(2)围绕焦点问题共同开展探究活动:学生讨论并提出假设:反应前后总质量相等或不相等—→根据假设设计和开展实验:分别测定白磷在密闭锥形瓶中燃烧前后和铁钉跟硫酸铜溶液反应前后的质量—→观察实验现象和天平平衡情况,记录反应前后的质量数据—→实验结果表格化处理—→分析实验数据并得出结论:化学反应前后物质总质量相等。

(3)引导学生对探究过程和结果作出价值判断:如假设提出和实验设计的合理性,现象观察与数据记录的准确性,结论提出的逻辑性等。
(4)引导学生明确所得出的概念或规律:参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和,这个规律叫做质量守恒定律。
(5)引导学生建立与已有知识的联系,加深对概念或规律的理解,分析和解释蜡烛燃烧后质量减轻、镁带燃烧后质量增加的原因。
(6)引导学生阐述理由并形成理论:化学反应过程是构成反应物的原子重新组合的过程,且在此过程中,原子的种类、数目和质量都不变,因此,化学变化前后各物质的质量总和相等。最后总结:质量守恒定律是化学变化中的一条基本规律,一切化学变化都遵循这一定律。
(二)“信息加工—建构”策略
所谓“信息加工—建构”策略,是指按照信息加工的基本过程──注意刺激、刺激编码、信息的贮存与提取来设计化学教学过程,使学生在体验信息加工的过程中获得对化学知识意义的理解的一种教学策略。这种融合策略的理论基础是信息加工学习理论。
许多认知心理学家认为,人类的学习过程是一个信息加工过程。在这个过程中,学习者首先在环境刺激的作用下从外界有选择地知觉新信息,这些感官收录的信息包括课本提供的实例或说明材料、有关的化学实验及其现象、日常生活的所见所闻、教师的讲解等;接着联系长时记忆中相关的化学知识,主动地对新信息进行分析综合、抽象概括等思维活动,建构与生成新信息的意义(即把握新信息的本质或规律),新生成的意义应用于解决实际问题,或经过归类进入长时记忆并形成新的知识体系,以备后用。因此,运用学习的信息加工过程开展教学的过程可归纳为如图3所示。

例如,用信息加工方式建构“加热KMnO4制取氧气的反应装置的特点”的教学过程如下。
(1)创设情景,引发环境刺激。教师正在演示实验室用加热KMnO4制取氧气的方法,在引导学生观察实验装置的特点时,教师突然提出了这样一个问题:盛装KMnO4的试管的管口为什么要稍微向下倾斜?
(2)实验、观察,感官收录信息。教师要求学生仔细观察试管口处出现的现象:有水雾或水滴出现。
(3)提取原有化学知识经验,理解事物及其现象的本质。教师引导学生回忆有关的生活经验:固体物质都具有一定程度的吸湿性,热玻璃遇冷水易破裂等。学生由此理解了加热KMnO4固体的试管口要稍微向下倾斜的原因:若管口朝上,冷凝的水珠会倒流于试管灼热处,造成试管破裂,从而认识了这样做的必要性。
(4)将新知识纳入已有知识结构的适当位置,并应用于新情景中。教师要求学生解决加热分解碱式碳酸铜的仪器装配问题等。
(三)“接受—建构”策略
所谓“接受—建构”策略,是指教师通过讲解或启发诱导,使学生建立起以定论形式呈现的化学新知识与原有化学知识的联系,从而理解新知识的意义的一种教学策略。此策略是奥苏贝尔的认知同化学习理论的具体应用。
奥苏贝尔认为,影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。有意义学习的本质就是学生把新知识与认知结构中已有的相关知识建立起非人为的、实质的联系,从而理解新知识的意义。因此,要实现有意义化学学习,教师不但要激发学生有意义学习的心向,即激发学生把要学的化学知识与学生已有的化学知识之间建立联系的倾向,而且要在学习新化学知识之前激活学生认知结构中已有的相关化学知识,或提供给学生一些必要的与要学的化学知识有内在联系的引导性材料──先行组织者,例如,学习前的引导性材料,学习过程中的信息提示,一段有关的生活背景知识,一幅反映化学事实及其现象的插图或表格,一则生动的化学实验,一个富有启发性的化学问题等,它可以在原有相关的化学知识与要学的化学知识之间起“桥梁”作用,能够帮助学生在分析、比较、归纳、推理等思维活动中建立起新、旧化学知识之间的非人为的、实质性的联系,促进学生对新知识的本质或规律的认识和关系的把握,建构新知识的意义。这种教学的基本过程可表示为如图4所示。

