中学化学教学内容设计的智慧实践

2023-07-31 理论教育版权反馈

【摘要】：确定教学目标是设计教学内容的基础和保障，分析教学内容需要依据教学目标，时刻以教学目标为行为准则，以达成学生的教学目标为目的进行。教学内容呈现需要保证其准确性，培养学生严谨的思维和科学态度。（三）化学教学内容设计的原则1.信息组块原则将信息组块的目的是促进学生的深度学习，教师要努力做到让所有的教学内容可视化。教学内容的设计应遵循时空邻近原则，教学材料的组织及呈现应尽可能在时空上保持邻近。

（一）化学教学内容设计的含义

化学教学内容，是指教师根据一定的化学教学目标和学生学习化学的特点，在有效利用和开发化学教学资源的基础上，经过对化学课程内容和化学教材内容的重新选择和组织，所提供给学生的各种与化学学习有关的经验。

（二）化学教学内容设计过程

在中学化学教学过程中，教师如何组织教学内容，并且通过怎样的形式将教学内容呈现给学生，是教师在教学设计的过程中需要重点考虑的问题。教师需要根据学生的特点和教学目标，对教材的教学内容重新进行编排和组织，使得教学内容既有严谨的逻辑结构，又符合学生的认知规律，有助于学生系统化地掌握知识。教学设计的过程中需要经历以下四个步骤：

1.分析教学内容

不同的教学内容有着不同的结构特点，分析教学内容是教学内容设计的关键一步，走好第一步对后续工作的顺利有效开展起着积极的指导作用。确定教学目标是设计教学内容的基础和保障，分析教学内容需要依据教学目标，时刻以教学目标为行为准则，以达成学生的教学目标为目的进行。对教学内容的分析不能浅尝辄止，蜻蜓点水，流于形式，而是要做到细致、具体、深入。

2.选择教学内容

教师在根据教学目标分析教学内容之后，需要选择具体的教学内容以满足学生的学习，选择教学内容，不必仅仅停留在教材上，教师要扩大查找教学内容的范围，参考书、图书馆书籍、期刊、文献以及网络等途径都是教师进行教学内容筛选的方式。教师不应拘泥于形式，不敢越雷池半步，应该开阔教学内容选择的视野，收集各种有效的教学内容为自己所用，促使学生获得丰富而完整的知识。

在选择教学内容的过程中，教师需要注意所选择的教学内容应该是先进的科学知识，对学生获取经验具有重要作用，内容要具有有效性；所选择的教学内容尽可能形象直观，便于学生直观地学习知识；所选的教学内容的深广度要适宜，不能太难，增大学生学习的认知负荷，也不能太简单，浪费学生的记忆容量。教学内容要适合学生的学习能力，适应学生原有的知识水平，注重内容的广泛性，选择的教学内容能够为学生提供多样化的学习机会，不仅为学生提供知识、技能方面的知识，也要有关于情感态度方面的内容，促使学生三维目标的达成。

3.呈现教学内容

教师选择的教学内容需要通过一定的方式呈现出来，教学内容合理的呈现方式能够促进学生认知结构的构建，帮助学生形成完整的知识体系。教师需要根据教学内容的特点选择合适的呈现方式。教学内容呈现的过程中，需要体现出知识呈现的典型性，促进学生的思维建模。在化学教学过程中，需要学生形成一定的思维模式，它能够使学生快速对知识进行编码，便于对知识进行迁移和整合。教学内容呈现需要保证其准确性，培养学生严谨的思维和科学态度。任何一个知识，无论是知识本身还是它的外延和内涵，教材的编排在某些方面出现知识点的模糊处理，这需要教师引导学生理清准确的知识，使得学生真正理解知识，便于培养学生思维的严谨性。

4.组织教学内容

教师精选的教学内容要进行合理地组织，从而保证知识的完整性和系统性。教师需要依据对教学内容分析的结果进行教学素材的组织。在组织教学内容的过程中，注意保证知识的完整性，教师最终呈现给学生的知识体系应该是完整系统化的，知识的完整性也在潜移默化中培养学生的整体性思维。教师需要引导学生从整体把握有关的化学知识，使得学生在整体观的引领下，按照一定的规律进行学习，形成特定的思维方式。例如，教师按照“位、构、性”的方式组织开展元素化合物类的知识学习，有利于使学生掌握元素在周期表的位置与其结构的关系，以及结构影响性质的基本规律，促使学生从微观到宏观认识物质的特点。同时，组织教学内容还需要保证知识的连续性，从而培养学生的逻辑思维，学生逻辑思维能力的培养需要教师在呈现知识的时候有一定的梯度，将知识形成知识链串联起来，不仅降低学生的认知负荷，也促进学生逻辑思维能力的提升。

