上位學習中應用支架式教學模式的研究
——以蘇教版《物質結構與性質》“分子的空間構型”為例*

◎福建省漳州市第一中學　陳裕森　林娟

上位學習中應用支架式教學模式的研究
——以蘇教版《物質結構與性質》“分子的空間構型”為例*

◎福建省漳州市第一中學陳裕森林娟

支架式教學模式在建構主義和最近發展區的理論基礎上，因創造性地解決了師生間的關系而備受關注。但是，對于支架式教學的研究，大多停留在何克抗對支架式教學模式的五個基本操作上。由于不同課程知識點的結構和學生認知程度的差異，并非所有的知識點都能根據該模式通過自主探究完成。本文在傳統支架式教學模式的基礎上，設計出一種針對學生在已有知識和能力水平基礎上難以完成自主探究的支架式教學模式。

支架式；教學模式；上位學習；教學設計

為研究新課程背景下高中化學教師的課堂教學行為和效果，筆者在漳州市對部分中學的教師進行了隨堂聽課，對其中的新課教學進行統計與分析，發現教師在課堂教學中采用舉例子、列圖表、做實驗、搭情景、提問題、學案導學等方法或模式的情況如。（表一所示）

表一　漳州市部分教師新課教學行為統計

從表一可見，傳統教學模式的舉例子、列圖表、提問題等方法得到普遍使用，而體現高中化學新課程理念的、突出學科實踐性特色、重視以學生發展為本的做實驗、搭情景、學案導學（側重自主探究、合作學習）等教學方法或模式的使用則明顯偏少。筆者在觀察及訪談中還發現，教師在高中化學選修課程的教學中更趨向于采用講授-接受式、示范-模仿式等傳統教學模式。原因是高中化學選修課程中有較多概括性強、抽象度高、應用起來難度較大的內容，學生缺乏自主學習基礎或拓展應用經驗，難于通過自主探究或者合作學習而達成學習目標。基于以上情況，筆者認為有必要在高中化學教學中積極推廣和創新應用以建構主義理論為理論基礎的支架式教學模式，以解決當前課堂教學中存在的上述問題。

一、支架式教學概念與教學程序

支架式教學最初是由布魯納借用建筑行業中的“腳手架”這個術語，用于說明學生可憑借成人或有能力的同伴提供支持來完成自己原本無法獨立完成的某種學習任務，但該任務一旦可以獨立完成，這種支持就如施工后的腳手架一樣逐漸被撤離。后來，在建構主義和最近發展區理論的基礎上，支架式教學得到教育者的普遍重視并不斷發展，其基本特點就是以學生當前發展水平為基礎，系統有序地為他們提供幫助，并在他們能力增長時撤去幫助。國內外一些專家學者曾對支架式教學有過一些明確的定義，但到目前為止，支架式教學還沒有一個統一的概念界定。在此，筆者在閱讀大量文獻并整理后，將其定義為：教師根據學生的最近發展區，以學習者當前發展水平為基礎，系統有序地根據學生的需要為學生提供學習支架，并在他們能力增長時撤去幫助。（如圖1所示）其中學習支架包括：情境支架、范例支架、問題支架、圖表支架、文本支架、實驗支架、建議支架等。學習支架的搭建是支架式教學中最為重要的環節，這與常規教學中的教學方法或手段等的設計有異曲同工之妙，中學教師不難掌握。

圖1

圖2　上位學習支架式教學模式

何克抗于1997年開始對支架式教學進行評述，并提出其支架式教學的基本模式（包括創設教學情境、搭建腳手架、獨立探究、合作探究、效果評價）。之后十多年，中學化學教學實踐與研究普遍都是在這個基本模式上進行，如在化學概念、化學實驗以及化學原理的教學等方面。根據該模式的教學，能夠很好地契合新課程改革理念，在創設情境、獨立探究、合作探究階段對常規課程中做實驗、搭情景、學案導學這些教學行為的缺失起到修正作用。但是，該教學模式過于強調學生的自主學習。鑒于不同學段或不同課程知識點結構的不同，以及學生認知基礎的差異，有些知識點可能比較適合由學生通過自主學習逐步探究達成學習目標，但也有些知識點因為學生缺乏原有的知識支撐，必須由教師提供更多幫助才能達到學習目標。因此，我們有必要對原有支架式教學模式進行變式，使之能夠更適合中學化學教師使用。

1963年，奧蘇伯爾提出了認知結構同化論，根據新舊知識的概括和包容程度的不同，把新舊知識的相互作用分為上位學習、下位學習和并列學習三種模式。筆者以此為基礎，通過與原有的支架式教學模式相結合，針對學生對高中化學課程中概括性強、抽象度高的新知識的學習，設計出如圖2所示的“上位學習支架式教學模式”教學程序。為更好地說明該模式的使用，筆者以蘇教版《物質結構與性質》專題4之“分子的空間構型”課程的教學設計為例進行簡要分析。

二、教學設計

蘇教版《物質結構與性質》“分子的空間構型”課程的主要學習任務包括“常見的雜化軌道類型（sp、sp2、sp3）及其簡單應用，價層電子對互斥理論、等電子原理及其簡單應用”。教學重點是“用雜化軌道理論解釋常見的簡單分子或離子的空間結構”，難點是“雜化軌道理論”。筆者根據上位學習的支架式教學模式進行了如下教學設計。

