“知識四層次”視角下的深度學習與思維發展

祝錢

摘要： 通過對化學知識的四層次——事實性知識、概念性知識、方法性知識及觀念性知識的分類，以理清化學知識間的層次關系。以“酸的通性”教學為例，通過“呈現事實性知識→建構概念性知識→外顯方法性知識→內化觀念性知識”的教學主線，理順化學知識的教學脈絡。提出“聯系知識——讓認知建構自然發生，基于知識——讓思維能力進階躍升，內化知識——讓化學觀念深入人心”的策略反思，促進學生的深度學習和思維發展。

關鍵詞： 知識四層次; 深度學習; 思維發展; 酸的通性

文章編號： 10056629（2020）05005604

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

知識是學習者對客觀世界的反映，它包括了概念、推理與判斷。而思維則是學習者從一個知識到另外一個知識之間所建立的連接過程。因此不難發現，知識是思維過程的基礎，若沒有知識則思維過程也不會發生。所以在化學的教學中，教師應該先對于具體的化學知識類型進行準確的定位和分類。

根據季蘋教授在“教什么知識”一書中所指出的那樣，知識從內容層面來看，可以分為四個層次——事實性知識、概念性知識、方法性知識和觀念性知識。其中“事實性知識”是指“是什么？”和“怎么樣？”的知識，這類知識往往屬于學生認知結構中的常識性知識，其主要通過記憶等低階思維獲取，如學生知道醋酸、檸檬酸是一種酸。當然，這類知識由于受學生既有生活經驗的影響，可能使得部分事實性知識本身就具有缺陷或錯誤。“概念性知識”是指涉及到“關系”“原理”“規律”及“定律”等的知識，其主要通過理解等思維獲取，如酸的科學定義便是概念性知識的典型代表。“方法性知識”是指在給定的情境中或既定的程序下進行的操作，它是一種典型的動手實踐性知識，其主要是通過學生的應用思維進行獲取，如pH的測定，滴管、酒精燈的使用等操作便是方法性知識的典型代表。“觀念性知識”是指學生基于現有知識進行提煉，而最終獲得的對于現有知識的更進一步的理解。如通過學習了酸的通性之后學生形成的“結構決定性質”的化學觀念[1]。

對于化學教學而言，因為化學是一門以實驗為基礎研究物質的組成、性質、結構與物質間變化規律的學科，所以化學知識的教學有知識教學共性的一面，但更多地要體現學科個性特點。因此整個化學知識教學的過程必然是以學生為教學主體，以合作探究為教學主線，讓學生自主經歷不同類型知識的差異化建構過程，最終實現學生深度學習的發生、化學思維的養成及綜合素養的提升。下面以“酸的通性”教學為例，具體闡釋“知識四層次”視角下的教學過程（流程見圖1）。

1 學情分析

“酸的通性”對于整個初中化學物質性質的學習具有先導性和基礎性的作用。首先從知識體系上來看，酸本身與堿、鹽、金屬有高度的知識交叉和融合，因此學好酸對于后續知識的學習會起到非常好的鋪墊作用。其次從方法技能上來看，對于酸性質的學習是以大量化學實驗為基礎而展開的，通過動手實驗所掌握的技能和方法也是促進后續化學學習有效開展的關鍵要素。再者從思維觀念上來看，學生通過酸的通性的學習形成的“結構決定性質”的化學觀，也會對后續化學的學習起到引領性的作用。當然，本節教學內容中有關酸的概念、基于實驗觀察和分析的酸的通性的提煉、微粒觀的形成對于初學化學的初中生而言，都會存在一定的認知障礙。因此，本堂課的教學采取以“暴露事實性知識缺陷→變式教學建構概念性知識→合作實驗外顯方法性知識→歸納提煉內化觀念性知識”為認知主線，以“自主合作、實驗探究”的教學模式為主要組織形式，通過對“酸的通性”知識的層次性建構與系統性學習，最終實現學生對于四類知識深度學習的發生和化學核心素養的有效形成。

2 教學目標

結合本堂課的教學實際，將本次教學目標從知識技能、能力方法與態度觀念三個層面做簡要論述。（1）知道酸的概念、酸的5條通性，掌握利用pH試紙測定未知溶液的pH，掌握熟練使用滴管，取放固、液體等試劑的技能方法。（2）在具體實驗和問題的分析中，培養科學觀察、科學表達、歸納概括的能力。（3）通過對“酸的通性”的系統性學習，感悟“微粒結構決定性質”的化學觀，從而進一步建構起“微觀與宏觀”相互聯系的化學整體觀。

