（课程与教学论专业论文）化学课堂教学板块边界划分问题的研究.pdf

摘要 化学新课程实施以来，基于化学新课程理念的化学课堂教学设计越来越受到关注。 化学课堂教学设计的理论很多，这些理论对化学课堂教学设计由“经验型”向“理论 型”的转变起到了积极的促进作用。但由于这些理论多采用外部、分析的视角，使得 一线教师在化学课堂教学设计的“应然”与“实然 状态之间仍有很大的距离感。化 学课堂教学板块设计理论由于采用了内部、综合的视角，可以有效地解决这个问题， 但“板块边界的划分问题仍需深入研究，以便确定“板块边界的划分原则并找出 板块边界的划分方法。 本文主要运用系统分析方法、边界分析方法结合课堂实录，从系统论的角度探讨 了化学课堂教学板块设计理论中的板块边界划分问题。首先将课堂教学划分为三个层 次即课堂教学、板块、板块的要素；然后在板块这个层次上，从系统论的角度分析了 板块边界含义、边界特征含义和边界特征类型；最后阐述了板块边界划分原则，结合 案例具体阐述了板块的边界划分方法。 本文力求用系统论的思想，解决化学课堂教学的板块边界划分问题，为化学课堂 教学板块设计理论做出贡献、奠定基础。以求对“是什么”的问题有所突破，并对“怎 么做 有所帮助，对化学课堂教学有所贡献，从而促进化学课堂教学设计的发展，为 一线教师所把握、有效利用。 关键词：课堂教学；板块；板块边界 a b s t r a c t f r o mh a v i n gb e e np m c t i c i n gn e wc h 锄i c a lc 嘶c u l 眦，t h ei n 删o nd e s i 弘f o r c h e i i l i c a lc l a s s r o o mt e a c h i n ga t t r a c t sm o r ea i l dm o r ea _ t t e n t i o n ，w h i c hb a s i n go ni d e ao fn e w c h e m i c a lc 删c u l 啪t h e r e 盯em a i l yt l l e o r i e so ft h ei n s t n j c t i o nd e s i g nf o r 地w h i c h p r o m o t et h ec o n v e r s i o no fi t 五的mn l et y p eo fe x p e r i e n c et 0t 1 1 et ) ，p eo f 也e o 巧b u tm o s t o f 缸mm a k ef i r o m l 硫t e a c h e r sf e e l i n g 雠d i s t a n c eb 咖e e nm e s h o u l d b e i n g a 1 1 d b e i n g o f m ei n s t m c t i o nd e s i 印f o rc h e m i c a lc l a s s r o o mt e a c h i n g ，b e c a u s et h e y 切k et l l ee x t e r i o ra n d 趾a l y z i i l gv i e w b u tn l et l l e o r ) ，o fp l a c ed e s i 弘f o rc h e m i c a lc l a s s r o o mt e a c 蛐鸣c o u l ds 0 1 v e t h i sp r o b l e m ，b e c a u s ei tt a k e sm ei 1 1 t e r i o ra 1 1 di m e 黟a t i n gv i e w i i ld e s p i t eo fi t ，t h ep r o b k m o fc o m p a m r l e n t a l i z 洫gt t l ep l a t e - b o u i l d a r yo fc h e m i c a lc l 嬲s r o o mt e a c