【創設學習情境】

1.事實情境

請從分子組成和結構的角度觀察、分析下表所列四種烴分子的信息。你們發現了什么新問題？為什么？（讓學生集體討論并回答）

2.問題情境

基態碳原子價電子排布為。為什么一個碳原子與氫原子形成的穩定分子是CH4而不是CH2或其他？為什么CH4的空間構型是正四面體（鍵長、鍵能均相同，鍵角也均為109°28′）？

設計意圖：幫助學生提取原有知識，并在學生原有知識基礎上產生認知沖突，激發學生探究的興趣。

【搭建學習支架】

1.模型支架

教師動畫演示并解析一：碳與氫原子結合成CH4分子時，碳原子價電子可出現如下激發、雜化等過程。

教師動畫演示并解析二：碳與氫原子結合成CH4分子時，碳原子能量相近的2s軌道、2p軌道可以“混合”形成4個相同的新軌道（稱為sp3雜化軌道），這種軌道重新組合的過程叫做雜化。

2.范例支架（sp3雜化過程）

教師解析：碳原子的4個sp3雜化軌道與4個氫原子的1s軌道發生軌道重疊，可形成4個sp3-s的σ鍵。由于雜化后電子云分布更為集中，可使成鍵的原子軌道間的重疊部分增大，比原有的s軌道或p軌道的成鍵能力增強，因此碳原子與4個氫原子能結合成穩定的CH4分子。由于sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，所以CH4分子具有正四面體的空間結構（展示CH4分子結構模型），同時由于每個sp3雜化軌道能量相等、成分相同，所以CH4分子中的4個C-H鍵是完全等同的。

上述sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，其伸展方向分別指向正四面體的四個頂點，這可以使其成鍵之后的四對共用電子對的排斥力最小化，有利于結合成穩定的CH4分子。同理，若雜化軌道數目為3或2時，則其夾角趨向于為120°或180°，空間結構也趨向于為平面三角形或直線形（可簡介價層電子對互斥理論）。

3.圖表支架

在上述支架的基礎上，繼續探究一些典型分子中心原子雜化情況及其與分子空間構型的關系并完成下表。

設計意圖：由于本課程抽象性強，較難理解。我們通過動畫或模型演示，化微觀為宏觀，有利于學生學習理解有關基礎知識；通過范例解析構建學生新的認知結構，促進學習目標的達成；通過整理歸納、拓展應用完成上述圖表，幫助學生形成清晰穩定的知識系統。學生經過上述學習支架后，已初步具備自主探究學習的基礎，也積累了一定拓展應用的經驗。

【自主驗證探究】

學生以閱讀教材、觀看模型等形式，自主完成上述表格。

設計意圖：讓學生在學習支架的幫助下自己完成其他學習任務，并通過表格的形式使所學知識系統化，重在培養學生獨立探究能力。

【合作驗證探究】

分組討論并形成小組意見后，上臺板演交流以達成統一認識。

設計意圖：本課程學習難度較大，在自主探究階段會有部分學生無法自主完成學習任務，通過合作探究的方式讓學生相互幫助，既培養學生合作交流的能力，又促進更多學生達到既定的學習目標。

【總結與評價】

最后，教師先通過答疑、點評等形式引導學生達成統一認識，再借助sp、sp2、sp3雜化軌道模型、有關分子以及乙烯、乙炔、苯的分子結構模型等，促進學生完成好本課程學習任務，確保達成學習目標。

三、教學反思

本設計首先讓學生發現問題：物質有不同的結構，有些物質結構相同、有些物質結構不同，引發學生思考。然后通過“碳原子最外電子層的未成對電子雖然只有兩個，但一個碳原子與氫原子形成的穩定分子卻是CH4？而且CH4中的四個C-H鍵完全相同？”的問題支架使學生的原有知識產生沖突，激發探究的欲望。再通過范例支架、模型支架、圖表支架等幫助學生初步構建自主探究學習的基礎，并積累一定拓展應用的經驗。再讓學生通過獨立閱讀、查資料、合作討論等驗證探究方式全面展開學習活動。最后，教師又通過講評總結等促進學生完成本課程所有學習任務，達成學習目標。筆者分別對兩個班級進行了本課程的教學，其中一個班級沒有進行合作探究的環節，另一個班級則組織了每組4人的合作探究小組，發現通過合作探究的班級對該課程的學習目標達成度較好，且課堂氣氛更加熱烈。筆者認為通過上述上位學習支架式教學模式在本課程教學中的應用，在完成教學目標的同時，也促進了學生知識遷移能力和合作學習能力的提高。

支架式教學模式程序簡易，可操作性強，可滿足新課程改革對學生探究能力、合作學習能力等的培養要求，有可能逐漸成為中學化學課堂教學的一種常用教學模式。但是傳統支架式教學模式過于強調學生的自主學習，不一定能適用于概括性強、抽象度高、難度較大的高中化學選修課程的教學要求。因此，筆者在傳統支架式教學模式的基礎上，結合高中化學選修課程的特點設計出的這種針對學生在已有知識和能力水平難于自主探究的課程的“上位學習支架式教學模式”，旨在使教師在有關教學過程中能有效地在學生的最近發展區內展開支架，恰到好處地發揮教師的主導作用和學生的主體性，并能達成既定教學目標。

（責任編輯：張賢金）

*本文系福建省中小學教師發展基金資助課題“支架式教學模式在高中化學選修課程中的應用研究”（項目編號：FZJJ20130600730）階段性研究成果。