基于知识分类的初中化学教学研究——以氧气部分为例.pdf

课程教学新探2023.18.基于知识分类的初中化学教学研究以氧气部分为例魏子璞曹英菲摘要在教学过程中，知识分类理念对教学设计环节起着指导教学目标和学习目标的确立、指导教学过程的安排和相关课堂活动的设计、确定恰当教学方法以及指导教师进行教学反思和评价等重要作用。合理运用知识分类理念是设计开展教学活动的基础，也是提高课堂有效性的保障。本文将基于知识分类理念对氧气部分知识进行分类并提出对应的教学策略。关键词 知识分类教学策略初中化学氧气教学knowledge）和结构不良领域的知识（ill-structural domain knowledge）（Steffe&Gale，1995）；在认知主义理论中，根据不同状态和表述，可将知识分为陈述性知识（declarative knowledge）和程 序 性 知 识（procedural knowledge）（J.R.Anderson，1983）。在化学教学方面，知识分类又有刘知新教授的“六分法”和马建锋教授的“四分法”两种较为常见的分类方法。教学活动是教师按照教学目标，通过传授知识完成教学任务，培养合格人才的双边活动。在教学过程中，知识分类理念对教学设计环节起着指导教学目标和学习目标的确立、指导教学过程的安排和相关课堂活动的设计、确定恰当教学方法以及指导教师进行教学反思和评价等重要作用。二、对氧气部分知识的分类基于以上分类方法，氧气部分的知识可划分为陈述性知识和程序性知识，是学生首次较为系统科学地认识、学习身边的某一种化学物质，其认知过程为今后研究一系列物质（如水、二氧化碳、金属等）打下基础。第一，从陈述性知识的角度来看，氧气部分的知识可划分为符号性知识与事实性知识。其中，实验室准备氧气原理的反应表达式（化学方程式）及相关反应物、生成物所对应的化学符号（化学式）属于符号性化学知识，让学生能够正确书写反应表达式与物质的化学符号是本部分的教学重点之一。事实性化学知识则是氧气的性质、实验室制取并收集氧气的装置及操作注意事项，这一部分是教学的重点也是难点。第二，从程序性知识的角度来看，这部分知识涉及的智慧技能是认识物质的一般规律和总结化学实验得出结论、反思结果，即从物理性质、化学性质、用途的角度认识氧气。动作技能则是学习并能够在实验室中操作常见气体的制取、净化、收集、检验与鉴别的方法，即氧气的制备、收集、检验与鉴别，以及观察记录氧气性质部分相关实验现象。通过对氧气部分的知识进行分类可以发现，氧气的陈述性知识是程序性知识的基础，诸多实验技能都依存于陈述性知识中的装置设计、反应原理等。同时，程序性知识也能为陈述性知识的记忆提供线索，将琐碎的知识串联起来帮助记忆与信息的提取。氧气部分是初中学生认识物质的起始课程，其学习过程与方法对后续学习水、碳及碳的化合物、金属、酸碱盐等物质乃至今后物质的认知过程有着重要意义。但由于第一单元与第二单元知识内容跨度较大，学生在理解和记忆氧气的制备与性质时较为困难，这导致在学习水或者碳及碳的化合物时，无法联系新旧知识。因此，笔者在进行氧气部分的教学时，借助知识分类的理念对氧气部分知识进行分类，并依据知识类型设计合理的教学策略，帮助学生初步形成元素守恒的观念并形成认识物质过程的思维 模型。一、知识分类理论与对教学的启示知识分类没有固定统一的标准。不同领域根据不同标准和目的，可将知识划分为多种类型。常见的知识分类有：根据知识是否容易传递可将知识分为显性知识（explicit knowledge）与默会知识（tacit knowle-dge）（M.Polanyi，1958）；在建构主义理论中，根据知识以及应用的复杂多变程度，可将知识分为结构良好领域的知识（well-structural domain 81课 程教学新探2023.18.三、知识分类视角下氧气部分教学策略（一）符号性知识教学，变抽象为具象在设计教学活动时，教师可将符号性知识进行适当的可视化处理，变抽象为具象，加强学生理解与记忆。具体操作时可用模型、实验等直观手段帮助学生感知符号性知识。也可引导学生使用概念图、思维导图等导引类可视化方法将符号性知识进行整理，使知识条理化从而减轻记忆负担。