运用“反应图”促进学生化学知识与核心观念建构的探索研究——以“元素化合物”知识复习课为例，本文主要内容关键词为：知识论文,为例论文,化合物论文,促进学生论文,元素论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题的提出
在化学新课程与教学中重视学生化学基本观念和基本方法的形成，注重学生对化学核心概念和基本原理的深入理解，而不是记忆一些孤立的事实和对概念定义的死记硬背，这是新课程和传统课程相比最重要的转变。“复习课”是高中化学的一种重要课型。如何在复习课中有效地促进学生形成知识结构，同时实现核心观念的建构，是个值得探讨的问题。本文将针对元素化合物知识的特点，从理论和实践两个方面，探讨如何运用“反应图”的教学策略进行复习课教学，帮助学生自主地进行知识与观念的建构。
二、教学设计理论框架建构
1.知识建构理论
知识建构是指学习者针对学习任务，在原有认知结构或经验的基础上，通过旧知识与新信息的互动，对原有的知识经验进行改造、重组，使之产生新的有意义的关联或创造新意义，并以自己的方式理解新信息和建构其意义。知识建构是建立在原有认知结构之上的，涉及新旧知识的交互。知识建构有两种方式，一种是“同化”新的知识至原有的知识结构；另一种是重新建构原有的知识，“顺应”成为新的知识结构。
2.化学学科核心观念及其建构
高中新课程《化学1》将“元素观”“分类观”“转化观”三大核心观念作为理论基础，结合研究物质的方法与程序，对物质进行研究。新课程注重培养学生的思维方法和建构核心观念。“元素观”反映了世界的物质性，其含义是：物质是由元素组成的，同一种物质的组成是固定的（元素的种类和比例固定）；元素在化学变化过程中是不变的；用元素符号和化学式来描述物质的组成；物质的组成决定其性质。“元素观”要求学习者形成“以元素为核心的物质家族”的观念。“分类观”指的是，可根据不同的标准对物质和化学变化进行分类，可以根据组成和性质对物质进行分类；同类物质具有相似的性质。“分类观”要求学习者从物质类属角度分析具体物质。“转化观”的含义是：“转化”充分体现物质性质，是元素化合物的“最核心”问题。要求从不同角度认识无机物之间的转化，有机物之间的转化；自然界中的转化，实验室的转化；生产生活中的转化；相同价态之间的转化，不同价态之间的氧化还原转化等。所谓“观念建构”教学是指在化学观念的引领下，使学生通过高水平的思维活动，深刻理解和掌握化学知识，并通过不断的反思、概括、提升，促进化学基本观念的形成。实施“观念建构”的教学策略包括：以观念统领知识教学，设计具有思考价值的驱动性问题组合，引导学生进行探究、体验和反思，突出化学学科的思维方式。
3.复习课
对复习课的设计有以下几点要求：要对复习内容进行合理的重组，通过知识的整理突出知识的内在联系，形成知识结构；要有鲜明的针对性，要根据目标突出主线和重点；要有必要的讲评和训练；课堂结构上，“讲、练、评”三者要有合理的比例；复习课要在重点内容上设置情境，调动兴趣，发展能力。
4.反应图
反应图（Reaction Map）是一种呈现物质（本文特指无机物）之间相互转化关系的网络示意图。在一张反应图里，无机物是节点，无机反应是反应图上的连线，无机物之间的转化关系为反应图中各条线路的联系。反应图是一种促进学生学习无机反应知识，特别是形成宏观的网络化知识结构的辅助工具。学生按照一定的步骤制作反应图的过程称作“反应构图”（Reaction Mapping）。
三、基于反应图的元素化合物知识复习课的教学设计
在对以上理论深入分析的基础上，笔者提出了一种基于反应图的元素化合物知识复习课的中观设计。该教学设计按学生建构知识的一般过程，将学生的学习活动分为三个阶段、三个层次，如图1所示。
基于反应图的元素化合物知识复习课的设计思路为：在确定元素化合物知识单元后，审视知识结构；识别核心观念，为思维过程指明方向，该核心观念是期望学生从学习中逐渐形成；在核心观念的指引下，把知识体系的建立寓于反应图的制作过程，以任务驱动教学和学习，促进学生对知识进行信息加工，使他们在探索的过程中形成观念。反应图作为认知脚手架，有助于学生完成知识建构，形成核心观念。
层次Ⅰ：以“反应图”为主线，学习者搜索知识“节点”，通过分类法形成知识“节点群”，通过“节点”之间的特定关系进行连接，形成知识网络。
层次Ⅱ：以“知识建构”为主线，发现原有知识结构，与新信息（任务）进行交互，改造与重组旧有知识结构，通过“同化”或“顺应”建构起知识体系。
层次Ⅲ：以“观念建构”为主线，在每一阶段识别某一核心观念为重点，并促使学习者从学习中逐渐形成。
阶段1：学习者通过在头脑中搜索所学过的元素化合物（知识节点），回忆其性质，发现原有知识结构。
阶段2：通过分类的科学方法，形成同一类元素化合物的集合（知识点群），培养分类观。
阶段3：通过元素化合物（节点）的性质，以化学反应为桥梁连接各个节点，呈现元素化合物的转化关系，形成新的知识结构。
