拼图式合作学习在化学复杂问题解决中的应用

杨志月 曾桢恒 刘翠 庄启亚

[摘   要]提升化学问题解决能力是化学教学的主要目标之一，但是由于学生解决问题策略的匮乏，部分学生解决化学问题的能力并不令人满意，因此需要教师教给学生扫除问题起始状态与目标状态之间障碍的方法。拼图式合作学习通过将化学问题的目标状态比作一幅完整的图案并将其划分为次级子目标交给学生去完成，不仅能够提高学生对问题分解策略的认知，还能有效提高学生的自信心，进而提高学生解决问题的能力。

[关键词]拼图式合作学习;化学问题教学;问题分解策略

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）29-0078-03

一、问题提出

《普通高中化学课程标准（2017年版）》中明确提出要培养学生的化学学科核心素养，而核心素养中融合了对学生问题解决能力发展的要求[1]。由此可见，化学问题解决能力对于学生的化学学习非常重要。成功解决化学问题离不开扎实的化学知识、问题解决的策略和自信心[2]。教学实践表明，部分学生独立解决复杂的综合性化学问题的能力并不理想。出现这种现状很大程度上并不是因为学生缺乏相关的化学知识，而是学生没有掌握解决问题的策略[3]。复杂的化学问题因其需要经过一定的间接思维活动才能达到问题解决的目标状态，因此具有一定的难度。将拼图式合作学习应用于化学教学中，通过问题表征将复杂的化学问题分解为多个次级子问题，有利于学生掌握问题分解策略，帮助学生在问题的起始状态与目标状态之间架构阶梯，并通过子目标的实现，综合达到解决问题的目的。

二、拼图式合作学习

拼图式合作学习（Jigsaw Cooperation），是在合作学习的基础上提出来的，是翻转课堂的一种形式，由社会心理学家艾略特·阿隆森（Elliot Aronson）于1971年首次设计[4]，最初应用于课堂教学中是为了提高学生的课堂参与度。本文中将其应用于化学复杂问题的教学中，通过将学习任务比作一幅完整的图案，将其划分为不同难度梯度的子任务实现“分图”，并由不同水平的学生完成不同难度的子任务，最后综合完成学习任务，即完成“拼图”，帮助学生掌握问题分解策略。拼图式合作学习以构建主义理论和成就动机理论为基础，通过给学生创造自主构建知识的环境，变知识的“接收者”为知识的“探索者”，有效调动学生学习的积极性，加强学生的知识迁移能力;同时在“拼图”的过程中，激发学生的成就动机，强化学生的学习行为，提升学生的自我成效感，加强学生的学习信心。拼图式合作学习的流程和理论基础详见表1。

三、基于问题分解策略的拼图式合作学习的应用

拼图式合作学习应用于化学问题解决中，首先要将复杂的化学问题分解为多个具有一定难度梯度的次级子问题，再以最近发展区理论为依据，根据每位学生的能力将子问题派发给各个学生。在整个拼图式合作学习的开展过程中，教师承担问题选择、问题目标状态的切分、从旁指导、辅助总结的工作。学生是拼图过程的实施者，是问题的讲解者，是知识及技巧的归纳者。拼图式合作学习应用在高中化学问题解决中，可以有助于学生掌握问题分解策略，提高学生成功解决问题的信心，帮助不同水平的学生提高解决化学问题的能力。

下面以一个复杂问题为例说明如何运用拼图式合作学习帮助学生掌握问题分解策略。

1.教师选择问题

教师可以选择涉及多个知识点且问题的解决方法并非显而易见，需要经过一定的间接思维活动才能获得答案的复杂问题。选择的问题要能够通过问题表征，分解为一系列相互联系、具有一定层次结构的具体问题。本文中选定的是一个考查氧化还原反应基本规律的综合性问题（如图1）。

该题涉及多个知识点且具有一定的难度，例如选项A的对错需要学生根据题目所给信息经过间接的思维活动来判断，即判断A中反应物和生成物的氧化性和还原性强弱，进而判断该反应能否进行。对于这类题目，学生往往会产生畏难情绪，缺乏成功解决问题的自信，同时无法扫除问题起始状态到目标状态之间的障碍，不能以整体的视角看问题。因此遇到此类问题，就可以采用拼图式合作学习，对问题进行切分，帮助学生掌握问题分解策略。

