“先行組織者”在化學平衡教學中的應用

毛利中

“先行組織者”是由美國教育心理學家奧蘇貝爾（David Ausubel）于1960年首先提出的一個教育心理學的重要概念。奧蘇貝爾認為促進學習和防止干擾的最有效的策略，是利用適當相關的和包容性較廣的、最清晰最穩定的引導性材料，這種引導性材料就是所謂的“組織者”，由于這些組織者通常是在學習新內容之前呈現的，因此，又被稱為“先行組織者”。由此可見，“先行組織者”的作用主要是幫助學生建立正確的信息固著點，使學生原有的認知結構與新知識之間建立起一座橋梁，增強新舊知識的聯系，順利完成新學習任務。

奧蘇貝爾根據將要學習的新內容與學習者已經知道的相關內容之間的關系把學習分為并列學習、上位學習、下位學習三類。

在化學課堂教學中設計“先行組織者”時，首先應分析學生的認知結構，并且深刻剖析新舊之間的聯系，然后對新舊知識進行加工、提練、形成組織者。在教學中教師要根據不同的教學內容和學生具體情況靈活變換“先行組織者”的運用策略。

一、并列學習

如果將要學習的新內容僅僅與認知結構中的相關內容的一般背景相聯系，而不能與認知結構中的某些特定內容構成上、下位關系，這時的學習就是并列學習。化學平衡是高中化學中的重要的基礎理論知識，也是高中學生學習中普遍感到較難學習的內容。作為教師教學前應先了解學生已有的知識、經驗，然后根據學生已有的知識經驗，創設學習情景。一般說來，學生能不能成功地建構新知識，不在于建構知識的能力，而在于教師創設的學習情景是否恰當。如果教師能找準切入點，從如何引起學生的認知需要，激活學生原有知識、經驗和問題情景創設找原因，即想方設法尋找“先行組織者”來組織教學，就會使學生的學習化難為易。在化學平衡教學時可組織下列材料。

（一）“先行組織者”材料

1.固體溶質溶于水，同時存在可逆的兩個過程即溶解和結晶，兩者的關系如圖1。

2.在一定條件下的溶液中，當溶質的溶解速率等于結晶速率時，稱為什么狀態？（溶解平衡）

3.溶解平衡有哪些特征？

（1）等：溶解速率=結晶速率。

（2）動：溶解平衡是一個動態平衡，即達到平衡時，溶解速率=結晶速率≠0。

（3）定：平衡時固體溶質的質量不再改變。

（4）變：當溫度或溶劑改變時，溶解平衡移動。

（二）“并列學習”材料

1.什么叫化學平衡？

2.達到化學平衡時，正反應速率和逆反應速率有什么關系？（圖2）

3.化學平衡狀態有什么特征？

（1）等：正反應速率=逆反應速率。

（2）動：正反應速率=逆反應速率≠0。

（3）定：化學平衡時，混合物中各組份含量不變。

（4）變：外界條件改變，化學平衡就分發生移動。

由于學生在初中學習時，對溶解和結晶這一平衡掌握得比較好，而溶解平衡、化學平衡恰好具有相似的特征和條件，即使化學平衡抽象難理解，學生還是能較快地掌握其概念和特征。

二、上位學習

如果將要學習的內容在包攝和概括水平上高于學習者原有認知結構中已有的有關內容，這種學習就是上位學習。“影響化學平衡的條件”是學生繼“化學平衡”學習后的又一個教學難點，引導學生學好這部分知識有利于培養學生分析和解決問題的能力。奧蘇貝爾說過“如果我們不得不把教育心理學的所有內容簡約成一條原理的話，我會說影響學習的最重要的因素是學生已知的內容”。因此，在學習“影響化學平衡的條件”之前，首先要分析清楚在學生的認知結構中存在哪些與“影響化學平衡的條件”有關的前知識。在學生的認知結構中已經存在的相關知識有：化學反應中的活化分子；有效碰撞理論；濃度、溫度、壓強對化學反應速率影響。在平衡條件（即濃度、溫度、壓強）改變時，由于反應物或生成物的活化分子和有效碰撞次數的改變，導致正逆反應速率的不再相等，才引起化學平衡移動。因此，在這里，活化分子、有效碰撞理論、濃度、溫度、壓強對化學反應速率的影響等知識，在概括程度上要低于新學習的內容，即影響化學平衡條件相對于學生認知結構中已有的相關內容即為上位學習。所以，教師在組織課堂學習時出示下列內容：