3 教學過程

下面就以杭州市江干區一堂教學內容整合重構之后的“酸的通性”的展示課為例，闡述“知識四層次”視角下的化學知識教學。

3.1 基于既有概念，呈現事實性知識

教師在課堂一開始拋出問題：“請同學們找一找我們身邊的酸在哪里？”學生紛紛舉手回答：“吃的檸檬很酸，里面含有檸檬酸;吃小籠包蘸的醋里有醋酸;我們的胃液里面有胃酸……”。教師對學生的回答給予一定的評判之后，繼續拋出問題：“請同學們談一談對于身邊酸的一些看法。”學生又給出以下一些常見的回答：“酸都是有酸味的，酸都是有腐蝕性的，酸的pH都小于7，酸能把任何物質給腐蝕掉……”。

設計意圖： 學生是帶著前概念走進課堂的。因此在課前進行一定的學習情況摸底對于后續的教學是非常有必要的。教師設計第一個問題就是為了充分了解學生對于酸的認知情況。從學生的回答來看大部分學生對于生活中的酸類物質是有一定了解的，這是教師展開后續教學的基礎。而設計第二個問題是想進一步掌握學生對于酸及其性質的認知。從學生的回答來看，不難發現學生對于酸性質的認知僅停留在生活經驗層面，有些認知還存在一定的科學偏差，如酸可以腐蝕一切物質、酸都有酸味等。因此，通過本環節的設計是為了充分暴露學生頭腦中的錯誤認知、錯誤概念，以便在后續學習中，學生原有的錯誤認知與新建構的科學認知產生沖突，進而在思維的碰撞中實現深度學習，最終建構起新的知識和概念。

3.2 基于變式教學，建構概念性知識

關于概念的教學一般遵循“基于概念外延的正例變式→基于概念內涵的反例變式→基于概念的非標準化變式”[2]的流程開展教學。酸概念的建構過程具體闡述如下。

3.2.1 基于正例變式，歸納建構概念

教師在大屏幕上展示硫酸、鹽酸、硝酸的電離方程式，并提問學生：“同學們仔細觀察上述物質的組成，找一找三者之間的共同點。”學生通過對照觀察，可以非常迅速地發現三種酸里面都有共同離子——氫離子（H+）。此時教師引導學生自主給酸下一個定義，學生主要有以下2種對酸概念的典型錯誤或不當表述： （1）只要是酸都會電離出氫離子（H+）;（2）能電離出氫離子（H+）的就是酸。表述（1）并不是給酸下定義，而是停留在觀察的基礎上所提煉出的共性特征層面，表述（2）是在表述（1）的基礎上得出的一個錯誤概念的表達。

3.2.2 基于反例變式，辨析明確概念

此時教師不要急于否定學生剛剛給出的有關酸概念的錯誤表述，而是再給出一個典型反例： 已知NaHSO4并不是酸，但其在水溶液中會電離產生H+，請同學們結合NaHSO4的電離情況修正剛才酸的定義。在教師引導下，學生通過進一步觀察思考，最終建構起酸概念的科學表述——電離出的陽離子全部是氫離子（H+）的化合物。

3.2.3 基于非標變式，豐富深化概念

教師再呈現一張幻燈片——“通過以下一些物質的電離方程式： CH3COOHCH3COO-+H+、 HMnO4H++MnO-4，請同學們判斷哪些物質屬于酸并說明理由？”教師引導學生對于酸的概念有更加全面和立體的認知。

設計意圖： 將酸概念的建構教學拆分為三個階段： 第一個階段通過正例變式的設計，力求使學生通過觀察與歸納，自主建構起酸的初步概念，從而培養學生從“異處求同”的思維能力;第二階段通過反例變式的教學設計及自主糾偏的學習過程，力求通過對反例的學習，讓學生能親身經歷概念建構的全過程及在建構過程中所經歷的認知沖突，最終自主形成對酸概念的科學認知;第三階段設計一組不同于常見無機酸（如硫酸、鹽酸、硝酸）電離標準化表達的非標準化變式，力求通過對有機酸、金屬含氧酸的進一步認識，促進學生對酸的概念有愈加立體的認知及更加豐富的理解。

3.3 基于合作實驗，外顯方法性知識

為了提高課堂實驗探究效率，教師將全班學生分為8組，其中前4組與后4組分別以鹽酸和硫酸為酸試劑進行酸的通性的實驗探究。具體分組及實驗探究方案見表1。

教師先指導學生分組實驗以探究酸的性質，然后學生合作實驗，觀察實驗現象，并書寫相關反應的化學方程式，最后教師讓各小組派代表上臺匯報展示實驗探究成果。

設計意圖： 通過分組實驗一方面培養學生團隊合作的能力，另外一方面通過教師指導、生生互助的形式以提高學生基礎實驗技能，如pH的測定、試劑的傾倒、試管的振蕩、夾持與加熱、酒精燈的使用等。在實驗過程中，學生的觀察能力、書面表達能力及方程式書寫能力都可以得到不同程度的訓練和培養，同時讓學生上臺展示匯報，還可以促進學生口頭表達能力的提高。總之，通過動手實驗環節的設計，可以最終實現方法性知識的外顯和鞏固。

