基于信息獲取與加工的教學實施策略

［摘 要］從信息獲取與加工的視角看，學習的本質是行為主體對特定情境中的信息進行感知、辨識、選取、關聯、轉化、建模和應用的過程。為解決高中生在化學新知學習及問題解決中普遍存在的畏懼復雜信息、忽視關鍵信息、信息關聯能力弱、信息轉化及建模能力不足等問題，文章探討了基于信息獲取與加工的“四備”教研，并據此實施設計“驅動性任務—問題組”、引入“新異問題情境”等教學策略，以引導學生建構知識，并在實際問題的解決中加深對新知的理解。

［關鍵詞］信息獲取與加工；分子結構與性質；單元教學

［中圖分類號］" " G633.8" " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）17-0062-04

在教育部頒布的新高考評價體系中，關于化學關鍵能力之一的“理解與辨析能力”中很重要的一點就是如何獲取有關信息。因此，在新時期的高中化學教學中，培養學生信息獲取與加工的能力成為課程改革的重要趨勢。本文以高二化學“分子結構與性質”的單元教學為例，基于信息獲取與加工視角開展教研，根據高考趨勢、課標要求、教材內容、學生學情來確立基于信息獲取與加工的知識結構化和認識思路結構化目標， 在教學策略上設計“驅動性任務—問題組”， 引入“新異問題情境”，引導學生在解決實際問題的過程中加深對信息獲取與加工的理解，關注學生在信息獲取與加工方面的能力發展，以期為一線教師提供單維能力培養的思想、程序和方法啟示。

一、基于信息獲取與加工的“四備”教研

（一）“備”高考趨勢：分析考點的分布情況、信息呈現的新異度、信息加工的難度

1.考點分布分析

對2023年14套高考卷中“分子結構與性質”的相關考題進行統計，結果如表1所示。

從表1可知，本單元涉及的高頻考點較多，其中，雜化軌道、分子極性的考查出現在11份考卷中，考查頻數分別為15和12次；鍵的極性出現在7份考卷中，考查頻數達到16次。因此，在日常教學中，教師應關注考點對應的知識點、能力點，著重培養學生的整體認知及局部問題解決能力。

2.信息新異度分析

對高考題樣本進行分析發現，用于考查“分子結構與性質”相關知識的物質載體多出自教材的選學部分或科研文獻，對學生而言，具有較大的陌生感。例如，全國甲卷第35（2）題涉及酞菁的分子結構，該結構類似于教材中提及的葉綠素的分子結構，但日常教學中關注并探究這種結構的機會并不多，因而，該信息的陌生度較強，信息強度較大。

為此，教師開展教學時應基于教材并適當超越教材，教授學生建構可遷移的原型案例和思維方法。

3.信息加工難度分析

運用支持性信息和限定性信息解決問題時所需要的思維的深刻度和靈活度，決定了信息加工的難度。例如，2023年山東卷第18（2）題：已知電負性Clgt;Hgt;Si，則SiHCl3在濃NaOH溶液中發生反應的化學方程式為" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "。

該題的支持性信息是三種元素的電負性強弱順序，若考生只從分子極性視角來利用電負性信息，則無法預測出該反應是否為氧化還原反應。若思考角度從分子極性轉為化合價，則能分析出SiHCl3中H的化合價為-1，在反應中必然要升價，同時，還需要整合氧化還原及相關物質的必備知識，找到可協同降價的元素，最終確立H元素發生“歸中反應”，進而寫出正確答案。

由高考試題的信息加工難度分析可知，教師在教學中不應局限于單元內的知識整合，還需要拓展到單元外的其他知識點，促成知識的融會貫通，如此方能解決實際問題。

（二）“備”課標要求：關注課程標準對單元教學的具體要求

課程標準主要從內容標準、內容要求、單元學業要求、核心素養要求、學習活動及情境素材建議等方面對單元教學提出了要求，表2為“分子結構與性質”單元教學的主要內容和學業要求。

表2" “分子結構與性質”單元教學的主要內容和學業要求[1]

