關(guān)注知識屬性的化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化教學(xué)

摘要：

知識是有結(jié)構(gòu)的，導(dǎo)向知識結(jié)構(gòu)化的教學(xué)，其目標(biāo)是使事實(shí)、概念性知識到方法性知識再到核心觀念的發(fā)展，以知識結(jié)構(gòu)化促進(jìn)知識轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)；知識具有多維屬性，關(guān)注知識的多維屬性，有助于理解知識的學(xué)科本質(zhì)及其隱含的方法、核心觀念，關(guān)注知識屬性的化學(xué)教學(xué)有利于實(shí)現(xiàn)知識的結(jié)構(gòu)化。關(guān)鍵詞：知識結(jié)構(gòu)；知識屬性；化學(xué)教學(xué)1

知識結(jié)構(gòu)化概述從形成來看，知識是通過主客體的相互作用產(chǎn)生的，是客觀事物的特征與關(guān)聯(lián)在人腦中的能動反映，雖然知識來源于客觀存在的事物，是對客觀事物的反映，但知識并不是客觀事物本身，而是客觀事物在人腦中的主觀映像，具有主觀性［1］。從組成要素來看，知識是由一系列相互聯(lián)系的基本概念、命題和推理形式組合成一個整體上完整的，系統(tǒng)內(nèi)部自足的，要素間相互聯(lián)系的，能夠反映對象的本質(zhì)、屬性、功能、結(jié)構(gòu)及其內(nèi)外聯(lián)系規(guī)律的系統(tǒng)，具有嚴(yán)謹(jǐn)、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。知識是有結(jié)構(gòu)的，從不同的向度剖析，知識可具有內(nèi)在結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、發(fā)展結(jié)構(gòu)等［2］，本文主要從知識的發(fā)展結(jié)構(gòu)維度討論知識的結(jié)構(gòu)化問題。從知識創(chuàng)生和發(fā)展來看，人類首先創(chuàng)生的是描述物質(zhì)、事件的事實(shí)或概念性知識；在此基礎(chǔ)上運(yùn)用人類的反思、總結(jié)的意識和能力，創(chuàng)生出指導(dǎo)知識運(yùn)用于生產(chǎn)勞動的思想、思維和方法，形成了方法性知識，知識的形態(tài)發(fā)生了第一次飛躍；進(jìn)一步回顧思想、思維和方法創(chuàng)生的過程，將知識又升華為具有統(tǒng)攝意義的核心觀念，知識的形態(tài)完成了第二次飛躍［3］，這便是知識的發(fā)展結(jié)構(gòu)，可簡單用圖1來表示。本文討論的知識結(jié)構(gòu)化，就是要讓事實(shí)或概念性知識發(fā)展為方法性知識，最終升華為核心觀念?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化主要有三種形式：知識的結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識思路的結(jié)構(gòu)化和核心觀念的結(jié)構(gòu)化［4］。課標(biāo)關(guān)于教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的組織有利于圖1所示的知識結(jié)構(gòu)的形成，即通過形成事實(shí)、概念性知識關(guān)聯(lián)、分析認(rèn)知思路和建構(gòu)核心觀念三個途徑促進(jìn)知識的結(jié)構(gòu)化：事實(shí)、概念性知識在沒有經(jīng)過加工、整理之前，是零散、孤立的知識點(diǎn)，在知識結(jié)構(gòu)化的進(jìn)程中，要分析事實(shí)、概念性知識之間的邏輯聯(lián)系，形成知識間相互關(guān)聯(lián)的體系；分析事實(shí)、概念性知識體系中隱含的認(rèn)識思路、方法，提取出方法性知識；在反思、探尋知識關(guān)聯(lián)體系及認(rèn)識思路的本質(zhì)和規(guī)律的過程中，建構(gòu)具有統(tǒng)攝意義的核心觀念。2

