学科领域知识教学对中学生化学学习效果的影响，本文主要内容关键词为：对中论文,学科论文,领域论文,效果论文,化学论文，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、问题提出
学生在某一具体学科领域中的学习，必须经历一个从新手到专家的转变过程。[1]在这个过程中，究竟发生了哪些转变，又是哪些转变发生了作用？已有研究发现，学科领域知识的丰富程度，是影响学生知识结构蜕变及其学业成绩的关键因素。[2][3]学科领域知识由三类不同性质的知识形态组成，其中包括静态的学理内容知识，如特定概念、符号、数量关系等；动态的对学科问题进行操作与解决的认知过程知识；以及关于如何运用以上两种知识、采用何种加工策略编码问题信息的问题条件知识。[4]大量关于领域知识和学科领域知识的研究表明，领域专家和具有丰富学科领域知识的个体除了具有完整的知识结构和能熟练地运用知识外，更为关键的是他们还拥有经过高度整合的策略性、条件性知识。可以说，问题条件知识作为一种调控和运用学理内容和认知过程知识的知识形态，在学科领域知识丰富程度不同的学习者身上有着不同的表现：学科领域知识贫乏者在加工问题的表面特征信息和原理特征信息时常常会出现信息加工冲突的现象，而丰富者则能协调加工这两种信息，对问题信息进行深层次加工。[5]另外，具备问题条件知识的个体在加工信息的过程中能快速调用概括化的知识图式，形成有效地解决问题的策略，以高效表征问题、弥补工作记忆容量的不足，[6]从而使其在认知学习活动中保持足够的专业敏感，对部分认知操作进行自动化加工。可见，丰富的学科领域知识有助于学习者深层次表征问题、高效解决问题。同时，学科领域知识的提出，对于重新认识学科的教学与学习，对于如何有效进行教学改革也具有指导意义。
当前中小学课程改革的焦点集中在具体学科的学习与教学问题上，并由此形成多种在全国各地广泛运用的学科教材。以初中化学为例，当前在广州市主要使用的是2006年的人教版教材。本研究以开放式深度访谈的方式对广州市多所中学化学教师进行访谈，从学生的认知特性和学科知识特点的角度，对当前广泛使用的教材进行探讨，发现其存在以下两个方面的问题：
第一，过于强调学生的探索性学习。在现行的人教版化学教材中，对新知识的描述倾向于引导学生通过观察或进行化学实验，进而归纳化学物质的性质与规律，总结化学反应的原理等。从强调实验操作的化学学科性质和注重学生进行自主探究的教学改革角度看，其出发点是好的。但对于刚接触化学的初中学生而言，他们还处于获取新知识、建构知识体系的阶段，在面对新的知识单元时并没有足够的基础知识对新问题进行合理表征和有效解决。此时要求他们对新的知识单元进行探索、推导和总结的难度是比较大的。因而，对教材中知识单元间的顺序进行一定的调整，对知识单元内的教学内容进行适当重组和编排，将有利于学生系统地掌握学科知识，并在此基础上进行探索性学习。
第二，相对缺乏属于元认知范畴的条件性知识。现行的人教版化学教材比较重视概念性的陈述性知识和操作性的程序性知识的讲授，重点让学生知道“是什么”、“怎么做”，但对学生进行认知活动、解决学科问题过程中应具备的起调节与监控作用的条件性知识，即“何时做”、“为何做”的知识却相对欠缺。虽然学生经过学习后积累了一定的陈述性和操作性知识，但由于缺乏问题条件知识的学习或者不能将问题条件知识与已有知识整合运用，在遇到实际问题时仍无法迅速、有效地实现问题解决。因此，在讲授陈述性、操作性知识的同时，适当地补充与解决问题密切相关的条件性知识，有助于学生形成有效的问题解决策略，灵活运用已学知识解决学科问题。