四、基于反应图的元素化合物知识复习课的教学案例
阶段1：发现原有知识结构，建构元素观。
教师活动：请同学们列举出铁的化合物，并写出对应的名称、俗名、化学式、物理性质（颜色、气味、状态、水溶性等）（见附表）。
设计意图：设置问题情境、任务驱动，调动学生学习动机，发展能力。建构“元素观”：元素存在于物质中，物质是由元素组成的；同一种物质的组成是固定的，可用元素符号和化学式来描述。
阶段2：重组原有知识，建构分类观。
教师活动：如果我们以物质的类别为横坐标，以化合价为纵坐标，把以上的化合物放置在“坐标系”中，并比较它们的化学性质，可以得到什么启示呢？
学生活动：绘制坐标系，小组讨论，请代表发言。
教师活动：投影出坐标系（如下页图2所示），并作总结。
（1）从类别的角度，同一类别，性质相似，具有通性；类别不同，性质不同。
（2）从化合价的角度，判断物质的氧化性、还原性；价态不同，性质不同；最低价仅有还原性，最高价仅有氧化性，中间价态既有氧化性又有还原性。
设计意图：根据不同的标准、根据组成和性质对物质进行分类，对元素化合物知识进行合理的重组，引导学生从物质类属角度分析具体物质，有针对地突出“类别”和“化合价”两条学习元素化合物知识的主线，明确同类物质具有相似的性质，建构起“分类观”。
阶段3：形成知识体系，建构转化观。
教师活动：请同学们根据物质的化学性质，用连线的方法把两种物质“连”起来，箭头的方向由“反应物”指向“生成物”，表示无机物之间的转化关系。根据目前所学到的化学反应，画出尽可能多的“连线”。
学生活动：自主绘画反应图。
教师活动：请在连线上标出“序号”，并列出对应的化学方程式，并寻找转化规律。
学生活动：写出对应的方程式，并总结转化规律。对于模糊的知识点，可查阅教材以及相关的学习资料。
完成后小组讨论，查补缺漏，形成最终结论，请代表发言并在黑板上绘图、讲解。
教师活动：评价并修正反应图（如图3所示），呈现出对应的方程式（略），总结规律。
设计意图：归纳和总结元素化合物的知识，适时练习，使学生头脑中模糊、容易忽略的知识更加明晰，激活和调动知识结构中各条问题解决线索，达到修正、提高知识结构系统化程度的效果。通过知识的整理探索出知识的内在联系，形成知识结构。同时，让学生体会到“转化”是基于“物质性质”的，认识到无机物之间的转化，相同价态之间的转化，不同价态之间的氧化还原转化，在反应构图的过程中建构“转化观”。
阶段4：知识的迁移，巩周核心观念。
教师活动：请同学们制作关于Na、Al的反应图。
学生活动：动手制作反应图（如下页图4、图5所示）。的过程中进一步促进核心观念的形成。
设计意图：在训练中，实现元素化合物知识的迁移，注重“通性”与“特性”相结合；在制作反应图的过程中进一步促进核心观念的形成。
五、反应图教学的思考与建议
1.反应图教学与知识建构学习
“反应图”的应用有助于学生的知识建构。在教学过程中，绘制反应图任务的设置有效激发学习动机，知识节点的回忆呈现学生原有的认知结构。在绘制反应图的过程中，当知识节点之间的关系与已有的元素化合物知识一致时，将新知识与已有的适当知识建立联系；当知识节点之间的关系与已有的元素化合物知识不一致时，激发学生进行探索，运用已有知识解释无法建立转化关系的原因或者寻求新的反应关系，将新知识与原有的认知结构结合，通过纳入、重组和改造，构成新的认知结构，实现知识建构。反应图教学活动是教师主导、学生参与的群体活动。教师应鼓励学生自主建构，同时要重视学生之间的交流和合作，使学生在协作学习的过程中积极地进行知识建构，使自身的认知结构得到发展。
2.反应图教学与观念建构教学
传统的反应图教学，主要强调对大量学科知识的归纳与总结，形成较为完整的知识网络。而本文提出的基于“观念建构”的反应图教学，则强调以具体知识为载体，促进化学基本观念的形成，注重知识与核心概念的认知过程，强调概念间的联系和知识迁移，用观念去统领知识的学习，达到对化学科学整体、本质、特征的认识。
3.信息技术支持下的反应图教学
信息技术的发展给“反应图”的绘制带来很大的便利。如，运用Mind Manager、Inspiration、Visio等软件绘制反应图，具有操作简单、绘图准确度高、交互性强、美观、便于保存与修改等优点。有条件的学校，可以让学生在计算机室中自主地运用以上的软件绘制反应图，并通过网络协作学习。此外，教师在演示与讲解反应图时，可以借助“电子白板”增强演示内容的交互性与师生间的互动，提高学生学习兴趣。
4.反应图教学的应用拓展
“反应图”除了可以应用于同种元素不同种类的化合物转化关系，还可以应用在不同元素不同种类的化合物转化关系中，其前提是学生已经对同种元素不同种类的化合物转化关系十分清晰。此外，“反应图”还可应用于表示有机物转化关系，反应图教学能克服有机化学课程中有机物众多、有机反应复杂和知识点零散等特点。提高学生知识结构的组织化程度。