基于“变易理论”的初中化学实验复习教学的高效设计
中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）03-0090
化学是一门以实验为基础的自然科学。化学实验是化学学科形成和发展的基础，它不仅可以帮助我们形成化学概念、理解和巩固化学知识，而且还可以培养动手、观察、思维的能力，并获得化学实验技能，它有利于激发学生学习化学的兴趣、磨炼意志，有利于培养良好的科学态度、作风和习惯，正如当代诺贝尔奖获得者李政道所说的“实验无论怎样强调都不会过分”。近几年的中考试题加大了对实验的考查力度，不仅注重实验的设计、评价，更重视考查同学们的创新意识、实践能力和解决问题的思维过程。因此，做好化学实验的复习就显得十分重要。本文以初中化学中的重要实验“尾气处理”为例，以“变易理论”为依托，提出化学实验复习的设计策略。
一、当前初中化学实验复习中存在的问题
1. “黑板上讲实验”――罗列知识点，忽视实验的比较、整理
许多教师在实验复习时，往往对实验所涉及的知识点不厌其烦地重复赘述，而不重视对不同类实验间的比较分析，也不重视对同类实验间的整理归纳。这样往往导致学生在复习这些实验时，只是机械地记忆知识点，而不能对实验构建完整的体系，使得学生对这些知识片面化、零碎化。
2. “导学案填实验”――填空式复习，忽视实验的创新、评价
部分教师在考前的实验复习中采用填空式的导学案作为练习或者学案。学生对所要复习的实验内容以填空的形式进行练习，使得实验复习变得枯燥乏味，学生的学习兴趣索然，且以这样的方式代替复习，并不能达到对实验真正意义的挖掘，更无从对实验进行评价和创新，反而造成了学生思维上的僵化。
3. “试卷上练实验”――讲实验例题，忽视实验的设计、探究
现在还有很多教师在实验复习的时候只是拿以往考试中出现的例题，或者书中、实验册中出现的实验题，通过讲授的方式进行复习，就例题讲解例题，就实验描述实验，不对这些实验的设计意图、科学探究进行分析讨论，更不会对这些实验用仪器进行操作、验证。如果不对这些珍贵的实验教学资源加以二次开发和利用，那就会失去很多对学生有利的学习机会。
二、“变易理论”简介
1. “变易理论”的基本观点
“变易理论”是瑞典教育学者马飞龙和他的同事结合现象图析学，在二十多年实证研究基础上提出的一套关于学习的理论。香港学者将“变易理论”框架引入到课堂学习研究中，并在实践中发挥了广泛而积极的作用。其基本观点是：为了认识某个事物，就必须注意到这个事物与其他事物之间的不同。当一个现象或者一个事物的某个属性保持变化而其他属性同时保持不变，变化的属性将被审辩到。
2. “变易理论”的功能
马飞龙等人认为，变易图式可以带出四种功能：对照、类合、区分、融合。对照，是为了获得对某件事物的经验必须使用其他事物和它形成对比。通过对照，学生能直观地意识到事物之间的不同。类合，指的是如果不同的事物或者情况，都出现某种类似或相同的特征（即不变的部分），那么这一特征便会成为所观察事物的一个具有普遍性的维度，这个具有普遍性维度的概念就会从其他无关的特征中被审辩出来，成为这几类事物的共同特征。区分，与类合相反，是让学生关注变的方面，从整体中把握事物的关键特征。融合，是指“当学习者需要同时理解事物的几个关键特征时，那么他们就应该同时体验到这几个关键特征的变化”。通过这个过程，学生能够意识到“变化”的这几个方面之间的关系，以及这些方面与作为整体的学习内容之间的关系。
3. “变易理论”运用与科学实验复习的教学设计建议
（1）找准学生的学习疏漏，完善知识的关键属性
学生在新课学习之后，对一些概念的某些关键属性往往存在一些疏漏，在复习当中，我们的首要任务是要为学生完善这些概念的关键属性，弥补学生概念学习中的疏漏，以完善知识的关键属性，完善对知识的深刻理解。
（2）寻找合适的变易图式，建构知识的完整体系
通过复习，即使学生已经完善了某个知识的关键属性，在他的认知中对这个知识还是零碎化、片面的，想要形成结构化、系统化的知识体系必须要学习者自行进行辨识，并为他们的辨识建构意义。因此，教师需要帮助学生进一步寻找合适的变易图式，以帮助学生构建合乎逻辑的、较为完整的知识结构。
（3）注重实验的类合、区分，透视知识的内在联系
化学实验知识是比较分散的，仅仅沿教材复习，尽管也能记住一些实验知识，但容易遗忘，不能融会贯通，既不能很好地透视知识的内在联系，又无法为建构整个知识体系起到重要作用。况且，根据变易理论，要想让学生掌握一个重要概念，仅仅使用归纳性变易图式是不够的，还需加入对照性变易图式，这样的效果才最佳。严谨的类合、区分，能帮助学生有效区分不同实验间的异同，加强对实验的理解，同时也培养学生的分析比较能力。
（4）编制恰当的变式应用，促进知识的迁移转化