在实际的教学中，可以尝试以补充式的教学策略对教学单元进行改编，对学科教学进行改革。补充式教学策略是在现行教学知识的基础上，根据学科领域知识的结构，对概念性的学理内容知识和操作性的认知过程知识进行适当调整和编排，重点对策略性的问题条件知识进行补充。具体而言，首先可以通过实例揭示使用该知识点的限制条件。这是一个添加的过程，目的在于将限制条件以陈述性的形式清晰地补充到学生的知识体系中，然后进行一定量的与该限制条件有关的习题并有针对性地讲评。这是一个提取与重组的过程，目的在于通过习题的演练，使之前以陈述形式存在的问题条件知识得以提取和运用，使学生明确区分在何种问题情境下运用何种限制性的条件知识，让学生逐步将已有知识与这种限制性的问题条件知识整合、重组，形成结构与功能完整的知识模块。对知识模块的积累将有助于学生达到重新表征内部知识体系，形成与特定学科相关的领域知识的目的。
因而，本研究拟通过补充式教学策略对初中化学教材的单元知识进行改编，形成化学学科领域单元知识教材并在实验班进行施教。通过对比教学实验班和对照班在教学改革实施后的单元测试情况，旨在探讨学科领域知识教学对学生化学学业成绩的影响。
二、研究方法
（一）被试
选取广州市某中学九年级两个班，实验组（56人）和对照组（54人）各一个班。分析两个班在进行教学实验前的三次化学单元测试成绩，结果发现实验组和对照组学生的成绩无显著差异[F（1，108）=0.01，P＞0.05]，可认为实验组和对照组的被试是同质的。
（二）教学实验的组织
1.化学学科领域知识的改组
研究以人教版《化学》九年级下册《酸和碱》单元为实验材料，由实验者和教学经验丰富的教师根据学科领域知识的结构和理念，以补充式策略对教学单元进行改编并实施教学。教材的改编主要从两方面进行，第一是保持知识体系的完整，《酸和碱》是对《化学方程式》和《金属的化学性质》章节的进一步学习，因此在《酸和碱》的教学过程中适当回顾原有知识，通过整合原有知识与新知识，形成新的知识模块并补充到原有知识网络中；第二是在教学中补充问题条件知识，帮助学生将已有的静态知识与动态的解题策略、限制条件整合，形成结构完整的学科领域知识。
2.学科领域知识教学的实施
研究采用2（教学类型：实验组、对照组）×3（学生类型：学优生、中等生、学困生）混合实验设计。其中，教学类型为组间变量，学生类型为组内变量。因变量为广州市九年级化学《酸和碱》知识单元统一测试题，测试题难度系数为0.76，区分度为0.42。
教学实验由同一名化学教师分别使用两种教学材料，以相同的教学进度在实验组和对照组进行。教学课时为9课时，每课时45分钟。实验组使用经过改编后的化学学科领域单元知识教材，对照组使用人教版《化学》九年级下册教科书。
三、结果
（一）各实验处理下的基本情况
对化学学科领域知识教学实验组和对照组3类学生的成绩进行统计，基本情况见表1。
（二）教学类型、学生类型的主效应及其交互作用
方差分析表明，教学类型、学生类型的主效应显著，两者交互作用显著。进一步的简单效应检验显示：实验组学优生的成绩显著高于对照组学优生的成绩[F（2，109）=6.40，P＜0.01]；实验组中等生成绩显著高于对照组中等生成绩[F（2，109）=3.92，P＜0.05]；两组学困生成绩没有显著差异[F（2，109）=1.80，P＞0.05]。
四、讨论与分析
（一）学科教学类型对学生测试成绩的影响
Alexander曾指出：学生学习到“知识”并不等同于学生能运用知识。[7]基于此观点，学科领域知识教学注重的是学科知识的完整性和动态性，强调知识间的联系和区别，通过补充必要的解题策略、知识使用的情境性条件和限制性条件等，指导学生如何将所学习的知识灵活运用到问题解决中，从而使学生对知识的建构不再是孤立的、单向的和静态的，而是逐渐习得、形成结构较为完整的知识模块、多元的解题思路和动态的知识网络。
