高中生化學變式問題解決能力的比較研究

王敏超

摘要：變式是一種借助變換同一類型的物質的非本質屬性從而實現物質本質屬性的掌握。變式不僅是一種重要的思考方式，同時也是一種行之有效的教學方式。對此，本文借助不同層次高中生化學變式問題的解決能力實行比較分析，并尋求最佳問題解決能力的途徑。

關鍵詞：高中教學；化學教育；變式問題；有機化學

變式問題的設計與應用是傳統教學方法的一種有效轉變，同時也是求異思維、求同思維的一種結合，是中學化學教育中提升教學質量的有效途徑。根據化學學科的特點，變式教學的主要是在教學中維持化學概念、基本原理等本質屬性，并提升各種外顯形式的變化，例如不斷轉變材料或情境的方式，更改已知條件，改變題目內容或呈現方式等。簡單而言，變式問題就是在不變中尋求變化，變化中維持不變。

一、變式教學在高中有機化學內容方面的應用

以“同系物”的內容實行垂直變式教學實踐，并對教學中的重點、難點進行劃分，按照薄弱環節提示解析、原型問題的變式分析、歸納解析以及程序性構建三個環節進行教學。

1.薄弱環節的線索提示 首先，分析原題的本體知識，如“二甲苯、C6H5-NO2、C6H5-C2H5、C6H5-C2H3中屬于芳香烴，不是苯的同系物”；其次，分析本體知識的薄弱環節，例如烴的概念認識不清晰；再次，設計線索并提示學習分析的思路，將問題進行簡單的拆分，例如歸納芳香烴有哪一些，并分析滿足條件的物質當中哪一些不是苯的同系物。

在教學中，可以從引導學生探討題目的相關知識著手，并根據薄弱點設計相應的提示線索，在認知沖突問題方面詳細解釋其過程，促使學生可以形成清晰的認識，理清學習思路，將原本模糊的概念通過整理、分析之后更加清晰，從而達到科學概念的轉變。

2.原型問題的變式深化 對于同系物的原型問題實行變式深化方式進行處理，采用垂直變式的方式。首先實行對比變式。如“嘗試探討乙苯、苯乙烯、硝基苯三種物質的結構和苯的區別，哪一種結構屬于笨同系物”。這一種對比的變式方式可以將問題在同一種情境不同結構或同一種結構不同情境的方式進行展現，同樣對比也可以更加突出問題的本質，無論怎樣變化都可以達到“萬卷不離其中”，促使學生更加清晰的掌握關鍵性知識，從而幫助學生實現知識內化的學習。對比變式的方式包含可逆性的變式；其次實行拓展變式。例如“書寫包含甲基、無支鏈并且乙烯醛多兩個碳原子的同系物結構”。拓展變式主要在原本問題的結構基礎上加入另一個與之相關的結構，促使原本問題中的直接條件轉變為未知條件，從而促使問題復雜化。拓展變式是間接變式的一種基礎性方式，同時也是一種拓展方式，在實際的應用中可以按照需求適當的拓展，但是不能過于的拓展或掩蓋了問題本身的主體結構。

3.歸類解析和程序建構 首先，采用回顧薄弱點的教學方式，例如將“烴和烴的概念有機物、含有碳與氫兩種元素、回顧烴的分類”；其次，實行同系物的相關知識梳理，一是同系物必須滿足同一種通式，例如CH3CHO、CH3COOH，前者需要符合CNH2NO的通式，后者必須滿足CNH2NO2的通式，所以其并不是一個同系物。二是主碳架結構需要相似，官能團需要相同。例如CH2=CH2和環丙烷雖然都可以滿足CNH2N的通式，但是其屬于烯烴與環烷烴，結構并不相似，所以不是同系物。三是同系物組成元素應當相同，例如CH3CH2Br和CH3CH2CH2CL雖然都可以滿足CNH2N+1X的通式，但是C與H原子數之間相差一個CH2原子團，同屬于鹵代烴，但是因為原子的不同，所以組成的元素也并不相同，所以不屬于同系物。四是同系物的結構相似但是不一定是相同的，例如CH2CH2CH3與新戊烷，其不僅前者無支鏈，后者有支鏈，而且結構也并不相同，但是兩者的碳原子均能夠以單鍵結合的方式成鏈狀，結構相似，所以屬于同系物。五是判斷同系物的重點，其主要是在于狹義范圍的同系物，并不是廣義范圍的桶洗衣，同系物的判斷要點包含5點：1、同系物一定有相的通式；2、通式相同的并不是同系物；3、同系物組成元素的種類必須相同；4、同系物的結構基本相似，但是并不相同；5、在分組組成方面必須差一個或多個CH2原子團。

二、變式教學的教學結果

結合在問題解決變式教學方面的思考，對我校學生實行有目的性的提升問題解決能力的教學，并在一定時間的實踐之后，對改進后的學生學習效果進行評測，并與教學改進之前的評測結果進行對比。通過實際教學，對于不同層次的學生在問題解決過程中的表現實行對比分析，這一些問題訣別不同變式特征但是屬相同的知識項目，其將前測中錯誤率較高的一些問題知識項目，以不同的問題形式進行評測，最終發現變式教學改革之后學生的平均成績有10%的提升，尤其是學困生的提升最為顯著，“拉平效應”較為突出，對于問題的分析有一定困難的學生在知識漏洞的修復、基礎知識的鞏固方面有較為理想的效果，變式教學可以有效的緩解學生問題方面的認知負荷，并提升問題的解決效率。

三、結語

總而言之，變式教學可以一定程度提升學生對困難問題的解決能力，同時變式教學的問題設計需要和學生的認知水平形成契合，務必保障學生可以借助自身努力而解決，促使學生在思維能力、思維習慣等方面的得到提升，這也是變式問題的關鍵。

參考文獻：

[1]陳允任.社會性科學議題融入高中有機化學STSE教學的研究初探——以“有機合成的巨星PX”為例[J].化學教育，2017，38（7）：45-50.

[2]高苗，趙舒昱，周青.中外高中化學教材圖表系統的比較研究——以“化學鍵”內容為例[J].化學教育，2016，37（7）：20-24.

（作者單位：浙江省蕭山中學 310000）