从生活经验到科学概念：化学教学起点的教学策略

从生活经验到科学概念：化学教学起点的教学策略

教育科学研究 2009年 4期 作者： 王后雄
[关键词]化学教学；生活经验；科学概念；教学起点；教学策略
在新课程改革中，“从学生已有生活经验出发”已成为化学新课程的共同理念，教育理念、教材编写、教学过程都要基于学生已有的生活经验，这是对原有的课程与教学的突破和超越。然而，教学实践中，教学内容却远离学生的实际生活，给学生的学习设置了太多的障碍，使学生对学习化学望而生畏，对生活中的化学现象产生陌生感、距离感和恐惧感，长此以往，学生将失去实践的意识和能力。因此，教师必须科学利用学生生活中积累的已有经验，找准化学教学的起点，切实提高教学质量。
一、教学起点设计的教学论依据
1.“生活经验”知识的存在形式教材是课程的物化形式，是师生开展教学活动必不可少的工具。知识以物化形式和心理形式两种方式存在，物化形式的知识存储于书本等媒介之中，属于人类共同的经验；心理形式的知识存储于个体头脑中，属于个体经验。这两种知识形式是有机结合而非机械叠加的。长期以来，我国的教学设计中往往强调知识的物化一面，在教学内容的组织上往往更关注知识内容的选择、知识的逻辑体系和系统性，而对学生的个体体验和心理水平关注不够，忽略了知识的个体性特征和知识的价值属性，教学设计“人性化”缺失。德国当代哲学家彼得•科斯洛夫斯基指出：“文化与精神不是物与占有，而是生命与自我活动，人接受文化不是使自己被塑造、被社会化，而是自由地习得和自我活动”。[1]为此，教学要加强知识与生活、知识与学习者个人经验之间的联系。通过生活得到的知识与通过书本得到的知识是互动的，与学生的经验世界建立联系时，必须以生活作为“底版”，深入到人的生活方式和生存状态，以学生真实的生活作为教学的起点，恢复知识鲜活的状况，使课堂焕发生命活力。对于教师来说，其根本任务就是要立足于学生的生活与精神世界，重新创造和恢复知识的活力。课程与教材作为一个事先设计的情境，知识是其中的一个要素，必须将知识纳入一定的情境中。教学设计应具有一种主动走向学生，向学生靠近的姿态与倾向，不能只是静静地“站在远处”等候学生的靠近，必须主动“走向”学生。这就意味着要消除知识的冷漠外壳，破除知识的边界，为学生进入知识并与知识对话铺设多样的路径。向学生靠近，知识与学生的对话就能在不知不觉中进行，教学形成一种将学习者“卷入”其中的能力[2]。这就要求在教学起点的设计中更加突出知识的心理形式的一面，改变教学起点的确立方式，提高其“亲和力”，尽可能通过设计恰当的方式来消解知识对于学生的控制，促进知识与学生之间的对话。
2.“生活经验”的教学起点设计学习准备是指学生在从事新的学习时，其原有知识水平和原有心理发展的适应性。任何一个学生都是把他原来已知的知识、技能、态度带入新的学习过程之中。在教学设计中，教学设计者必须了解学生原来具有的知识、技能、态度等（有人称之为起点能力），而起点能力分析就是教学起点的设计。对学生的起点能力的分析与对学习内容的分析密切相关。如果忽视对学生起点能力的分析，学习内容的确定就会脱离学生的实际。如，将学生的起点定得太高，脱离学生的实际水平，就会使学生在高难度的学习内容面前望而却步，降低教学效果；将学生的起点定得太低，脱离学生的实际水平，就会造成学生时间和精力的'浪费，使学生在低水平的内容上做无效的劳动[3]。长此以往，就会降低学生的学习兴趣。因此，比较准确地了解学生认知准备水平和确定学生的起点能力，可以在一定程度上提高教学效率，收到良好的教学效果。