劉志華 謝潔純

摘要： 通過當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀的分析，嘗試將思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計用于化學(xué)教學(xué)中。以電解池原理為例，探討思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計過程，從而形成系列思維導(dǎo)圖。其中，邏輯嚴(yán)密的SOLO問題鏈的設(shè)置，有效增強(qiáng)了教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度，促進(jìn)學(xué)生深刻理解知識，幫助其主動建構(gòu)邏輯嚴(yán)密的有機(jī)的整體知識結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)水平發(fā)展。

關(guān)鍵詞： SOLO分類理論； 化學(xué)學(xué)科能力； 思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計

文章編號： 1005-6629（2018）7-0040-06 中圖分類號： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

核心素養(yǎng)的提出，是化學(xué)課堂教學(xué)的新挑戰(zhàn)，且核心素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開教師的正確引導(dǎo)。然而，目前有些教師的教學(xué)設(shè)計只是線性文字材料的累積，以灌輸為主，在題海和教學(xué)內(nèi)容之間打游擊，沒有基本的教學(xué)順序。這將導(dǎo)致學(xué)生凌亂地存儲化學(xué)知識，缺乏對知識整體系統(tǒng)的認(rèn)識，難以深度理解概念，更別說主動建構(gòu)觀念了。使用思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計（以下簡稱為“導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計”）可在一定程度上解決這個問題，下文將以電解原理為例嘗試對思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計進(jìn)行研究。

1 理論框架

1.1 SOLO分類理論

SOLO分類理論首先是由彼格斯及其團(tuán)隊提出來的，其認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果是可視化的，可分為前結(jié)構(gòu)（P）、單點結(jié)構(gòu)（U）、多點結(jié)構(gòu)（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)（R）和抽象拓展結(jié)構(gòu)（E）5個水平[1]。

SOLO分類理論的前3個水平是從知識點數(shù)量的角度評價學(xué)生的學(xué)習(xí)，后兩個水平則是以知識點數(shù)量為基礎(chǔ)，從認(rèn)知結(jié)構(gòu)的角度評價學(xué)生的學(xué)習(xí)[2， 3]。SOLO的層次性和結(jié)構(gòu)性體現(xiàn)在要求教師于教學(xué)過程中整體深入地講授化學(xué)知識[4， 5]。要整體并深入地講授化學(xué)知識，關(guān)鍵是教師的教學(xué)設(shè)計一方面要體現(xiàn)出大主題、大概念，另一方面也要體現(xiàn)出大主題下的各一級主題教學(xué)不同化學(xué)知識之間的豐富的內(nèi)在邏輯關(guān)系、嚴(yán)密的知識結(jié)構(gòu)，這樣才能保證學(xué)生深度理解化學(xué)知識，建構(gòu)完整全面的化學(xué)知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)和發(fā)展化學(xué)學(xué)科能力，進(jìn)而實現(xiàn)化學(xué)素養(yǎng)化。

1.2 化學(xué)學(xué)科能力

王磊認(rèn)為，化學(xué)學(xué)科能力是指學(xué)生順利進(jìn)行化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識活動和解決問題所必須的、穩(wěn)定的心理調(diào)節(jié)機(jī)制。王磊總結(jié)出3×3化學(xué)學(xué)科能力要素內(nèi)涵及表現(xiàn)指標(biāo)[6， 7]，如圖1所示。

導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計可依據(jù)圖1所示學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實踐、遷移創(chuàng)新三步驟進(jìn)行。學(xué)習(xí)理解可以與SOLO理論的多點結(jié)構(gòu)水平相對應(yīng)，任務(wù)是使學(xué)生熟悉原型，熟悉主題內(nèi)知識的認(rèn)識角度和認(rèn)識方式。當(dāng)學(xué)生形成主題內(nèi)知識的認(rèn)識思路，實現(xiàn)知識的功能化和程序化，則達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。當(dāng)學(xué)生善于使用推理演繹的方法，能對體系外陌生情境進(jìn)行遠(yuǎn)遷移，得出開放兼容的結(jié)論，則說明達(dá)到抽象拓展結(jié)構(gòu)水平，即實現(xiàn)知識素養(yǎng)化。

1.3 思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖（Mind Mapping）是英國著名腦思維學(xué)者托尼·博贊（Tony Buzan）所創(chuàng)造，目前被廣泛應(yīng)用在教育培訓(xùn)等領(lǐng)域。思維導(dǎo)圖的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化特點強(qiáng)調(diào)繪制思維導(dǎo)圖必須整體考慮主題之間的關(guān)聯(lián)[8]。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計，圖文并茂，記錄著教學(xué)主題內(nèi)許多信息，教師可以全面思考化學(xué)問題、專注眾多知識間的內(nèi)在邏輯關(guān)系、主題間過渡轉(zhuǎn)換、設(shè)置一系列邏輯嚴(yán)密的SOLO問題鏈，幫助學(xué)生建構(gòu)有機(jī)整體的知識結(jié)構(gòu)[9， 10]，促進(jìn)知識的功能化和程序化，達(dá)到知識系統(tǒng)化和素養(yǎng)化的目的[11]。