（三）化学教学内容设计的原则

1.信息组块原则

将信息组块的目的是促进学生的深度学习，教师要努力做到让所有的教学内容可视化。教学中用整合的方式呈现教学内容相比用单独视觉或文本呈现内容，无论在认知负担、学习时间，还是在成就测试中，其教学效果都较好。教学内容设计的过程中，最重要的一步就是将教学内容整合之后呈现出来的效果，单纯的视觉呈现方式已不能很好地降低认知负荷，那么就一定要结合其他表征起作用。信息组块原则，是指在设计教学内容时，尽量将教学材料中多元表征信息进行信息组块设计。同时，信息组块原则也要求我们在呈现教学内容的过程中将一类的或者相似的信息组合在一起，表现出相同的特征形式，便于学习者认识知识的联系，深化对知识的理解。总之，对教学内容进行信息组块设计，可以从整体上降低教学材料的外在负荷和内在负荷，同时增加有效负荷。

教学中呈现的教学信息，一方面是根据已经设计好的教学内容释放信息块的过程，另一方面是根据学生在教学过程中的生成来呈现教学信息。有效的信息组块会更加有利于二者的结合，教学过程中将会有更多意想不到的生成。它的意义在于进行可视化教学的实际时，应尽量多地将视觉表征和其他表征设计成有意义的信息块，降低教学内容的认知负荷。

2.时空邻近原则

教学内容设计的过程中需要坚持时空邻近原则，减少学生学习注意力的分散。在不同的外部呈现方式之间寻找关联性会增加学习者的外部认知负荷，即产生注意力分散效应。在教学过程中整合多种呈现方式来减少认知负荷，这对提高教学的有效性是至关重要的。空间邻近原则，是指在信息组块时，尽量使学习对象的同一表征在空间上邻近或组合呈现，而非远离或分离呈现。时间邻近原则，是指在信息组块时，尽量使学习对象的同一表征在时间上同步或邻近呈现，而非异步或间断呈现。教学内容的设计应遵循时空邻近原则，教学材料的组织及呈现应尽可能在时空上保持邻近。

对于同一学习对象的多种来源信息进行整合，尽量减少工作记忆在无关的认知操作中消耗的负荷，并释放出认知容量来进行其他认知任务的操作。例如，在以图像和解释性文本呈现教学内容的过程中，在空间上解释性文本应与图像尽可能地进行整合，在时间上则应同步或邻近出现，形成一个整体，更能促进学习者图式的建构，有利于学习者在最短时间内视觉搜索找到相应的视觉与文本信息，容易在它们之间建立联系而促进信息整合。

3.一致性原则

一致性原则，是指在信息组块时，尽量使多元表征的信息结构与被表征的学习对象的结构成分保持一致，剔除与学习对象的结构成分不一致的、无关的信息，使多元表征信息、结构保持精简，否则有损有意义的学习过程。学习者在面对多元表征的信息来源时，如果单一的信息呈现即可传达完整且明确的信息意义，那就可以独立呈现，无须互相参照多元表征即能理解，否则会增加外在负荷，这就是冗余效应。在很多多媒体教学内容中，会有一些与教学内容无关的人为信息。有些教师为了调动课堂气氛或提高学生学习兴趣，在教学内容中加入有趣的图片以及背景音乐、花边材料、动态视频等，而这些材料与表征的学习对象不一致，这些信息属于无关的信息，导致学生在学习的过程中将记忆的焦点放在有趣但无关的信息上，而忽略对学习对象的关注。