美国著名教育心理学家奥苏伯尔有一段经典的论述：影响学习的唯一最重要的因素就是学生已经知道了什么，要探明这一点，并应据此教学。他指出：当学习者把教学内容与自己的认知结构联系起来时，意义学习便发生了[4]。因此，要促进新知识的学习，就要增强学生认知结构与新知识的有关联系。其前提是要先了解学生的原有认知结构的状态，在此基础上，通过教学加强新旧知识的联系，这样才能把新知识纳入学生原来具有的认知结构中。因此，分析学生知识起点能力，就是判断学生原来具有的知识结构的状态。戴尔（E.Dale）在1969年构建了“经验之塔”，他指出：就认知学习来说，学生在启蒙阶段应该通过直接的经验学习，从感知入手[5]。科学教育者杰亚夫（R.Drive）研究发现：学生科学学习的成绩与其先前经验的相关性，要大于与其通常意义上的认知水平的相关性[6]。这个研究告诉我们生活经验对形成科学观念的重要性，我们必须将生活经验看成是逐步形成科学概念的一个必要前提和准备阶段。在化学学习中，学生的初始状态主要指学生已有的生活经验。已有生活经验是指学生日常生活实践中对客观世界形成的认识和体验。它主要体现出直观性、自发性、顽固性、差异性等特点[7]。这就要求教学要以学生已有经验为依托，通过设计各种促进学习的过程和资源，促进学生的学习与发展，即通过对教学起点的重构，实现对学习的重构。
二、以生活经验作为化学教学起点的教学策
1.重视联系，促进同化奥苏伯尔提出的“先行组织者”理论强调，新的概念和原理的学习应与认知结构中原有的观念建立合理的联系，才能产生有意义的学习。新旧概念的相互作用，就是新旧意义的同化，其结果是新概念纳入原有的认知结构中，原有的认知结构得以丰富和扩大。概念同化就是指学习者利用原有认知结构中适当的概念来学习新概念的一种方法。这一观点不仅是有效教学的重要基础，同时也为教学设计提供了一种重要的方法论。如果学生在学习新知识时，其认知结构中具备了同化所学新知识的观念，我们就说学生具备了知识的准备。现代课程理念提示我们，教材内容要与学生的生活经验和社会实际相结合，这有助于培养学生的科学素养。化学在科学技术中的含量很高，在日常生活领域和社会领域中的渗透和应用非常广泛。正是由于化学与生活的广泛联系，化学教学也应该以日常生活为基础，反映学生对化学知识的需求。学生的生活经验，既可以作为学生学习化学知识的感性知识基础，提供化学知识建构的情境，又可以作为化学概念表征的原型，更重要的是学生的生活经验可以作为化学问题解决的对象。而这些问题是模糊的、结构不良的复杂问题，学生一旦解决这类问题，则有利于提高其从现实复杂情境中构建化学模型的能力[8]。在化学教学中，课程内容的选择要注重面向学生的生活，首先要能引起学生共鸣、能唤醒学生的生活经验。因为学生对不同的生活经验的兴趣是不同的；鲜活的生活经验为后续学习的内容建立“桥梁”，使学生的学习过程“平易化”，能降低新学内容的难度，促进概念的同化。同时，教师要善于对教材内容作生活化处理。一方面教材的编写总是滞后于学生的生活，教师要对教材进行处理，使教材中的普遍性知识与学生特定的生活经验相联系，达到面向生活的目的。另一方面学生的生活存在地域差异，这是教材难以兼顾的，教师有必要将教材内容与本地区、本学校学生的生活实际联系起来，充分利用地方课程资源，实现“从生活走向化学”的课程理念。
