化學學科能力模型內涵及實施策略

李 雪

(新疆師范大學化學化工學院,新疆烏魯木齊,830054)

隨著教育改革的不斷深入,教學觀念也逐漸從知識為本轉變為素養提升, 強調以學生為中心,培養學生的能力,讓學生不拘泥于課本知識,而是能夠通過所學知識解決生活中的實際問題。《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》明確指出,要結合具體教學內容提高學生的學科思維和解決問題等關鍵能力。[1]能力評價是教學評價不可分割的一部分,對課堂教學起到了良好的指引作用。本研究通過剖析目前化學學科能力培養過程中存在的問題,提出系統培養學生的學科能力的具體策略,旨在對學生和一線教師提供指導,提升課堂的針對性與高效性。

一、內涵分析

化學學科能力是學生在化學學習過程中逐漸建立起來的,能將所學知識運用于解決實際問題的能力[2],是學生在化學學科的認識活動和問題解決活動中順利進行所必需的心理調節機制[3]。因此,在教學中要側重培養學生學科能力和評價學生的能力水平。學習化學知識的進階過程可以概括為:知識和經驗的輸入、知識和經驗的輸出以及知識和經驗的高級輸出,分別對應學習理解能力、應用實踐能力和遷移創新能力三個一級要素。每個一級要素又下分了三個二級要素[3],構成了化學學科能力要素模型,如表1所示。

表1 化學學科能力要素模型

二、存在的問題

學科能力是一個復雜的多維整合系統,存在著許多重要的進階變量。[4]同級學生學科能力存在顯著的個體差異,這種差異體現在對綜合問題的處理上,究其原因與目前的評價方式、問題情境設置、教師引導等密不可分。

(一)忽略教、學、評一體化

在高中教學時間緊、任務重的大背景下,教師往往采取傳統的授課方式,只注重期末考試這種終結性評價,忽略了課前的診斷性評價和課上的形成性評價。[5]學生處于被動接受知識的狀態,形成應付考試的學習心理,逐漸失去了主動探索的能力。基于已有文獻研究和實踐探索發現,對于化學學科的學習,大部分學生能夠達到學習理解能力水平,但面對陌生情境的復雜問題,極少部分學生能夠達到遷移創新能力水平。教師對于學生課前預習情況不得而知,憑借已有經驗實施教學,課上通過集體問答和課后習題的方式檢閱,沒有給予學生充分參與和思考的時間。教師主要診斷學生對基礎知識的掌握情況,造成教學目標與學習目標脫鉤,忽略了學生能力進階的培養。

(二)問題情境創設不當

課程標準和高考評價體系都提到要創設合理的問題情境,提高學生解決問題的能力,讓學生能夠聯系生活實際激發他們的學習興趣。[6]但在實際教學過程中學科能力與知識經驗相分離,對于情境的運用存在以下問題。第一,教師只關注教材正文中的知識點,忽視了資料中情境的相關內容,使問題情境沒有發揮其應有的價值。學生缺少在真實情境下自我探索的學習歷程,無法實現知識到素養再到能力的轉化。第二,教師在課程引入環節仍停留在大家耳熟能詳、沒有探索價值的素材上,單純地用知識點回答素材中的問題,不利于學生深度思考和學科能力進階的實現。第三,情境素材的陌生度是影響學生化學學科能力的重要因素。隨著學生每個主題知識的積累,問題情境的設置應該是從簡單熟悉到簡單變式再到陌生復雜的螺旋上升的過程,使學生在問題解決過程中實現知識內化遷移運用的轉變。但教師往往對情境素材的選取不能很好地把控情境中問題設置的難度梯度,給學生造成了理解上的困難。

(三)缺乏追問引導學生深入思考

課堂教學中提問環節是教師了解學生知識掌握情況的主要途徑,提問的作用體現在問題設計和環環相扣的提問過程中。其中,追問是教師在已有問題基礎上的深度提問,有助于學生學習能力的培養。[7]但在實際的教學中,問題的設置并沒有發揮其應有的價值,教師提問的問題過于局限,沒有體現以學生為主體,學生的思維被禁錮,學科能力培養無法落實。且由于高中教學整體節奏過快,教師不愿花費過多時間在提問環節,師生問答中僅對學生的觀點給予肯定或否定,沒有使提問環節發揮其評價分析的作用。問題只停留在表面,沒有進一步追問引發學生的深度思考。

