， 3]。SOLO的層次性和結(jié)構(gòu)性體現(xiàn)在要求教師于教學(xué)過(guò)程中整體深入地講授化學(xué)知識(shí)[4， 5]。要整體并深入地講授化學(xué)知識(shí)，關(guān)鍵是教師的教學(xué)設(shè)計(jì)一方面要體現(xiàn)出大主題、大概念，另一方面也要體現(xiàn)出大主題下的各一級(jí)主題教學(xué)不同化學(xué)知識(shí)之間的豐富的內(nèi)在邏輯關(guān)系、嚴(yán)密的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這樣才能保證學(xué)生深度理解化學(xué)知識(shí)，建構(gòu)完整全面的化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)和發(fā)展化學(xué)學(xué)科能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化學(xué)素養(yǎng)化。

1.2 化學(xué)學(xué)科能力

王磊認(rèn)為，化學(xué)學(xué)科能力是指學(xué)生順利進(jìn)行化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)活動(dòng)和解決問(wèn)題所必須的、穩(wěn)定的心理調(diào)節(jié)機(jī)制。王磊總結(jié)出3×3化學(xué)學(xué)科能力要素內(nèi)涵及表現(xiàn)指標(biāo)[6， 7]，如圖1所示。

導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)可依據(jù)圖1所示學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實(shí)踐、遷移創(chuàng)新三步驟進(jìn)行。學(xué)習(xí)理解可以與SOLO理論的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平相對(duì)應(yīng)，任務(wù)是使學(xué)生熟悉原型，熟悉主題內(nèi)知識(shí)的認(rèn)識(shí)角度和認(rèn)識(shí)方式。當(dāng)學(xué)生形成主題內(nèi)知識(shí)的認(rèn)識(shí)思路，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的功能化和程序化，則達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。當(dāng)學(xué)生善于使用推理演繹的方法，能對(duì)體系外陌生情境進(jìn)行遠(yuǎn)遷移，得出開放兼容的結(jié)論，則說(shuō)明達(dá)到抽象拓展結(jié)構(gòu)水平，即實(shí)現(xiàn)知識(shí)素養(yǎng)化。

1.3 思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖（Mind Mapping）是英國(guó)著名腦思維學(xué)者托尼·博贊（Tony Buzan）所創(chuàng)造，目前被廣泛應(yīng)用在教育培訓(xùn)等領(lǐng)域。思維導(dǎo)圖的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)繪制思維導(dǎo)圖必須整體考慮主題之間的關(guān)聯(lián)[8]。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)，圖文并茂，記錄著教學(xué)主題內(nèi)許多信息，教師可以全面思考化學(xué)問(wèn)題、專注眾多知識(shí)間的內(nèi)在邏輯關(guān)系、主題間過(guò)渡轉(zhuǎn)換、設(shè)置一系列邏輯嚴(yán)密的SOLO問(wèn)題鏈，幫助學(xué)生建構(gòu)有機(jī)整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)[9， 10]，促進(jìn)知識(shí)的功能化和程序化，達(dá)到知識(shí)系統(tǒng)化和素養(yǎng)化的目的[11]。

2 以電解原理為例的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 大主題的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)

如圖2，以電解原理為中心主題，設(shè)計(jì)體現(xiàn)基本教學(xué)思路的思維導(dǎo)圖?？倛D以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科能力為目標(biāo)，為一段時(shí)間教學(xué)大主題的教學(xué)總方案。設(shè)計(jì)的基本原則是促進(jìn)學(xué)生對(duì)內(nèi)容的深度理解，從而建構(gòu)化學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)由知識(shí)意義化、程序化到素養(yǎng)化的轉(zhuǎn)變。

總圖包括3個(gè)一級(jí)主題： 建構(gòu)原理、書寫電解池電極方程式的思維程序以及應(yīng)用原理。建構(gòu)原理的任務(wù)是熟悉原型，使學(xué)生熟悉電解原理的認(rèn)識(shí)角度、方式、思路，建立電解的知識(shí)結(jié)構(gòu)；書寫電解池電極方程式的思維程序是解決電解問(wèn)題的思維模型，旨在促使學(xué)生對(duì)電解知識(shí)的理解；應(yīng)用原理是“書寫電解池電極方程式的思維程序”的具體應(yīng)用，旨在使學(xué)生的認(rèn)識(shí)方式自主化和知識(shí)系統(tǒng)化。