例如,在人教版《义务教育课程标准实验教科书·化学》(九年级)中,关于元素分类概念的“接受—建构”教学过程可概括如下。[6]
(1)呈现先行组织者。教师引导学生回忆元素的概念。
(2)呈现学习材料。教师出示常见元素的原子结构示意图挂图或投影,并强调学习的目的:了解原子结构与元素性质之间的关系,建构元素分类的概念。
(3)引导学生分析、讨论。①元素的原子最外层电子数的特点:有些元素,像钠、镁、铝等,原子最外层电子数较少,为1~3个;有些元素,像磷、硫、氯等,原子最外层电子数较多,为4~7个;有些元素,像氖、氩等,原子最外层电子数为8。②原子结构与元素性质的关系:原子最外层电子数较少的元素,反应中容易失去电子,表现金属性,为金属元素,如钠、镁等;原子最外层电子数较多的元素,反应中容易获得电子,表现非金属性,为非金属元素,如氧、硫、氯等;原子最外层电子数为8的元素,反应中难以得到或失去电子,表现“化学惰性”,为稀有气体元素,如氖、氩等。
(4)引导学生归纳联系,建构知识体系。元素性质与元素的原子结构密切相关,根据元素性质的不同,元素可分为三类:金属元素、非金属元素和稀有气体元素。
从上述教学过程可以看出,学生的学习是在学生掌握了元素这个具有更大包容性的上位概念和原子结构知识的基础上,建立起原子结构与元素性质之间的关系,从而实现对元素的3个下位概念的意义的建构,比较好地体现了有意义学习的过程和结果的统一。
三、几点启示
1.化学教学应把学习的过程与内容相统一,以更全面地实现化学教学目标。化学过程目标与化学内容目标是化学教学目标的两个方面,因此在教学中要坚持两者的融合统一。既要反对传统化学教学只重视内容的达成而忽视了解达成内容的过程,也要反对以往发现教学和探究教学只重过程而轻结果的倾向。只有过程与内容在化学教学中统一起来,才能更好地实现化学教学目标。
2.化学知识的意义是在一定过程中建构的,建构化学知识的意义的途径具有多样性。在大力倡导探究式教学的今天,许多人错误地认为探究才能促进学生主动地建构知识。实际上,探究式学习或教学只是建构知识意义的一条重要途径,不是唯一的途径,接受式学习或教学和以信息加工为基础的教学等,也是学生积极主动地建构知识意义的重要途径和方式。主动建构知识意义的关键,在于教学的过程能否促使学生利用认知结构中已有的化学知识经验积极思考,主动把握化学事实及其现象的本质,建立新、旧化学知识之间的联系。
3.要注意分析学生已有的化学知识基础,以确定适当的化学教学起点。现代认知心理学十分关注已有知识经验在建构新知识的意义中的作用,认为它是学生建构新知识意义的前提和基础。因此,在化学教学设计时,一定要认真分析学生认知结构中与新知识相关的化学知识经验,以确定适当的化学教学起点,促进学生更好地建构新化学知识的意义。
4.应综合考虑化学教学内容的特点、学校的设备条件等因素,选择切实可行的融合策略。不同的知识应采用不同的有效策略去建构,同一知识也可能采用不同的策略去建构。例如,“质量守恒定律”的意义,既可以采用“探究—建构”策略去获得,也可以先告知质量守恒定律的含义,然后通过分别测定白磷在密闭锥形瓶中燃烧前后和铁钉跟硫酸铜溶液反应前后的质量去验证这一结论,再通过分析蜡烛燃烧后质量减轻、镁带燃烧后质量增加的原因,进一步加深对这个定律的理解,最后从原子的角度去认识物质反应前后总质量不变的实质。所以,在选用过程与内容的融合策略时,应根据教学内容的特点、学校的设备条件、学生的学习风格和教师的教学风格等因素加以综合考虑,以便更有效、更全面地达到化学教学目标。
[1]刘知新.更新课程理念 促使学生积极主动地学习──学习化学课程标准的体会[J].化学教育,2002,(9):8.
[2]刘知新.再谈内容目标与过程目标的融合统一──当今课改应予特别关注的问题[J].化学教育,2003,(9):9.
[3]吴庆鳞.教育心理学──献给教师的书[M].上海:华东师范大学出版社,2003.195.
[4]莫雷.教育心理学[M].广州:广东高等教育出版社,2002.134.
[5]高文.教学模式论[M].上海:上海教育出版社,2002.202.
[6]课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书·化学(九年级上册)[S].北京:人民教育出版社,2001.88,76.