三、提升策略

化學學科能力與學科素養密不可分,學科能力從低階到高階,對應的學科素養也從低階到高階[8],因此,學科能力的培養有著重要意義。針對以上培養學生化學學科能力教學過程中存在的問題,提出如下策略。

(一)完善教、學、評一體化教學體系

1．教學設計

課堂是培養學生學科能力的主陣地,基于化學學科能力模型系統完整的教學設計有利于發展學生解決問題的能力。其中,復習課是階段教學后將知識歸納整合的重要階段,對學生提升化學學科能力起著關鍵作用。[9]通過知識點的總結提升,實現從宏觀到微觀、從靜態到動態、從孤立到系統、定性到定量的轉化。以高中化學“氯及其化合物”的復習課為例,整個教學過程將化學知識與生活生產聯系起來,實現了知識的整合再認識,從傳統復習課教師總結灌輸轉化為學生自己深入思考感悟,促進學生知識到能力的轉化。學生利用之前所學推理驗證假設,并在主動思考解決實際問題過程中不斷強化對知識點的認識,拓寬解決復雜問題的路徑。具體如表2所示。

表2 “氯及其化合物”化學學科能力要素評價模型

2．試題評價

試題評價是目前衡量學生學習掌握情況常用的手段之一,在命題及試題分析時運用化學學科能力模型可以更加清晰地劃分學生層次,并進行有針對性的指導。

在命題時,可以通過調控不同層次的問題情境,考查學生解決問題的思路與角度。情境設置從學生熟悉的課本原型到課本情境的簡單變式再到陌生復雜的問題情境逐漸過渡,對應學生思考問題從單一角度到提示角度再到多角度分析的能力進階。在學習初期,基礎知識的扎實程度是實現高階能力的關鍵,因此,在初期命題中應著重考查學生基礎知識的掌握和簡單分析問題的能力,即學習理解能力。隨著學習的不斷深入,學生加強對分析解釋能力的培養,在教師的帶領下逐步形成一定的解題思路。中學的工藝流程題既是重點也是難點,通常會涉及學生的知識盲區,因此,在命題時應注重設置開放性的題目和設立合理的賦分規則,通過開放性題目使學生解題思路外顯,鼓勵學生創造性思維,從而考查學生多角度綜合分析問題的能力,促進其應用實踐能力的發展。在命題時還要明確對應的學習評價指標,設置合理的提問順序。

在試題分析時,基于化學學科能力模型對試題進行分類解讀,為學生后續的學習提供指導。尤其是在階段性考試中,教師可依據化學學科能力模型對試題進行編碼,了解試題的難易程度,查看各能力要素的分布情況及得分情況,獲取學生能力培養的關鍵數據,在后續的教學中明確教學重點和突破點。以階段性試題為例,教師可對試題的能力要素、核心素養和各主題內容分布情況進行編碼,統計班級整體成績基本情況(平均分、及格率、最高/低分)、能力要素、核心素養及主題內容的得分情況,做好多方面、多層次的數據分析。對教師來說,基于該數據找出學生相對薄弱的知識點及能力,在后續教學中不斷加強,還可通過與同級其他班級進行對比。當發現自己的弱項是其他班級強項時,可與該班級授課教師交流、討論授課思路并在組內實施推廣,爭取整體進步。對學生來說,可以提供每名學生自己的雷達圖,讓他們了解自己欠缺的部分,主動向其他優秀學生學習。通過診斷學生的學習情況,關注學生學習過程中的變化、收獲及待提升點,及時查缺補漏,落實學生學科能力的培養,促進教師教學設計的優化,形成教、學、評一體化的良性循環。