3.4 基于自主歸納，內化觀念性知識

通過學生上臺展示匯報，教師引導設問：“請同學們歸納硫酸與鹽酸有哪些相似的化學性質呢？”學生小組討論，并在教師引導修正下歸納得出兩種酸共同的化學性質：“都能使紫色石蕊變紅色，無色酚酞不變色;都能和堿發生反應;都能和碳酸鹽發生反應;都能和某些金屬氧化物及活潑金屬發生反應。”此時教師再請學生思考：“為什么鹽酸和硫酸有共同的化學性質呢？”學生基本都會聯想到由于兩種酸都有共同的陽離子（H+），所以造成了兩種物質的某些化學性質具有相似性。教師此時便可因勢利導，自然地引導學生內化生成“結構決定性質”這一重要的化學觀念性知識。同時再次拋出問題“若要探究兩種酸的不同化學性質，需要從酸結構的哪一部分入手呢？”學生再自主思考得出“由于酸根離子的不同決定了酸在某些化學性質上的差異”，為后續酸個性的學習打下扎實的基礎。

設計意圖： 本環節的教學設計是以一組問題鏈為主線，通過層進式的設問為學生搭建思維支架，讓學生的學習以“觀察→歸納→比較→提煉→內化→應用”為主脈絡，讓“結構決定性質”的化學觀念通過學生自主的建構學習內化為自身觀念中的一部分，使學生能將此觀念進一步應用于后續的化學學習中。

4 關于“知識四層次”教學的幾點反思

4.1 聯系知識： 讓認知建構自然發生

在化學學習中，學生的認知都要經歷一個由簡單到復雜、由表象到本質的過程，因此學生要學好化學，就需要對化學知識與知識間的聯系有更加清晰的認知，能在固有知識經驗的基礎上對新知識進行有效學習，將其同化為自身知識體系的一部分。作為教師更要對化學知識有整體結構上的審視，對教學內容要有本質上的理解，對相關內容要進行有效的分析、比較與歸類。正如上述教學范例所提及的那樣，按照“呈現事實性知識→建構概念性知識→外顯方法性知識→內化觀念性知識”的教學脈絡，很好地體現知識間的層次結構以及契合學生的認知規律，最終實現教學過程的順暢高效以及學生學習的深度發生。

4.2 基于知識： 讓思維能力進階躍升

思維與能力靠簡單粗暴地灌輸是無法真正實現的。正如本文開篇所述，思維發生于知識與知識的連接之間，而能力則生成于學習知識的過程之中。知識學習是思維與能力發展的基礎與前提，因此在教學過程中不但要關注知識本身，更要關注知識傳遞的載體設計，如本文提及的設計一連串的問題，讓知識融在問題鏈之間，在一連串高品質的設問過程中，知識不經意間就在學生的心中自然生發與建構。又如本文所述將一些方法性知識融入在實驗探究的過程中，學生通過自主實驗探究可以很好地實現對這類知識的掌握。總之，教師通過對知識載體的不斷變換和豐富，可以促進學生知識學習載體的多樣化和立體化，最終實現學生思維與能力的進階躍升[3]。

4.3 內化知識： 讓化學觀念深入人心

教師通過多樣化的教學設計，最終目的是使學生形成一定的化學觀念，如“結構決定性質、平衡與守恒”等。化學觀念是化學核心素養的重要組成部分，也是推動學生終身學習的內在動力，化學觀念對于學生今后的學習起著引領性的作用。但是觀念的形成不是一朝一夕就能實現的，需要遵循以“知識學習”為載體，以“情境激發→問題驅動→反思建構”為學習主軸線，以此來促進化學觀念在學生心中的內化生成。

總之，客觀事物間都是普遍聯系的，化學思維、方法與能力蘊含在化學知識中，而化學觀念是化學知識與思維方法統一后的最終產物。通過理清化學知識的四個層次，理順四層次知識間化學教學的脈絡，最終實現學生學習的深度發生和化學思維的質變躍升。

參考文獻：

[1]季蘋. 教什么知識[M]. 北京： 教育科學出版社， 2009： 86.

[2]陳紅兵. 變式理論與變異理論——兩個教學理論的比較與關系探析[J]. 教育科學研究， 2013， （8）： 22～26.

[3]解慕宗， 申燕， 范曉鳳. 知識與思維相融合能力與素養共發展——以“Na2CO3和NaHCO3在水溶液中的行為”教學為例[J]. 化學教學， 2019， （8）： 62～70.