l l i i 培n e e d sm o r e r e s e a r c h e st 0m a k es u r et h ep r i n c i p l e so fi ta n df i n do u tt l l ew a y so fi t f r o mt l l ev i e wo fs y g t e mt h e o r y ，m ec o m e x tm o s t l yd i s c u s s e sm ep r o b l e mo fm e p l a t e - b o u n i l a r y o fc h e m i c a lc l a s s r o o mt e a c l l i n gb yt h ew a y so fs y s t e m sa n a l y s i s 锄d b o u i l d 撕e s 锄a l y s i s 谢t 1 1t h ec l a s s r o o mm e m o i r s f i r s t ，c l 嬲s r o o mt e a u c l l i n ga r e c a r v e du p t 1 1 r e el e v e l s ，w “c ha r ec l 锻s r o o mt e a c m n g ，p l a t e s 趾de l e m e n t so fn l ep la c e s t h e ni nt l l e l e v e lo fp l a t e s ，t l l em e a n h l ga 1 1 dc h a r a c t e r so ft h ep l a t e b o u l l d a 巧a r e 锄l y z e d l a s t ，吐l e p d n c i p l e s 锄dt l l e 、v a y s o fc o m p a m n e n t a l i z i n gt h ep l a t e b o u n d a r ) ra r ee x p o u n d e dw i t i l c a s e s 。 t h ec o m e x td o e si t sb e s tt 0s o l v et l l e p r o b l e m o fc o n l p 矧吼e n t a l i z i n gt l l e p l a t e - b o u n d a d ，o fc h e m i c a lc l 嬲s r o o mt e a c l l i n gb y 廿l e 廿1 0 u g h to fs y s t i 兽mm e o r y ，w 1 1 i c h c o u l do 盛玎a n db e c o m et h eb a s eo fc h e n ：l i c a lc l a s s r o o mt e a c h i n g n 妇sa tb e i n gb e n e f i c i a l t 0t l l ei s s u e so f w h a ti s a i l d h o wi s p r o m o t i n g 也ei i l 删i o nd e s i g no fc h e m i c a l c l 嬲s r o o mt e a c l l i i l gi sa j s oi t sp u 印o s e a n dt t l e nt h e 自d m l i l l et e a c h e r sc o u l dc o n t r o la i l d a v a i l a b l vu t i l i z ei t ：k i e yw o r d s ：c l a s s r o o mt e a c m n g ；p l a c e ；p l a t e - b o u i l d a r y i l 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所 取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：蕉垫! 