学习进阶在化学教学中的应用

蔡艺恋

摘 要：研究学习进阶以便更好地理解学习进阶。以化学概念“氧化还原反应”为例，在学习、理解、领会学习进阶的理论基础上，通过研究化学教材、化学课程标准，进而提出化学中“得氧失氧”“化合价升降”“电子转移（或偏移）”学习进阶的预期进阶水平以及达成预期学习进阶水平的路径。研究学习进阶在化学教学中的应用，对于课堂教学的指导，以及学生学业成就的评价都有积极的作用。

关键词：化学学习进阶；氧化还原反应；电子转移

一、学习进阶概述

2011年7月，美國国家研究委员会（NRC）发布《K一12年级科学教育框架：实践、跨科学概念和核心概念》，这个文件的发布标志着美国新一轮的教育改革开始了，此次改革明确提出按照学习进阶（Learning Progression）的理念来促进学生掌握核心概念。美国希望通过研究学习进阶来改变以往“广而不深”的课程体系，打破课程、教学与评价不一致的局面，因此，学习进阶成为近年来美国科学教育领域的研究热点。学习进阶是学习者在学习某一主题的过程中，从未接受教学，到开始学习，最后至完成此学习阶段，学习者对于主题内概念的想法与理解程度，逐渐精致化并趋于成熟的发展过程，是在一段时间内，学生对于某一核心概念的学习进展情况和进步发展历程。

二、学习进阶的应用举例——以化学概念“氧化还原反应”为例

基于学习进阶的理论研究，以“氧化还原反应”这个核心概念为例，探讨学习进阶预期水平。

第一阶段：人教版九年级化学上册中经常这样来定义氧化反应和还原反应。在上册第二单元课时1《空气》和课时2《氧气》中通过三个实验：红磷与空气反应，硫与氧气反应，铁与氧气反应，在这三个反应中有一个共同特点：它们都是物质与氧发生的反应。这类反应属于氧化反应。氧气在氧化反应中提供氧，它具有氧化性。第六单元课时1《金刚石、石墨和C60》中，通过木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳。在这个反应里，氧化铜失去氧而变成单质铜。这种含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性。在九年级化学中我们把氧化还原反应分成两部分来进行教学，主要从得氧和失氧的角度来传授这个知识点。

第二阶段：苏教版必修1专题1第一单元第一节《物质的分类与转化》中，通过铁在硫酸铜溶液中的反应，生成硫酸亚铁和铜。在这个反应中，Fe转化为Fe2+，铁元素的化合价升高；Cu2+转化为Cu，铜元素的化合价降低。像这样有元素化合价发生变化的反应称为氧化还原反应。在这部分知识的教学中，知识水平要求：学生能够分析所给的化学反应属于氧化还原反应还是非氧化还原反应。

例如，请分析以下四个反应属于四种基本反应类型中的哪一种，并判断是否是氧化还原反应。

1.2Na+Cl2=2NaCl

2.CaCO3=CaO+CO2↑

3.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

4.HCl+NaOH=NaCl+H2O

第三阶段：苏教版必修1专题2第一单元第三节《氧化还原反应》中以2Na+Cl2=2NaCl为例，钠原子失去一个电子形成稳定的电子结构，钠元素的化合价由0升高到+1；同时，氯分子中的氯原子得到钠原子失去的一个电子，也形成稳定的电子层结构，氯元素的化合价由0降低到-1。在反应过程中，钠原子与氯原子之间发生了电子转移，导致钠元素与氯元素的化合价发生改变。得出定义：有电子转移的化学反应为氧化还原反应。即氧化还原反应的本质。在氧化还原反应中，失去电子的物质是还原剂，还原剂发生氧化反应，表现出还原性；得到电子的物质是氧化剂，氧化剂发生还原反应，表现出氧化性。在这部分知识的教学中，知识水平要求：能够完成双线桥法分析电子转移情况，并能指出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。

例如，分析下列反应中电子转移的方向和数目，并指出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。

1.Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

2.MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O

从教材安排上来看，氧化还原反应根据学习进阶，先从宏观角度得氧失氧来分析；再从表面的元素化合价的改变来分析；最后从微观角度电子转移来分析。在后面的教材中不断地应用到氧化还原反应，比如，在必修2的电化学部分各电极的反应尤为突出。这样的安排可以顺应学生的认知，教学效果更好。

三、学习进阶在化学教学中应用的思考

学习进阶在西方科学教育领域已成为一个研究热点。化学学习进阶的研究、应用与实践也应该得到重视，我们应该认识到学习进阶在化学教学中的应用价值。

1.学习进阶对于课堂教学具有指导作用

教师可以围绕核心概念展开教学，建构核心概念的学习进阶能为学生提供掌握核心概念的学习路径，通过掌握进阶维度所涉及的更广阔的核心概念逐步理解化学学科的基本知识框架。学习进阶中的进阶水平及相应的学生学业表现清晰地描述了学生知识发展的一般性路径，能使教师通过学习进阶预测学生的前进方向，判断学生目前所处的具体位置，以便为学生学习知识建立切实可行的行动指南。学习进阶中的水平层次往往代表学生在理解概念时容易出现错误理解的地方，教师可以根据学习进阶来关注学生的学习难点，以便选择合适的教学方法帮助学生更顺利地到达更高的概念理解水平。

2.学习进阶有利于改善学生学业成就的评价

我国对于学生学业成就的评价方式主要是通过考试，而这种形式很难了解到学生学习过程的具体情况，即评价方式是终结性评价而不是形成性评价。这种形式只能判断学生达到学习目标与否，很难对学生的思维过程进行评价。此时，教师可以通过比较学生的学习表现与学习进阶中的进阶水平，就可以很清楚地了解学生处在起点与最终要到达的目标之间的那个位置，追踪学生的核心概念发展水平，这样可以评价学生的学习过程，实现形成性评价。形成性评价使学生“从被动接受评价转变为评价的主体和积极参与者”，这正是教育的目的所在。

参考文献：

姚建欣，郭玉英.为学生认知发展建模：学习进阶十年研究回顾及展望[J].教育学报，2014（5）.

编辑 温雪莲