变式理论在初中化学概念教学中的应用再探究——以仁爱版“溶液”的概念教学为例

吴育辉 （贵州省凯里市第十四中学）

在初中化学教学中，化学概念是学好化学知识的重要基础。教师要加以重视，优选教学策略，引导学生把握化学概念本质，提高化学概念教学有效性。那么怎样的教学策略才是有效的呢？笔者以为最关键的一点就是要研究学生的学习规律，知道学生在建构化学概念的时候会建立一个怎样的思维过程，尤其是要学会用有效的教学理论来指导化学概念的教学。基于这样的认识，笔者选择变式理论来指导化学概念的教学。无论是从概念建构的角度来看，还是从培育化学学科核心素养的角度来看，变式理论都能起到了积极的作用。本文以仁爱版“酸性溶液和碱性溶液”的概念教学为例，重点论述变式理论在初中化学概念教学中的应用。

一、变式理论在初中化学概念教学中的应用价值

变式理论是学习心理学中的重要理论。变式理论的核心是变式这一概念。所谓变式是指变换同类事物的非本质特征来突出事物的本质特征、变更观察事物的角度与方法来突出隐蔽的本质要素，从而让学习者掌握事物本质特征、要素与规律的过程。相对于一般的概念教学思路而言，变式理论最大的好处在于让学生去自主比较与判别，这既释放了学生学习的主观能动性，同时又可以让学生在概念学习的过程当中掌握基本的概念建构方法，从而形成能力并生成核心素养。

化学概念教学过程中，变式理论可以演绎为基于概念外延和内涵的静态“概念性变式”，和基于概念形成过程的动态“过程性变式”，以及基于概念多角度表达的“多维性变式”等不同的变式策略。事实证明，利用这些变式和迁移策略，有助于学生对化学概念本质的理解，提高化学课堂教学的实效。基于这些实效去理解变式理论的应用价值，可以得出这样的认识：

其一，变式理论可以优化初中化学概念教学过程。

概念的学习需要一个过程。无论是用显性的教学理论，还是用隐性的教学理论，学生的概念学习必然会有一个与之相匹配的过程。理论不同，这个过程就不同。运用变式理论来指导概念教学，可以给学生提供一个观察、分析与比较的学习过程。相对于传统的以记忆为核心的概念学习过程来说，变式理论的优点非常明显：学生的认知发展有更大的空间，学习情感可以得到满足。学生可以不再通过机械记忆而获得更加深入的概念理解，这显然是一个学习过程的优化。

其二，有助于发展学生的化学学科核心素养。

发展学生的学科核心素养，是当前初中化学教学的基本任务之一。核心素养的发展需要一个有效的学习过程来支撑，用变式来促进学生的概念建构，学生在自主比较与鉴别的过程中，就有更多的宏观辨识与微观探究的机会，就能够更准确地分析化学变化的基本规律，以形成变化观念与平衡思想，化学学科核心素养的发展就有了更为充分的保障。

其三，变式理论的长期运用可以提升学生的化学学习品质。

如果能够充分发挥变式教学的价值，那么学生从概念学习开始，就会在每一个概念的学习过程当中遇到不同的情境，在概念运用的过程中涉及不同的情境，这会自然激发学生的比较意识，学生会发现同样一个概念，在不同的情境当中可以获得不同的理解，当这些理解能够综合起来的时候，就是学生形成新知的时候。有了这样的过程，学生的学习品质就能够得到可持续提升。

以上三点变式理论在初中化学概念教学中的价值，彰显着变式理论的生命力，意味着其在核心素养背景下的初中化学教学中，也有着广阔的运用空间。

二、变式理论在初中化学概念教学中的应用探究

变式理论是一个内涵丰富的理论。在具体运用的时候，需要与具体的内容结合起来，以形成更具操作性的教学策略。概念图建构式课型就是在概念或原理较为集中的知识领域，通过建构概念图，帮助学生梳理概念间的联系和区别；通过变式训练，掌握概念的内涵和外延，从而提高学生概念原理的迁移应用能力的一种课堂教学模式。这种概念图建构式课型，对概念建构有着明显的作用。在此基础上进一步总结变式理论在概念教学中的应用，可以浓缩出来的策略是：研究学生的经验基础与认知特点，在促进学生概念学习的过程中提供丰富的变式，让学生在变式理论的引导之下主动比较与鉴别，从而形成对所学化学概念的本质认识，进而建构起相应的概念。

仁爱版初中化学的“酸性溶液和碱性溶液”概念，在教材设计中有着非常用心的一面。比如说其首先介绍的是“食物的酸味、苦涩味往往与食品溶液的酸碱性有关”，而在引入的时候则是明确“你知道吗？我们每天都在使用或接触酸性和碱性溶液。如果你今天吃了橙子、苹果或食醋，那么你的膳食中就包含了酸性溶液；如果你用了洗发剂，那么你可能就使用了碱性溶液”。短短几句话，阐述了三个方面的内容：一是酸性溶液和碱性溶液在生活中普遍存在；二是阐述了事实；三是隐藏着问题。第一个阐述可以打破学生原有的认知平衡，第二个阐述给出了解释，第三个阐述是进一步提出了新的问题。这三个环节环环相扣，具有显著的整体特征。有了这样一个良好的设计作为基础，其后的变式设计就更加顺利。具体可以设计这样两个环节：

