化学教学设计的热点及发展趋势

张艳红，吴鑫德，姚建民

(1.湖南师范大学化学化工学院，长沙 410081;2.长沙市长郡中学，长沙 410002)

一、教学设计研究发展的背景

(一)教学设计的理论基础

从20世纪60年代开始，教学设计理论的发展不断向前推进。教学设计的学科性质属于教育技术，其中涵盖的理论却包括学习理论、教学理论、传播理论和系统论。从支持教学设计的学习理论出发，教学设计可以分为以客观性为主的行为主义的联结学习和以主观主义为主的认知主义学习理论［1］。

斯金纳的行为主义的联结学习理论，强调学习是刺激与反应的联结。这种联结是直接的、无中介的，是靠尝试错误建立，通过外部的奖励或惩罚等外在控制实现，并且用环境中的事件来解释学习过程。行为主义的联结主义主张学习是由客观环境中的刺激决定。行为主义应用到学校教学实践中，就是要求教师为学生创设一种学习环境(刺激)，塑造和矫正学生的行为(反应)，在最大程度上培养学生的适当行为，消除不适当行为［2］111－132。在行为主义学习理论中，教师是领导者、权威者，学生是被领导者、接受者。虽然行为主义学习理论提出的练习律、效果律和准备律三大学习律在我们今天的学校教育中仍然沿用，并有一定的教学价值，但是行为主义学习理论是斯金纳等心理学家在动物实验基础上总结出来的有关学习理论，与人类的学习理论存在很大的不同。首先，从生物学的角度，人的智能发育程度远远超过动物，所以人类拥有其他生物无法比拟的思维力和创造力。其次，从社会学的角度，人类能够改造自然，利用自然，而其他生物则只能顺应自然。再次，从历史学的角度，人类博大的文明使其学习对象和学习内容都极其丰富。最后，从哲学的角度，人是具有主观能动性的个体，从而赋予了人类生活充分的自由。综上可知，人是一个有思想、有情感的异于其他生物的动物，其学习过程并非只是单纯的对客观刺激的接受和反应。

兴起于20世纪50年代中期的认知主义学习理论，强调学习是学习者通过知识的同化、顺应和平衡，主动改造和完善已有的认知结构，形成新的认知图式［2］221－246。认知主义异于行为主义学习理论，认为学习是一个以人的意识为中介，既包括刺激—反应的直接联结，还包含信息的选择、加工和存储的复杂过程。在这个过程中，学习者的已有认知结构是学习的基础。有意义的教学则是将新的认知结构和学生已有的认知结构在反复和双向的相互作用过程中，形成具有可利用性、稳定性、清晰性和可辨别性的新的认知图式。作为认知主义的代表人物之一的加涅更是将行为主义和认知主义有效地统一起来，认为学习过程包括接受神经冲动、选择性知觉、语义性编码、检查、反应组织、作业等阶段，同时贯穿着反馈及强化。因此，学习受外部和内部两方面的制约。外部条件主要是输入刺激的结构与形式，内部条件是主体以前习得的知识技能、动机和学习能力等。认知主义学习理论起源于儿童心理发展研究，成熟于20世纪90年代的建构主义学习理论，其研究领域涉及了认知结构的性质及其发展条件、学习的条件及心理结构等。总的来说，认知主义的贡献主要体现在，强调知识是对客观世界的接受、假想和假设，具有客观性和不确定性。学习是学习者主动建构知识的意义的过程。学习者是学习的主体，是一切教学活动的中心。同时，学习的初级层次和高级层次说解释了学习在实际操作过程中的复杂性。

行为主义学习理论从学习的行为特征出发，揭示了学习的外在表现;而认知主义从学习的本质特征出发，解释了学习的心理结构。显然站在各自的角度，两者的理论都是合理的。但是，学习者的学习过程是一个整合的过程，既包括显性的学习行为习得，又包括隐形的学习心理变化。所以，一个科学的学习理论应该是能够解释学习外在表现和内在变化的协调统一。2007年美国教育学界、心理学界爆发了一场关于建构主义教学的大辩论，有人认为应实施科学、合理、有效的教育教学活动［3］，既不能盲目地提高学生的主体地位，削弱教师的主导地位，也不能一味地忽视学生的主观需要，视其为知识的容器，进行灌输式教学，而应该以“新型建构主义学习理论”为基础，实施“主导－主体”教学模式［4］。