3.教材編寫

教材編寫應以學生發展為中心,建立完整的診斷評價體系。教材內容主要包括課程知識點和課后習題兩部分,課后習題是評價學生課程知識點學習是否達到教學目標的主要呈現方式,因此,兩者相輔相成,具有良好的一致性。課后習題的編寫要符合學生的認知水平,習題設計要由淺入深,且各能力水平的習題數量應相對合理。隨著新時代學生素質的全面提高,應適當增加遷移創新能力的相關習題,促使學生思維充分發散。教師在進行教學時可根據實際教學需要,融合多版本的教材內容和習題,取長補短,不局限、不刻板,豐富學生的認知,從而落實學生學科能力的發展。教師在檢測教學內容與習題間一致性時,可利用SEC一致性研究工具,同樣采用化學學科能力模型對教學內容和課后習題分別進行編碼,得出各二級要素在每節內容的占比,隨后對數據進行處理并根據Poter提出的計算公式計算一致性。

(二)采用項目式教學法

近年來,高考和中考試題中多出現與實際生產生活相關的選擇題和流程題,考查學生遷移創新高階能力的題目逐漸增加,隨之,項目式教學成為當下教師研究的熱點。首先,以真實問題作為情境引入,設計逐步進階的學習任務,可以有效避免教師枯燥乏味的知識點羅列,可以讓學生身臨其境地拆解問題并解決問題,通過自主探究和小組合作的方式提升復雜推理和創新意識能力,建立化學與生活之間的聯系,將所學知識形成解決問題的思路。其次,選用的項目主題要與時俱進,要能夠引發學生共鳴,要能帶動學生思考自己所要承擔的社會責任。這就需要教師具備敏銳的洞察力,教師可以對高考真題素材進行整合提煉,可以查閱文獻了解化學在生活中的新應用,還可以即時關注熱點新聞與科研發展方向,將其融入教學。最后,學生經過一段時間的學習后,教師可選用主要考查高階學習能力的項目任務,構建陌生、間接、具有多維解決問題思路的真實情境。指向真實情境的微項目,注重學生的主體性和實踐性的發展,不僅能夠提升學生的綜合分析能力和社會責任感,還能夠促進教師的專業發展。

(三)善于運用追問引導

知識問題化是學生思維提升的重要一環,追問有助于激發學生的求知欲,啟發學生的思維和培養學生的高階能力。追問和開放性題目有異曲同工之妙,都可以給予學生充足的思考空間,使學生的思維和認識方式外顯。課堂追問不能脫離教學目標,可依據教學活動基于化學學科能力模型設置評價標準,教師可以通過學生回答問題的情況對其能力水平進行診斷和評價。教師在授課時可以按照由淺入深的原則,適時對學生進行點撥,實現思維的深入和能力的發展。例如,教師在教授鋁鹽和偏鋁酸鈉的化學性質時,讓學生書寫氯化鋁與適量氫氧化鈉反應方程式。這一過程屬于辨識記憶。學生書寫后,教師講解由氫氧化鋁與氫氧化鈉發生反應生成偏鋁酸鈉,追問 “氯化鋁與過量氫氧化鈉反應的方程式如何書寫”屬于說明論證。教師追問“氫氧化鋁為兩性氫氧化物,與過量鹽酸反應也會溶解,那么同學們可以寫出偏鋁酸鈉與過量鹽酸反應的方程式嗎”。這一過程屬于推論預測。教師通過問題的回答情況判斷學生的能力水平,用以小見大的方式歸納總結共性,為學生后續學習提供思路,讓學生再遇到類似問題可以直接調用所學知識。對低階問題,可以用來提問成績一般的學生,給予他們課上的參與感,不再把自己當作課堂局外人。相對高階問題,可以提問成績較好的學生,營造良好的課堂氛圍。問題是學生思維的源泉,教師的追問可以打開學生思維的閘門,充分發散他們的創造性思維和加強師生間的交流,實現知識到能力的有效轉變。

綜上所述,學生化學學科能力的培養是一個長期的過程,在今后的課堂教學中和試題評析中都需要更加注重學生高階學科能力的提升。教師在教學過程中應遵循學生的認知發展規律,運用有效的教學策略,基于化學學科能力發展進階規律的教學方式應具有挑戰性和趣味性,幫助教師更好地掌握學生所學情況并及時調整教學策略,從傳統的以教師為主向以學生為中心逐漸過渡,實現個性化的指導,從而提升課堂的高效性,循序漸進地提高學生綜合解決問題的能力和社會責任感。