以化學實驗為載體培養高中生自主學習能力

李悅迪 王喜貴

（內蒙古師范大學化學與環境科學學院，內蒙古呼和浩特 010022）

0 引言

高中階段，學生要逐步進行由在老師家長的管理下被動學習轉向自主學習的轉變。學生需要在此過程中形成有效自我監督，減少對被動學習的依賴；提升自我管理能力，幫助身心發展形成節律；促進其他積極心理品質的表現，增加自我效能感。

但是，這樣的轉變卻有可能引發新的問題：學生能否意識到他們有這樣的權利？學生如何良好的利用自主學習的機會？在學生發展自主學習能力過程中教師應當怎樣提供幫助？

1 自主學習的含義與實施方法

想要回答上述問題，首先要思考自主學習的含義與實施方法。自主學習，顧名思義是個體通過自己針對要學習的內容制定學習計劃，按照計劃，充分運用自身能力，達成學習的目標。觀察上述含義可知，自主學習實施的關鍵詞是“計劃”“資源”“執行”。要有計劃，計劃能增加學生對完成學習任務的“把握感”。教師可以幫助設定關鍵“關卡”提示學生達成學習目標的路徑，學生可以自主制定可操作性強的計劃，將有利于學生察覺事件的進程，減少中途放棄的可能。要有資源，資源包括學生自身的知識儲備、能力以及心理資源，也包括有經驗者的建議與幫助，學會站在巨人的肩膀上是互聯網時代必要的學習技能。要能執行，將計劃執行下去才能檢驗計劃的有效性，才能達成設定的學習目標，獲得知識需求上的滿足以及心理層面的成就感。

2 自主學習的實現難點

對于“計劃”與“資源”，由于有教師的安排和幫助，學生完成起來并不算困難。然而，“執行”對于初步進行自主學習嘗試的學生來說卻困難重重，學生面臨的難題主要是實現自主學習的自發進行。要解決“執行”上的這一難題需要有可參考的“原型”。

3 關注自主學習自發性的可能“原型”

自主學習不僅需要執行者具有外在的行為表現以及一定的活動經驗，還需要執行者在心理層面有相適應的活動機制，內在的活動機制是難以用語言描述的，通過傾聽他人的經驗分享來達成自主學習有可能只學習到行為模式而學習不到內在機制，缺乏心理資源的支持會引起中途放棄的現象。所以，要形成自發性，不僅需要學生充分意識到自主學習的重要性，而且需要學生從內在建立起屬于自己的自主學習認知結構。

根據奧蘇貝爾的認知結構遷移理論在化學概念教學中的應用，為了便于學生進行遷移應用，應當關注“遷移原型”的可利用性、可辨別性以及穩定性。也就是說，學生頭腦中對“原型”的認知要具有新知識的生長點、要概念清晰、要熟練掌握。再考察到自主學習的特征是自我管理、自我約束、自我審視，在計劃執行過程中不斷地觀察、調整，不斷排除不利因素，添加有益因素，優化計劃。該過程客觀上與科學實驗活動的一般步驟具有表觀一致性，并且科學實驗活動具有“原型”所要求的三種特征。因此，本文認為科學實驗活動或許可以成為一種進行自主學習培養的有效載體。

4 實驗活動做自主學習能力培養載體

4.1 化學實驗與自主學習的一般步驟一致

科學實驗不止存在于化學學科，還廣泛存在于其他自然學科。化學學科是以實驗為基礎的，涵蓋實驗的類型較多，學生在日常學習中也最易獲得相應的感知。因此，選擇化學學科中的科學探究是具有代表性的。將化學實驗與自主學習的一般步驟做對比，可得表1。

表1 化學實驗與自主學習的一般步驟對比

在表1 中可以觀察到化學實驗的一般步驟與自主學習的一般步驟具有一致性。經過比較可發現，二者在實現目標的流程上具有可遷移性。實驗探究的對象是實驗操作、實驗思維，自主學習品質的作用對象是具有自主學習品質的人，當人將實驗探究轉化為日常學習生活工作的實踐探究，將關注的目光由實驗對象轉為自身的行為思想，則將進行自主學習訓練。因此若將科學探究提煉出來，有意識的與個人成長相關聯，則有可能實現自主學習的培養。

旨在培養學生自主學習能力的化學實驗訓練可以以這樣的步驟進行：

第一步，借助明確、完整的實驗步驟，建立學生的實驗意識和獨立學習的觀念。此時不必要嚴格強調實驗的科學程序，但需強調要做什么以及為什么需要做，促進學生建立實驗目的感、明確實驗意義。教師可以合理引導學生關注到學習生活中，在學習知識時也要注意到學習的目標和目標達成的合理路徑。

第二步，引導學生接觸多種類型的實驗，豐富對實驗種類的認知，有重點地完成種類不同的實驗。實驗按照不同的分類標準可以分為不同的類型，蘊含著解決不同類型的學習任務的邏輯步驟。例如，有明確目的的任務，可以類比驗證性實驗；有不明確目的的任務，可以類比探究性實驗；有明確的做事步驟的任務，可以類比結構良好的實驗活動；有不明確的做事步驟的任務，可以類比結構不良的實驗活動等。教師在組織教學時，有意識地引導學生經過科學探究反思自身的學習方法，逐步建立自主學習模型。