(二)教学设计的模式

教学设计作为联结教学理论和学习理论的桥梁，是贯通于教师的“教”和学生的“学”的有效通道。从肯普模式的“四要素”、“三问题”和“十环节”［5］42，到迪克—凯瑞的最接近教学事实的教学设计模式［6］51－52、史密斯—雷根的策略教学设计模式［5］53－54，以及何克抗教授提出的“主导—主体”双主教学设计模式［4］，这些研究虽然研究背景不同，但是都包含了分析(Analasis)—设计(Design)—开发(Development)—实施(Implement)—评估(Evaluation)(ADDIE)五个阶段。综合这些研究成果和教学设计的本质，我们提出如图1所示的教学设计模式范式。

此教学设计模式结合ADDIE模式，展示了教学设计五步骤的内容及其相互关系:

分析作为教学活动的启动，要求教学者在教学之初明白教学目的，即学习者通过学习将能做什么;同时，根据加涅的学习结果分类说对学习结果进行分类;然后，了解学习者现有的起点行为和学习特征，结合已有的学习环境和学习资源进行分析，为进入下一步设计过程做好准备。

设计即形成课程基本要素。教学设计者在已有分析的基础上，进行学生学习目标的设置、学习任务的安排以及学习条件的设计。设计过程涉及到课堂教学内容的选择与安排，是整个教学内容的决定因素，在教学设计过程中起着重要的作用。

“开发”，即开发并创建教学材料的方法与流程。首先，教学设计者应该考虑到教学过程中的策略开发，包括组织策略、传递策略和管理策略，具体包括教学内容的组织方式、次序排列、具体教学活动安排、教学媒体的选择与使用、学生分组以及教学资源的计划与分配。其次，教学设计者应该编写并制作教学资料，用于课堂教学。最后，教学设计者还应该开发评估工具，用于检测目标中所描述的行为是否已经达到。评估工具的方式可以是纸笔测验、观察量表、档案袋设计等。开发过程是整个教学活动的前瞻性把控，是决定教学活动如何实施的关键步骤。教学设计者必须在此阶段充分设计课堂可能发生的一切事件及其相应的措施，尽量使课堂达到预期的效果。

“实施”即严格流程，落实完善。教学设计中必须有实施环节。实施环节是对上述三个环节的检验与反馈，是决定整个教学设计能否付诸真实课堂的试金石。

评估是整个教学设计中必不可少的一环。评估的内容不仅包括对学习者学习效果的考评，还应该包括其他4个步骤的反馈。评估的手段应该是形成性评价与总结性评价的结合运用。评估结果是对教学效果的评价，也是对教学设计进行修改的依据。

该教学模式的特点是，首先评估作为整个设计过程的中心，是每个环节都必须考虑的一个因素。同时，评估结果反过来又会制约其他环节的设计与执行。其次，其他4个环节通过弧线联结形成圆，无起点和终点，表明教学设计的每一个环节都是另一环节的基础。如果前面环节的内容已经达到，是可以直接从下一个环节开始。最后，本教学设计模式是课程设计者在综合分析教学目的和学习者起点行为的基础上，开发出适合学习者的学习内容和学习组织形式。因此，教师和学生的关系是“学生主体、教师主导”的双主体关系。