幽 日期： 学位论文使用授权书 “汐话盱 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学 位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全 文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版 发行和提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：弛 日期：2 1 爱! ! 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名： 日期： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 己l吉 = ji 目 自新课程从2 0 0 1 年9 月在全国3 8 个国家级实验区进行实验以来，化学课堂教学 设计越发受到人们的关注，相关研究也呈现出一片欣欣向荣的局面。仅以化学教学 杂志为例，以“教学设计 为主题检索，从1 9 9 4 2 0 0 l 有5 4 篇，占文章总数的1 7 9 到2 0 0 2 2 0 0 7 ( 5 月) 有9 1 篇，占文章总数的5 8 8 ，由此可以窥见一斑。但是仍有 为数不少的一线教师感到理论与实践的距离感。 众所周知，抽象的程度越高，理论越高深，一般性越强，距离实际越远。各类学 者、理论家都在试图寻找理论与实践结合的“桥梁 和“出路”。理论只有经过一系列 具体化的转变环节，并形成一套指导实践的整体系列规划，才能发挥理论对实践的指 导作用。在教学领域也同样如此。2 0 世纪6 0 年代，杜威( j o h nd e w e y ) 提出了建立 学习理论和教学实践之间的联系科学( 1 i n k i n gs c i e n c e ) 教学系统设计。经过几 十年的发展，教学系统设计相继吸收了学习理论、教学理论、系统论等理论为其理论 基础。大部分学者认为学习理论是其核心理论。从教学设计的产生我们可以看出，教 学设计是为了应用学习理论而产生的，从理论向实践转化，更多是规定性的，从而使 大部分理论基础本来就比较薄弱的一线教师难以理解，产生距离感。虽然教学系统设 计在“为什么 和“怎么做 即教学设计理论和教学系统设计过程模式两个方面取得 了重大进展，但在“是什么”却是很欠缺。学习理论为教学系统设计提供了“为什么” 的理论基础，系统理论从技术上解决了“怎么做 的问题，“而对教学理论的冷落则值 得我们思考”。实践“为什么 和“怎么做 的前提条件是要知道“是什么 ，对实 际课堂教学有所了解，这样才能够做到有的放矢，对症下药。 只有极少数的学者从教学论的角度研究教学系统设计。例如以肖特( s c h o t t ) 为 代表的“通用建构性教学理论”，首先建构理论框架，然后再通过教学实验加以修正， 试图建立一种适用于不同的学习者、学习环境和将要学习的学科内容的通用方法。而 “通用 的代价就是牺牲了必需的具体性，并且该理论是通过演绎的方法得来的，更 是拉远了与实践的距离，使一线教师在缺乏专家指导的情况下难以把握。 在化学课堂教学设计中，同样如此。虽然大部分有关化学课堂教学设计的理论对 化学课堂教学设计由经验型向理论型的转变起到了积极的促进作用，但是一线教师仍 感到理论与实践的距离感。化学课堂教学板块设计理论来源于对实际的归纳、抽象， 从课堂教学实际出发，以综合的视角来阐释化学课堂教学设计，从而拉进了与实践的 距离。 化学课堂教学板块设计理论中暗合着系统论的基本思想，用系统论的思想可以更 加详细、精确地阐释、细化、修正化学课堂教学板块设计理论。化学课堂教学板块设 1 】李定仁，徐继存主编墩学论研究二十年口叼北京：人民教育出版社，2 0 0 1 ：2 3 7 i 东北师范大学硕士学位论文 计理论认为化学课堂教学是由一系列板块按照一定的联结方式所构成的整体。