高中化学生态课堂中被忽视的限制因子的存在与转化*

徐明奎

（江苏省如皋中学 江苏如皋 226500）

高中化学生态课堂中被忽视的限制因子的存在与转化*

徐明奎

（江苏省如皋中学 江苏如皋 226500）

多数高中学生存在化学学习困难和化学学科素养不足的问题。在分析了影响学生化学学习因子的基础上，发现高中化学生态课堂中，由于教师教学的疏忽，存在以下限制因子：教学对学情的考虑不充分、教师的学科教学知识欠缺、化学学科素养培养不足。文章为将限制因子转化，对教学提出相应的建议。

教育生态学；限制因子；诊断性评价；化学学科素养

高中化学生态课堂以和谐平衡、动态生成的思想进行课堂教学，学生能进行自我管理和调控，能主动进行知识和意义的建构，学生主动学习者的角色得到了认同，师生间建立了平等、民主、和谐、互动的相互关系。但在实践和调查中发现：许多学生感到化学知识学习和应用困难、学生的化学学科素养不足。本文将从教育生态学的视角分析影响学生化学学习的因子，并探索解决问题的方法。

一、学生化学学习的限制因子

教育生态学将教育及其生态环境相联系，并以其相互关系及其机理为研究对象。在教育生态学的研究中，化学课堂可看成是一种由教师、学生和课堂教学环境共同构成的特殊的教学生态系统。影响学生化学学习的因子可分为三类：环境因子、学生因子和教师因子，每种分类中的具体因子如表1。

1840年，J．李比希研究了各种化学物质对植物的影响，他发现：谷类作物的产量，通常不受它所大量需要的营养元素的限制，反而受那些只是微量需要的原料的限制，某些微量元素成了作物增长的限制因子。1965年，赖特发展了限制因子的概念，指出：当生态因素缺乏时，或低于临界线，或超过最大忍受度的情况下，就会起限制因子的作用，即使其它因子的作用量都非常适度，个体的正常生长也会受到明显的抑制。这一原理经过拓展和完善介入到教育领域，就成为教育生态学的限制因子定律。限制因子定律在教学中表现出一定的特殊性，因为影响学生化学学习的各个因子不仅可以单独发生作用，而且因子间也可以发生相互作用，即所有的因子都可以成为限制因子。

表1 影响学生化学学习的因子

高中化学生态课堂努力为学生营造良好的学习环境，重视开发和培养学生的智力因素、非智力因素。课堂充分发挥了环境因子和学生因子的影响，但教师因子中还存在一些被忽视的问题。

教学未充分考虑学生的学情，尤其是对于学习困难的学生未采取有效方法。教师学科教学知识水平不一，学科教学知识欠缺，造成教学不利于学生理解。教学偏重知识和技能的掌握，化学学科素养培养不足。

这些教学中的问题成为学生化学学习的限制因子，是造成许多学生感到化学知识学习和应用困难、化学学科素养不足的重要原因。这就需要化学教师能主动地创造条件，积极地反馈调节，变限制因子为非限制因子。

二、限制因子的转化

1．利用诊断性评价，使教学更有针对性

奥苏伯尔的认知心理理论认为：“一切新的学习都是在原有学习的根基上产生的，新知识总是通过与原有认知结构中的相关知识相互联系、相互作用后获得意义的。”教师教学新知识之前，应在学生原有认知结构中探明：新知识需要哪些旧知识支撑，并且组织重现、唤起、激活，使学生学习新知识处于良好的准备状态，这便是认知心理学的准备学习。要想探知学生已有的知识结构和水平，教师可以对学生进行诊断性评价。

诊断性评价最初是美国教育家、心理学家布卢姆于1976年为促进“掌握学习”而使用的评价概念，是指通过一定方式发现学生学习中存在的问题，并分析其产生的原因，从而为改进和调整教学策略提供依据。诊断性评价使用不只局限于教学活动开始前，在教学的每个环节，只要感觉到学生学习遇到障碍，就应当采取方法来诊断可能存在的问题。诊断性评价可以是纸笔测验、问卷调查、访谈、课堂观察等方式，同时应将定量评价与定性评价有机结合起来，以提高评价的有效性。

“氧化还原”是高中化学的核心概念，几乎涉及到高中化学的所有内容。在高一刚开始学习氧化还原反应概念时，我们应先调查并激活学生已经具备的知识，然后在此基础上进行教学设计，具体如下表所示：

学生已具备的知识 教师围绕起点进行的教学设计依据物质得氧和失氧的变化判断氧化反应、还原反应列举更多的氧化还原反应让新旧知识产生碰撞，思考判别氧化还原反应的特征是什么计算化合物中元素的化合价从化学价的变化去判断氧化还原反应，并分析氧化剂、还原剂认识1 ~ 1 8号元素的原子结构示意图分析化合价变化与电子得失之间的关系，认识氧化还原反应的本质金属活泼性顺序和常见的置换反应补充铜锌原电池实验，验证氧化还原反应的本质质量守恒的思想 认识氧化还原反应电子得失守恒的基本规律