（一）“先行組織者”材料

1.影響化學反應速率的因素有哪些？

2.用活化分子、有效碰撞理論解釋為什么增加反應物濃度、溫度升高、增加氣體反應物的壓強能增加反應速率？

（二）“上位學習”材料

用活化分子、有效碰撞理論解釋下列實驗結論。

1.為什么增加反應物濃度或減小生成物濃度，平衡朝正方向移動？反之，朝逆方向移動？

2.為什么增大反應體系的壓強，平衡朝縮小體積方向移動？反之，朝擴大體積方向移動？

3.為什么升高溫度，平衡朝吸熱方向移動？反之，朝放熱方向移動？

在課堂教學時，由于首先出示了下位材料（即“先行組織者”），使學生對化學反應速率、碰撞理論、化學平衡進行了有效及時地復習和鞏固，而對化學平衡移動的學習，既通過實驗獲得濃度、壓強、溫度對于化學平衡影響的感性認識，同時也從理論的高度完善學生對實驗結果的理解，提高學習的有效性、深刻性和完善性。

三、下位學習

如果將要學習的新內容在包攝和概括水平上低于學習者原有認知結構中已有的相關內容，這時的學習就是下位學習。鹽類水解是鹽電離出來的離子與水電離出來的H+或OH-結合生成弱電解質的反應，多數屬于可逆反應且溶液中存在水解平衡。因此，鹽類水解從反應過程看，屬于化學平衡的一種，從反應本質來看，屬于離子反應。從知識的包攝和概括水平上，舊知識“化學平衡”和“離子方程式書寫”屬于上位材料，鹽類水解及其水解的離子方程式書寫，屬于下位學習。通過化學平衡的學習，學生已初步建立了化學平衡觀點，并已能初步應用平衡移動原理來說明濃度、溫度等外界條件對化學平衡的影響，這無疑為鹽類水解平衡的學習打下了一個很好的基礎，同時，高一化學學過的離子方程式書寫原則則能指導學生正確書寫水解的離子方程式。所以，本節內容的教學可組織下列材料。

（一）“先行組織者”材料

1.如何正確書寫離子方程式？（寫、拆、刪、查）

2.什么叫化學平衡？它有什么特征？（等、動、定、變）

3.溫度和濃度如何影響化學平衡移動？

（二）“下位學習”材料

1.什么叫鹽類的水解？

2.寫出NaAc、NH4Cl發生水解的離子方程式。

因為在“先行組織者”材料中已對離子方程式正確書寫的四個步驟進行了復習，在師生進行水解過程的探討后，學生基本上能按“寫、拆、刪、查”步驟完成離子方程式的書寫：

3.什么叫鹽類的水解平衡？它有什么特征？（等、動、定、變）

鹽類的水解平衡教材中沒有給出具體定義，教師在課堂上可根據化學平衡的含義作如下描述：當水解反應的速率與中和反應速率相等時，鹽類水解達到平衡。

4.根據化學平衡移動的原理，說明溫度和濃度如何影響鹽類水解平衡的移動？

（1）溫度的影響：因為中和反應是放熱反應，作為中和反應的逆反應“鹽類的水解”則為吸熱反應，學生根據化學反應平衡移動原理很容易得出結論：當溫度升高，鹽類水解平衡朝吸熱方向即水解方向移動。

（2）濃度的影響

①鹽溶液濃度的影響；

②H+濃度的影響；

③OH-濃度的影響。

關于濃度的影響，教師不必作過多的講述，學生完全可以根據化學平衡移動的原理自行得出結論：增加鹽溶液的濃度，就是增加反應物的濃度，平衡朝正方向即水解方向移動；增加H+濃度，則抑制陽離子水解，促進陰離子水解；同理增加OH-濃度，則則抑制陰離子水解，促進陽離子水解。

應當指出：“先行組織者”的設計和講授應清晰、簡要。教材本身有不少內容適宜作“先行組織者”。因此，教師在進行教學設計中應經常注意挖掘教材內容，并靈活應用，幫助學生建立起他們認識結構中原有的概念和新知識之間實質性聯系，在學生原有的認知結構中和新知識之間架設認知橋梁。通過“先行組織者”學習，既是對原有認知結構的充實與鞏固，同時更重要的是對新知識學習能起到很好的指導、促進作用，從而提高課堂教學的針對性、方向性和有效性。

參考文獻：

[1]苗榮科，王祖浩.“先行組織者”促進化學問題解決的實驗研究工作.中學化學教學參考，2005，（3）：10.

[2]陳輝，楊雷.“影響化學平衡條件”的認知教學策略分析.實驗教學與儀器，2006，（12）：10