同化理论在高中化学课堂教学中的运用例谈

山东省费县第二中学 刘英修

  【摘 要】 高中化学教材对化学概念的教学设计提出了挑战，也为同化理论应用于化学概念的教学提供了很好的平台。以人教版普通高中化学标准实验教科书《化学2（必修）》第二章第二节“化学能与电能”的教学设计为例，阐述在高中化学新课程中如何运用同化理论进行“化学能与电能”的化学概念教学。
　　【关键词】 同化理论；“概念同化”；化学能与电能；教学设计

　　目前，在人教版普通高中化学标准实验教科书《化学2（必修）》第二章第二节“化学能与电能”“原电池”原理一节的教学设计中，大多数教师采用实验探究的方式建立原电池概念，学生是在实验事实的基础上，教师直接给出原电池的概念，注重对原电池构成条件的分析，学生的思维重心放在原电池的构成条件上，而忽视原电池原理的学习，忽视原电池与能量、氧化还原反应及其关系的学习。因此，在人教版普通高中课程标准实验教科书《化学1》学习后，讲授《化学2》中的“化学能与电能”时，应用“同化理论”指导“原电池”概念的学习是有意义的。
　　1、程序设计
　　“概念同化”指学生利用原有认知结构中适当的概念图来学习新的概念，这是一种下位学习。一般要经历：将新概念与认知结构原有概念相联系；分析新概念与原有概念异同；相关概念融会贯通并形成新的认知结构这样三个过程。
　　根据奥苏伯尔的“同化理论”，运用“同化理论”设计程序和方法有以下几步：（1）在确定课程单元后，审视课程单元内容，识别一个关键性概念或原理或方法等作为核心观念,为思维过程指明方向；(2)?把核心观念转化成一些基本理解,这是期望学生从学习中逐渐形成的；(3)?把基本理解以“基本问题”的形式表达,以问题驱动教学和学习,促进学生的基本理解；(4)根据基本问题设计教学活动、学习活动和评价活动,从而使学生参与基本问题讨论和过程学习,这些活动和过程应有助于学生达到基本理解,最终完成知识建构,形成核心观念。在整个过程中,教师都要反复思考这样的问题:通过这个课程单元,我最终希望学生知道什么、理解什么和能够做什么。
　　本单元的的核心概念是“化学反应”、“能量”。学生在学习本单元的内容时，要考虑几方面的内容：化学反应的类型、能量的存在形式、化学反应与能量之间的关系。
　　2、教学设计流程
　　原电池的概念是氧化还原反应的下位概念。学生原有的氧化还原概念在包摄性和概括水平上高于新学习的原电池概念，新知识原电池是在旧知识氧化还原的包摄范围中，它对氧化还原知识提供更多的证据、例证，使旧知识氧化还原得到充实，并使氧化还原知识得到扩展。从下面的关系图中，我们可以知道能量、氧化还原反应、电池之间的上位概念和下位概念间的关系。
　　2.1 上位概念的建立
　　教学之初，帮助学生对上位概念的学习是非常必要的，它对学生理解新概念起到包摄性作用。
　　（1）建立能量的概念
　　复习提问：能量的存在形式有哪些？（机械能、势能、化学能、电能、核能……）
　　（2）建立能量相互转化的概念
　　问题：各种能量是孤立的吗？你知道他们是如何转化的吗？（在一定的装置中，可实现各种能量的相互转化。）
　　（3）化学能和其它能量的关系
　　化学反应中伴随着能量的变化，化学能可以转化成热能。化学反应从有无电子转移角度看，可以分为氧化还原反应和非氧化还原反应。氧化还原反应的实质是电子的转移，你能设计实验证明吗？
　　2.2 下位概念的形成
　　2.2.1 情境创设
　　请学生观察实验演示：先用原装电池即两个1.5V的纽扣电池驱动电子贺卡，请大家观察现象。（电子贺卡响起音乐，发出光亮。）然后用镁带和碳棒用导线连接插入盛有稀硫酸的烧杯中。（电子贺卡响起音乐，发出光亮。）
　　此实验能很好地证明氧化还原反应发生时，伴随着能量的变化及电子的转移，化学能与电能的相互转化。
　　2.2.2 实验探究
　　为学生同化原电池的知识，为学生提供一定量的实验材料，学生通过实验完成概念的同化。本环节的学习内容具有丰富性、挑战性和开放性的特点，学生活动的互动合作性较高，符合高中学生的心理特征。
　　学生根据教师提供的实验材料，动手连接，判断出什么条件下可使电子贺卡响起音乐，发出光亮。
　　本次活动探究课一开始,我们就向学生阐明:同学们的学习目标是通过活动探究建构“物质分类”中的“氧化还原反应”这个核心观念。
　　本节在学生学习原电池的概念时，实验探究过程可以表示为：



　　通过实验，引导学生对这些反应的本质进行分析，得出：此类反应的都是氧化还原反应，内部实质是电子的转移。
　　在分析原电池的组成条件时，实验探究过程如下：



　　构成原电池的条件：（1）两个活泼性不同的电极；（2）电极材料均插入电解质溶液中；（3）形成回路或接触。
　　2.3 同化应用
　　“同化理论”注重所学知识的持久性和迁移性,强调学生深层理解力的发展和复杂思维能力的培养,衡量其教育教学效果最主要的是看该模式对下述方面产生多大的影响力:对为深入理解知识和有效转化知识而采取的超越事实的思考方式的影响力如何；能多大程度地促进为掌握新信息而在头脑中进行的概念图示的发展；能多大程度地达到和提高与知识内容、过程能力和深层理解力相关的标准。
　　为学生能应用氧化还原的知识同化原电池的知识，为学生提供下面的客观事实、每种电池的电极材料、电解质溶液等资料，并请学生小组讨论后进行交流，判断出原电池的正负极、书写每个电极的电极反应式。目的是继续同化原电池的概念，使学生对原电池反应的本质有一个更深刻的认识。
　　通过该部分知识的学习，学生在应用中对原电池知识有了更深刻的理解，通过演绎法找到新旧知识之间的联系。在思维方式上采用先发散思维，再通过分析、判断、筛选、归纳的方法进行收敛思维，使下位概念在上位概念中找到一个准确的落脚点。
　　2.4 教学反思
　　运用同化理论指导学生探究知识，其优势是：①由于同化理论是站在学习者的角度考虑问题，因此，容易找准学生大脑的兴奋点，激发学生思维，形成学习兴趣；②在新知识产生的过程中揭示知识之间的内在联系，因此它有助于学生主动地构建立网状的知识结构，形成具有活力的知识体，因而在助于新知识的产生；③为引导学生将知识向深度和广度发展，寻找恰当的切入点和设置合理空间，有利于培养思维能力；④学生体验到了知识的产生过程是一个逐步地积累，有序地整合、重整的过程，在这个过程中形成科学思想、学习科学方法，这对形成历史唯物主义和辩证唯物主义世界观是有积极作用的。
　　总之,通过本教学设计的学习,学生不但记住了具体的事实性知识,而且学生在学会超越事实进行思考时,能够领会新旧知识间的联系,能够把理解力迁移到其他情景中,并且能够系统地建构观念的深度和复杂性,达到对关键性知识内容的掌握、理解力的培养,使知识具有持久价值和迁移价值。