知識的內(nèi)在屬性及其教學(xué)啟示知識是人類的文化存在形式，是人類社會發(fā)展的智慧結(jié)晶。知識在創(chuàng)生和發(fā)展中，需要滿足特定的條件，經(jīng)過特定的過程，這使得知識具有一定的屬性［5］（表1）。知識的科學(xué)、辯證、文化、實(shí)踐及社會屬性揭示了知識創(chuàng)生和發(fā)展過程的條件、方式，以及知識學(xué)習(xí)、理解和運(yùn)用的意義、價值。認(rèn)識知識的多維屬性，并在教學(xué)中關(guān)注和表達(dá)知識的多維屬性，是實(shí)現(xiàn)知識育人價值、轉(zhuǎn)識成慧的關(guān)鍵，對學(xué)校學(xué)科知識的教學(xué)具有一定的啟示。知識具有文化、社會屬性，教學(xué)要關(guān)注知識創(chuàng)生和發(fā)展的文化、社會背景。知識是人類文化的結(jié)晶，其創(chuàng)生、發(fā)展都依附于一定的文化背景，是社會存在的客觀反映，與社會性質(zhì)有密切聯(lián)系，受社會生產(chǎn)力制約。在教學(xué)中要有意識地還原所教授知識的自然文化、社會歷史背景，便于學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識，避免因生活經(jīng)歷、文化背景、社會觀念等差異對知識產(chǎn)生認(rèn)識偏差，或者無法理解知識的意義和價值。另外，還原知識創(chuàng)生和發(fā)展的自然文化、社會歷史背景，有利于引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟知識在文化、社會背景下蘊(yùn)含的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、思維、方法、智慧及觀念，并運(yùn)用于指導(dǎo)新的實(shí)踐活動，實(shí)現(xiàn)知識轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)。例如，碳酸鈉是重要的化工原料，目前，我國制堿工藝已達(dá)到世界先進(jìn)水平，是全球純堿生產(chǎn)第一大國。這樣的背景，學(xué)生較難理解侯氏制堿法的意義和價值，自然對侯氏制堿法的原理難以產(chǎn)生認(rèn)知興趣。教學(xué)應(yīng)該還原侯氏制堿法的研發(fā)背景：（1）近100年前，我國不具備自主制堿的條件，只能依賴進(jìn)口。第一次世界大戰(zhàn)后，進(jìn)口純堿的道路被阻斷，洋堿公司囤積居奇，堿價暴漲，國內(nèi)的化工生產(chǎn)無法維續(xù)。（2）英法德美等國家為壟斷制堿技術(shù)，購買索爾維制堿法專利，成立了工會，設(shè)計圖只向會員國公開，對外絕對保守秘密。（3）侯德榜探索制堿法時期，氨氣的生產(chǎn)效率還很低；制堿廠址為內(nèi)陸四川，NaCl匱乏，所用NaCl來自井鹽。通過補(bǔ)充這些背景，侯氏制堿法的重大歷史意義及其與索爾維制堿法相比的優(yōu)越性就不難理解，還能激發(fā)學(xué)生主動探索侯氏制堿法原理的興趣。與此同時，還能增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，以侯德榜為榜樣，樹立用化學(xué)知識服務(wù)社會的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。知識具有科學(xué)、辯證、實(shí)踐屬性，教學(xué)要體現(xiàn)學(xué)生的主體性，在實(shí)踐活動中科學(xué)、辯證地建構(gòu)知識。教學(xué)要以科學(xué)探究、問題解決、實(shí)踐調(diào)查等實(shí)踐活動為載體，引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)探索、務(wù)實(shí)求真的精神態(tài)度完成知識的主動建構(gòu)；學(xué)生在學(xué)習(xí)中不可把知識當(dāng)作定論而全盤接受，應(yīng)在批判、質(zhì)疑、探究中科學(xué)地理解知識的構(gòu)成要素、內(nèi)部邏輯，進(jìn)而掌握知識的本質(zhì)。例如，在氧化還原本質(zhì)的學(xué)習(xí)中，教師不應(yīng)直接講解氧化還原反應(yīng)本質(zhì)并要求學(xué)生機(jī)械記憶、被動接受。教學(xué)中可先做Fe|CuSO4（aq）|Cu原電池實(shí)驗(yàn)，觀察電極反應(yīng)和電流表現(xiàn)象，探究氧化還原與化合價升降、電子得失之間的聯(lián)系，從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)，認(rèn)識氧化還原反應(yīng)。這樣的教學(xué)，采用科學(xué)探究為主的實(shí)踐活動讓學(xué)生經(jīng)歷論證與推理、辨析與比較等過程，科學(xué)、辯證地完成了氧化還原本質(zhì)的建構(gòu)。3

