化学合作学习的教学设计研究，本文主要内容关键词为：教学设计论文,合作学习论文,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、问题的提出
长期以来，我国基础教育中实行的化学教学以知识传授为中心，以知识再现为终极目标，导致化学教学组织形式僵化，缺乏开放性，学生的自主、合作和探究学习能力低，创造性得不到充分的发挥。过分地强调学习结果，导致学生之间以竞争为主，难于进行交流和合作。近年来，随着我国基础教育改革的深入发展，合作学习已经成为中小学新课程实施中的一个重要的研究课题。我院教育硕士佘金明老师对株洲、常德2所省级重点中学988名学生所进行的关于学习心理调查情况统计见表1。
表1 关于学习心理调查情况统计
通过调查分析，发现学生在学习中遇到困难时更趋向于同伴合作或独立解决问题；学习中当有人向你请教问题时，学生一般都愿意或非常愿意帮助别人；学生选择合作学习方式的比例大大高于独立和竞争方式，但随着年龄的增长选择独立和竞争方式的学生却有所增长，这可能是由于高年级同学面临的升学压力越来越大的缘故。把合作的观念引入教学系统，符合学生的学习心理和新课程实施的要求[1]。
二、合作学习的内涵及其意义
合作学习以组内异质、组间同质为合作学习小组的基本组织形式，它系统利用教学中的诸要素之间的互动，促进学生的学习，以计个人和团体成绩为评价标准，从而共同完成教学的目标。在合作学习中，通过同伴间的交往活动，使学生理解社会角色规范，从而培养学生的规范意识、任务意识、互助合作意识、责任感以及集体观念。也能引导学生从他人身上反观自我，以自我为尺度评判他人，从而形成符合实际的自我评价、积极的自我体验和主动的自我调控的能力[2]。合作学习实现了课堂上动机平等的教学原则，使学生有机会共享学习资源、互相探讨、兼容并取、共同进步。当组内成员有困难时，他们会热心帮助，当组内成员有缺点时，他们会诚恳地提出，并帮助纠正。通过同伴间的互相辅导和帮助，成绩较差的学生可以感受到集体的温暖，焦虑程度降低了。每个学生都可以成为辅导者和监督者，对小组和他人承担一定的责任，自尊心和自信心得以提高。有关学者的调查研究表明，在合作学习的环境下，学生获取知识的深度和广度有相当程度的提高，能较好地完成对知识深层次的自我构建。在合作学习中，由于打破了教师讲、学生听的教学定式，重视学生多渠道的获取知识，重视已有知识的运用，重视学生在教师指导下的发现学习和类推、正反面争论、论证思维的运用，培养了学生自我批判意识和独立获取知识的能力。学生还可以围绕一定的主题，通过广泛地查阅参考书目和报纸期刊、上网咨询或请教老师、专家等多种渠道获取信息，这样也培养了学生对多方面的信息进行选择、加工和吸收的能力[3]。
三、化学合作学习的教学设计
1.基于学习专题的课堂合作学习方式
在化学教学中，基本概念和基本理论有一定的难度、比较抽象，适合于开展专题研究。化学教师可以根据这部分教学内容的特点以及对知识与技能的要求，将其精心设计成适合于开展小组合作学习的“专题”。首先教师可以采用精讲点拨的方法，使学生明确合作学习的具体目标和基本任务，并简单地复习有关的预备知识和技能；在小组内的互动阶段中，教师要根据不同的教学内容，合理地控制思考、讨论和总结的时间；在交流展示阶段中，各小组派代表汇报本组的探究方案，和全班同学相互交流、辩论，还可以回答教师和其他小组同学随机提出的问题或教师提出问题以抢答的形式进行组间竞争，教师要认真地观察和记录学生各种有特点的表现，为反馈评价作准备；最后向学生提供作业单进行纸质测验（计算出个人和团体成绩），再结合授课教师、合作教师对学生活动中的记录和观察，对各组学生的认知、学习态度和合作技能等进行个人和团体的质性和量化的全面评价，及时矫正学生在学习和交往中暴露出来的问题，促进学生认知的发展和合作技能的提高[4]。化学理论课中的氧化还原反应、原子结构及元素周期表的应用、物质的量及其相关计算、盐类的水解、电解、原电池、化学平衡原理的应用、物质熔点高低的判定规律、有机物的同分异构现象等等，都可以设计成专题通过课堂合作学习来开展教学和研究。
［案例］ 在“气体摩尔体积—阿伏加德罗定律”一节的课堂教学中，可以设计如下问题：
(1)决定物质体积的主要因素有哪些？
(2)为什么在通常状态下，1mol固、液态的体积各不相同？
