高中化學教學“三步走”程序系統探究法
——以原電池教學為例

北京 譚德山 吳軍飛

普通高中化學學科核心素養包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任五個維度，其中“科學探究與創新意識”是化學學科核心素養之“核心”。《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)中明確提出要培養學生的科學探究能力，倡導科學探究為主的學習方式，改變人才培養模式，強調在學生探究學習活動中培養其科學探究能力，這就使能力的培養與知識技能的獲得、方法策略的掌握、情感態度價值觀的形成等統一起來，使能力不再是抽象的、空洞的，從而將學生學習方式的轉變與能力的培養有效地結合起來。在此思想指導下，筆者結合自己的教學經驗提煉出了高中化學教學“三步走”程序系統探究法，即誘導系統引導學生“上路”，操作系統陪伴學生“走路”，生產系統引導學生放開自主“尋路”，并以人教版教材必修一的原電池內容為例，運用“三步走”程序系統探究法展示課堂教學的操作和生成，以期實現課堂教學最優化，展現新《課程標準》理念下化學教學的自身規律。

一、“三步走”程序探究法理論建構

課堂教學是一個預設系統和偶發(非預設)系統相互作用的二維系統。在此系統中學生的課堂行為應為導航模擬探索式(目標的預設性，體現教師預設的學習性)和自主擇向探索式(目標的隨意性，體現學生個性張揚的獨創性)的交融，前者模擬科學家的知識生產過程，目的是讓學生學會自主擇向探究，偏于探究基礎性，而后者是學生實現知識自主生產的過程，是創新的源泉，更具智能活動的高級性。探究性課堂是上述兩種學習方式(形態)交融的生態系統，目標就是教會學生追求原創性的學習方式。探究式教學不僅落實了全面持續發展的基礎，還尊重學生的個性特長，讓學生成為課堂主人，通過自主探究、實踐以及集體協作解決真實問題，成為知識的輸出者，整個過程符合學生認識世界的主觀能動性，并且符合學生的認知發展規律。

基于教學主體的認知心理發展過程、理性心理發展過程和創造性心理發展過程“三階段”，將高中化學教學過程對應設立為可操作的“三步走”程序系統探究法(圖1)，即誘導系統引導學生“上路”，操作系統陪伴學生“走路”，生產系統引導學生放開自主“尋路”，從而實現學生由“導航模擬探索”向“自主擇向探索”的轉化，有效培養學生的創新精神和實踐能力，實現教育創新的目標，追求原創性教育的價值，挖掘學生潛力并發展學生創造力，摸索課堂教學操作化、程序化的規律。

圖1 “三步走”程序系統探究法

“三步走”程序系統探究法中教師的作用在于“導”。在誘導系統中教師需要創設真實的問題情境，指引學生思維向學科素養的更高層次發展；在操作系統的關鍵節點上教師發揮導向作用，陪伴學生逐漸構建完善的知識體系，使其思維縱深發展；生產系統中教師要把課堂放手交付給學生，讓不同層次的學生運用操作系統的學習成果，輸出解決問題方案，提升知識獲得感，形成正確的化學學科價值觀。

二、“三步走”程序探究法教學實施過程[以人教版(2019版)必修第二冊第六章第一節化學反應與能量第二課時化學能與電能為例]

1.誘導系統(創設真實問題情境)

誘導系統是整個教學過程實施的先導，對三維度教學目標的達成度，以及學生開放空間廣度、自主擇向探究空間深度具有重要影響。蘇霍姆林斯基說過：“若教師不設法使學生產生情緒高昂、智力振奮的內心狀態，就急于傳授知識，那只能是使人產生冷漠的態度，給腦力帶來疲勞”。誘導系統的功能價值在于激活學生思維，引導學生進入創造性探究的環境氛圍，后續學生才能有效地進行探究活動。因此教師要基于學生最熟悉和最易接受的客觀事實去創設情境，挖掘知識的精髓和蘊涵科學知識的邏輯序列、情感序列相融合的建構序列，設立新奇，具有人文特點，融入自然現象、生產問題、人文縮影、趣味實驗或課程內容再創作編排的邏輯順序，同時將課程內容設計成矛盾問題的鏈節源，在源頭上激活學生思維，讓學生順著思維進階的矛盾序列深入下去，發揮創造性思維。切記矛盾序列刺激強度要適宜，不可天馬行空。

表1

續表

2.操作系統(建構原電池模型)

情境認知理論認為，學習是一個“合理的邊緣性參與”的過程，新手學習者在將知識建構、更新、遷移的過程中，需要在教師的引導和指導下從部分參與逐漸向完全參與過渡。學生由誘導系統進入自主探究序列后，教師要通過巧妙設計引導學生擴充思路、主動探索并獲得親身的實踐，通過實驗搜集、整合信息，同時加強同學間配合，形成學習共同體，讓學生自主建構從宏觀現象到微觀認知的進階，體會探究科學知識的方法、感悟科學知識的真諦。操作系統可實現上述目標，它以學生為主體的自主探索和以教師導航為輔助的探究過程，是探究教學的中間環節。學生成為課堂主人，教師作為服務者，以問題模塊為主線，在生長點鏈節上給予必要的疏導。操作系統中教師尤其要關注突發情境，若學生思維被激活，產生了新奇想法，切記不能先入為主，更不能熟視無睹，應及時給予肯定的反饋和正確引導，在不影響學生探究問題積極性的前提下及時回歸問題主線，讓學生自主探究在縱向維度不斷深入。

表2

續表

3.生產系統(運用原電池模型解決問題)

誘導系統是引導學生進入生產過程的系統，操作系統是讓學生學會知識、提升能力、激發情感的系統，那生產系統就應是讓學生完全放開、實現自主生產的過程。經歷了前兩個系統，學生已經獲得了一些理性認識，他們都具備發言權，生產系統是知識鞏固、深化及進一步的運用過程，教師應做好耐心傾聽的參與者、課程進度的主持者，完全讓位給學生，讓學生操作一切活動。可通過小組討論匯報的方式，運用操作系統的學習成果，輸出解決問題方案，是非曲直以及認識見解讓學生判斷、評價，無須教師搶先表達自己的觀點，結合學生能力水平，最后的課堂總結都可以考慮交付給學生。

表3

三、結束語

真實情境的誘導系統引導學生發掘宏觀體系中蘊含的化學問題，操作系統陪伴學生一步步汲取知識碎片，通過巧妙融合模塊節點，最終搭建知識網絡，生產系統引導學生運用已有知識解決新問題的過程中對知識的理解進階到更高水平。“三步走”程序系統探究法運用于高中化學知識模塊學習中，可激發學生的好奇天性和質疑精神，鍛煉學生的動手實驗水平，培養學生的歸納概括能力、探究能力及運用知識解決問題的能力，讓學生輸出創造性設想和預見。實踐證明，教師在教學過程中長期堅持采用“三步走”程序探究法可有效改變學生的學習習慣、學習方式和學習思維，實現學生能力和教學質量的雙提升。