◎ 阿力木江·麥合木提 符吉霞

一、問題的提出

有關(guān)官能團的內(nèi)容貫穿于高中有機化學學習的全過程?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》要求學生在官能團相關(guān)內(nèi)容學習中，認識官能團與有機化合物的關(guān)系，掌握主要官能團的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)和官能團轉(zhuǎn)化問題的解決。［1］官能團轉(zhuǎn)化問題是一類在有機反應(yīng)過程中，將有機化合物分子中的一種官能團轉(zhuǎn)化為另一種官能團的一類問題，具體包括官能團的引入、轉(zhuǎn)化和消除等過程。官能團轉(zhuǎn)化問題解決過程涉及分析問題、設(shè)計方案、優(yōu)化方案、實施方案和檢核結(jié)果等思維活動，有利于培養(yǎng)學生問題表征、知識調(diào)用、信息整合和設(shè)計方案的能力，同時對學生的知識基礎(chǔ)、邏輯思維等方面具有一定的挑戰(zhàn)性。

近年來有機合成領(lǐng)域的問題解決研究，主要涉及過程模型［2］、能力發(fā)展與影響因素以及能力測評［3］等研究。官能團轉(zhuǎn)化作為有機合成問題解決過程的基礎(chǔ)，也是一類較為獨立和全面的問題解決過程，對于培養(yǎng)學生思維的連貫性和考慮問題的全面性具有重要意義。［4］因此，高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決的能力水平和思維過程特征等值得進行更加深入專門的探討。

目前，在化學學科中雖然有關(guān)有機合成問題解決的相關(guān)研究越來越多，但是作為在有機合成問題解決過程中具備獨立性、整體性的重要組成部分的官能團轉(zhuǎn)化問題解決，對其研究還相對薄弱，特別是在探討高中階段學生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的現(xiàn)狀及特征，并據(jù)此提供指導性建議的研究更在少數(shù)。

二、高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決過程模型及能力框架建構(gòu)

問題解決過程是一個復雜的心理過程。杜威認為問題解決過程有失調(diào)、診斷、假設(shè)、推斷、驗證等五個步驟。［5］波利亞從問題解決策略的角度提出四個基本步驟，即理解問題、制訂計劃、執(zhí)行計劃和回顧總結(jié)。［6］奧蘇伯爾等以幾何問題解決為原型，提出解決問題的一般過程：呈現(xiàn)問題情境命題；明確問題目標與已知條件；填補空隙過程；解答之后的檢驗。［7］金姆（Kim）等在綜述大量有關(guān)問題解決步驟的文獻基礎(chǔ)上，提出問題解決的五個步驟：問題的識別與表征、證據(jù)勘探、協(xié)商重構(gòu)、交流解釋、調(diào)整與反思等。［8］

以上觀點實質(zhì)上都闡述了問題解決的一般過程，即分析問題、制訂方案、執(zhí)行方案、檢驗結(jié)果。結(jié)合問題解決過程的相關(guān)理論和官能團轉(zhuǎn)化問題解決的本質(zhì)特征，建構(gòu)高中階段官能團轉(zhuǎn)化問題解決過程模型：①理解。學生理解具體的問題信息，明確官能團轉(zhuǎn)化目標。②表征。依據(jù)理解形成的目標認識，調(diào)用問題解決過程所需要的相關(guān)知識內(nèi)容，以及選擇問題解決的策略和路徑。③執(zhí)行。在調(diào)用知識和選擇策略路徑之后進行分析、判斷、數(shù)學計算、解釋和設(shè)計等操作。④檢核。針對形成的結(jié)果和解決問題的過程，從知識調(diào)用、路徑選擇、分析判斷和書寫設(shè)計等方面進行檢查和核驗，判斷問題解決結(jié)果正確與否，進行適當?shù)膬?yōu)化和改正。

基于以上官能團轉(zhuǎn)化問題解決過程模型提煉四個官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力要素：①理解能力，即學生對問題信息的理解程度以及對轉(zhuǎn)化目標的明確程度；②表征能力，即學生對轉(zhuǎn)化相關(guān)知識的調(diào)用及方法、策略選擇的準確性和全面性；③執(zhí)行能力，即學生對官能團轉(zhuǎn)化微觀過程的分析、解釋以及對轉(zhuǎn)化路線的設(shè)計和書寫的準確性；④檢核能力，即學生在問題解決之后的檢核意識以及對已有轉(zhuǎn)化路線的評價與優(yōu)化水平。對每個能力要素進行水平劃分，具體如表1 所示。

三、研究設(shè)計

（一）研究問題

本研究主要探查以下問題：①高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的現(xiàn)狀如何？②高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力在年級、性別及問題難度等因素上是否存在差異？③如何有針對性地發(fā)展高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力？