(3)为什么在标准状态下，1mol的任何气体的体积都约为22.4升？
教师用多媒体展示3组动画：①气、液、固态3种物质的微粒在空间的排列情况；②12个篮球和6个篮球紧密堆积的对比；③12个篮球和12个乒乓球紧密堆积的对比。先分小组讨论，得出问题(1)的结论是：微粒的数量、大小和微粒之间的距离。这样问题(2)学生自己就不难解决了。而问题(3)是本节课的教学重点和难点，教师可引导学生分析和讨论气体分子运动的特点和影响气体体积大小的主要因素有哪些？经各小组相互质疑、相互辩论和相互交流，最后全班达成共识：决定气体体积大小的主要因素是分子之间的平均距离，而分子之间的平均距离只取决于压强和温度，与气体分子的种类无关，这样其他问题也就迎刃而解了。然后，在教师进行总结、评价的基础上，出几道题检测合作学习的效果。对于同一小组，成员分数相差较大的，还要在课后及时给予合作能力方面的指导。
2.基于实验探究的合作学习方式
开展探究性实验，一般是先由教师提出问题或创设实验条件，包括若干实验提示，引导学生合作研究提出假设，并在此基础上设计实验，通过实验进行探索、开展论证。探究性实验能否取得理想的效果，与合作小组所有成员参与程度有直接的关系，这种参与意味着学生要对自己承担的部分工作绝对负责。这样实验的各个环节：如实验的计划、资料的收集、仪器的准备、方法的设计、数据的分析以及作结论等，都要求学生自己来完成，从而获得高水平的学习。教师一般事先对实验过程中可能产生的问题做好准备，抓住几个关键点：如提出什么样的假设、设计是否合理、过程是否科学、设计能否得出结果等。巡视时教师就这些关键点与学生交流，发现问题及时指出、指导学生纠正。
［案例］ 在氢氧化亚铁制备实验中，如何对实验重新设计从而防止氢氧化亚铁被氧化
教师引导学生进行异质分组，制订探究计划，以图表的形式提供资料，包括：
溶液必须是新制的；在溶液中加入NaOH溶液先生成的白色
沉淀迅速被空气中的氧气氧化成了红褐色的
，沉淀；各小组经讨论发现要防止氢氧化亚铁被氧化，必须在反应过程中排除氧气的干扰，这样探究活动进入了下一阶段。
经各小组研究得出：在新配制的硫酸亚铁溶液中加入少量石蜡油（或煤油）；再往溶液中加入一块绿豆大小的钠，钠在石蜡油中慢慢下沉，与硫酸亚铁溶液接触就放出大量的气泡，随后迅速上浮，脱离硫酸亚铁溶液进入石蜡油层；溶液中产生气泡的同时，有白色絮状沉淀产生并徐徐下沉。然后金属钠又下沉到溶液中再发生反应，又产生了一些白色沉淀，这种现象不断重复直到金属钠反应完毕。由于石蜡油隔绝了溶液与外界的接触，有效地防止了氢氧化亚铁被氧化。实验是间断进行的，放出的热量也能及时地散发，不会引起生成的氢气和石蜡油等的燃烧，钠块也没有熔化，实验十分安全。对于实验报告，要求每人写一份，同一组内数据可以相同，对实验的改进方法也可以相同，但要求在实验报告中写明自己在整个合作学习过程中所做的工作。最后，教师根据实验过程中的合作情况和实验报告，给学生以相应的评价[5]。
3.基于小班分层教学的合作学习方式
所谓分层合作教学，就是在吸取复式教学的优点和国外小班教学、个别化教学理论的基础上，将全班学生依个性特征、心理倾向、认知结构和接受能力诸方面的差异分为不同的层次，然后按“组间同质、组内异质”的原则，把学生分为多个学习小组，在专门的分层次合作学习室或计算机室开展教学。教师要准备好分层次的教案和课件，通过巡回观察或控制电脑的反馈信息，辅以分层设标、分层教学、分类指导和分层评价；对课本中的基本定义、概念、公式和法则等较抽象的知识，采取集中与分层讲授相结合的策略，以适应不同层次的学生。如对优等生多采用答辩、质疑等方法；对中等生多采用自学讨论、启发等方法；对学困生多采用做实验、看图形、讲解实例等较直观的方法；有时可针对3类学生认知的差异，设计出A、B、C 3个不同层次的学习目标，A层目标所有学生都必须掌握，B层目标要求好、中两类学生掌握，C层目标要求优等生掌握。同时也不限定学困生去完成B层目标，中等生去完成C层目标。案例：有3瓶失去标签的溶液分别是：碳酸钾、盐酸和氯化钡溶液，要求优等生不用任何其他试剂鉴别，中等生只能选另一种试剂一次鉴别，学困生可以用任何方法鉴别；有时安排学生阅读自学，在基本掌握了所学化学知识的基础上，再根据自己应达到的目标去再思考、总结，能自己解决的问题自行探究，不能自己解决的问题交与小组讨论，力争使大多数疑难问题在成员之间的思维碰撞中得到解决。