那么化 学课堂教学由板块以怎样的联结方式构成? 构成什么样的整体? 有什么结构? 起到了 什么功能? 这可以先从研究它的组成和结构入手，然后再由静态到动态，进一步研究 它的状态，运行过程，研究跟它的运行有关的因素以及通过运行实现的功能。而这一 系列研究的前提条件是要“剖开 化学课堂教学，“观察 其内部，确定它的构成单元 “板块 。无疑，借鉴系统分析方法是一种比较好的途径。系统分析方法中的边晃 的划分则是把握和认识事物，着手研究和分析的初步方法。 本文的重点是运用边界划分的方法划分板块的边界。通过对板块边界划分问题的 研究和讨论，以求对“是什么”的问题有所突破，并对“怎么做 有所帮助，对化学 课堂教学有所贡献，从而促进化学课堂教学设计的发展，为一线教师更好地把握和利 用。 2 东北师范大学硕士学位论文 第一章理论基础 一、化学课堂教学板块设计理论 化学课堂教学板块设计理论是由东北师范大学郑长龙教授在其著作化学课程与 教学论新论乜3 ( 东北师范大学自编教材) 中首次提出。 化学课堂教学的基本功能是化学科学经验的学生化。那么该如何将人类的化学科 学经验有效地内化为学生的化学科学经验结构? 化学科学经验传递理论从宏观上对课 堂教学中化学科学经验传递的过程和机制进行了理论解释的基础上，化学课堂教学板 块设计理论深入课堂教学的内部，从化学教学实际出发，运用综合的观点，对化学课 堂教学中心部分进行设计，为保证学生化学科学经验的有效内化提供了途径。 ( 一) 化学课堂教学“板块 “板块 一词源于地质学的“板块构造 理论，这一理论将岩石圈的构造单元称 为板块。后来，板块一词的使用范围逐步扩大到股票市场、电视、文艺节目和刊物等 方面，例如“沪深两地的新股板块”、“北京日报上的生活中来小板块”、“整台 晚会由四个板块组成等。 化学课堂教学板块是化学课堂教学构造单元，也就是说，化学课堂教学是由一个 一个“板块 构成的，各个板块有机地联系在一起就构成了化学课堂教学整体；板块 作为化学课堂教学的构造单元，“五脏俱全 ，是一个综合整体；各个板块之间具有较 为清晰的“边界”，既相对独立又浑然一体。 ( 二) 化学课堂教学板块结构 化学课堂教学板块结构有两方面含义：一是指各个板块之间的结构方式；二是每一 板块内部各个要素之间的构造方式。 1 化学课堂教学板块之间的结构方式 化学课堂教学板块之间的结构方式，主要是指各个板块之间成为化学课堂教学整 体的联结方式。从实际的化学课堂教学来看，这种联结方式主要有并列联结方式，递 进联结方式和从属联结方式。 并列联结方式指的是各个化学课堂教学板块之间在逻辑上是并列关系。例如，化 学键一节教学中的三个板块：板块l 离子键，板块2 共价键，板块3 化学键。在这 三个板块中，从板块之间的逻辑关系来看，板块1 离子键和板块2 共价键之间是并列 联结方式。 从属联结方式指的是各个化学课堂教学板块之间在逻辑上是从属关系。板块3 化 学键与板块1 和板块2 之间则属于从属联结方式，因为离子键、共价键都属于化学键。 【习郑长龙著化学课程与教学论新论【长春：东北师范大学研究生院，2 0 0 6 3 东北师范大学硕士学位论文 图1 化学课堂教学板块从属关系示意图 递进联结方式指的是各个化学课堂教学板块之间在逻辑上是递进关系。例如，一 位化学教师在气体摩尔体积一节教学中设计了四个板块，如图2 所示。 化学科学研究是以物质及其变化的宏观现象为出发点，来获得经验规律；在此 基础上，深入到微观，运用微粒观和微粒作用观来对经验规律进行解释，并形成概 念和定律；进而运用概念和定律，建立知识联系，从而经历从宏观到微观的过程。 从这一过程出发，可以清楚地看出这四个板块之间在逻辑上的递进关系：板块1 是 宏观现象，板块2 是微观解释，板块3 是形成概念，板块4 是建立联系。 图2 气体摩尔体积板块结构图 在实际的课堂教学中，一节课的化学课堂教学板块之间并不是只有一种连接 方式常常包含几种联结方式，例如化学键这一节就包含了并列和从属两种联结 方式。 2 化学课堂教学板块各要素之间的构造方式 板块是由情景、任务、活动和评价四个要素构成的。 