2 以電解原理為例的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計

2.1 大主題的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計

如圖2，以電解原理為中心主題，設(shè)計體現(xiàn)基本教學(xué)思路的思維導(dǎo)圖?？倛D以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科能力為目標(biāo)，為一段時間教學(xué)大主題的教學(xué)總方案。設(shè)計的基本原則是促進(jìn)學(xué)生對內(nèi)容的深度理解，從而建構(gòu)化學(xué)知識，實現(xiàn)由知識意義化、程序化到素養(yǎng)化的轉(zhuǎn)變。

總圖包括3個一級主題： 建構(gòu)原理、書寫電解池電極方程式的思維程序以及應(yīng)用原理。建構(gòu)原理的任務(wù)是熟悉原型，使學(xué)生熟悉電解原理的認(rèn)識角度、方式、思路，建立電解的知識結(jié)構(gòu)；書寫電解池電極方程式的思維程序是解決電解問題的思維模型，旨在促使學(xué)生對電解知識的理解；應(yīng)用原理是“書寫電解池電極方程式的思維程序”的具體應(yīng)用，旨在使學(xué)生的認(rèn)識方式自主化和知識系統(tǒng)化。

從電解原理的建構(gòu)、思維模型的建構(gòu)到原理的應(yīng)用設(shè)計總圖，符合SOLO分類理論和化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。

2.2 一級主題的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計

依據(jù)總圖對教學(xué)的內(nèi)容和認(rèn)知順序進(jìn)行基本設(shè)想，并利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行各一級主題的精心備課，形成一系列導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計。

2.2.1 建構(gòu)原理與書寫電解池電極方程式的思維程序的導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計

圖3按照建構(gòu)、完善和應(yīng)用原理三部曲促使學(xué)生在頭腦中牢固地建構(gòu)電解池工作原理。設(shè)計所遵循的原則是讓學(xué)生從易到難的認(rèn)知順序和有意義學(xué)習(xí)原則，選擇恰當(dāng)?shù)碾娊馐聦嶆淸12]促進(jìn)學(xué)生深度理解并有效建構(gòu)化學(xué)知識。圖3的每一個教學(xué)主題內(nèi)容都設(shè)置了系統(tǒng)性強(qiáng)的SOLO問題鏈，如表1所示。這些SOLO問題鏈從單點結(jié)構(gòu)水平至關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平以由低到高的梯度形式呈現(xiàn)，邏輯嚴(yán)密，引導(dǎo)學(xué)生一步一步深入思考電解原理，從而促使學(xué)生集中精力于主題學(xué)習(xí)，保持思維的連續(xù)性，有助于學(xué)生建構(gòu)成有機(jī)整體的知識結(jié)構(gòu)。教師可以根據(jù)回答判斷學(xué)生的SOLO水平。

思維導(dǎo)圖借助箭頭等方式直觀形象地展示出豐富的知識信息與知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過知識內(nèi)容的過渡，整合教學(xué)過程。電解氯化銅溶液和熔融NaCl后，由學(xué)生按概念、三向、構(gòu)造三個方面總結(jié)電解池工作原理。至此，學(xué)生初步知道應(yīng)從微粒觀、能量觀、平衡觀、守恒觀等角度或方式認(rèn)識電解原理，并學(xué)會用電極方程式表示電解過程，同時建構(gòu)電解反應(yīng)的三重表征的互譯轉(zhuǎn)換關(guān)系。

設(shè)疑“為什么科學(xué)家無法通過電解飽和食鹽水制備Na？電解飽和食鹽水真正發(fā)生什么反應(yīng)呢？”過渡到電解飽和食鹽水，教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換流暢。

課堂演示電解飽和食鹽水實驗，首先在兩極滴加了石蕊，目的是引導(dǎo)學(xué)生思考為什么陰極區(qū)溶液呈藍(lán)色，而陽極區(qū)則先變紅后褪色，這有助于促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)宏觀表征和符號表征之間的邏輯關(guān)系。通過一系列邏輯嚴(yán)密的SOLO問題鏈，有效增強(qiáng)教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度。層層推進(jìn)電解飽和食鹽水的教學(xué)內(nèi)容，既復(fù)習(xí)了元素化合物內(nèi)容，又完善了電解池工作原理，還流暢地過渡到電解飽和食鹽水的工業(yè)裝置，引出離子交換膜。學(xué)生從電解飽和食鹽水了解到離子的放電順序。進(jìn)而以電解硫酸銅溶液，進(jìn)一步補(bǔ)充完善離子的放電順序。最后要求學(xué)生書寫電解水和K2SO4溶液的電極方程式和總反應(yīng)方程式。至此，在學(xué)生頭腦中建構(gòu)、完善電解池原理并加以初步的應(yīng)用。