知識屬性與知識結(jié)構(gòu)化的關(guān)聯(lián)知識要實(shí)現(xiàn)圖1的結(jié)構(gòu)化目標(biāo)，關(guān)鍵要關(guān)注以下幾點(diǎn)：（1）要清晰認(rèn)識事實(shí)、概念性知識本體，即科學(xué)、辯證地掌握事實(shí)、概念性知識的內(nèi)在邏輯，分析事實(shí)、概念性知識之間存在的從屬、并列、交叉、衍生等關(guān)系。（2）要深入探尋事實(shí)、概念性知識所包含或衍生的思路、方法，并以一定的邏輯將認(rèn)識思路、方法呈現(xiàn)出來。（3）要體悟知識的意義、價值，在概括、歸納的基礎(chǔ)上，提煉出具有統(tǒng)攝性的核心觀念。不難發(fā)現(xiàn)，這三點(diǎn)與知識屬性之間存在緊密聯(lián)系，具體如下：知識的科學(xué)、辯證屬性強(qiáng)調(diào)的是知識創(chuàng)生和發(fā)展過程是科學(xué)、辯證的，知識的學(xué)習(xí)、理解和運(yùn)用也要科學(xué)、合理，關(guān)注使用的邊界和條件。關(guān)注知識的科學(xué)、辯證屬性，就是要科學(xué)地、發(fā)展地、辯證地看待事實(shí)、概念性知識本體，以及知識之間存在的從屬、并列、交叉、衍生等關(guān)系，促進(jìn)知識關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成。知識的文化、社會屬性表明知識的創(chuàng)生過程與文化、社會背景相依存，關(guān)注知識背后的自然文化、社會歷史條件，有助于準(zhǔn)確理解事實(shí)、概念性知識的內(nèi)涵。另外，知識的實(shí)踐屬性表明，知識包含著實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)、方法和思維，關(guān)注知識的文化、社會、實(shí)踐屬性，有利于理解事實(shí)、概念性知識的內(nèi)涵，并進(jìn)一步領(lǐng)悟事實(shí)、概念性知識中包含的認(rèn)識思路和方法，使事實(shí)、概念性知識發(fā)展為方法性知識。知識的科學(xué)、辯證屬性強(qiáng)調(diào)在知識的學(xué)習(xí)和理解時要深入到知識的學(xué)科本質(zhì)上，對事物的認(rèn)識過程要科學(xué)、辯證，厘清認(rèn)識思路和方法的使用條件和邊界；知識的實(shí)踐、社會屬性強(qiáng)調(diào)知識的學(xué)習(xí)和理解要結(jié)合生活生產(chǎn)實(shí)際，理解知識的意義、價值。對知識的本質(zhì)理解、對認(rèn)識思路和方法辯證認(rèn)識以及知識的意義、價值提取和感悟，有利于從物質(zhì)變化的本質(zhì)及認(rèn)識事物的過程中剝離出更高級別的具有統(tǒng)攝意義的核心觀念。因此，教學(xué)中關(guān)注知識多維屬性的教學(xué)，有利于理解事實(shí)、概念性知識本體，并梳理知識關(guān)聯(lián)體系，分析知識蘊(yùn)含的認(rèn)識思路，形成方法性知識，并建構(gòu)核心觀念，最終形成知識的結(jié)構(gòu)化。4