在这一过程中，教师要巡回指导，尽量多了解、掌握各层次学生的学习情况，并对学困生及时进行个别指导；各小组要及时对本组所讨论的问题进行概括，并汇报给教师和全班同学，然后由同学之间进行集体辩论和教师总结。如在范例分析中，运用异题同解、一题多解、错例分析等多种方法进行分析，以适应不同类别的学生；有时教师也可以出些分层练习题，或只出一套练习题，在练习题中有2～3道难度较高的综合性的参考题，但不给分，这样大多数同学都有获得高分的机会，还可以帮助学生巩固、消化所学的化学知识、技能和方法；及时反馈教学情况，便于教师查漏补缺；让学生了解自己达标的情况，以便于分层递进[6]。
实践证明，“分层合作教学”的方法符合学生实际，既能让优等生“吃得饱”，中等生“吃得好”，学困生“吃得了”，又能有效的控制学生的两极分化，有利于化学教学质量的提高。
4.基于复习课的合作学习的方式
传统的化学复习课中，复习的各个环节（如：讲授、答疑辅导、命题、阅卷评分和试卷分析等）都是由教师主导来完成的，学生只是在上课时被动地听、记笔记，认真地做好老师布置的复习作业，在单元测验中考出一个高分数，从应试教育的效果看好像还过得去。但现代教育观认为：知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，在获取知识的过程中，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式而获得的。教师不应是单纯的“知识传授者”，而应成为学生学习活动的促进者。
合作学习策略对促使学生在化学复习课中通过意义建构方式而获得知识是十分有效的，如在每一章的教学结束后，教师在课后布置学生对这一章的教学目标、各个知识点、重点和难点进行精心概括、梳理成知识网络，从而形成有特色的复习专题。在下一次上课时分小组要求每位同学当小老师，给小组同学讲述，这样可暴露出自身知识掌握得不牢之处，看看学习同伴是如何理解这些内容的，从而加深了对知识的理解和掌握。有时在学习完一个单元时，合作学习小组对知识点进行分工总结，然后集体讨论拿出一个较完美的知识网络或复习专题来，供全班交流。有关研究表明：这种复习策略比单调地听教师讲授，效果要好几倍。合作参与命题和制订评分标准是化学复习的好的策略，可将全班分成7～8个小组，每组负责一个大题，这样学生参与的积极性高涨了，由于命题要典型、有难度梯度，还要与生活、生产相联系，学生都使尽了浑身解数：有的学生为了出好选择题，搬出了厚厚的“错题集”作为重要的参考资料；有的学生为了出好背景题，提出要去电子阅览室完成；也有的学生为了出好实验题，把命题活动搬到了实验室来进行……学生参与命题是一种全新的学习方式，学生由应试者变为命题者和应试者的双重身份，在心理上由被动挨打变为主动出击，能有效地把学和用结合起来。命题的过程无疑是一个积极的思考、合作研究的过程，也是自我提高的过程，同时也培养了学生知识梳理、归纳、分析问题和解决问题的能力。合作批阅考题也是一种好的策略，通过参与批阅考题，成绩一般的同学可借鉴优等生清晰的、具有独特思路的解题过程，取长补短；成绩好的同学通过发现各种错的解题方法，引以为戒，最后教师收回试卷继续作全面的质量分析。有时还可以使用“错题共享”的复习策略，有的同学对自己的练习中错题搞不清楚，利用课余时间摘抄在黑板一角，征集解题方法，往往不等教师介入，学生已通过同伴互助使问题得到了解决。引导学生偶尔开展课后复习反思也是一种好的策略，不少学生认为每天要预习、听课、做作业，哪有时间写反思笔记？教师可将试卷的质量分析（包括好的解题方法、思路，常见的错例等）以及教师的课堂教学后记反思写成书面材料印发给学生，使学生深受感动，都非常乐意地完成了他们的学习反思。
5.基于学生课外研究性学习的合作学习方式
为了让学生用化学的视角去观察生活、生产和社会实践中的各类化学问题，体验学以致用的乐趣，可以在每一章节的教学中，指导各学习小组在课后合作完成一些小课题、小制作、小论文、访谈和调查报告等：如“评说氮、硫元素的功与过”“苯及其同系物对人体健康的危害”“含碘盐的市场调查及含碘量的测定”“调查你生活的社区在回收废旧化学电池方面所做的工作，对此你有什么建议”等等。合作学习小组根据本组讨论拟出来的设想和创意，通过网络和图书馆查阅资料，收集信息，还可到实验室完成一些必要的实验和测定，然后小组成员一起分析结果、讨论得出结论，最后以书面报告、论文、PPT文件或网页等不同的形式呈现，但必须说明小组的分工情况。教师可根据课题的内容规定完成的时间，将各小组的“作品”及时交流，并对学生的参与情况及“作品”作出口头或文字的评价[5]。