（二）研究對象

研究對象來自江西省某高中，其中高二年級學生118 名，高三年級學生58 名；女生71名，男生105 名。根據(jù)學生以往的化學學業(yè)水平表現(xiàn)，將研究對象劃分為學困生、學中生和學優(yōu)生。

（三）官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力測評方案設(shè)計

選取紙筆測驗、工作單和個案訪談三種方法。紙筆測驗結(jié)果作為學生在官能團轉(zhuǎn)化問題解決活動中的理解、表征和執(zhí)行能力的主要判斷依據(jù)，測試內(nèi)容主要由官能團的一步轉(zhuǎn)化、官能團的多步轉(zhuǎn)化及官能團轉(zhuǎn)化的綜合應(yīng)用三種問題構(gòu)成，問題形式以填空題為主。工作單主要用來了解學生在官能團轉(zhuǎn)化問題解決活動中的結(jié)果檢核意識和對轉(zhuǎn)化路線的評價與優(yōu)化水平，彌補紙筆測驗在“檢核意識”和“評價與優(yōu)化”等方面測量的不足，主要涉及針對某一種類型的官能團轉(zhuǎn)化問題的結(jié)果分析與優(yōu)化。以個案訪談作為輔助評價工具，對學生在官能團轉(zhuǎn)化問題解決過程中的思維過程等方面進行開放式提問，為說明學生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的發(fā)展提供佐證，測定結(jié)果不作定量分析。

試測前邀請5 位專家對測試卷、工作單和訪談提綱的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容進行評價，并按照專家意見進行修改，以保證效度。抽取了35 名學生進行試測，科隆巴赫系數(shù)α=0.815，說明信度較高，可用于進行后續(xù)分析。

表1 高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力水平框架

（四）編碼及賦分說明

在收集到學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力測試卷和工作單之后，依據(jù)評分標準，根據(jù)一級維度和二級維度水平描述進行賦分：水平1為0 分；水平2 為1 分；水平3 為2 分。每個一級維度得分為下屬二級維度累計得分。學生官能團轉(zhuǎn)化問題解決總得分為四個一級維度得分的總和，滿分為16 分，將學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力表現(xiàn)水平劃分為低等水平（0—10］、中等水平（10—12］、良好水平（12—14］和優(yōu)秀水平（14—16］。

（五）實施與數(shù)據(jù)采集

測試通過現(xiàn)場測驗的方式進行，測驗時間為45 分鐘。先后發(fā)放測試卷和工作單各176 份，測試卷回收176 份，回收率為100%；工作單回收170 份，回收率為96.5%。分別對高二、高三學生進行過個案訪談，收集訪談轉(zhuǎn)錄文本8份。測試卷和工作單均采用無記名方式，通過編號對測試卷和工作單進行匹配。

四、結(jié)果與分析

（一）高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力總體情況分析

表2 呈現(xiàn)了學生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力和四個能力要素的統(tǒng)計結(jié)果。整體而言，學生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力處于良好水平。其中理解能力得分較高，均分為3.52 分；檢核能力得分偏低，僅為2.96 分。可見，學生各個能力要素發(fā)展不均衡。

表2 高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力表現(xiàn)結(jié)果統(tǒng)計

（二）高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力差異性分析

由圖1 的統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，不同年級、不同學業(yè)水平表現(xiàn)的學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力存在顯著性差異。

圖2 為不同年級三類學生在官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力各項子能力上的表現(xiàn)雷達圖。分析可知，經(jīng)歷了一年官能團轉(zhuǎn)化問題解決的實踐和訓練后，三類學生4 個子能力發(fā)展均比較明顯。表征能力、執(zhí)行能力和檢核能力的發(fā)展都較為明顯。在知識層面的理解能力上，因為高二學生已經(jīng)達到較高水平，所以發(fā)展顯得不明顯。相對而言，學困生各項能力的發(fā)展幅度最大。

為進一步驗證數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對部分學生進行訪談，探尋現(xiàn)象背后的原因。結(jié)果表明：

（1）對學優(yōu)生而言，從高二到高三，題目難度雖然大一些，但依然可以適應(yīng)。如一位學生認為：“我高二時做官能團的題還做得出來，能夠選擇一定的轉(zhuǎn)化路徑和設(shè)計路線，那時候題簡單些，也經(jīng)常會做一些檢查?！?/p>

（2）對學中生而言，經(jīng)過逐步的訓練，上手就會更快，也就會抽出一些時間進行檢查。如一位學生認為：“我高二時對很多官能團的題都半知半解，高三學多了，就上手快很多，雖然也開始會注意去檢查反應(yīng)的過程、轉(zhuǎn)化的方法路徑等，但有時候還是不太熟練?！?/p>