知识来源于生活，最终将运用于生活，化学知识与人的衣食住行等各方面都密切相关；而且从近几年的中考命题可以发现，试卷中纯知识性试题减少，应用性试题增多，命题者通过新颖的试题背景，来检测学生对知识的迁移能力和运用知识解决实际问题的能力，实验题更是如此。因此，在化学实验复习中，培养学生举一反三、灵活运用知识解决实际问题的能力至关重要。那么，如何培养学生的迁移能力呢？教师就应该在实验中以解决实际问题为背景，对学生进行恰当的变式训练。 三、教学案例
1. 学习内容确定
教材中对尾气处理没有专门的教学要求，只是在个别实验（如CO还原CuO，HCl气体的性质等）中涉及到相关内容，但在现实生活中，有关于汽车尾气处理或者工厂排放的废气处理及其引起的大气污染问题等屡见不鲜，近几年的中考试题关注到了这类问题，因此有必要对怎样更好地处理尾气、废气的实验方法进行一次总结性学习。鉴于学生已经在以往的实验中学习了各种不同气体的处理方法，本节课作为一堂复习课，确定了以下两项关键特征：一是不同尾气处理方法各自不同的图式、注意事项、使用范围。二是运用多种方法综合处理工厂废气、汽车尾气的实验设计。
【教学目标】
1. 知识与技能
能画出不同的尾气处理方法的示意草图，并能说出不同方法的适用范围和注意事项。
2. 方法与过程
（1）分析比较不同尾气处理方法的优缺点，并能对其进行改进设计。
（2）综合、运用不同的尾气处理方法模拟设计处理钢铁厂废气、汽车尾气。
3. 情感态度与价值观
认识到大气污染的危害以及尾气、废气处理对治理大气污染的重要性。
【教学重点和难点】
教学重点：不同尾气处理方法的分析。
教学难点：应用尾气处理的方法设计钢铁厂废气、汽车尾气的处理装置。
【教学过程】
I. 情境激发，引出问题
情境一：柴静和《穹顶之下》。视频中，柴静对这个小女孩的采访。（如图）
情境二：2013年5～8月每天杭州的天空照片。据气象资料统计，2014年，杭州的雾霾天数达154天，2013年更是超过了210天（气象资料记载是239天）。
那么，穹顶之下，我们到底能做些什么呢？（课前已布置学生了解柴静的《穹顶之下》以及杭州的雾霾问题，并思考对策。）
（设计意图：以热门事件引起学生对学习内容的关注，同时也引起他们对环境问题的关注，并以实事引发学生学习的兴趣。
通过杭州一月中每天的天气状况照片对照，让学生更直接地认识到杭州雾霾的严重性。杭州是我们生活的城市，认识到身边的化学问题并为之进行探究可激发学生的学习热情，也是我们学习化学的最终目的。）
II. 任务活动，解决问题
活动一：回顾已学的处理尾气的方法，列表进行比较。
吸收法：原理是什么？能用固体来代替水或者溶液吗？如果说尾气的溶解度较大，会发生什么情况？如何改进呢？你为什么这么做？（分析不同尾气吸收装置图的工作原理。）
燃烧法：燃烧前加一个吸收装置多余吗？有何作用？
收集法：这种方法有什么不足吗？
（设计意图：该活动主要让学生类合区分不同尾气处理的方法，其变易图式如下：
学生在类合区分中，对学习内容的主要属性进行完善，并使之结构化系统化。）
活动二：选择化工厂尾气处理装置
如果给你这些装置，你会如何来选择处理装置？请用连线的方式完成任务二。
（设计意图：学生在完善了有关尾气处理的相关知识系统下，应用与实践来解决实际问题，这样的设计不仅训练了学生应用化学知识解决实际问题的能力，同时，也将一些固式化的化学“模型”灵活地加以综合运用，提高了学生的思维能力。）
III. 自主整理，巩固小结
对尾气处理，有何感想？
（设计意图：通过自主的知识整理、巩固，对学习内容的各项关键特征梳理、内化，再次将知识结构化、系统化。同时培养学生归纳、概括知识的能力。）
四、实践反思
在以往的教学中，教师往往会假设学生理解教师的教学方式，他的学习与教师的预期是一致的，而事实上学生对教师所教授的东西会有不同的理解。教师若能预设学生可能的学习障碍，或敏锐地捕捉课堂上暴露出来的问题，抓住学习的关键属性，运用恰当的教学策略来帮助学生掌握预期的教学内容就能达到很好的教学效果。“变易理论”更加关注于学习内容，将学习内容作为最直接的学习目标，强调关注学生的学习，通过构建变与不变的必要类型，促进学习的发生。当然，教师在教学时，可以考虑适当地利用不同的教学安排和活动，例如讲授、小组探究、实验、小组讨论、学生汇报、信息技术等，来让学生体验变与不变的必要类型，主动审辩出学习目标的关键属性，以实现主动地学习。
杜威曾说：“变化、改变或者运动，能刺激学生观察，但如果仅仅是刺激观察，并不会引起思维，变化必须发生在某种渐增的顺序中；每一连续的变化，都能使人回想起变化以前的东西，并对以后将要出现的东西产生兴趣。”这句话正反映了变易理论的主题思想，我们在教学中应该提供一种能够引起思维的“变”，这种“变”是它的一种语言，用以表达我们教学的不变本质。
