數(shù)據(jù)賦能 探尋解決教學(xué)短板的有效路徑
——以一次高考選考化學(xué)模擬考試的復(fù)盤(pán)研究為例

浙江 趙旭初

精準(zhǔn)教學(xué)，是基于斯金納的行為主義學(xué)習(xí)理論而提出的，要求教師根據(jù)學(xué)科必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、核心素養(yǎng)和學(xué)生發(fā)展的實(shí)際情況，聚焦課堂教學(xué)價(jià)值，準(zhǔn)確把握教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，追求教學(xué)目標(biāo)與結(jié)果的高度吻合，最大限度地促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)上取得真正意義上的收獲和進(jìn)步。

高三化學(xué)的復(fù)習(xí)教學(xué)實(shí)質(zhì)就是精準(zhǔn)備考。本文正是基于精準(zhǔn)教學(xué)理念，結(jié)合學(xué)生在選考模擬考試中的答題情況，從大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)展研究，提出對(duì)策，并形成解決教學(xué)短板的有效路徑和范式。

一、精準(zhǔn)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

考試中出現(xiàn)的典型錯(cuò)題能夠準(zhǔn)確地反映學(xué)生在化學(xué)課程學(xué)習(xí)中的薄弱點(diǎn)，對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)分析，可展示學(xué)生的知識(shí)漏洞和能力的不足，發(fā)揮其潛在獨(dú)有的價(jià)值。對(duì)典型錯(cuò)題進(jìn)行成因分析，有助于今后教學(xué)備考過(guò)程中教師和學(xué)生共同努力避免出現(xiàn)類(lèi)似情況，以提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

若是方向錯(cuò)了，做再多努力也是無(wú)用功。如何精準(zhǔn)的確定典型錯(cuò)題，既是解決問(wèn)題的開(kāi)端，又是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。筆者認(rèn)為，所謂典型錯(cuò)題，尤其對(duì)于高三備考而言，至少要滿(mǎn)足以下幾個(gè)特征：

第一，試題所考查的必須是主干知識(shí)。高三備考的重心是高頻考點(diǎn)，也就是高中階段化學(xué)學(xué)科的主干知識(shí)，這些重點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)塊就好比一棵樹(shù)的樹(shù)干，對(duì)學(xué)生的整個(gè)化學(xué)學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)能起到基礎(chǔ)支撐和觸類(lèi)旁通的作用；

第二，錯(cuò)誤率特別高，即得分率特別低，這點(diǎn)不做贅述；

第三，涉及的學(xué)生層次分布比較廣。一道題，較高、中等和較低水平的學(xué)生均有相當(dāng)數(shù)量的答錯(cuò)情況，屬于共性問(wèn)題，產(chǎn)生這種現(xiàn)象可能是由于教師的原因，也可能是由于試題本身的原因；

第四，學(xué)生錯(cuò)誤的頻率特別高，也就是同類(lèi)型的題目在多次考試中反復(fù)出現(xiàn)，而學(xué)生卻反復(fù)答錯(cuò)，可稱(chēng)之為高頻錯(cuò)題。說(shuō)明學(xué)生對(duì)這類(lèi)試題存在知識(shí)上的不完備，或是能力上的缺失，或是學(xué)科素養(yǎng)的欠缺以及缺乏答題技巧等問(wèn)題，當(dāng)然也有可能是教師自身存在對(duì)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)不足、傳授的方法技巧不到位等軟肋。

浙江省普通高校招生選考科目考試自2020年1月開(kāi)始實(shí)行學(xué)考、選考分卷考試，如表1所示化學(xué)學(xué)科試題的主觀題題型和題量變化較大。其中最值得關(guān)注的是第26題，從考查“簡(jiǎn)單的有機(jī)推斷”改為考查“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，是化學(xué)學(xué)科的大概念，也是高中化學(xué)學(xué)科的思想方法和主干知識(shí)。

表1 浙江省化學(xué)學(xué)科選考試題的主觀題考查變化

筆者研究了近幾次浙江省選考以及溫州市選考模擬考試，第26題的考試結(jié)果并不樂(lè)觀，學(xué)生普遍破題乏術(shù)。其中第(3)小題更是成為區(qū)域的短板，本區(qū)縣的整卷及26題得分率均低于溫州全市的得分率(見(jiàn)表2、表3)，本區(qū)縣學(xué)校的第26題第(3)小問(wèn)得分率均低于同類(lèi)校的得分率(見(jiàn)表4、表5)。(說(shuō)明：表2～5均為同一次溫州市選考化學(xué)模擬考試的實(shí)際測(cè)試情況統(tǒng)計(jì))

表2 整卷得分率增值比較(區(qū)域?qū)用?

