化学学科能力模型内涵及实施策略

李 雪

(新疆师范大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐,830054)

随着教育改革的不断深入,教学观念也逐渐从知识为本转变为素养提升, 强调以学生为中心,培养学生的能力,让学生不拘泥于课本知识,而是能够通过所学知识解决生活中的实际问题。《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》明确指出,要结合具体教学内容提高学生的学科思维和解决问题等关键能力。[1]能力评价是教学评价不可分割的一部分,对课堂教学起到了良好的指引作用。本研究通过剖析目前化学学科能力培养过程中存在的问题,提出系统培养学生的学科能力的具体策略,旨在对学生和一线教师提供指导,提升课堂的针对性与高效性。

一、内涵分析

化学学科能力是学生在化学学习过程中逐渐建立起来的,能将所学知识运用于解决实际问题的能力[2],是学生在化学学科的认识活动和问题解决活动中顺利进行所必需的心理调节机制[3]。因此,在教学中要侧重培养学生学科能力和评价学生的能力水平。学习化学知识的进阶过程可以概括为:知识和经验的输入、知识和经验的输出以及知识和经验的高级输出,分别对应学习理解能力、应用实践能力和迁移创新能力三个一级要素。每个一级要素又下分了三个二级要素[3],构成了化学学科能力要素模型,如表1所示。

表1 化学学科能力要素模型

二、存在的问题

学科能力是一个复杂的多维整合系统,存在着许多重要的进阶变量。[4]同级学生学科能力存在显著的个体差异,这种差异体现在对综合问题的处理上,究其原因与目前的评价方式、问题情境设置、教师引导等密不可分。

(一)忽略教、学、评一体化

在高中教学时间紧、任务重的大背景下,教师往往采取传统的授课方式,只注重期末考试这种终结性评价,忽略了课前的诊断性评价和课上的形成性评价。[5]学生处于被动接受知识的状态,形成应付考试的学习心理,逐渐失去了主动探索的能力。基于已有文献研究和实践探索发现,对于化学学科的学习,大部分学生能够达到学习理解能力水平,但面对陌生情境的复杂问题,极少部分学生能够达到迁移创新能力水平。教师对于学生课前预习情况不得而知,凭借已有经验实施教学,课上通过集体问答和课后习题的方式检阅,没有给予学生充分参与和思考的时间。教师主要诊断学生对基础知识的掌握情况,造成教学目标与学习目标脱钩,忽略了学生能力进阶的培养。

(二)问题情境创设不当

课程标准和高考评价体系都提到要创设合理的问题情境,提高学生解决问题的能力,让学生能够联系生活实际激发他们的学习兴趣。[6]但在实际教学过程中学科能力与知识经验相分离,对于情境的运用存在以下问题。第一,教师只关注教材正文中的知识点,忽视了资料中情境的相关内容,使问题情境没有发挥其应有的价值。学生缺少在真实情境下自我探索的学习历程,无法实现知识到素养再到能力的转化。第二,教师在课程引入环节仍停留在大家耳熟能详、没有探索价值的素材上,单纯地用知识点回答素材中的问题,不利于学生深度思考和学科能力进阶的实现。第三,情境素材的陌生度是影响学生化学学科能力的重要因素。随着学生每个主题知识的积累,问题情境的设置应该是从简单熟悉到简单变式再到陌生复杂的螺旋上升的过程,使学生在问题解决过程中实现知识内化迁移运用的转变。但教师往往对情境素材的选取不能很好地把控情境中问题设置的难度梯度,给学生造成了理解上的困难。

(三)缺乏追问引导学生深入思考

课堂教学中提问环节是教师了解学生知识掌握情况的主要途径,提问的作用体现在问题设计和环环相扣的提问过程中。其中,追问是教师在已有问题基础上的深度提问,有助于学生学习能力的培养。[7]但在实际的教学中,问题的设置并没有发挥其应有的价值,教师提问的问题过于局限,没有体现以学生为主体,学生的思维被禁锢,学科能力培养无法落实。且由于高中教学整体节奏过快,教师不愿花费过多时间在提问环节,师生问答中仅对学生的观点给予肯定或否定,没有使提问环节发挥其评价分析的作用。问题只停留在表面,没有进一步追问引发学生的深度思考。