[主要內容 學業要求 共價鍵：共價鍵的方向性及飽和性；σ鍵、π鍵；鍵長、鍵能、鍵角 能說出微粒間作用（離子鍵、共價鍵、配位鍵和分子間作用力等）的主要類型、特征和實質；能比較不同類型的微粒間作用的聯系與區別；能說明典型物質的成鍵類型 分子的空間結構：分子結構的測定；常見共價分子的空間結構；雜化軌道的形成；價層電子對排斥模型 能根據給定的信息分析常見簡單分子的空間結構，能利用相關理論解釋簡單的共價分子的空間結構 分子結構與物質的性質：鍵的極性及分子極性；鍵的極性對化學性質的影響；分子間作用力；范德華力及其對物質性質的影響；氫鍵及其對物質性質的影響；溶解性；分子的手性 能利用電負性判斷共價鍵的極性，能根據共價分子的結構特點說明簡單分子的某些性質；能說明分子間作用力（含氫鍵）對物質熔、沸點等性質的影響，能列舉含有氫鍵的物質及其性質特點；能根據分子結構特點和鍵的極性來判斷分子的極性，并據此對分子的一些典型性質及其應用作出解釋 ]

課程標準中的學業要求實質上是能力要求，要求學生能夠基于文本信息和圖像信息進行如下學習活動：抽提微粒間相互作用類別的辨識方法；記住常見典型物質的成鍵特征，將其作為解決新異問題的思維原型；能將理論與所給信息相結合，對新異分子空間結構進行分析和解釋；能從電負性、作用力、半徑、極性、空間結構等的單一或整合視角，分析、預測或解釋物質的性質。

課程標準要求對教學的啟示：（1）構建問題導向、信息調用、方法提煉、原型探究、進階遷移的教學路徑，是教師實施課程標準應具備的基本態度和應當掌握的科學方法。（2）將教材文本信息、圖像信息、相關實驗信息作為學生認知的載體，強調概念的生成和理解、原理的揭示與應用、方法的提取與遷移，而不是照本宣科、死記硬背、生搬硬套或模糊處理。

（三）“備”教材內容：確立基于信息獲取與加工的知識結構化和認識思路結構化目標

1.確立知識結構化目標：繪制基于大概念的思維導圖

知識結構化目標是期待學生通過自學、導學、練習、講解、講評等學習環節所要達成的知識體系結構化狀態。教師需要在備課時繪制知識結構關系圖，以便于上課時作為板書設計、導學案設計的重要參考。本單元中“共價鍵、分子的空間結構”的知識結構化目標如圖1所示。

2.確立認識思路結構化目標：引導學生沿著有效視角和思路進行信息加工

在教材內容結構化處理的基礎上，如何帶領學生完成整體認知呢？這就要求教師遵循科學的認知心理邏輯順序——由簡單到復雜，由整體到局部再到整體。對于分子空間結構的知識而言，其認識順序由共價鍵分類到成鍵方式再到鍵與鍵之間的相互排斥。基于上述認識，我們建構了分子空間結構的認知模型（如圖2）。

利用該認知模型，可引導學生自主建構分子結構形成過程的思維模型和認知模型，減輕學生的認知負荷，提升教學活動的有效性。

（四）“備”學生學情：關注學生信息獲取與加工能力結構中的起點和缺失點

筆者所任教班級的學生經過高一階段的化學學科能力的系統訓練，已經對化學文本信息、化學圖像信息有較好的閱讀、標記、提取的能力，但抽提重要觀念、把握關鍵信息等方面的能力仍欠佳。學生學習方式仍傾向于“拿來主義”，未能養成發現式、探究式、研討式的學習習慣。當學生面對認知錯誤或偏差時，雖然能以積極的治學態度接受教師的指導或參與同學間的討論，但自身的學科能力、思維習慣和知識基礎仍存在欠缺，需要教師幫助診斷、分析并提出學法改進建議。