二、化学教学设计的热点

(一)回归教育本质的教学设计理念更新

1.从“老三论”到“新三论”［7］

教学设计理论“老三论”从20世纪出开始盛行，主要包括系统论、信息论、控制论。教学设计作为一个系统，具有整体性、层次性、动态性和最优化的特点。教学的整体性，首先体现在教与学是一个整体。教是学的前提，学是教的基础。教与学互为统一、互相促进。其次，教学流程是一个整体。针对统一的教学目的，选择相应的教学内容和媒体教学工具，最后进行教学评估。教学设计的层次性，表现在设计者根据教学目的和学习者的认知水平、认知结构选择的教学内容具有层次性。因此，教学设计者在进行教学设计时，应考虑学生已有的学习起点，选择适合于大多数学生的教学活动。系统由部分组成，系统大于各部分之和。原因就在与系统中各部分动态互补性和最优化。20世纪60年代，教学设计理论发展到“新三论”，即耗散结构理论、协同学和超循环理论。“新三论”是对“老三论”的补充，强调教学设计系统内部各组织达到和谐是需要外部条件和内部条件的相互支持和共同制约的，具有非线性、开放性、涨落性和协同性。耗散结构理论认为，开放的教学设计系统各组织之间通过相互作用，使远离平衡态的非线性去通过“涨落”形成有序的自组织系统。协同学理论强调，教学设计系统内部是通过相互支配、相互协同，相互进化的。因此，结合“老三论”和“新三论”，更有利于对教学系统更本质的认识，从而能够更加准确、有效的设计教学系统。

2.从“以教师为中心”、“以学生为中心”到“教师主导、学生主体”

教学设计虽然是施教者的活动，但是学习者却是设计的重心。“教师主导、学生主体”的新型教学设计理念突出了在教学活动中，教师与学生的地位应该是平等与互助的。教师是学生学习的支持者、引导者和促进者;而学生则是学习的主体，是知识的主动建构者［8］。因此，“双主”教学设计理念是对教学本质的尊重与实现。教师与学生是教学活动中必不可少的部分，相互依存、相互促进，任何偏一方之言都是无意义的。

3.从“以学科知识为中心”到“以问题为中心”

“以学科知识为中心”的教学设计理念强调学习就是知识的掌握。加涅认为，知识是对客观世界的解释、假想和假设。知识是客观的，是逐渐发展的。因此，“以学科知识为中心”的教学设计理念是对学习的表观认识、狭义理解。“以问题为中心”的教学设计理念以问题为教学活动的组织者，引导学生在解决问题的过程中，发现并总结学习思维方法，促进知识的迁移，为学生在不同情境中运用知识提供可能性［9］。所以，从整体来讲，“以问题为中心”的教学设计理念更接近教育的本质，更有利于学生的发展。

(二)优化教学环节的教学实施创新

1.构建三维目标，建设高品质化学课堂

化学是一门以实验为基础的学科，主要研究物质的组成、结构和性质。因此，化学学习异于物理、数学等学科的学习，要求学生在化学学习过程中形成特有的化学思维。化学教学目标设计包括知识与技能，过程与方法，情感、态度和价值观三维目标。基于三维目标的化学教学研究产生于我国新课程改革背景中，是为了一切学生的全面发展。目前，从课程改革的实践来看，各校化学教师都在积极响应用三维目标理论指导实践，为提高教育教学效果和学生的发展起到了一定的促进作用。从教学研究来看，文献中较多地研究用教学理论来整合三维目标选择教学策略，从教与学的角度为三维目标的教学提供了坚实的理论依据。但是，探索三维目标的本质内涵、分类来源，以及在理论的基础上如何针对化学学科特点进行有效的基于三维目标的化学教学策略仍是我们当前化学教学设计的热点和难点问题［10］。

2.创建学习共同体，建设活泼化学课堂

传统的教学模式仅以班级授课制为主，其高效性和可控制性是显而易见的。但是，班级授课制忽略学生的个体差异性，不利于学生的个性化学习与创新精神的培养，其弊端也是非常明显的。建构主义学习理论，强调学生的有意义学习和对知识的主动建构，教学只是创设有利于学生学习的情境和学习工具。认知分布式理论认为，认知的产生与获得是分布在人脑内部和外部认知附件之间，分布在人类群体之间，以及分布在不同的时间和空间上［11］。学习共同体正是综合认知分布的一种学习模式，是包含着协商、异质、脱域和多重互嵌的共同体意义，并使之成为支撑以知识建构与意义协商为内涵的学习平台。学习共同体的分析包括实习场、实践共同体和学习型社会三个水平的研究［12］。知识是在多元结构和多重水平的社会性支持中建构起来的。研究知识的复杂性就必须重视知识生产场所的多样性、多种结构支持的可能性，同时关注这些结构之间的相互嵌套和彼此互动是学习共同体主要的研究领域。