板块的四个要素结构关系可以用下图表示。 4 东北师范大学硕士学位论文 图3 化学课堂教学板块构成要素关系图 化学学习任务是指，在化学教学中为实现一定的化学教学目标、落实一定的化学 教学内容，由教师和学生共同完成的学业课题。口1 化学学习任务是化学学习内容的呈 现形式，由两部分要素构成：一是内容要素，回答“做什么 的问题，表征化学学习 任务的内容；二是方法要素，回答“怎么做 的问题，表征完成化学学习任务的方法。 化学学习任务比教学内容更具有实际性，操作性。在某种程度上可以说是课堂的核心， 所有的活动、情景都围绕任务而展开。 化学教学活动是指化学教师为使学生顺利地进行化学学习活动，有效地完成化学 学习任务，根据学生的特点和学校化学教学资源的实际而采取的一系列步骤。h 3 化学 教学活动的基本环节如下图： 化学学习活动 的引发 化学学习活动的 组织与指导 化学教学活动的基本环节 图4 化学教学活动的基本环节图 化学学习活动的 总结与评价 从图4 中可以看出教学活动与学习活动紧密联系，在某种意义上可以说教学活动 与学习活动是一个实体的两个方面。故化学教学活动与学习活动可以作为一个要素。 在化学课堂教学实践中，情景创设具有很大的作用，而情景的价值在于“学 ，故 在化学课堂教学板块的构成要素中，用“化学学习情景”而不是“化学教学情景”。 所谓化学学习评价是指在一定的化学学习评价观指导下，根据一定的化学教学目 标，运用与之相适应的学习评价手段，通过评价者之间的“协商”，对学生化学学习情 况做出价值判断并达成共识的一种过程。隋3 m2 社版出学 5 大范师北东春长m沦学教与程瀑学化 赭懈抛龙长上上 郑同同 p h 岱 东北师范大学硕士学位论文 在建构主义看来，化学学习情景是学生积极、主动地进行学习的背景，正是通过 这样的学习背景，学生才产生积极、主动的学习心向；如果没有这样的学习心向，那 么化学学习任务的有效内化就不能够实现。化学学习任务是解决“学什么 的问题， 化学教学活动与化学学习活动解决“怎么学”的问题，化学学习评价是解决“学得怎 么样的问题。这四个要素“情景 、“任务 、“活动”和“评价”紧密联系构成了一 个有机的整体。 由四个要素“情景 、“任务 、“活动”、“评价”构成板块的结构，决定该了板块 的功能。教师的化学教学活动服务于学生的化学学习活动，通过教师的化学教学活动、 学生的化学学习活动完成化学学习任务，最终达成教学目标，促进学生科学素养的全 面发展。 二、系统论基础 系统论最初为一般系统论，它是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲( l v b e r t a l a n g f f y ) 在第二次世界大战前后酝酿产生的。这是一门运用逻辑和数学的方法 研究一般系统运动规律的理论，它与信息论、控制论几乎是同时兴起的一组综合性的 横断学科。它的直接背景有三个方面：一是为了解决生物学领域机械论与活力论之争 而提出的机体论和机体生物学；其二是系统论科学思想在哲学和科学领域的兴起；其 三是科学统一趋势的明朗化。从逻辑上或是从科学思想的历史发展看，系统论是批判 地吸取部分论和整体论的合理内容而产生，而后经耗散结构论、协同学、超循环理论、 突变理论、混沌学、分形学的发展，在科学、工程技术、心理学、生物学、教育等各 个领域发挥了重要的作用。 系统论认为系统是由相互联系、相互作用的诸要素组成的具有一定功能的有机整 体。它强调整体性，要求从整体出发，从整体与要素之间，整体与环境之间的相互联 系、相互制约中，综合地考察对象，立足整体，统筹全局。虽然在系统分析过程中存 在分析，但是其研究过程是从整体出发，经由分析，再到综合的过程，最终目的是综 合。系统论不仅注重系统要素研究，而且更关注要素之间的联系，从而进行综合。 化学课堂教学板块设计理论认为化学课堂教学是由板块构成的有机整体，板块又 是由相互作用的要素( 情景、任务、活动、评价) 构成的整体。它从微观上对化学课 堂教学的构成要素及其相互联系进行分析。其出发点也是整体，从综合的视角阐释课 堂教学设计，不仅仅研究课堂教学的构成要素，而且注重各要素之间的联系研究。 