從電解原理的建構(gòu)、思維模型的建構(gòu)到原理的應(yīng)用設(shè)計(jì)總圖，符合SOLO分類理論和化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。

2.2 一級(jí)主題的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)

依據(jù)總圖對(duì)教學(xué)的內(nèi)容和認(rèn)知順序進(jìn)行基本設(shè)想，并利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行各一級(jí)主題的精心備課，形成一系列導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.2.1 建構(gòu)原理與書寫電解池電極方程式的思維程序的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)

圖3按照建構(gòu)、完善和應(yīng)用原理三部曲促使學(xué)生在頭腦中牢固地建構(gòu)電解池工作原理。設(shè)計(jì)所遵循的原則是讓學(xué)生從易到難的認(rèn)知順序和有意義學(xué)習(xí)原則，選擇恰當(dāng)?shù)碾娊馐聦?shí)鏈[12]促進(jìn)學(xué)生深度理解并有效建構(gòu)化學(xué)知識(shí)。圖3的每一個(gè)教學(xué)主題內(nèi)容都設(shè)置了系統(tǒng)性強(qiáng)的SOLO問(wèn)題鏈，如表1所示。這些SOLO問(wèn)題鏈從單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平至關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平以由低到高的梯度形式呈現(xiàn)，邏輯嚴(yán)密，引導(dǎo)學(xué)生一步一步深入思考電解原理，從而促使學(xué)生集中精力于主題學(xué)習(xí)，保持思維的連續(xù)性，有助于學(xué)生建構(gòu)成有機(jī)整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)。教師可以根據(jù)回答判斷學(xué)生的SOLO水平。

思維導(dǎo)圖借助箭頭等方式直觀形象地展示出豐富的知識(shí)信息與知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)知識(shí)內(nèi)容的過(guò)渡，整合教學(xué)過(guò)程。電解氯化銅溶液和熔融NaCl后，由學(xué)生按概念、三向、構(gòu)造三個(gè)方面總結(jié)電解池工作原理。至此，學(xué)生初步知道應(yīng)從微粒觀、能量觀、平衡觀、守恒觀等角度或方式認(rèn)識(shí)電解原理，并學(xué)會(huì)用電極方程式表示電解過(guò)程，同時(shí)建構(gòu)電解反應(yīng)的三重表征的互譯轉(zhuǎn)換關(guān)系。

設(shè)疑“為什么科學(xué)家無(wú)法通過(guò)電解飽和食鹽水制備Na？電解飽和食鹽水真正發(fā)生什么反應(yīng)呢？”過(guò)渡到電解飽和食鹽水，教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換流暢。

課堂演示電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)，首先在兩極滴加了石蕊，目的是引導(dǎo)學(xué)生思考為什么陰極區(qū)溶液呈藍(lán)色，而陽(yáng)極區(qū)則先變紅后褪色，這有助于促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)宏觀表征和符號(hào)表征之間的邏輯關(guān)系。通過(guò)一系列邏輯嚴(yán)密的SOLO問(wèn)題鏈，有效增強(qiáng)教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度。層層推進(jìn)電解飽和食鹽水的教學(xué)內(nèi)容，既復(fù)習(xí)了元素化合物內(nèi)容，又完善了電解池工作原理，還流暢地過(guò)渡到電解飽和食鹽水的工業(yè)裝置，引出離子交換膜。學(xué)生從電解飽和食鹽水了解到離子的放電順序。進(jìn)而以電解硫酸銅溶液，進(jìn)一步補(bǔ)充完善離子的放電順序。最后要求學(xué)生書寫電解水和K2SO4溶液的電極方程式和總反應(yīng)方程式。至此，在學(xué)生頭腦中建構(gòu)、完善電解池原理并加以初步的應(yīng)用。

圖4總結(jié)了解決電解池基本問(wèn)題的核心思維——書寫電解池電極方程式的思維程序。學(xué)生利用圖4建構(gòu)起認(rèn)識(shí)電解原理的思路，形成解決電解問(wèn)題的思維程序。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)使整個(gè)教學(xué)過(guò)程流暢、渾然一體。

2.2.2 以電解飽和食鹽水為起點(diǎn)，建構(gòu)電解原理的工業(yè)應(yīng)用

學(xué)生熟悉使用“書寫電解池電極方程式的思維程序”思維模型后，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該由應(yīng)用實(shí)踐變?yōu)檫w移創(chuàng)新。以電解飽和食鹽水及其拓展為主題，按圖5和表2所示的SOLO問(wèn)題鏈進(jìn)行延伸拓展。