表3 第26題得分率比較(區(qū)域?qū)用?

表4 第26題得分率比較(學(xué)校層面)Ⅰ

表5 第26題得分率比較(學(xué)校層面)Ⅱ

二、精準(zhǔn)診斷，開(kāi)展研究

影響學(xué)生解題的主觀因素主要有學(xué)生的知識(shí)總量、知識(shí)的儲(chǔ)存方式以及認(rèn)知策略等。關(guān)于知識(shí)總量，莫斯科大學(xué)教授C.A.亞若夫斯認(rèn)為，解題就是意味著把所要解決的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解過(guò)的問(wèn)題；波利亞也說(shuō)，“解題者所作的腦力工作就在于回憶他的經(jīng)驗(yàn)中能用得上的東西”?？梢?jiàn)解題就是運(yùn)用有關(guān)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，當(dāng)與問(wèn)題有關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備越多，那么解決當(dāng)前問(wèn)題的可能性就越大。關(guān)于知識(shí)儲(chǔ)存方式，有學(xué)者提出：解決某一問(wèn)題，“腦中一定儲(chǔ)存有解決并組織問(wèn)題的相應(yīng)圖式”。我國(guó)研究者也認(rèn)為“學(xué)生要正確解題，總是要認(rèn)出某種熟悉的東西(即模式)”“問(wèn)題解決的實(shí)質(zhì)就是模式的識(shí)別”，“模式識(shí)別過(guò)程就是感覺(jué)信息與長(zhǎng)時(shí)記憶中的項(xiàng)目有著最佳匹配的過(guò)程”。

因此，采用老師上課講評(píng)、學(xué)生訂正和做錯(cuò)題集等做法，實(shí)際上是從老師的視角來(lái)看問(wèn)題，學(xué)生仍是以識(shí)記、機(jī)械練習(xí)等低階思維方式來(lái)學(xué)習(xí)，思維實(shí)質(zhì)上是被動(dòng)的。筆者嘗試從影響學(xué)生解題的主觀因素入手，從學(xué)生的視角來(lái)看問(wèn)題，通過(guò)對(duì)錯(cuò)題“復(fù)盤(pán)”的形式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)反思，尋找和研究解題錯(cuò)誤的原因。

限于篇幅，本文僅以某一次溫州市選考化學(xué)模擬考試第26題第(3)小題：“常壓下，水晶的硬度比晶體硅的硬度大，其主要原因是________?！睘槔M(jìn)行闡述。

1.學(xué)生復(fù)盤(pán)

復(fù)盤(pán)，是圍棋術(shù)語(yǔ)，指對(duì)局完畢后，棋手復(fù)演該盤(pán)棋的記錄，以檢查對(duì)局中的招法優(yōu)劣與得失關(guān)鍵。本文中的“復(fù)盤(pán)”是指在一次考試結(jié)束后，教師針對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤率較高的題目，發(fā)放如表6所示的解題思路復(fù)盤(pán)表，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)述解題思路，梳理問(wèn)題解決過(guò)程，使思維過(guò)程可視化。

表6 解題思路復(fù)盤(pán)表

2.歸因分析

教師匯總學(xué)生的復(fù)盤(pán)內(nèi)容如下：

學(xué)生1：最初第一反應(yīng)是分子間作用力，然后立刻想到是原子晶體，但沒(méi)有考慮是Si—O鍵與Si—Si鍵的關(guān)系，最后錯(cuò)了。

學(xué)生2：最初，發(fā)現(xiàn)SiO2與Si均為原子晶體，然后，聯(lián)想到SiO2的結(jié)構(gòu)與金剛石類(lèi)似，最后，從晶體結(jié)構(gòu)入手，認(rèn)為SiO2硬度大，類(lèi)似于金剛石。

學(xué)生3：最初只想到SiO2與Si是原子晶體，然后忘記考慮內(nèi)部的鍵能，最后找不到方向。

學(xué)生4：看到都是原子晶體就懵了，沒(méi)有想到共價(jià)鍵不同的差異。

學(xué)生5：最初未立刻想到，然后未寫(xiě)，最后沒(méi)時(shí)間寫(xiě)(過(guò)后還是會(huì)的)。

學(xué)生6：硬度為物理性質(zhì)，與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)，那就不寫(xiě)鍵能了。