由此可见，化学课堂教学板块设计理论暗合系统论思想。并且系统理论专家认为， “系统 的概念不限于物质实体，也能用于相互作用的“部分 组成的“整体 。为用 系统论的相关理论阐释化学课堂教学板块设计理论奠定了基础。 本文主要借鉴系统论思想，如整体性思想、系统分析的思想和边界划分思想进行 化学课堂教学板块边界划分问题的研究。 6 东北师范大学硕士学位论文 ( 一) 整体性思想 整体性思想是系统观点中最基本的思想，也是系统最为鲜明、基本的特征之一。 该思想认为：系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体，各个作为系统子 单元的要素一旦组成系统整体，就具有独立要素所不具有的性质和功能，形成了新的 系统。这样整体的性质和功能不等于各个要素的性质和功能的简单加和。正如贝塔朗 菲所指出的“一般系统论是对整体和完整性的科学探索 。系统论的重点是整 体性，它要求从整体出发，从整体与要素之间，整体与环境之间的相互联系、相互制 约中，综合地考察对象，立足整体，统筹全局。 系统分析是指被研究的实体分解为结合在一起的各个部分，因此这个实体可以由 合在一起的部分重新组成。虽然系统论强调整体性，但并不是一味排斥分析，在系统 论中，分析也是必需的，需要将整体分解为部分，但是分析的目的是为了综合，而在 此，综合也不是简单的加和，综合后的整体性质不同于其组成部分的性质，也不同于 部分性质的加和，在整体上突现，具有了系统不同于环境和部分的独特的特性。 ( 二) 边界分析方法 根据系统论，边界性是系统整体性的基本概念和基本方面之一。从逻辑上说，整 体的事物就应当有一个边晃，边界的存在与否标志了系统的产生与消亡。整体性的存 在依赖于事物的一定空间和时间界限，无论是整个宇宙，还是任何一个个体和事物。 没有边界性也就没有所谓的整体性或可以表现出的事物的整体性。所有现实系统的边 界，均不是对空间和联系绝对隔离界限，而是一个既能区分而又相互联系着的相对边 界。 边界分析方法是研究如何划定系统边界的方法。在系统论中，边界的划分是在把 握和认识事物过程中着手研究和分析的初步方法。影响划定系统边界的因素主要有， 所考察系统自身的属性、研究者的研究目的、认识水平或其他一些研究条件。划分系 统边界可以通过寻找边界特征，还可以从系统自身属性出发划分系统边界。化学课堂 教学中，板块作为一个系统，边界将其与环境隔离开，有着自身的特性，形成结构， 发挥着特殊的功能，板块的边界划分问题也成为首要问题，边界分析方法为此提供了 途径。 7 东北师范大学硕士学位论文 第二章系统论视角下的板块边界的含义和特征 从系统论的观点看，任何物质的或实在的系统必然占有一定的空间或时间区域， 无论系统有多少明确的或潜在的联系，其自身总有一定的现实存在范围。阳1 作为化学 课堂教学下一层级的系统，板块有其自身存在的范围，这个范围使板块与环境、要素 相区别，使其自成一体。那么板块的范围界限是什么? 有何特征? 如何合理地将错综 复杂的课堂教学划分板块，确定板块? 一、板块的层次 系统论中，“系”指联系，“统 是整体性。系统是指数个单元通过相互间的联系 而形成的整体。口1 系统论的重点是整体性，它要求从整体出发，从整体与要素之间， 整体与环境之间的相互联系、相互制约中，综合地考察对象，立足整体，统筹全局。 而化学课堂教学板块设计理论重在整体性，并且系统理论专家认为，“系统的概念不 限于物质实体，也能用于相互作用的“部分 组成的“整体。使得系统论的“系统概 念 应用于化学课堂教学板块设计理论成为可能。 在用系统论思想阐述化学课堂教学板块划分的问题时，首先要对化学课堂教学这 一整体有一定的把握。分清化学课堂教学系统层次，明了“板块在其中所处的位置。 通过讨论理清化学课堂教学系统整体，板块所在的层次，构成整体框架，进而阐释化 学课堂教学板块划分的问题。 层次的概念中包含着一种从简单到复杂的包含秩序，较低层次的事物( 系统) 较 为简单，由它们通过一定形式的联系和建构形成了较高级层次的事物，所以高层次事 物总是包含着低层次的事物。