關(guān)注知識屬性，促進(jìn)知識結(jié)構(gòu)化知識具有多維屬性，知識在一定的文化、社會背景下創(chuàng)生，而知識的理解具有主觀性，從這個角度來看，教學(xué)應(yīng)該還原知識創(chuàng)生的背景，即創(chuàng)設(shè)（還原）有利于知識建構(gòu)、理解的情境任務(wù)，使學(xué)生對知識的理解科學(xué)、準(zhǔn)確；知識具有實(shí)踐屬性，是人們在特定背景下的生產(chǎn)生活等實(shí)踐活動中創(chuàng)生而來的，從這個角度來說，教學(xué)應(yīng)該關(guān)注實(shí)踐過程，在實(shí)踐中建構(gòu)、理解知識，即要開展有利于知識建構(gòu)、理解的學(xué)科實(shí)踐；對已獲得的事實(shí)、概念性知識的關(guān)聯(lián)加工、分析認(rèn)識思路形成方法性知識、建構(gòu)核心觀念等需要關(guān)注知識的科學(xué)、辯證屬性，科學(xué)、辯證地審視知識的內(nèi)涵、外延，分析知識間的從屬、并列、交叉、衍生等關(guān)系，使零散的知識間形成嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)［6］，進(jìn)而將事實(shí)、概念性知識發(fā)展為方法性知識，最后提升為核心觀念。關(guān)注知識屬性的知識結(jié)構(gòu)化教學(xué)主要包含“創(chuàng)設(shè)（還原）情境背景”“開展學(xué)科實(shí)踐”“知識結(jié)構(gòu)化建構(gòu)”三個重要環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的主要任務(wù)如表2。在知識結(jié)構(gòu)化的教學(xué)中，要關(guān)注知識的社會和文化屬性，創(chuàng)設(shè)或者還原知識創(chuàng)生背景，提升知識的內(nèi)涵理解；關(guān)注知識的實(shí)踐屬性，在學(xué)科實(shí)踐中建構(gòu)和理解知識，感悟知識在實(shí)踐中衍生的思維、方法和觀念，促進(jìn)教學(xué)方式的變革；關(guān)注知識的科學(xué)和辯證屬性，分析事實(shí)、概念性知識間的邏輯關(guān)聯(lián)，分析歸納知識蘊(yùn)含的認(rèn)識思路，形成方法性知識，最終建構(gòu)出核心觀念。4.1

關(guān)注知識的社會、文化屬性，創(chuàng)設(shè)（還原）情境背景知識是在特定歷史、社會背景下的生產(chǎn)實(shí)踐中創(chuàng)生的，具有文化、社會屬性。學(xué)習(xí)者對知識的理解都會帶有主觀性，個體因認(rèn)知水平、經(jīng)驗(yàn)背景、生活環(huán)境不同，知識符號的主觀理解與知識符號真實(shí)蘊(yùn)含的客觀本質(zhì)、規(guī)律可能存在差異，這不僅會影響知識的準(zhǔn)確理解與表達(dá)，還會影響知識所內(nèi)隱的思維、方法、觀念的提取，導(dǎo)致知識間錯誤關(guān)聯(lián)的產(chǎn)生，知識結(jié)構(gòu)也就無法正確地形成。在教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)時，教師要關(guān)注知識的社會、文化屬性，特別是對脫離文化、社會、歷史背景，學(xué)生會產(chǎn)生認(rèn)知偏差或者無法理解的知識，要創(chuàng)設(shè)適切的情境，讓學(xué)生穿越時空，置身于特定的歷史、文化、社會背景下，理解知識的創(chuàng)生和發(fā)展，直抵知識的意義內(nèi)核，精準(zhǔn)把握知識的內(nèi)涵與外延，理解知識背后蘊(yùn)含的思想、方法。例如，在氧化還原教學(xué)中，不少教師從“得失氧判斷氧化、還原”導(dǎo)入，然后從電子轉(zhuǎn)移視角深入學(xué)習(xí)氧化還原本質(zhì)。這樣的教學(xué)脫離了文化、社會背景，學(xué)生容易理解為：得、失氧角度認(rèn)識氧化、還原反應(yīng)的觀點(diǎn)片面，因此被推翻，該觀點(diǎn)沒有價值，應(yīng)該摒棄。其實(shí)不然，教學(xué)設(shè)計時，可以氧化還原理論發(fā)展史為情境，還原各氧化還原理論產(chǎn)生的社會、文化和歷史背景：（1）拉瓦錫敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，18世紀(jì)末，以定量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，推翻統(tǒng)治長達(dá)百年之久的燃素說，提出了氧化學(xué)說，將物質(zhì)與氧化合的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)，含氧物質(zhì)失去氧的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。（2）19世紀(jì)，化合價概念提出后，化學(xué)家重新分析化學(xué)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)以往定義的氧化還原反應(yīng)中都有元素的化合價發(fā)生了升降。1880年，美國化學(xué)家奧蒂斯·科·約翰遜把化合價升高的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)，化合價降低的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)，并概括性地提出反應(yīng)前后有元素的化合價發(fā)生升降的一類反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。（3）20世紀(jì)初，電子學(xué)說提出后，化學(xué)反應(yīng)按是否得失電子分成氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)。在此情境下，可設(shè)計“任務(wù)1：得失氧認(rèn)識氧化、還原反應(yīng)”“任務(wù)2：認(rèn)識氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)”“任務(wù)3：氧化還原反應(yīng)的科學(xué)表征”三個遞進(jìn)的學(xué)習(xí)任務(wù)。其中，任務(wù)1和2是理解知識的本質(zhì)，任務(wù)3是要理解氧化還原中反應(yīng)物、產(chǎn)物及反應(yīng)類型的分類，并能科學(xué)地、本原地認(rèn)識和表征陌生的氧化還原反應(yīng)。4.2