學(xué)生7：水晶是SiO2，晶體硅是Si，都是原子晶體，不能說(shuō)分子，硬度大是物理性質(zhì)，就不用寫(xiě)鍵能了吧，好，就只寫(xiě)原子間作用力好了，水晶原子間作用力大，所以硬度大。

學(xué)生8：水晶和晶體硅都是原子晶體，不知道怎么比較。

學(xué)生9：認(rèn)為晶體硬度與晶體幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，而鍵能與穩(wěn)定性關(guān)系較大，而且水晶晶體結(jié)構(gòu)和Si的不一樣。

學(xué)生10：最初：硬度——物理性質(zhì)——排除化學(xué)鍵，然后：晶胞的種類(lèi)沒(méi)發(fā)現(xiàn)區(qū)別，再然后：想到鍵長(zhǎng)結(jié)合晶胞，O原子小，在Si原子之間，結(jié)合更加緊密，故硬度大，最后錯(cuò)了。

學(xué)生11：硬度——分子間作用力——水晶分子間作用力強(qiáng)于晶體硅。

學(xué)生12：起初認(rèn)為SiO2和Si都是原子晶體，但Si有點(diǎn)模糊，既然要比較，就猜測(cè)Si可能不是，最后只寫(xiě)了SiO2是原子晶體，通過(guò)共價(jià)鍵連接，作用力大。

學(xué)生13：最初，認(rèn)為物理性質(zhì)與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)，然后，考慮與晶體空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，最后，認(rèn)為SiO2的空間結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定導(dǎo)致SiO2硬度更大。

學(xué)生14：最初，硬度大小，先看是什么晶體，然后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)都是原子晶體，再然后，想起課本上“硅單質(zhì)很脆”，再然后，應(yīng)該是與鍵有關(guān)，不確定，想到“分子鍵”，但發(fā)現(xiàn)不是分子，最后，由于放棄了“鍵”的想法，錯(cuò)了。

學(xué)生15：硅是分子晶體，水晶是原子晶體，原子晶體比分子晶體硬。

學(xué)生16：SiO2是原子晶體，晶體硅是分子晶體，原子晶體硬度大。

學(xué)生17：原子晶體和分子晶體判斷(判斷錯(cuò)誤)——共價(jià)鍵與分子間作用力大小比較——得出結(jié)論。

學(xué)生18：根本沒(méi)想到要比較鍵。

學(xué)生19：由S、P聯(lián)想，認(rèn)為晶體硅是分子晶體，然后錯(cuò)了。

……

綜上可將學(xué)生錯(cuò)誤的原因進(jìn)行如下歸類(lèi)：

①晶體類(lèi)型判斷錯(cuò)誤。學(xué)生認(rèn)為晶體硅是分子晶體，極少部分學(xué)生認(rèn)為SiO2也是分子晶體；

②作用力類(lèi)型判斷錯(cuò)誤。學(xué)生不清楚應(yīng)該從什么角度去比較不同物質(zhì)的原子晶體的硬度。錯(cuò)誤認(rèn)定硬度屬于物理性質(zhì)，不能用化學(xué)鍵強(qiáng)弱或鍵能大小來(lái)分析；

③共價(jià)鍵強(qiáng)弱比較的方法沒(méi)有掌握；

④思考方向錯(cuò)誤。極少部分學(xué)生試圖從晶體空間結(jié)構(gòu)去解釋。

教師可通過(guò)分析學(xué)生的思維斷點(diǎn)在哪，剖析學(xué)生思維斷點(diǎn)背后更深層次的原因，以期后續(xù)精準(zhǔn)施策。學(xué)生通過(guò)對(duì)錯(cuò)題的“復(fù)盤(pán)”，能逐步養(yǎng)成主動(dòng)反思、自覺(jué)反思的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

三、精準(zhǔn)指導(dǎo)，提出對(duì)策

通過(guò)上面的復(fù)盤(pán)以及歸因的診斷和研究可以發(fā)現(xiàn)，第一，學(xué)生對(duì)問(wèn)題的表征能力不足，不能將問(wèn)題與已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，無(wú)法揭示問(wèn)題的本質(zhì)，致使問(wèn)題得不到順利解決。第二，學(xué)生的知識(shí)認(rèn)知結(jié)構(gòu)存在缺陷，沒(méi)有把孤立的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)構(gòu)建成體系。加涅認(rèn)為，學(xué)生能否解決問(wèn)題，既取決于是否掌握有關(guān)規(guī)則，也取決于學(xué)生控制自己內(nèi)部思維過(guò)程的策略。教師進(jìn)行問(wèn)題解決研究的目的之一就是教會(huì)學(xué)生解題，以及如何教會(huì)學(xué)生解題。為此，筆者提出兩點(diǎn)對(duì)策供教師們參考：