在研究性学习中开展合作教学，除了在学科的重点、难点和热点方面选择研究的专题外，还应该在化学拓展型、应用型领域和社会实践中选择研究专题，既充分利用课堂主阵地又充分利用学校和社区的学习资源，如图书馆、科技馆、化工厂、科技园等日常生活和生产中有用的素材、网络资源和媒体信息，进行合作学习以达到优势互补。例如在学习“资源综合利用 环境保护”一节内容时，其中“水环境监测”这一实践活动，佘老师根据化学学科的特点，设计了“湘江河水是否符合饮用水标准和污水怎样处理”的这一研究课题，让学生通过课外合作学习来研究和解决：首先各学习小组制订调查方案和研究步骤；然后大家分头查阅资料，掌握相关水质检验的方法（如水质的酸碱度的检测、络合滴定法和原子吸收法测定水样中钙、镁离子的含量等）、水资源保护知识和国家标准局发布的饮用水水质标准，访问环保部门、自来水公司、科研所和高等院校的有关专家，并接受他们的指导；共同制定研究方案，每位学生要明确自己的责任和任务；取来湘江河水，分小组在实验室进行水质检验和污水的简单处理；根据不同的设计方案，逐一实验和研究，并比较分析不同方案的优劣；将实验数据进行处理，小组内展开讨论然后提交水质检验和污水处理报告；教师依据学生在合作学习活动中的表现及处理报告给予评价；最后根据报告对校内所有师生、附近工厂和社区居民进行环境保护知识的宣传。整个课题研究过程中，广泛地开发了教学资源，培养了学生良好的科学态度和与人相处的方法和技巧，学会了运用各科知识解决实际问题的能力，增进了师生、生生之间的感情，充分体验到了科学研究的乐趣和艰辛以及合作获取知识的过程。再如，高中学生的另一项社会实践活动是到指定的街道作“见习居委会干部”。在这期间，学生除了完成居委会分配的工作外，教师还可以指导合作学习小组充分利用社区的人文、网络和环境等资源，自己定课题，完成一篇对社区居民有价值的调查报告。如：“铝制品与人体健康”“生活垃圾的分类和白色垃圾的危害”“化学洗涤剂使用与水资源的污染”“各种饮料的成分分析”和“装修家具中的污染物与防治”等与环境、健康有关的调查报告或小论文，这些文章在社区宣传栏里展出，受到了居民们的好评。
四、结语
合作学习是我国教育学专家和部分教学一线的教师在借鉴西方合作学习的策略和经验而引入的，我们不能忽视两者在文化背景、场地形式、教学内容、班级规模等方面的差异，必须立足于合作学习的理论基础和我国基础教育改革的宗旨，探索适合于我国国情的合作学习的教学策略和方法。在教育实践和研究中，教师还应该注意使合作学习和班级教学、个别化教学有机地结合，互为补充[6]。表2是佘金明老师对实验班实施合作学习半年后与其他班级化学成绩对照统计分析。
表2 实验班与其他班化学成绩对照统计分析表
通过SPSS软件对学生成绩进行统计分析后可以看到，对实验班进行了半年的化学合作学习训练后，实验班化学成绩的标准差逐渐减小，说明学生化学成绩的离中趋势在缩小差距，及格率明显增大。通过T检验初步显示合作学习能整体提高学生学业成绩，尤其对基础较差的学生效果更明显[1]。
人们在进行合作学习研究时，也发现了它的一些不足之处：如合作学习的产生背景具有一定的历史局限性、理论基础较为混乱、教学进度缓慢、需要消耗大量的实验仪器和药品；在教学过程中产生的噪声较大、搭便车、混乱冲突、仓促完成教学任务；人们还担心合作学习会影响学优生的学习成绩和社会性发展；再加上现阶段我国中学化学教育依然带有浓厚的“应试”色彩，中学一线化学教师的教学任务重、时间紧、压力大，班级人数偏多，教师和学生普遍缺乏交际能力的训练等等，这些因素使得许多化学教师不太愿意采用合作学习方式。然而实践表明，教师运用这些教学策略和方法，只要指导思想正确，教学精力和时间投入合理，方法运用得当，是可以大大地促进学生开展合作学习的。
教学是一项复杂的活动，化学合作学习的教学更是如此。以上论述的教学方式与策略只是为化学教师设计合作学习教学方式提供了大致的框架和思路，它也是在不断变化、不断完善的。还需要我们在合作学习理论指导下，共同努力、大胆创新、系统深入的实践研究，展示出丰富多彩、风格各异的合作学习的教学方法和手段。