圖4總結(jié)了解決電解池基本問題的核心思維——書寫電解池電極方程式的思維程序。學(xué)生利用圖4建構(gòu)起認(rèn)識電解原理的思路，形成解決電解問題的思維程序。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計使整個教學(xué)過程流暢、渾然一體。

2.2.2 以電解飽和食鹽水為起點，建構(gòu)電解原理的工業(yè)應(yīng)用

學(xué)生熟悉使用“書寫電解池電極方程式的思維程序”思維模型后，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該由應(yīng)用實踐變?yōu)檫w移創(chuàng)新。以電解飽和食鹽水及其拓展為主題，按圖5和表2所示的SOLO問題鏈進(jìn)行延伸拓展。

首先引導(dǎo)學(xué)生思考： 對電解飽和食鹽水的裝置增大電壓，Cl-氧化產(chǎn)物變成ClO -2，電極方程式和總反應(yīng)方程式如何書寫？然后介紹NaClO2工業(yè)上的用途，這有助于培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的積極情感、態(tài)度、價值觀。繼續(xù)設(shè)疑： 在電解飽和食鹽水中，沒有陽離子交換膜會有什么問題？學(xué)生回答后，教師繼續(xù)追問： 既然沒有陽離子交換膜會有可能生成NaClO， NaClO又是一種漂白劑，濃度越大，漂白效果越好，我們能否干脆不用交換膜，制備高濃度的NaClO？關(guān)鍵是如何避免H2與Cl2接觸反應(yīng)及如何讓裝置自動化？學(xué)生討論后，根據(jù)氣體往上逸出離開溶液表面，認(rèn)為按圖5第二個一級主題所示裝置圖是一種選擇，并說出理由、寫出電解方程式。追問： 用Fe做電極材料呢？發(fā)生什么反應(yīng)？寫出電極方程式和總反應(yīng)方程式。第四個例子是培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)雜推理能力。

2.3 教學(xué)思考

思維導(dǎo)圖是發(fā)散性和收斂性相結(jié)合地將知識和思維進(jìn)行可視化的工具。思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計記錄教學(xué)主題內(nèi)許多化學(xué)信息，圖文并茂的視覺呈現(xiàn)，有助于教師從有機(jī)整體的角度思考教學(xué)內(nèi)容，彈性靈活地講授教

學(xué)內(nèi)容[13]。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計為教學(xué)設(shè)計提供了全新的視角，優(yōu)點有如下：

（1） 導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計是基于SOLO理論的追求理解的教學(xué)設(shè)計。SOLO理論強(qiáng)調(diào)知識要關(guān)聯(lián)，整體大主題、大概念地呈現(xiàn)。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計整體設(shè)計教學(xué)，構(gòu)成總圖，使整個大主題教學(xué)有了基本教學(xué)目標(biāo)和程序。以總圖一級主題為中心主題設(shè)計具體內(nèi)容教學(xué)時，知識按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律呈現(xiàn)，穿插迂回，主題內(nèi)容不斷關(guān)聯(lián)，螺旋式上升，有助于學(xué)生全面整體理解教學(xué)內(nèi)容。

（2） 導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計通過一系列邏輯嚴(yán)密的SOLO問題鏈，使學(xué)生集中精力于主題學(xué)習(xí)，不斷完善和夯實主題學(xué)習(xí)，不斷深入思考，保持思維的連續(xù)性，有助于幫助學(xué)生建構(gòu)成有機(jī)整體的知識結(jié)構(gòu)，有效增強(qiáng)教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度。再者，此方式也有助于學(xué)生在頭腦中建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，方便知識的提取和靈活應(yīng)用，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)水平。教師亦可根據(jù)學(xué)生的回答判斷學(xué)生的SOLO水平，從而對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)。

（3） 思維導(dǎo)圖借助線條等方式直觀形象地展示出知識豐富的信息量與相互之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過箭頭展示出主題知識間的關(guān)聯(lián)性，使教學(xué)渾然一體，沒有間隙和跳躍，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)水平由多點結(jié)構(gòu)水平發(fā)展為關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

3 結(jié)論

思維導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計是基于SOLO分類理論的追求理解的教學(xué)設(shè)計。首先對大主題的教學(xué)內(nèi)容依據(jù)化學(xué)學(xué)科能力的構(gòu)成及表現(xiàn)進(jìn)行整體性、簡單扼要的設(shè)計，然后逐個以總圖一級主題設(shè)計教學(xué)。導(dǎo)圖式教學(xué)設(shè)計使用圖像、線條、箭頭等表達(dá)知識間的內(nèi)在聯(lián)系，使教學(xué)內(nèi)容有機(jī)整體地呈現(xiàn)。通過設(shè)置邏輯嚴(yán)密的SOLO問題鏈，有效增強(qiáng)教師和學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度；促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)水平和為教師判斷學(xué)生學(xué)習(xí)水平提供判斷依據(jù)，進(jìn)而有目的地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力和核心素養(yǎng)。

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