2.对问题的目标状态进行切分，确定子目标

教师通过将问题的目标状态比作一幅完整的图案，从整体上对问题的目标状态及问题所涉及的知识点进行分析，将问题的目标状态分解为多个有一定难度梯度的次级子目标，这样有利于不同水平的学生获得能力提升。本文中选定问题的目标状态是对氧化还原反应的判断，即氧化剂与还原剂、氧化产物与还原产物的判断，氧化性和还原性强弱的判断以及氧化还原反应中得失电子转移等知识的考查。因此在这里可以根据问题所涉及的知识点对问题进行切分，确定子目标，即拼图碎片（如图2）。

3.组建原属组，派发子目标

基于对学生氧化还原反应相关内容的学习情况的了解，按照“组内异质，组间同质”的原则对学生进行分组，组建原属组。教师参照“最近发展区”原则，给每个原属组的学生派发难度不同的子目标。同时，教师需向学生介绍本次任务，例如完成子目标4的学生，要能够将所学的氧化还原知识迁移应用得出这类问题的解题思路，归纳出解题技巧及涉及的知识点，以便后续交流讨论。

4.组建“专家组”，探讨子目标

由各个原属组中完成同一个子目标的学生共同构成一个“专家组”，这样可以确保“专家组”的讨论不会出现优秀生独揽“重活”或学困生无法很好地参与其中的现象。“专家组”的学生针对共同的子目标互相探讨，发表自己的解题思路，集思广益，进行多向反馈。这样，不仅能够培养学生独立思考及解题的能力，还能够促进学生之间互解，以激发学生解题的兴趣，拓宽解题思路，有效训练学生的多项思维，提高学生解题的灵活性。同时“专家组”的学生要能够结合自己的看法，总结归纳别人的意见，形成这一类题目的解题思路及技巧。例如，完成子目标3的學生在解题的过程中讨论发现，遇到此类问题可以先看选项中涉及哪几个物质的氧化性或还原性强弱，再回头看题目给的方程式，只需要判断出相应物质的氧化性或还原性强弱即可，这样可以节省一些解题时间。通过“专家组”的互相讨论，可以提高学生的思维能力以及解决问题的能力。在此期间，教师可以从旁指导，帮助学生实现“专家”身份的转变。

5.“专家组”学生进行讲解

讨论结束后，“专家组”成员以“专家”的身份回到原属组，对原属组的其他学生针对自己负责的子目标进行讲解。这一步骤可以充分提高学生的自我成效感，提升学生成功解决问题的自信心。“专家组”学生讲解的过程就是对子目标的二次回顾、反思总结的过程，可以进一步加深学生对目标的掌握程度。

回到原属组的各“专家组”学生均讲解完毕后，组员需要对各目标进行综合，完成“拼图”，成功解决问题。同时讨论并汇报此类氧化还原反应综合性问题的解题策略，总结归纳遇到同类型的问题应该怎么做。

6.教师总结评价

经过原属组的学习后，教师针对各原属组学生对氧化还原反应基本规律的掌握和呈现知识的正确度进行总结评价。同时教师需针对此类问题的解题思路和涉及的知识点进行梳理讲解。

综上，拼图式合作学习，通过对化学复杂问题的目标状态进行分解，架构问题起始状态与目标状态之间的桥梁，可以有效扫除起始状态与目标状态之间的障碍，不仅能帮助学生解决问题，更在潜移默化中教会学生解决问题的策略——问题分解策略，授之以渔，增强学生学习的自主性。同时学生在拼图式合作学習过程中通过以“专家”的身份对任务进行讲解，还可以有效改善认知成就，提升成功解决化学问题的自信心。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]  王后雄.化学问题解决的策略研究[J].化学教学，2008（1）：5-10.

[3]  刘知新.化学教学论[M].3版.北京：高等教育出版社，1990.

[4]  ALRASSI，MORTENSEN. Jigsaw group-based learning in difficult airway management： an alternative way to teach surgical didactics[J].Journal of surgical education，2020（4）：723-725.

（责任编辑 罗 艳）