4.双通道原则

教学内容设计的双通道原则是为了能够拓展学习者学习记忆容量。双通道假设的提出基于佩维奥（Paivio）的双编码理论和巴德利（Baddeley）的工作记忆理论。有意义学习要求在听觉通道和视觉通道进行大量的认知加工。在多媒体教学中使用“视觉表征+听觉表征”呈现几何样例比单纯用视觉或听觉方式呈现的效果更好，学习者的迁移成绩更高。迈尔（Mayer）等人在科学学习领域中的研究提出了在多媒体学习中存在双通道效应。双通道原则，是指在信息组块时，尽量使信息块包含“视觉表征+听觉表征”。若视觉通道和听觉通道能够同时使用，既可降低外在负荷，又能促进学习者对多元表征信息建立联系，增加有效负荷。

教学中的图形、图像、动画等都是视觉表征，认知加工大量发生在视觉通道，而视觉通道的容量是有限的，容易造成视觉通道超载。教学内容在进行信息组块时，尽量使信息块呈现“视觉表征+听觉表征”的双通道形式的表征。多种通道共同作用，学习者在多种学习环境的刺激下，对知识的理解会更深入，同时利用视觉和听觉两个相对独立的信息通道，可达到最大信息量输入的同时降低认知负载。

5.标记性原则

标记性原则，是指运用标记技术，如应用标题，改变字体大小颜色，箭头、图形、图标、下划线以及超链接技术，将学习任务的重点、难点、关键点等标记出来，以引起学习者的注意力。标记性原则是根据迈尔等人提出的标记效应而得到的，他们认为通过使用标记能够引导学生快捷地搜索到选择的信息，并使学生注意指向相关信息和重点信息，其目的是降低外在负荷，从而使工作记忆富余更多资源或能量进行其他高级的认知操作。

标记性原则是基于大脑的认知形式，大脑在面对外界信息结构，进行选择性注意，滤掉绝大多数信息，将能够引起大脑记忆编码的信息储存下来，进入工作记忆中。大脑在过滤信息的过程中总是将那些有突出特点、有明显特征（特殊颜色，特殊符号，特殊图形）的信息保留下来。选择性注意使得人们将注意力集中地指向与任务相关的信息上，忽视无关信息。对教学内容的设计要充分运用标记技术，使新内容与已知知识进行联系或比较，将不熟悉的信息与熟悉的信息挂靠起来并且适当增加情绪联结，增强学生的选择性注意。

（四）教学内容设计的有效方法

1.以概念图描述教学内容之间的关系

概念图是一种用节点代表概念，连线表示概念间关系的图示法。概念图的理论基础是奥苏伯尔（Ausubel）的学习理论。概念图在表达逻辑关系和推理方面发挥着很好的作用，在教学过程中帮助学习者表现知识点之间的逻辑关系，是一种表达知识联系和关系的方式。在某种意义上说，概念图是一种多线性的流程图，表达由起点到终点的事物发展过程和推理过程，结果可能是一种或多种。化学教学内容知识体系庞大，知识之间错综复杂，存在很多的关联，概念图是一种很好的表达工具。例如，人教版高中化学选修 1 第二章第一节“合理选择饮食”第一课时教学内容设计框架如图3-5 所示，详细地列出了物质、原子、分子、化学键等概念之间的关系，教师可以运用概念图清晰、简明地表达它们之间的关系。

图3-5　“合理选择饮食”教学内容设计

2.借助思维导图平台搭建可视化教学内容

概念图与思维导图是两个完全不同的概念，两种思维表达方式，两种学习工具。思维导图从主题内容出发，分支出同一主题下的知识点，并以此表现出所属的知识内容，能够帮助人们在认识事物方面拥有一个整体的全局化的观念。它注重表达与核心的主题有关联的内容，并可展示其层次关系以及彼此之间的关系。思维导图符合大脑记忆知识的规律，将知识分类归属到各自的区间，为学生呈现出系统化知识，有利于培养学生归纳总结知识的能力。例如，人民教育出版社的高中化学必修 1 第三章“铁的重要化合物”一节的教学内容，具体可参考图3-6。

图3-6　思维导图可视化教学内容设计

教师借助概念图向学生呈现教学内容，不仅可以帮助学生理解概念之间的联系，而且有助于学生深入理解知识内涵。思维导图可以图文并茂地呈现教学内容，在多种通道的刺激下，可以拓展学生的记忆容量。思维导图软件的演示功能，可以分布呈现教学内容，实现教学内容的结构化学习。

中学化学教学内容设计的智慧实践

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