三、提升策略

化学学科能力与学科素养密不可分,学科能力从低阶到高阶,对应的学科素养也从低阶到高阶[8],因此,学科能力的培养有着重要意义。针对以上培养学生化学学科能力教学过程中存在的问题,提出如下策略。

(一)完善教、学、评一体化教学体系

1．教学设计

课堂是培养学生学科能力的主阵地,基于化学学科能力模型系统完整的教学设计有利于发展学生解决问题的能力。其中,复习课是阶段教学后将知识归纳整合的重要阶段,对学生提升化学学科能力起着关键作用。[9]通过知识点的总结提升,实现从宏观到微观、从静态到动态、从孤立到系统、定性到定量的转化。以高中化学“氯及其化合物”的复习课为例,整个教学过程将化学知识与生活生产联系起来,实现了知识的整合再认识,从传统复习课教师总结灌输转化为学生自己深入思考感悟,促进学生知识到能力的转化。学生利用之前所学推理验证假设,并在主动思考解决实际问题过程中不断强化对知识点的认识,拓宽解决复杂问题的路径。具体如表2所示。

表2 “氯及其化合物”化学学科能力要素评价模型

2．试题评价

试题评价是目前衡量学生学习掌握情况常用的手段之一,在命题及试题分析时运用化学学科能力模型可以更加清晰地划分学生层次,并进行有针对性的指导。

在命题时,可以通过调控不同层次的问题情境,考查学生解决问题的思路与角度。情境设置从学生熟悉的课本原型到课本情境的简单变式再到陌生复杂的问题情境逐渐过渡,对应学生思考问题从单一角度到提示角度再到多角度分析的能力进阶。在学习初期,基础知识的扎实程度是实现高阶能力的关键,因此,在初期命题中应着重考查学生基础知识的掌握和简单分析问题的能力,即学习理解能力。随着学习的不断深入,学生加强对分析解释能力的培养,在教师的带领下逐步形成一定的解题思路。中学的工艺流程题既是重点也是难点,通常会涉及学生的知识盲区,因此,在命题时应注重设置开放性的题目和设立合理的赋分规则,通过开放性题目使学生解题思路外显,鼓励学生创造性思维,从而考查学生多角度综合分析问题的能力,促进其应用实践能力的发展。在命题时还要明确对应的学习评价指标,设置合理的提问顺序。

在试题分析时,基于化学学科能力模型对试题进行分类解读,为学生后续的学习提供指导。尤其是在阶段性考试中,教师可依据化学学科能力模型对试题进行编码,了解试题的难易程度,查看各能力要素的分布情况及得分情况,获取学生能力培养的关键数据,在后续的教学中明确教学重点和突破点。以阶段性试题为例,教师可对试题的能力要素、核心素养和各主题内容分布情况进行编码,统计班级整体成绩基本情况(平均分、及格率、最高/低分)、能力要素、核心素养及主题内容的得分情况,做好多方面、多层次的数据分析。对教师来说,基于该数据找出学生相对薄弱的知识点及能力,在后续教学中不断加强,还可通过与同级其他班级进行对比。当发现自己的弱项是其他班级强项时,可与该班级授课教师交流、讨论授课思路并在组内实施推广,争取整体进步。对学生来说,可以提供每名学生自己的雷达图,让他们了解自己欠缺的部分,主动向其他优秀学生学习。通过诊断学生的学习情况,关注学生学习过程中的变化、收获及待提升点,及时查缺补漏,落实学生学科能力的培养,促进教师教学设计的优化,形成教、学、评一体化的良性循环。