研究首先对比了学科领域知识教学条件（实验组）和普通教学条件（对照组）下两组学生的化学单元测试题成绩，结果发现实验组的成绩显著高于对照组的成绩。说明学科领域知识教学对学生的学业成绩起到较好的促进作用。我们认为，在普通教学条件下，学生接触到的是静态的知识内容，如何运用知识、在何种问题条件下运用何种知识需要学生自我发现、自我探究。这就导致了学生在解决问题时所能运用的条件性知识是有限的、零碎的，他们对解题方法与问题信息之间并没有形成有效的联结。在学科领域知识教学条件下，学生可以在教师的授课和习题讲解中不断反思解题所需的关键问题信息，归纳和分类解题的方法。同时，在完成习题的过程中有意识地将学科知识、问题的关键信息与解题方法整合起来。通过这种整合，在学生的化学知识架构中的概念、原理、解题方法就不再是相互独立的知识体系，而是逐渐组构出关于不同知识内容的知识模块。这意味着学生在问题表征和问题解决时所拥有的相关知识材料更多、更全面，因而能更高效地整合问题信息，构建有效的问题表征空间，形成问题解决方案。有一些证据支持这一设想：从对信息加工的策略来看，学科领域知识丰富程度越高的学生，其越能对问题的表面特征信息和原理特征信息进行整合。从问题表征的空间来看，随着知识的不断丰富和学习经验的不断积累，学生能对问题进行更为完整、合理的表征，其问题表征的空间变得越来越开阔。[8]
（二）学科领域知识教学与学生学业水平的关系
由于补充式教学策略的核心是以现有的知识储存量和理解情况为基础，通过补充与该学科知识相关的限制性、条件性知识，从而使学生的知识体系完整、全面，并以此促进学生对已有知识进行重新建构，形成高度整合的概括化知识图式，逐步实现对某些认知任务的自动化加工和操作。因而，本研究针对教学类型和学生现有的学业水平的关系进行分析，并假设补充式教学的效果容易受到学生已有知识水平的影响。也就是说，在接受同等的学科领域知识教学实验条件下，学优生能表现出理想的实验效果，中等生次之，而学科领域知识教学对学困生的影响并不明显。
研究结果与假设一致，具体表现在：相比对照组学优生的单元测试成绩而言，实验组学优生的成绩得到了明显的提高；同时，实验组中等生的成绩也显著高于对照组中等生成绩，而实验组的学困生和对照组的学困生在测试成绩上无显著的差异。
有研究者认为，学习者是否熟练掌握特定学科领域的基础知识，是其能否高效运用解题策略的关键。[9]本研究结果也表明，学生已有的知识水平和掌握状况是影响补充式教学成功与否的重要因素。对于学优生和中等生而言，他们原有的知识基础比较扎实，他们对概念性的学理内容知识和操作性的认知过程知识的掌握程度比较高，理解情况比较好。在进行问题解决时，能在一定程度上将概念性的学理内容知识和操作性的解题步骤联系起来。因而，对学生实施补充式教学，向他们讲授相关解题的限制性条件，对他们的解题方法进行相应指导，将有助于他们完善自身的知识架构，熟悉该学科的知识和解决问题的方法，能更为灵活地将学习过的知识运用到问题解决当中。
相比之下，学困生原有的知识基础，包括其对概念和原理的理解，对解题方法与步骤的掌握是比较薄弱的。同时，他们对知识的储存量也是较为有限和零碎的，这使得学困生难以区分题目信息的正确性和相关性，导致他们无法快速、有效地辨别哪些是关键信息、哪些是无关或混淆信息。[10]因而，在此基础上进行补充式教学，向学困生重点讲授知识表征、问题解决的策略，强调学生对知识的自我建构，可能达不到理想的教学实验效果。
综上所述，作为重点向学生讲授与解决问题相关的条件性知识的教学改革策略，补充式教学在关注学生所获得的知识量的同时，更强调学生如何更有效地运用已学习的知识，如何将已有知识与解题策略相结合。因此，从整体上看，补充式教学策略对提高学生的学业成绩是有明显的促进作用。然而，补充式教学要求学生具备一定的学科领域知识经验，突出学生在学习过程中的主体性与建构性。从学生类型上看，补充式教学更为适合学科基础较好，能较好理解基本概念和原理的学生，或者是在学生熟练掌握一定知识后再进行补充式教学。
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