（3）對學困生而言，經(jīng)過教學實踐后，雖然整體得到較大程度的提升，但在執(zhí)行和檢查層面仍然與學優(yōu)生、學中生存在差距。如一位學生認為：“高二時對官能團的概念都不是很清晰，題意有時候搞不明白，更不用說去檢查了。雖然現(xiàn)在對官能團的題熟多了，但路線設(shè)計什么的就不太會了?！?/p>

圖1 不同年級、不同學業(yè)水平表現(xiàn)的學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力對比

圖2 不同年級三類學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力要素表現(xiàn)雷達圖

（三）高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的性別差異分析

表3 呈現(xiàn)了性別差異分析結(jié)果。總的說來，男女生在官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力要素的表現(xiàn)方面并不存在顯著差異。相對而言，女生在理解能力要素上的表現(xiàn)略優(yōu)于男生，而男生在執(zhí)行能力要素上的表現(xiàn)略優(yōu)于女生。這說明男生和女生在官能團轉(zhuǎn)化問題解決時各有優(yōu)勢，男生更擅長于邏輯思維和空間想象的運用，可以更為連貫和整體地去考慮性質(zhì)及理由，更加注意在轉(zhuǎn)化過程中的有機化合物的結(jié)構(gòu)與書寫規(guī)則；而女生比較認真細心，在問題信息理解和相關(guān)知識調(diào)用方面比起男生可能會有更好的表現(xiàn)。

表3 高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的性別差異分析

五、研究結(jié)論與啟示

通過對高二、高三年級以及各年級三類學生測評數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力處于良好水平，學生由高二到高三的過程中雖然官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力提升明顯，但四個子能力發(fā)展不均衡，尤其是在檢核能力上表現(xiàn)較弱，需要在學習中進一步加強。此外，雖然男女生整體差異不明顯，但在具體的能力要素表現(xiàn)上有所差異。針對培養(yǎng)高中生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力還需要進一步理清如下的重點和方向。

（一）理清官能團轉(zhuǎn)化的問題機制，探索影響問題解決能力發(fā)展要素

化學學科教學正在從“知識內(nèi)容”導向轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳芰λ仞B(yǎng)”導向的科學課程。掌握各官能團的性質(zhì)以及相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，清楚每一步反應(yīng)的類型都是解決有機合成問題的關(guān)鍵。學生的年級、性別以及不同的學業(yè)水平之間的差異性特征對學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力會產(chǎn)生一定的影響，而差異性可能是多方面因素綜合影響的結(jié)果。教師可以參照表1 所示框架，通過一定的官能團轉(zhuǎn)換測試，有針對性地分析不同學生在問題解決過程中的理解、表征、執(zhí)行以及檢核能力的整體情況。教師還可以針對學生在官能團轉(zhuǎn)化中的問題對學生進行訪談，深入了解影響學生問題解決能力發(fā)展的原因以及相互間的聯(lián)系，從而針對學生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的某項或者是某幾項子能力，采取適切的教學措施。

（二）關(guān)注學生個體發(fā)展差異，均衡發(fā)展官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力

教師不僅要從學生整體去認識學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的發(fā)展變化，更要注重對學生個體發(fā)展差異的認識。不同學業(yè)水平、不同性別等的學生個體在年級的增長過程中對官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力提升的表現(xiàn)是不同的。如學困生對于官能團問題的概念理解提升相對緩慢，教師在教學中應(yīng)當加強對學困生的概念理解訓練，學優(yōu)生和學中生則要注意進行提升自身的轉(zhuǎn)化路徑設(shè)計以及檢核等能力的訓練。女生的問題解決執(zhí)行能力略微弱一些，需要注重對官能團問題解決的習題訓練。

（三）強化教師官能團轉(zhuǎn)化問題診斷意識，優(yōu)化相應(yīng)教學策略

教師作為教學活動的引導者、教學過程的調(diào)控者、課程資源的開發(fā)者和學生發(fā)展的促進者，在教學活動中具有舉足輕重的地位。［9］教師應(yīng)增強對學生官能團轉(zhuǎn)化問題的關(guān)注，提升其對真實教學情境中學生官能團轉(zhuǎn)化問題轉(zhuǎn)化的診斷能力。首先，建立對于官能團轉(zhuǎn)化問題的解決機制，了解學生對官能團轉(zhuǎn)化問題解決的不同影響要素。其次，注意對教學活動的設(shè)計和調(diào)控。學生感知的官能團轉(zhuǎn)化問題解決學習過程絕大部分取決于教師對于教學活動的設(shè)計。最后，在官能團轉(zhuǎn)化問題解決活動的教學過程中應(yīng)當關(guān)注學生的科學態(tài)度、活動參與度和成果獲得感等方面的表現(xiàn)，以了解和歸納影響學生官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力的因素，做到針對性教學，均衡發(fā)展學生的官能團轉(zhuǎn)化問題解決能力。