总之，教师应借助三重表征的综合方式，将宏观、微观、符号三者之间进行联系的同时，培养学生形成独特的思维方式，帮助理解其他较为综合的知识。（二）事实性知识教学，以实验链接生活氧气的性质与制备知识点划分较细，更多的是实验现象与反应原理的记忆。其中涉及红磷、木炭、铁丝、硫、石蜡分别在空气和氧气中燃烧的现象记忆，学生容易出现知识点不全或混乱的情况。笔者根据这部分知识的特点与学生特点总结了以下教学策略。（1）注意调动学生多感官记忆。在设计课堂教学活动时，教师可设计能够充分调动学生更多感官的活动，提高学生的学习效果。因此在氧气部分教学活动中，木炭与氧气反应、铁丝与氧气反应、氧气的制备收集和鉴别等实验可以让学生以小组的方式展开，在培养学生动手能力的同时，获得感性认识，进而引起刺激与头脑中理论知识相联系，达到提高记忆的目的。（2）注意知识结构化记忆策略。在开始一个阶段的教学之前，教师应对学生的已有知识结构进行梳理，找到新旧知识之间的联系，为学习新知识奠定基础。而在结束一个阶段的学习后，教师应引导、帮助学生建立知识体系，了解知识之间的关系。（3）注意根据记忆曲线进行联系。艾宾浩斯遗忘曲线认为知识的遗忘规律是先快后慢，之后便逐渐趋于不变。实验表明，学习知识的初期，最好集中复述，而在知识积累学习的后期则最好选择分散复述。故教师可在初期用默写的方式较为集中地让学生对基础知识进行复述，后期可采用典型例题的形式引导学生回忆相关知识并 应用。（三）程序性知识教学，“三步走”提升理解与运用学习程序性知识是让学生从陈述性知识过渡到自动化技能的过程，可分为陈述化、程序化、自动化 3 个阶段。在实验室制氧气的教学中，通常教师会给出高锰酸钾制氧气和过氧化氢制氧气的装置图，然后结合实验对该装置进行解释说明，这样可以让学生掌握 2 种制备气体和 3 种气体收集的方法。在教学这 5 种基本装置及其原理的内容时，笔者基于学生的认知过程和程序性知识的特点，对教学活动进行了重新设计。在陈述化阶段，教师需让学生了解有关的概念、原理、事实、步骤和要求等内容，对某一技能做出陈述性解释并用智慧技能指导动作技能。在程序化阶段，程序性知识受意识控制，由不能激活的产生式系统构成，指导行为的知识发生两种转变。在自动化阶段，整个程序本身将得到进一步精细化和调整，规则完全支配人的行为，技能达到相对自动化。因此，可以让学生亲手设计装置的使用，通过一些关键性问题引导他们对自己设计的装置进行修改，最终达到预期理想装置图。这里以制取氧气的发生装置的学习为例。首先，教师需加强第一章节中学生对于实验仪器的认识，可借助一个简单的实验让学生动手操作，巩固有关仪器名称及使用的陈述性知识与相关动作技能。然后在进行氧气制备时，将装置的构建分为发生装置和收集装置两个部分。在设计发生装置的环节，教师可给出一些实验仪器的装置图，如试管、酒精灯、烧杯、锥形瓶、胶塞、导管、长颈漏斗、注射器等，学生选择合适的装置进行组合。随后教师提出引导问题，让学生反思并改进自己设计的实验装置，加深对实验装置的理解，同时能够真正做到活学活用，在今后的学习中遇到新问题也可以用这样的方法进行自主学习探究。在教学顺序上，可以先讲解过氧化氢制氧气的方法，因为其实验装置较高锰酸钾制氧气的装置较为简单，特殊规则较少，根据教学效果来看，学生在这一部分的学习过程中能够完成该装置的设计和改进，最后和教材上的装置接近或一致。而高锰酸钾制氧气的装置设计可以作为这一过程的拓展练习，帮助学生在新的情境下重复该程序性知识，解决实际问题。参考文献：1刘知新.化学教学论（第一版）M.北京:高等教育出版社,1990.2马建锋.曾涛.化学教学论（第二版）M.北京:科学出版社,2015.3 黄梅.化学程序性知识的加工阶段与教学条件 J.中国教育学刊,2014(3):71-75.注：本文系北京市教育科学“十 三五”规划 2019 年度单位资助校本研究专项课题“提升农村小规模学校教学效能的研究”（课题编号：CDBB 19099）的研究成果。（作者魏子璞，北京市门头沟区清水中学副校长、高级教师；曹英菲，北京市门头沟区清水中学教师）