3.教材编写

教材编写应以学生发展为中心,建立完整的诊断评价体系。教材内容主要包括课程知识点和课后习题两部分,课后习题是评价学生课程知识点学习是否达到教学目标的主要呈现方式,因此,两者相辅相成,具有良好的一致性。课后习题的编写要符合学生的认知水平,习题设计要由浅入深,且各能力水平的习题数量应相对合理。随着新时代学生素质的全面提高,应适当增加迁移创新能力的相关习题,促使学生思维充分发散。教师在进行教学时可根据实际教学需要,融合多版本的教材内容和习题,取长补短,不局限、不刻板,丰富学生的认知,从而落实学生学科能力的发展。教师在检测教学内容与习题间一致性时,可利用SEC一致性研究工具,同样采用化学学科能力模型对教学内容和课后习题分别进行编码,得出各二级要素在每节内容的占比,随后对数据进行处理并根据Poter提出的计算公式计算一致性。

(二)采用项目式教学法

近年来,高考和中考试题中多出现与实际生产生活相关的选择题和流程题,考查学生迁移创新高阶能力的题目逐渐增加,随之,项目式教学成为当下教师研究的热点。首先,以真实问题作为情境引入,设计逐步进阶的学习任务,可以有效避免教师枯燥乏味的知识点罗列,可以让学生身临其境地拆解问题并解决问题,通过自主探究和小组合作的方式提升复杂推理和创新意识能力,建立化学与生活之间的联系,将所学知识形成解决问题的思路。其次,选用的项目主题要与时俱进,要能够引发学生共鸣,要能带动学生思考自己所要承担的社会责任。这就需要教师具备敏锐的洞察力,教师可以对高考真题素材进行整合提炼,可以查阅文献了解化学在生活中的新应用,还可以即时关注热点新闻与科研发展方向,将其融入教学。最后,学生经过一段时间的学习后,教师可选用主要考查高阶学习能力的项目任务,构建陌生、间接、具有多维解决问题思路的真实情境。指向真实情境的微项目,注重学生的主体性和实践性的发展,不仅能够提升学生的综合分析能力和社会责任感,还能够促进教师的专业发展。

(三)善于运用追问引导

知识问题化是学生思维提升的重要一环,追问有助于激发学生的求知欲,启发学生的思维和培养学生的高阶能力。追问和开放性题目有异曲同工之妙,都可以给予学生充足的思考空间,使学生的思维和认识方式外显。课堂追问不能脱离教学目标,可依据教学活动基于化学学科能力模型设置评价标准,教师可以通过学生回答问题的情况对其能力水平进行诊断和评价。教师在授课时可以按照由浅入深的原则,适时对学生进行点拨,实现思维的深入和能力的发展。例如,教师在教授铝盐和偏铝酸钠的化学性质时,让学生书写氯化铝与适量氢氧化钠反应方程式。这一过程属于辨识记忆。学生书写后,教师讲解由氢氧化铝与氢氧化钠发生反应生成偏铝酸钠,追问 “氯化铝与过量氢氧化钠反应的方程式如何书写”属于说明论证。教师追问“氢氧化铝为两性氢氧化物,与过量盐酸反应也会溶解,那么同学们可以写出偏铝酸钠与过量盐酸反应的方程式吗”。这一过程属于推论预测。教师通过问题的回答情况判断学生的能力水平,用以小见大的方式归纳总结共性,为学生后续学习提供思路,让学生再遇到类似问题可以直接调用所学知识。对低阶问题,可以用来提问成绩一般的学生,给予他们课上的参与感,不再把自己当作课堂局外人。相对高阶问题,可以提问成绩较好的学生,营造良好的课堂氛围。问题是学生思维的源泉,教师的追问可以打开学生思维的闸门,充分发散他们的创造性思维和加强师生间的交流,实现知识到能力的有效转变。

综上所述,学生化学学科能力的培养是一个长期的过程,在今后的课堂教学中和试题评析中都需要更加注重学生高阶学科能力的提升。教师在教学过程中应遵循学生的认知发展规律,运用有效的教学策略,基于化学学科能力发展进阶规律的教学方式应具有挑战性和趣味性,帮助教师更好地掌握学生所学情况并及时调整教学策略,从传统的以教师为主向以学生为中心逐渐过渡,实现个性化的指导,从而提升课堂的高效性,循序渐进地提高学生综合解决问题的能力和社会责任感。