1.構(gòu)建思維模型

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》指出，化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的組織，應(yīng)有利于促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識(shí)向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，而內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化則是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。其中非常重要的一種形式就是基于認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化，它是從學(xué)科本原對(duì)物質(zhì)及其變化的認(rèn)識(shí)過(guò)程的一種概括。

建模，就是以知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和思維的程序化為目的，按一定的邏輯形成認(rèn)知或方法的模型，具體表現(xiàn)形式有思維模型、解題范式、答題清單等。建構(gòu)思維模型，是需要教師從認(rèn)識(shí)層面上對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。筆者提出第26題(3)小題的思維模型(見(jiàn)圖1)，指向三個(gè)問(wèn)題的解決：1.如何快速且準(zhǔn)確的確定物質(zhì)的晶體類(lèi)型？2.不同類(lèi)型的晶體，怎樣比較熔沸點(diǎn)？同種類(lèi)型的晶體又應(yīng)該怎樣比較熔沸點(diǎn)？3.晶體的狀態(tài)變化跟物質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性所破壞的作用力是否相同？

圖1 解決晶體結(jié)構(gòu)問(wèn)題的思維模型

這既是一種思維程序化的方法模型，又是知識(shí)結(jié)構(gòu)化的認(rèn)知模型。借助這樣的模型，學(xué)生既能從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)說(shuō)明同類(lèi)物質(zhì)的共性，又能解釋同類(lèi)的不同物質(zhì)的性質(zhì)變化規(guī)律。

2.跟進(jìn)題組訓(xùn)練

跟進(jìn)題組訓(xùn)練，則是需教師從操作層面上對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。一種好的思維模型需要通過(guò)題目訓(xùn)練去檢驗(yàn)效果和完善提升，更重要的是對(duì)題目進(jìn)行有意義的梳理和整編。這里提出以下兩種訓(xùn)練方式：

①模仿練習(xí)

教師可仿照選考真題詞條式的考查形式，重視知識(shí)的涵蓋面，匯編對(duì)題訓(xùn)練，并形成高效、有序的解題范式。例如，教師可在課上或課后選擇以下試題進(jìn)行練習(xí)和對(duì)比。

①(2020·1月選考)在常壓下，甲醇的沸點(diǎn)(65 ℃)比甲醛的沸點(diǎn)(-19 ℃)高。主要原因是________。

②(2020·4月模擬)在常壓下，乙醇的沸點(diǎn)(78 ℃)比甲醚(-23 ℃)高。主要原因是________。

③(2020·3月模擬)在常壓下，固態(tài)水的密度小于液態(tài)水。主要原因是________。

④(2020·4月模擬)在常壓下，乙醇在水中的溶解度比溴乙烷在水中的溶解度大，主要原因是________。

⑤鄰羥基苯甲醛比對(duì)羥基苯甲醛溶、沸點(diǎn)低的原因是________。

⑥(2020·3月模擬)在常壓下，甲苯的沸點(diǎn)(111 ℃)比苯的(80 ℃)高，解釋原因________。

⑦SiO2、SiCl4、SiF4的熔點(diǎn)依次為1 610 ℃、-69 ℃、-90 ℃，解釋熔點(diǎn)差異的原因________。

⑧(2020·3月模擬)已知金剛石中C—C鍵小于C60中C—C鍵能，有同學(xué)據(jù)此認(rèn)為C60的熔點(diǎn)高于金剛石，你認(rèn)為此說(shuō)法是否正確________，并闡述理由________。

該題組突顯了對(duì)“結(jié)構(gòu)”決定“性質(zhì)”的考查，主要涵蓋了晶體類(lèi)別、微粒作用力類(lèi)型、熔沸點(diǎn)、密度、溶解度等主要知識(shí)。

②變式練習(xí)

高考備考，教師既要立足于備“一萬(wàn)”，深耕現(xiàn)有真題，更需要有一些前瞻性，有足夠的提前量去備“萬(wàn)一”。這種前瞻性，可以體現(xiàn)在考查內(nèi)容和角度上，也可以體現(xiàn)在考查方式上，還可以體現(xiàn)在理答方式上。教師在充分研究歷年各省市高考真題及地市模擬試題的基礎(chǔ)上，對(duì)試題進(jìn)行深度挖掘，變換形式，也可形成相應(yīng)的題組。