通過上述“四備”程序，可明確課堂教學重心的三大轉向：（1）從知識建構轉向能力培養，能力培養應當從信息獲取與加工的點滴行動開始。（2）從“用教材教”轉向“用教材學”，以教材內容作為問題解決的重要信息載體，有效調和知識理解的長時性和信息處理的當下性兩者之間的進階滯差。（3）教師備課從撰寫教案轉向深度教研，簡單對照教材撰寫教案、制作教學課件來上課的行為已經不符合教育教學改革的需求。上述“四備”行為本質上就是教師的深度教研行為，具有探索性、革命性和涵養性。

二、教學實施策略

（一）設計“驅動性任務—問題組”，引導學生調用課本信息進行知識建構及觀念抽提

“驅動性任務—問題組”的驅動功能主要體現在：（1）引導學生注重對新概念、新術語的內涵和外延的理解，避免因概念模糊導致認知偏差。（2）引導學生通過閱讀、實操、提取、歸納、總結、遷移、拓展、自糾、討論、聆聽等途徑，析出觀念、添加觀念并整合觀念。（3）引導學生根據問題進階逐步形成結構化的認知結果，達成“將書本讀薄，將必備知識簡化及效力化，將學習與問題解決能力厚植”的素養發展效果。“分子結構與性質”單元的部分信息樣態和“驅動性任務—問題組”如圖3所示。

（二）引入“新異問題情境”，引導學生在實際問題解決中加深對新知的理解

新異問題情境指的是對學生而言相對陌生、復雜、有挑戰性、有遷移價值、有職業生涯規劃教育價值的貼近科研、生產、生活實際的問題情境。新異問題情境中出現的化學物質通常來自課程標準及教材之外，但問題解決所需的必備知識、重要觀念、主要經驗、思維視角和路徑等卻源于日常學習的累積。“分子結構與性質”單元中的新異問題情境設計可來源于高考題的改編或基于文獻信息的原創性問題，例如：

上述問題不僅促進了學生對本單元知識的理解，還在一定程度上促進了學生將本單元知識與先前習得的知識進行融會貫通、綜合應用。新異問題情境中復雜問題的解決，是系統落實“正確價值觀、必備品格、關鍵能力”三個層面學科核心素養的重要載體，也是國家用人培才體系中培養“有用、可用、大用”人才的關鍵步驟。

三、實踐效果與啟示

（一）實踐效果

通過課堂學習，學生對表1中的10個知識點的掌握達85%以上，相關新異問題的解決成功率亦達到70%以上，說明在教師的指導下關于分子建模與模型認知，學生掌握得較好。但學生在課后作業和單元測驗中的表現水平卻略為遜色，說明學生在解決遷移類問題時，存在情境遷移的認知障礙以及信息獲取與加工能力的不足。這也進一步說明信息獲取與加工能力是一種早期習得的習慣性素養。學生只有在后續的知識學習中，以問題解決任務為依托，有意識地去克服自身信息獲取不足、信息處理片面、信息加工失當等行為，提升自身的情境認知素養，才有可能整體提升學業水平。

（二）啟示

教學實踐效果表明，新知理解水平與其相關的新異問題解決能力是相互促進、協同發展的。學生在課堂中的優良表現為其持續探究增添了自信心，在單元測驗中的低績效水平又為其反觀本以為已經掌握的知識和方法提供了動力，這對學生今后學習的啟示是：真正有意義的學習是問題解決過程中的嘗試錯誤式學習，錯誤為深層學習提供了機會和指示；真正有意義的新知學習是調用追問習慣、關聯思維的“知其所以然”學習[2]，而我們的學生在這方面的表現力仍然不足。在今后的教學設計及實施中，教師應鼓勵學生在預習或自學中自主提出問題，而不僅僅是摘錄信息、模仿應用的機械學習。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準：2017年版2020年修訂[M]. 北京：人民教育出版社，2020.

[2]" 孫杰.化教育思想為教育理論：以《學記》研究為中心的歷史考察[J].華東師范大學學報（教育科學版），2022（12）：103-109.

（責任編輯 羅 艷）