首先引導(dǎo)學(xué)生思考： 對(duì)電解飽和食鹽水的裝置增大電壓，Cl-氧化產(chǎn)物變成ClO -2，電極方程式和總反應(yīng)方程式如何書寫？然后介紹NaClO2工業(yè)上的用途，這有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)的積極情感、態(tài)度、價(jià)值觀。繼續(xù)設(shè)疑： 在電解飽和食鹽水中，沒(méi)有陽(yáng)離子交換膜會(huì)有什么問(wèn)題？學(xué)生回答后，教師繼續(xù)追問(wèn)： 既然沒(méi)有陽(yáng)離子交換膜會(huì)有可能生成NaClO， NaClO又是一種漂白劑，濃度越大，漂白效果越好，我們能否干脆不用交換膜，制備高濃度的NaClO？關(guān)鍵是如何避免H2與Cl2接觸反應(yīng)及如何讓裝置自動(dòng)化？學(xué)生討論后，根據(jù)氣體往上逸出離開溶液表面，認(rèn)為按圖5第二個(gè)一級(jí)主題所示裝置圖是一種選擇，并說(shuō)出理由、寫出電解方程式。追問(wèn)： 用Fe做電極材料呢？發(fā)生什么反應(yīng)？寫出電極方程式和總反應(yīng)方程式。第四個(gè)例子是培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)雜推理能力。

2.3 教學(xué)思考

思維導(dǎo)圖是發(fā)散性和收斂性相結(jié)合地將知識(shí)和思維進(jìn)行可視化的工具。思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)記錄教學(xué)主題內(nèi)許多化學(xué)信息，圖文并茂的視覺(jué)呈現(xiàn)，有助于教師從有機(jī)整體的角度思考教學(xué)內(nèi)容，彈性靈活地講授教

學(xué)內(nèi)容[13]。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)為教學(xué)設(shè)計(jì)提供了全新的視角，優(yōu)點(diǎn)有如下：

（1） 導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)是基于SOLO理論的追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)。SOLO理論強(qiáng)調(diào)知識(shí)要關(guān)聯(lián)，整體大主題、大概念地呈現(xiàn)。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì)教學(xué)，構(gòu)成總圖，使整個(gè)大主題教學(xué)有了基本教學(xué)目標(biāo)和程序。以總圖一級(jí)主題為中心主題設(shè)計(jì)具體內(nèi)容教學(xué)時(shí)，知識(shí)按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律呈現(xiàn)，穿插迂回，主題內(nèi)容不斷關(guān)聯(lián)，螺旋式上升，有助于學(xué)生全面整體理解教學(xué)內(nèi)容。

（2） 導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)通過(guò)一系列邏輯嚴(yán)密的SOLO問(wèn)題鏈，使學(xué)生集中精力于主題學(xué)習(xí)，不斷完善和夯實(shí)主題學(xué)習(xí)，不斷深入思考，保持思維的連續(xù)性，有助于幫助學(xué)生建構(gòu)成有機(jī)整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)，有效增強(qiáng)教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度。再者，此方式也有助于學(xué)生在頭腦中建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，方便知識(shí)的提取和靈活應(yīng)用，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)水平。教師亦可根據(jù)學(xué)生的回答判斷學(xué)生的SOLO水平，從而對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)。

（3） 思維導(dǎo)圖借助線條等方式直觀形象地展示出知識(shí)豐富的信息量與相互之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)箭頭展示出主題知識(shí)間的關(guān)聯(lián)性，使教學(xué)渾然一體，沒(méi)有間隙和跳躍，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)水平由多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平發(fā)展為關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

3 結(jié)論

思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)是基于SOLO分類理論的追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)。首先對(duì)大主題的教學(xué)內(nèi)容依據(jù)化學(xué)學(xué)科能力的構(gòu)成及表現(xiàn)進(jìn)行整體性、簡(jiǎn)單扼要的設(shè)計(jì)，然后逐個(gè)以總圖一級(jí)主題設(shè)計(jì)教學(xué)。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計(jì)使用圖像、線條、箭頭等表達(dá)知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，使教學(xué)內(nèi)容有機(jī)整體地呈現(xiàn)。通過(guò)設(shè)置邏輯嚴(yán)密的SOLO問(wèn)題鏈，有效增強(qiáng)教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度；促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)水平和為教師判斷學(xué)生學(xué)習(xí)水平提供判斷依據(jù)，進(jìn)而有目的地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力和核心素養(yǎng)。

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