①(2020·3月模擬)醋酸可通過(guò)分子間氫鍵雙聚形成八元環(huán)，畫(huà)出該結(jié)構(gòu)________。(以O(shè)…H—O表示氫鍵)

②韓國(guó)首爾大學(xué)的科學(xué)家將水置于一不足夠強(qiáng)的電場(chǎng)中，在20 ℃時(shí)，水瞬間凝固形成“暖冰”，解釋原因________。

③(2020·3月模擬)乙酸汽化時(shí)，測(cè)定氣體的相對(duì)分子量，有數(shù)據(jù)表明其摩爾質(zhì)量變?yōu)?20 g·mol-1，從結(jié)構(gòu)上分析其可能的原因是________。

④分別量取0.5 mol CHCl3、(CH3)2CO、C2H5OH及H2O，并測(cè)量其溫度。然后分別混合CHCl3和(CH3)2CO，C2H5OH和H2O，攪拌并測(cè)量溶液溫度所能達(dá)到的最高值。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：前者升溫9～11 ℃，后者升溫4～5 ℃。請(qǐng)解釋原因________。

⑤已知冰的熔化熱為6.0 kJ·mol-1，假設(shè)每摩爾冰中有2 mol氫鍵，且熔化熱完全用于打破冰的氫鍵，最多只能硬壞冰中15%的氫鍵，計(jì)算冰中氫鍵能為_(kāi)_______。

題組中的⑤，就是由2011年浙江高考理綜考試的一道選擇題改編而來(lái)，對(duì)“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的考查從定性轉(zhuǎn)向定量，全面檢驗(yàn)學(xué)生的信息獲取和整合的能力和計(jì)算能力，考驗(yàn)學(xué)生知識(shí)體系的耐震性。

四、反思改進(jìn)，尋找“新”起點(diǎn)

2個(gè)月后，又一次溫州市選考模擬考試成績(jī)揭曉，考情如表7、表8所示。本文中作為研究樣本的第26題(3)小題的區(qū)域得分率實(shí)現(xiàn)正增值。這說(shuō)明，基于精準(zhǔn)教學(xué)理念，利用數(shù)據(jù)賦能解決教學(xué)短板的路徑的探尋已初見(jiàn)成效。

表7 整卷得分率增值比較(區(qū)域?qū)用?

表8 第26題得分率增值比較(區(qū)域?qū)用?

但是，筆者也有了更多的思考：

1.如何讓緘默知識(shí)顯性化？

教師進(jìn)行試題講評(píng)時(shí)，把知識(shí)點(diǎn)及其聯(lián)系講深講透的同時(shí)，如何能進(jìn)一步詳盡的展示思維過(guò)程？讓學(xué)生從核心知識(shí)、題目結(jié)構(gòu)、解題步驟、解題格式等角度進(jìn)行說(shuō)題，這種方式適用于課內(nèi)?；蛘咦寣W(xué)生通過(guò)“復(fù)盤(pán)”的形式展示思維過(guò)程，這種方式適用于課外?！罢f(shuō)題”和“復(fù)盤(pán)”都能暴露學(xué)生的思維過(guò)程。

2.如何找到“建?！迸c“脫?！毙茏罴训钠胶恻c(diǎn)？

建模相當(dāng)于是圍棋中的定式，有助于學(xué)生更全面的分析、解答問(wèn)題，當(dāng)然也需要學(xué)生來(lái)靈活運(yùn)用。教師要幫助學(xué)生既能“進(jìn)得去”，對(duì)問(wèn)題有深入細(xì)致的分析，又能“出得來(lái)”，對(duì)問(wèn)題有較高的站位，從全局去把握分析。

有的時(shí)候，模型的完善度與實(shí)際操作性或應(yīng)用的實(shí)際效果并不一定正相關(guān)。脫模，恰恰是指不拘泥于模型定式，是對(duì)模型定式的靈活運(yùn)用。如何在建模與脫模之間找到效能最佳的平衡點(diǎn)，值得教師去思考。

再比如，數(shù)據(jù)一定是問(wèn)題的全部體現(xiàn)嗎？學(xué)生的得分率高，一定就沒(méi)有問(wèn)題嗎？得分率高是否還有其他原因(比如試題更適合學(xué)生)？教師如何以大數(shù)據(jù)為支撐，關(guān)注過(guò)程評(píng)價(jià)，通過(guò)即時(shí)監(jiān)測(cè)和快速反饋，優(yōu)化學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和教學(xué)供給，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)發(fā)展？