3.整合现代教育技术，建设高效率化学课堂

多元智能理论认为，人类智能包括言语智能、数理逻辑智能、空间智能、身体—运动智能、音乐智能、人际关系智能、自我认识智能和自然观察智能八大智能［13］。各智能之间相互独立，又相互促进。因此，在实际教学过程中应该多渠道全方位多样化选择，多方面解决问题。现代教育技术的迅猛发展为课堂教学提供了视觉、听觉方面的技术支持，其优势包括:不受时间、空间限制;能够提供替代经验;促进学生认知能力发展;扩大教学规模，提高教学效率等等。现代教育技术应用于化学教学课堂，具体表现在:与化学概念课堂相结合，使微观化学变化直观化、形象化;与化学实验教学整合，使学生亲身体验化学，有利于培养学生的化学学习兴趣［14］。

4.结合多种教学评价，建设全面化学课堂

教育的目的是培养德、智、体、美全面发展的人。作为教育指挥棒的教学评价在学科教学中的作用显得尤为重要。现有教学评价存在的弊端是过分重视学生的学校学习成绩，且评价方式比较单一。要改变这种现状，就应该采取多元的教学评价方式、评价内容、评价主体、评价对学生个体多个成长阶段的关注等措施［15］。评价方式包括综合性评价、学生档案袋评价和表现型评价。评价内容包括学生的知识、技能、情感、态度、价值观等方面。评价的主体应该是从传统的教师处于唯一权威的评价主体地位的藩篱中解脱出来的，同质和异质的同伴互评、学生自评与教师评价相结合的教学评价新模式。评价应关注学生个体的多个成长阶段。每个学生都有其优势智能领域，应尊重学生的个体差异性，发展其优势智能。同时，结合学生的心理发展特点，有针对性地评价学生的行为。评价只是手段，学生的发展才是目的。

三、化学教学设计的发展趋势

(一)个性化

当代学校教育培养了许多高水平的专业人才，促进了我国经济的快速发展。但是，屡发的学校安全事件以及学生厌学、教师厌教的现象，让我们反思我们的教育出了什么问题。教育是在一定社会背景下发生的促使个体的社会化和社会的个性化的实践活动。因此，教育的本质是人的发展，是人的社会化和个性化统一、和谐的发展。而现代人性化教育被“理性化”教育、“工具化”教育取代。一方面，教育的主要内容和目标过于强调教会学生“如何而生”的知识与本领，而忽视学生“为何而生”的教育;另一方面，教育是成“材”、成“器”的工具化教育，而非成“人”教育［16］。所以，教育被异化了，不仅教师与学生的地位、关系被异化，还包括对教育本质的扭曲。因此，倡导教育的人性化教育刻不容缓。作为科学教育的化学学科更是在人性化教育中扮演重要的角色。实施化学教学设计的人性化，就是要在化学的学习过程中关注学生的个性的发展、关注学生的生命价值和为学生的未来生活作准备以及关注学生的“人”的发展。如何在化学教学设计中渗透上述人性化教育，将是未来化学教育必须解决的核心问题，也是让化学教育重焕生机的重要举措。

(二)开放性

教学活动是教师和学生借助一定的教学媒体传授教学内容的双边活动。教学活动的三因素(主体、客体和媒体)之间、三因素与外部环境之间都在不断的相互作用，因此教学系统是一个多向、非线性和开放的复杂系统。教学设计作为连接教学理论和教学实践的桥梁，其开放性是对系统内各因素形成作用的基础与前提。首先，化学教学设计的开放性要求教学设计者在设计时考虑教学目标、教学内容、教学方法和教学评价的多样性与长远性［17］。同时，结合化学的学科特点，适当增加学生的动手实验的机会，既可以设置与生活相关的家庭实验，又可以开放学校实验室，培养学生的动手能力和实验探究能力。其次，化学教学设计的开放性要求化学教学能够跨学科、跨领域、跨文化，全面结合各学科的思维方法与科学态度的特点，既巩固已掌握的知识与技能，又能够将新的化学知识较高效的掌握和融入到已有的知识体系中。

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