一是将生活中不同的酸性或碱性食物进行比较。通过比较学生可以发现：柠檬、橘子中因为有柠檬酸，苹果中有苹果酸，酸牛奶中有乳酸，食醋中有醋酸，而苏打水、碱性电池等则含有碱性溶液。学生基于这样的简单比较，就能够发现酸性溶液和碱性溶液是有区别的。而且学生会从自己的生活经验出发，然后通过简单的思考，得出在“生活中普遍存在酸性和碱性溶液”既是最普遍的现象，同时又是有着化学原理的现象。

二是以教材中设计“观察思考”为基础，让学生结合生活经验去寻找类似的情形，并且进行实验。应当说学生对于此类经验还是比较多的。教师的任务之一就是充分估计学生可能出现的答案，然后准备好相应的实验材料。当学生有了自己的见解之后，就让学生去进行实验的演示。如此，就出现这样的实验情形：波义耳的探究中所提出的问题，是不是所有酸性物质都能使紫罗兰花变红？碱性能不能使之变色？

如果说第一个环节是奠定了学生运用变式的基础，那么第二个环节就是变式的核心，而且这样一个提供变式的过程是由学生自主进行的，因此其在促进学生理解酸碱溶液判断的基础上，更能够发挥积极的作用。具体来说这种作用体现在两个方面：

其一，通过变式，学生明白了溶液所对应的具体的生活情形。这一点对于初中学生学习化学而言至关重要，因为其意味着抽象的化学知识能够与形象的生活事例结合在一起，学生就可以将化学概念植根于生活事例的基础之上。那么为什么说变式在其中发挥着重要作用呢？通过上面的第一个环节可以发现，同样是置于水中，但是酸和碱的“表现”完全不同——这种不同的现象，在学生的生活当中已经有了相关的体验，因此学生在比较的时候，既能够激活自身的生活经验，同时又能够从化学的角度去进行思考。这是一种自然而然将化学与生活衔接起来的行为，这样的衔接也就意味着化学概念拥有了生命力，这种生命力体现在化学概念，在生活经验的基础上得到了生长。与此同时，这样的学习过程还可以给学生一个暗示，那就是在每学习一个新的概念的时候，都应当想方设法将之与具体的生活实例结合起来。一旦学生形成这样的意识并且付诸努力，那么无形之中就优化了学生自身的学习方法，提升了学习品质。

其二，通过变式，可以让学生的思维方式得到优化。化学学科本质上是一门自然学科，自然学科知识的建构离不开高水平的思维。所谓高水平的思维就体现在思维方式的恰到好处上。比如说在遇到一个问题的时候，学生能够凭直觉准确地确定问题解决的方向，知道应当选择哪些化学知识，如何将这些化学知识进行组合与推理，如何评价自己的问题解决过程……这里的每一个“知道”背后，都有着相应的思维方式。如直觉思维、逻辑思维，等等。可是笔者想强调的是，通过变式教学理论的运用，可以给学生提供一个情境多样、问题多元的学习过程。在这样的过程中，学生会全力调用自身的思维去解决问题，这样学生的思维水平就能够得到提升，思维方式当然也能得到优化。

考虑到概念教学是化学学科教学的基础，如果在概念教学的过程中变式理论能够得到充分的运用，那么学生就能够更好地培养自身的知识与实例关联且发展自身思维水平的意识与能力。

三、变式理论在初中化学概念教学中的应用思考

在以上的教学案例当中，变式的作用是非常明显的：学生通过更换溶质之后，得到了不同的溶液。具体的实验虽然不同，但是内在的本质是一样的。学生通过分析与综合，再进一步运用化学语言概括，就可以得出溶液的概念，并且给出其准确的定义。

类似的其他概念教学中，教师也可以研究概念的生成过程，然后看学生的经验系统当中可能存在怎样的变式。只要学生能够根据辨识的思路去发现与概念相关的不同现象，那么学生思维加工的对象就越丰富，学生可以比较的对象也就越多，也就更容易得出与具体化学概念相关的本质理解与科学表述。从变式方法运用的角度来看，变式的运用凸显了概念的本质要素——学生在变式分析的过程中，可以发现非本质因素，然后总结出与本质因素相关的元素，这自然会促进学生对概念的理解；从核心素养发展的角度来看，学生基于自己的经验去提供实例进而寻找出与概念建构相关的本质要素，离不开宏观辨识，也需要学生进行微观的思考，同时也能打开变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知等的大门，因此，更利于化学学科核心素养的发展。

当课程标准明确界定了化学学科核心素养的组成要素之后，在每一个概念教学的过程中，教师都必须思考这些概念的建构有着怎样的发展核心素养的契机。通过相关的教学实践可以发现，这些契机实际上就隐藏在每一次的变式运用过程中。这是因为每一次的变式运用，都能够打破学生原有的认知平衡，学生会自然形成恢复认知平衡的动力，在这个动力的作用之下，他们会将探究的目光进一步深入到每一个概念的学习过程中。这也就意味着变式教学理论的运用，可以驱动学生根据对涉及到的宏观现象进行分析，然后去寻找科学合理的微观解释；同样也意味着学生会从中逐步形成变化观念与平衡思想等，而这一切都共同指向化学学科核心素养。因此，从这个角度来看，变式充当着从化学概念学习走向化学学科核心素养发展的桥梁。这个桥梁越坚实，化学学科核心素养的发展也就越有保证。