2.合理筛选，满足教学每个学生的生活以及从生活中获得的经验都是独特的和不断变化的，教师与学生具有不同的生活世界，教师和学生之间容易形成“代沟”，因而教师不能以自己现有的生活经验或自己青少年时期的生活经验去揣摩学生的经验，而应该关注广泛的学生生活。另一方面，学生已有的生活经验是丰富多彩的，但他们缺乏对经验进行识别、开发和运用的意识与能力，因此，将学生的生活经验用于化学教学的首要任务，是对经验进行辨析和选择，在针对某一具体问题的学生生活经验中，教师需要确定哪些经验是符合学生认知发展规律的、哪些经验是大多数学生经历过的、哪些经验是易于表象能开启学生思维的，等等。为此，教师在筛选学生的生活经验时，应该遵循以下筛选原则[9]：（1）切适性原则。一是要符合学生的心理、年龄和兴趣等认知发展规律，能激发学生的学习兴趣；二是要考虑到所选经验与教学内容的关联性，要有助于学生体验到自身生活与所学内容的联系。如，初三学生正处于形象思维向抽象思维的过渡阶段，这就决定了化学入门学习的难度，要选择和利用学生日常生活经验来帮助他们步入化学学习。（2）亲和性原则。从学生已有生活经验中筛选经验用于化学教学，必须让学生感到可亲近，具体说就是要选择大多数学生确有体验的、易接受的、能引发共鸣的生活经验。这就要求教师要关注学生群体的差异，尤其是关注城乡生活环境的差异，否则会脱离部分学生的生活经验。（3）易表象原则。学生已有生活经验渗入化学教学过程，往往是从教师通过语言唤起学生的表象开始的，这种唤起的效果与这一生活经验的表象化难易程度直接相关。而且，教师很难做到选择的生活经验是每一个学生都体验过的，对于那些没有体验过该生活经验的学生，教师只有通过语言描述使他们形成表象。这就说明，选择学生已有生活经验时，应有利于通过语言描述使学生形成表象。
3.有效迁移，促进学习建构主义认为，学习在本质上是学习者主动建构心理表征的过程，是主体以已有的经验为基础，通过与外部世界的相互作用而主动建构新的理解、新的心理表征的过程[10]。这说明学生已有生活经验是新的学习的起点，是学习之所以发生的中间环节， “旧知识”和“新知识”之间需要建立“联结点”。受认知水平和思维能力的制约，学生有时候并不能自觉地联系生活中的相关原型来解释化学现象或规律，这就要求教师有针对性地引导学生进行联想和迁移，激活和调度相关生活经验来促进学生对新知的理解与建构。如，学习“化学反应中的能量变化”时，学生由于从未接触过放热反应、吸热反应的概念，难以想象出化学反应中能量的释放与储存过程。此时教师可以先和学生一起分析“放水”、“抽水”过程中能量的转化情况，因为学生对放水、抽水的生活实例很熟悉，很容易理解其中能量是如何变化的。有了这个基础，教师再将这一能量变化的过程迁移到化学反应中，学生就比较容易理解放热和吸热反应的本质了。当然，在学生的生活世界中还有很多与化学学习过程密切相关的体验，教师要善于挖掘和利用这些宝贵的资源。
4.纠正错误，实现转变学生在学习化学前就存在着对自然现象的个体认识（前科学概念、错误概念、教学前概念），这些认识是在日常生活中缓慢形成的，是对客观世界的朴素观念，它们是学习化学知识、解决化学问题的基础。同时，这些经验可能是错误的，有的则完全与科学概念相悖，因此，人们一般把前科学概念叫做错误概念。一般来说，学生头脑中的前科学概念尤其是错误概念不但会妨碍新知识的理解，而且会导致学生产生新的错误概念。因此，教师应努力帮助学生较好地实现由“朴素观念”向“科学观念”的转变。有研究发现，学生头脑中的错误概念有极强的顽固性，甚至他们在学习化学课程几周后，又恢复了最初的错误概念（见表1）。
表1
前科学概念促进甜的物质白色塑料的污染绿色食品酸味静止通电云雾
科学概念催化剂糖类白色污染绿色化学酸类平衡电离电子云