在高一的后期及高三复习阶段，很多同学反映氧化还原知识应用存在困难，这时我们可以通过纸笔测验并配合问卷调查，了解学生的困难所在，再根据反馈制定有效的学习措施。例如新情境下氧化还原反应方程式的书写是高考的热点，也是许多同学反映的难点，为探究学生学习的障碍，设置如下问卷进行情况调查：

2．充实教师的学科教学知识，使教学更利于学生接受

在教学中普遍存在这样的现象：简单的内容，经验型教师的教学设计能让学生领悟其深层的意义；难的内容，经验型教师的教学设计能让学生容易理解接受。这是因为每个教师所掌握的学科教学知识水平不同。学科教学知识（PCK）最早由美国斯坦福大学的舒尔曼（Shulman）教授提出。舒尔曼指出，PCK是指在某一特定的学科领域中，表达特定概念的最有用形式，包括最有效的类比、说明、举例、解释和示范等，总之，就是使他人能够理解某特定学科知识的表征方式。PCK决定了教师教学的内容和帮助学生理解的方式，是新手型教师与经验型教师的差距所在。一个优秀的教师，能准确把握概念间的逻辑关系和学生的认知特点，将知识点组织得系统缜密，同时体现出学科思想。

“物质的分类”是较为简单的教学内容，新手型教师的教学目标是：感受物质分类思想在日常生活中的重要应用；知道树状分类法和交叉分类法的差别；能运用这两种分类方法对物质进行分类。而经验型教师则会进一步达成的目标是：体会分类的思想在学习化学和解决问题中的作用；学会分类的科学思维方法。

“化学平衡”所涉及的概念具有抽象性和复杂性，一直是学生化学学习的一大难点。不同水平教师对于化学平衡的影响因素的教学策略不同，层次如图所示（见下页）。

对于新手型教师或学科教学知识欠缺的教师，可以通过以下一些方法来提升自己的学科教学水平：

（1）充实自己的学科知识，加深对于核心概念的理解。

（2）研究教学策略，使学科知识转化为更易让学生理解的知识。

（3）进行教学交流，向学科专家或经验型教师学习。

3．重视对学生化学学科素养的培养，实现化学的育人功能

很多学生认为之所以要学习化学是因为考试要考，加上有些老师不重视学生的化学学科素养的培养，学生对于学习化学的认识和理解严重不足。作为化学教师，我们不仅要知道“教什么”、“怎么教”，更要知道“为什么要教”。《普通高中化学课程标准》中提出“高中化学课程应有助于学生主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本技能，进一步了解化学学科的特点，加深对物质世界的认识；有利于学生体验科学探究的过程，学习科学研究的基本方法，加深对科学本质的认识，增强创新精神和实践能力；有利于学生形成科学的自然观和严谨求实的科学态度，更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想。”也就是说，我们的教学不仅要有知识和能力的培养，更要有科学素养的培养，而化学中的科学素养即化学学科素养。化学学科素养的核心是化学学科观念，化学学科观念包括化学学科思维、学科方法、学科价值等。在教学中，教师的教学设计要将化学学科观念贯穿于课堂教学中，对不同的教学内容施予不同的化学观，引导学生运用化学学科观念认识和理解物质世界，形成科学的世界观。以“铝”的教学为例，教学中呈现的事实性知识与渗透的化学学科观念如下表所示：

化学教学的根本宗旨是为了提高学生的科学素养、促进学生的全面发展。我们教师应努力发现并转化学生学习中的限制因子，让每一个学生都能达到他的最佳发展状态，培养出符合时代要求的高素质人才。

表3 “铝”的教学中的事实性知识与学科观念

［1］ 吴鼎福，诸文蔚．教育生态学（新世纪版）［M］．南京：江苏教育出版社，2000

［2］ 马雷蕾．化学学习困难的诊断性评价分析［J］．商洛学院学报，2014，28（4）

［3］ 赵芹，熊彬舟．高中化学教师PCK结构的调查分析［J］．化学教育，2014，（7）

［4］ 孙泽浩，王磊．高端备课前后教师发展变化分析：基于化学平衡主题［J］．中学化学教学参考，2015，（1～2）

［5］ 中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准［M］．北京：人民教育出版社，2003

［6］ 王希俭．基于化学学科观念培养的“铝”的教学［J］．中学化学教学参考，2015，（3）

1008-0546（2015）11-0014-03

G632．41

B

10.3969/j．issn．1008-0546．2015．11．005

*本文为江苏省教育科学“十二五”规划2013年度重点课题《基于“学科观念”建构的高中化学生态课堂研究》研究成果。