化學學習理論在教科書中的體現與應用

徐巖 劉玲

【摘要】了解教材編寫者在設計教材中應用的化學學習理論，有助于教師選擇合適的教學方法與策略實施教學，從而提高教學效果。本文以滬教版化學教科書第五章《金屬的冶煉與利用》為研究對象，分析后發現該章的設計利用了奧蘇貝爾的認知結構同化理論和表征學習理論、桑代克的學習律等學習理論。

【關鍵詞】化學學習理論;教科書;金屬的冶煉與利用

1.問題提出

研究教科書中涉及的學習理論，有助于教師教學時選擇合適的教學方法、策略，讓學生依據化學學習理論掌握知識與技能，形成正確的情感態度與價值觀。《金屬的冶煉與利用》位于滬教版九年級上冊第五章，在課程標準中歸屬于一級主題“身邊的化學物質”之下[1]，本文以本章為例展開了細致分析。

2.教材設計體現的學習理論

2.1奧蘇貝爾的認知結構同化理論

認知結構同化理論中包含三種新舊知識作用模式，其中“上位學習”是指結構中原有的觀念在概括和包容水平上低于要學習的新觀念[2]。在第二章學習氧氣的化學性質時，學生已接觸了一些常見的金屬，在生活中學生也積累了金屬的相關知識，但沒有形成系統的認識。本章是學生首次系統接觸金屬知識，屬于“上位學習”模式。

2.2桑代克的學習律

桑代克的學習律中“準備律”是指學習者是否會對某種刺激做出反應，與他是否做好準備有關。在本章第一節和第三節中都設置了“你已經知道什么”欄目，激活學生的原有認知，讓學生為新知識的學習做好準備。

2.3建構主義理論

皮亞杰提出圖式、同化、順應、平衡四大概念，在第二章中學生已系統學習了非金屬的相關知識，已形成了一定圖式，在本章第一節中教材設置了金屬的物理性質和化學性質的學習，是在第二章非金屬的學習基礎上進行同化、順應，從而達到的一個新平衡。布魯納認為每門學科都有其相應結構，化學學科也是如此。在本章中，學生要在第二章非金屬的基礎上建立起元素化合物的認知模型：自然界中的存在與分布、性質、用途、制法。

2.4布魯納的概念獲得理論

化學概念的學習包括四個步驟：感知背景材料、分析概括階段、剖析理解階段、運用深化階段。在學習置換反應概念時，首先教材中設置了“活動與探究”欄目，提供了鎂條、鐵片和銅片與稀酸反應的背景材料;其次在三個反應中抽離出關鍵屬性——置換反應是一種單質和一種化合物反應生成另一種單質和另一種化合物的反應;再次將抽離出的關鍵屬性不斷強化，從多個角度領會置換反應的概念：鐵與硫酸銅溶液反應也是置換反應;最后設置“聯想與啟示”欄目，讓學生用鋅與稀鹽酸自行設計制取少量氫氣的簡便實驗方案來應用概念。

2.5奧蘇貝爾的表征學習理論

奧蘇貝爾在有意義學習理論中提出了表征學習，即學生最主要的理智任務之一是學習各種符號的意義。根據表征學習理論，利用宏觀、微觀、符號的三重表征思維方式，有助于靈活地分析和解決實際問題。在本章中，教材在“常見金屬的化學性質”的學習中設置了“觀察與思考”和“活動與探究”兩個欄目：①宏觀：金屬與氧氣、稀酸反應的實驗現象;②微觀：化學反應的實質;③符號：鎂、鐵、鋁、銅與與氧氣的反應方程式，鎂、鐵、銅與稀酸的反應方程式[3]。

2.6加涅的信息加工理論

加涅的信息加工理論旨在著重用信息加工模式來解釋學習活動，本章內容“利用化學方程式對不純物質進行計算”涉及到了化學計算技能的學習過程。首先，學習者通過聽課激活認知，獲得有關計算的原理、方法、規則、解題步驟等知識，形成定向映象;其次，通過模仿練習，逐步掌握化學計算的基本模式，互補形成化學計算技能;再次，明確本節所學的化學計算與其他化學計算、化學知識的類別和聯系;最后，在基本類型的各種變式練習中實現技能的鞏固、熟練和發展，實現化學計算技能的內化和概括化。

2.7羅杰斯的情境學習理論

在羅杰斯看來，如果要使學生全身心地投入學習活動，那就必須讓學生面臨對他們個人有意義的或有關的問題。情境學習法是以情景認知理論與情景學習理論的基本觀點為指導，在教材中創設有一定情緒色彩的、以形象為主題的生動具體的場景，以引起學生一定的態度體驗，從而幫助學生理解教材，使心理機能得到發展[4]。本章的教材內容涉及了多種情境：①經驗型情景：“常見的金屬礦物”中設置了幾幅金屬礦物的圖片、“鋼鐵的銹蝕及其防護”，充分利用了學生已有的生活經驗。②科技與現實生活情景：“合金”中設置了幾幅合金制品的圖片、鋼鐵的用途圖片，“鐵的冶煉”中設置了煉鐵廠及煉鐵高爐的圖片，讓學生真切地感受到金屬與生活生產息息相關。③文化常識情景：“常見金屬的化學性質”中，介紹了我國西漢時期在《淮南萬畢術》中提到的濕法冶金，教材這樣設計不僅可以激發學習興趣，還能培養學生的民族自豪感。④化學實驗情景：學生探究實驗：“金屬與酸的反應”、“鋼鐵銹蝕原理的探究”和教師演示實驗“實驗室模擬工業煉鐵”，創設了生動、直觀的啟發式學習情境，更好地掌握理論知識。

3.總結

通過對教材進行細致分析，發現教材編寫者在編寫第五章《金屬的冶煉與利用》時，利用了奧蘇貝爾的認知結構同化理論和表征學習理論、桑代克的學習律、皮亞杰的認知學習理論、布魯納的建構主義理論和概念獲得理論、加涅的信息加工理論和羅杰斯的情境學習理論。這些學習理論的存在，不僅可以說明教科書是適應學生認知發展水平的，還為化學教科書的編寫提供了強有力的理論支撐。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2011：2-40.

[2]周青.化學學習論[M].北京：科學出版社，2010

[3]《義務教育課程標準實驗教科書（化學）》.上冊.上海教育出版社.2006.6

[4]施良方.學習論.北京：人民教育出版社，2001