这是因为学生花费相当多的时间与精力建构了自己的“朴素理论”，所以无论在感情上还是在理智上都有了依赖感，从记忆角度上难以一时抹去。著名科学哲学家和科学教育家马修斯（M.Matthews）就曾转引沃尔帕特（L. Wolpert）的话说：“如果一些认识是与日常认识相一致的，则就几乎不可能是科学的，因为，世界并不是像日常意识所认识的那样运作的。”[11]为此，这也就可以被看成是学生化学学习的主要困难所在。观念转变不仅涉及学生在入学前已形成的各种先有观念，即使在入学后学生也可能由于不恰当的教学、媒体的误导等形成一些新的、与科学观念相矛盾的错误认识或观念，这些生活观念都是我们在教学过程中要及时纠正的。学生头脑中的前科学概念或错误概念具有广泛性、肤浅性、顽固性、自发性、特异性、表象性、迁移性和隐蔽性等特征。要改变学生的这些错误认识，教师首先要弄清楚学生已有的生活经验，并提供具体的、具有说服力的科学事实，使学生认识到原有观念的不足，产生认知上的冲突；然后用科学的方法重新分析生活世界中的化学现象，一旦学生运用生活中错误的经验对化学现象或规律作出有偏差的解释时，教师则可以通过“反例法”或富有启发性的问题导引，使学生错误的思维过程得以暴露和外化，及时对学生的认知情况作出诊断、调整、矫治，使之与错误的认识产生矛盾、冲突，最终放弃错误认识，接受科学概念，转变自己不正确的观念，实现对科学概念的全面、准确的理解。
5.挖掘已知，强化应用新课程理念提出化学教学要面向学生未来的生活世界。学生已有生活经验中常常蕴含着丰富的化学知识的“应用点”，教师要通过教学引导学生分析、思考、领悟、感受，不断地提升、发展学生已有生活经验的水平层次，触类旁通、举一反三，从而增强学生的应用意识。在化学问题解决中，利用学生的已有经验，教师可以增加面向生活的、模糊的、结构不良的问题，强化问题实践情境，培养学生问题解决中的实践意识。对学生“已知”的认识不足是当前中学化学教学效率不高的重要原因，教师只有全面了解学生的整体“已知”和个别“已知”状况，找准教学的起点，才能有效提高教学效率。实际的、未抽象的现实问题一般都是综合的，这就使得学生在现实中积累的经验也具有综合性，它给化学教学中“案例多用”提供了现实的可能性。一方面，一个典型的生活经验可以说明几个化学问题，理解好这样的生活经验可以带动很多相关化学概念和规律的理解，产生以点带面的效果。如， “铁锅里残留少量水比干燥状态下更易生锈”，这一生活经验可以用来说明金属电化学腐蚀的条件，也可以用于分析电化学腐蚀的原理，还可以据此推出金属防腐的方法。另一方面，学生的一个典型的生活经验，可以用于化学课堂中的不同教学环节。如，在课题引入环节，某一生活经验可作为本课题的感性知识基础或提出与本课题相关问题的依据；在形成概念和掌握规律的过程中，该生活经验可以作为背景和原型，为归纳和推理提供支持；在概念和规律的应用环节，仍然可以再回到该生活经验，用化学思维方法帮助学生加深和拓宽已有的生活经验。课程目标是基于学生的行为改变而言的，是对学生通过有关内容的学习达到某种行为变化的预期设计。根据课程标准设定的教学起点，不是实际的教学起点。实际的教学起点应根据教学对象实际的能力确定。回归学生已有的生活经验，是课程目标的起点，更是教学设计和教学实施的起点，教师应善于通过观察、访谈、提问、测验等方式了解学生已有生活经验和“前化学”知识，用“已知”来促进对“未知”的理解，并以此作为教学设计的出发点。这是设计者朝向“学习者中心”教学设计跨出
的实质性的一步。
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