關(guān)注知識的實(shí)踐屬性，在學(xué)科實(shí)踐中建構(gòu)和理解知識知識來源于實(shí)踐，其價值是運(yùn)用于實(shí)踐，知識的實(shí)踐等屬性指導(dǎo)我們，要從傳統(tǒng)講知識、背知識的教學(xué)形式轉(zhuǎn)向在適切、真實(shí)情境背景下的“做中學(xué)”“用中學(xué)”形式，即在一定的情境背景中，組織學(xué)生進(jìn)行調(diào)查、探究、論證、實(shí)驗(yàn)等學(xué)科實(shí)踐活動，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)、理解知識，并運(yùn)用知識去分析、解決具體的問題，探索、迭代問題的分析和解決方案，一次次厘清知識的科學(xué)本質(zhì)。在問題解決過程中，領(lǐng)悟運(yùn)用知識的思維、方法。例如在還原氧化還原概念的發(fā)展歷史背景下，可以設(shè)計如表3所示的化學(xué)實(shí)踐活動，在活動中促進(jìn)學(xué)生理解知識的科學(xué)本質(zhì)，并領(lǐng)悟氧化還原知識運(yùn)用于化學(xué)問題解決的思路方法。4.3

關(guān)注知識的科學(xué)、辯證屬性，促進(jìn)知識結(jié)構(gòu)化建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)的過程中，要引導(dǎo)學(xué)生復(fù)盤學(xué)科實(shí)踐的全過程，在歸納與論證、辨析與比較、分類與概括等活動中，建構(gòu)知識的結(jié)構(gòu)。在復(fù)盤實(shí)踐過程中，重新審視知識的科學(xué)、辯證屬性，認(rèn)識事實(shí)、概念性知識間的邏輯關(guān)聯(lián)，分析新知識和已有知識之間的區(qū)別、聯(lián)系，把新知識和相似的、相近的、相關(guān)的、相對的甚至相反的知識區(qū)別開來，使事實(shí)、概念性知識形成關(guān)聯(lián)的體系；感悟知識運(yùn)用過程，總結(jié)知識科學(xué)運(yùn)用的思路、方法，科學(xué)、辯證地歸納思路、方法的使用程序、邊界和條件，形成認(rèn)識思路，促進(jìn)方法性知識的形成；對物質(zhì)及其變化的本質(zhì)以及科學(xué)認(rèn)識物質(zhì)及其變化的過程進(jìn)一步抽象，提煉出具有統(tǒng)攝性的化學(xué)核心觀念。建構(gòu)的知識結(jié)構(gòu)要用文字、符號、概念圖、思維導(dǎo)圖等可視化工具進(jìn)行表征，以便診斷知識結(jié)構(gòu)的正誤及結(jié)構(gòu)化水平。例如，在完成氧化還原基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)后，可以引導(dǎo)學(xué)生重新審視氧化還原相關(guān)概念的科學(xué)屬性、辯證屬性，形成知識關(guān)聯(lián)。在經(jīng)歷氧化還原本質(zhì)的相關(guān)探究實(shí)踐活動后，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)盤認(rèn)識氧化還原反應(yīng)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，分析和歸納氧化還原相關(guān)認(rèn)識思路。最后，引導(dǎo)學(xué)生將氧化還原相關(guān)概念以及認(rèn)識思路、方法以可視化形式呈現(xiàn)出來（圖2），并判斷學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的正誤及知識結(jié)構(gòu)化水平。在完成氧化還原、元素化合物、原子結(jié)構(gòu)、周期律等知識的學(xué)習(xí)后，要重新科學(xué)、辯證地回顧物質(zhì)及其變化的本質(zhì)，對科學(xué)認(rèn)識過程進(jìn)一步抽象、提煉，引導(dǎo)學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”等對化學(xué)