第三步，教師有意識歸納實驗步驟，幫助學生找到不同類型實驗的共性。科學實驗的步驟能夠引導學生實現思路清晰、簡潔高效、重點突出的實驗探究，獲得豐富的體驗。多樣的實驗類型為學生提供了可以模仿運用的實驗設計藍本，而多樣化的實驗內在蘊含的是科學探究的一般步驟，為學生提供“萬變不離其宗”的本質感。抓住事情的本質和問題的關鍵點，是學生進行自主學習計劃時必須掌握的技能。

第四步，類化遷移，做實驗的思路和方法可以應用于指導學生的學習生活，促進學生積極開展自主學習。學生了解了自主學習的一般步驟和要素構成，要進行豐富的應用實踐來調整完善認知結構。此時，教師可以積極引導學生開展形式多樣的自主學習。學生的自主學習不是學生個人的事情，而是教師、學生以及其他要素共同促成的。學生在自主學習過程中獲得的每一點心得體會都是非常珍貴的，具有交流分享的價值。教師要做好組織工作，形成不怕出丑、熱愛分享的良好的班級學習氛圍，促進學生自主學習的發生。

4.2 驗證性實驗與提供明確目標的自主學習

驗證性的實驗的一般步驟：驗證性實驗一般是在資料中已經給出實驗結論和支持結論的實驗現象，還提供了實驗要用到的藥品、儀器，需要學生采用視頻實驗、學生實驗、教師演示實驗等方式，以形象直觀的實驗促進對知識的理解。

學習有明確概念的知識的一般步驟：已經知道要學習的概念，可獲得需要的學習材料，已經有明確的學習路徑，學生需要采取自主閱讀、聽講、自主練習等方式學習，可以更新對已知概念的多方面認識，鞏固原有概念，形成新的知識生長點。例如，學生初中學習過氯化鈉，了解其組成元素和可溶于水的性質，要學習電解質和電離的概念。課本中給出了氯化鈉溶液連接電源后可使小燈泡發光的實驗說明該溶液導電，又給出了電解質的定義說明像氯化鈉這樣可以在溶液中或熔融狀態下導電的物質為電解質，聯系學生的生活常識說明導致濕手直接接觸電源易觸電的原因，又基于干燥的氯化鈉不導電，溶液或熔融狀態下可以導電的現象，在微觀層面上解釋氯化鈉發生電離的過程，幫助學生明確電離概念。學生在自主閱讀課本的過程中深化了氯化鈉溶于水后可形成氯離子、鈉離子的概念，了解了形成離子的過程是電離，增加了一種將化合物按照是否能在溶液中或熔融狀態下導電進行分類的物質認識視角。教師在引導學生進行學習時，可以采用問題鏈，如圖1。

圖1 借助氯化鈉學習電解質、電離

教師一方面要促進學生在聽講過程中自我審視，檢查自主閱讀的成果，查漏補缺；一方面，要激發學生內在的學習需求及提供可參考的思路框架，幫助學生建立自主學習意識。

4.3 探究性實驗與不提供明確學習目標的自主學習

探究性的實驗的一般步驟：探究性實驗一般是開放性的問題和一部分證據支持，提供不完全的藥品、儀器，需要學生根據問題推理得到假設。學生需先獲取資料從理論上論證假設的合理性，再根據假設設計實驗方案，分析討論實驗是否可行，接著實施實驗方案，對所獲得的實驗結果進行分析，檢驗假設的正確性，獲得新知識。

學習不提供明確的學習目標的知識的一般步驟：學生預先不知道會獲得什么學習結果，需要額外查找資料輔助學習。學生要依據學習任務，自行判斷采取什么樣的學習路徑，在學習過程中不斷觀察、調整學習方法，維持良好的學習狀態。學生可以采取自主閱讀、自主實踐等方式學習，對已知事物形成新的認識角度、認識深度，形成新概念。例如，學生對實驗“氫氧化亞鐵的制備”進行探究。課本中提供了實驗所需的藥品和儀器，也給出了反應發生依據的化學方程式，但是未給出實驗藥品的用量、實驗所需的溫度、實驗詳細步驟等條件細節，也未嚴格限制藥品儀器的選擇，留出了學生在此基礎上展開探究的空間。白色沉淀留存時間很短甚至無法出現白色沉淀的現象會令學生留下深刻印象，激發學生探究如何生成以及維持白色的沉淀的好奇心。教師要因勢利導，引導學生設計并進行實驗探究。學生要運用已知的知識和搜集到的資料完成實驗設計，學生可能設計出不同的實驗方案，進行探究后可能有的成功制備出白色沉淀，有的始終不能制備出白色沉淀。教師要看到學生無論是否制備出白色沉淀對學生的學習成長都有意義。實驗成功的學生可以介紹他的實驗方案給大家，教師要幫助學生運用思維導圖、流程圖等形式將學生的實驗設計思維過程外顯出來，對實驗過程進行整理，便于其他同學學習交流。實驗不成功的同學可以體會到科學探究過程是曲折的，需要堅強的意志，建立探索無止境的觀念，回顧實驗設計過程及實驗過程，找到實驗改進之處，再進行新的嘗試。當學生把以上經歷分享給同學們的時候，學生群體既在實驗設計與操作技巧方面有收獲，又能體會科學探究要求人有嚴謹、頑強的心態。

總而言之，培養學生形成穩定的自主學習的品質與能力，需要長期、有計劃、有階段性的堅持訓練。而化學實驗可以是一種良好的訓練載體。