世界是处于层次结构中的连续的统一体。事实上，一定 层次的所谓持久的结构都是靠下一较低层次的成分不断交换来维持的。而对于化学课 堂教学系统，不同的人有不同的理解，从不同角度分析化学课堂教学。例如从教学实 体、活动、关系、过程等维度作为教学存在的整体框架而进行分析。 根据化学课堂教学板块设计理论，化学课堂教学是由一个一个“板块 构成的， 各个板块有机地联系在一起就构成了化学课堂教学整体；板块作为化学课堂教学的构 造单元，“五脏俱全”，是一个综合整体。 化学课堂教学是由一系列板块按照一定的联结方式所构成的整体。通过“板块” 按照一定的联结方式，相互构成一个有机整体。“板块”不是简单的加和就能构成整体 “化学课堂教学”，也就是两者之间的关系不是累加性，而是综合性。例如在酚的性 【6 】李建华著科学哲学【m 】北京：中共中央党校出版社，2 0 0 4 ：9 用同上：3 9 8 东北师范大学硕士学位论文 质这一节课中，四个板块“苯酚的性质”，“酚的性质”，“废水中酚的处理”，“废水 的处理”，按照“结构决定性质，性质决定应用 这一思路展开。而每一板块又是由不 同种类和数目的化学学习任务、化学学习与教学活动、化学学习情景、化学学习评价 相互作用而构成的综合整体。板块与板块之间的联系，板块中要素之间的联系都是比 较复杂的，决不是“l + 1 = 2 ”那么简单。通过分析可见，板块与环境相互作用构成了化 学课堂教学超系统。 化学课堂教学板块设计理论认为化学课堂教学板块结构有两方面含义：一是指各 个板块之间的结构方式；二是每一板块内部各个要素之间的构造方式。从系统论观点 看，这两方面的含义也可以看成是两个层次。板块是一个系统，各个要素各为其子系 统。所以可以将化学课堂教学大致分为三个层次，即化学课堂教学，板块，板块的四 个要素。“板块 成为沟通化学课堂教学与化学学习任务、化学学习活动与教学活动、 化学教学情景、化学学习评价的桥梁。 通过以上的分析，可以形成这样粗略的印象，课堂教学大致可以分为三个层次， 即课堂教学，板块，板块的构成要素( 情景、任务、活动、评价) 。其结构关系如图5 。 图5 板块结构层次图 而下文将主要从板块这一层次，以“板块”这一概念为中心，用系统论的观点来 阐述化学课堂教学板块设计理论中的板块边界划分问题。 二、板块边界的含义 系统论认为，系统边界是保证系统存在的必要条件，是系统结构的重要组成部分。 没有系统边界，就不能构成系统。系统的产生与消亡，都以边界的存在与否作为标志。 任何系统的研究，首先必须确定其边界。由此，化学课堂板块设计理论中的边界划分 9 东北师范大学硕士学位论文 问题成为首要问题。那么板块的边界有何含义又有哪些作用呢? 板块边界有两层意义，一方面是纵向的，一方面是横向的。 通过上面的论述，我们大体可以形成这样的印象，课堂教学分为三个层次，即课 堂教学、板块、板块的四个构成要素( 情景、任务、活动、评价) 。以酚的性质为 例，运用板块设计理论可以将其抽象成这样的框架结构图， 图6 酚的性质板块结构图 通过上图可以看出酚的性质的教学由“苯酚的性质 、“酚的性质 、“废水中 酚的处理”、“废水的处理 四个板块构成，每个板块又由相应的任务、活动、情景、 评价构成，形成了这样三个清晰分明的层次。在此层次概念的基础上，板块与化学课 堂教学整体、板块与四个要素彼此相互联系，又有区别，形成上下两个层次分界，就 如同细胞与组织、细胞与细胞核等的关系，这就是纵向意义上的边界含义。 横向意义上的边界是指，在板块这一等级层次上，板块与板块之间的界线。例如 酚的性质板块1 和板块2 既有联系，又有区别，形成各自的范围。从学习的角度 看，板块l “苯酚的性质到板块2 “酚的性质”的学习，这是一个从特殊到一般的学 习过程。虽然两个板块有关联，但是各自的学习范围、重点显然不同。板块1 主要回 忆了苯酚的物理性质和化学性质，并从结构的角度，讨论、解释苯酚的化学性质的原 因，在此基础上，从特殊到一般，根据“结构决定性质这一原理，延伸到板块2 的 展开学习。首先观看邻甲基苯酚、间硝基苯酚、q 一萘酚结构模型的p p t ，并分析其 结构相似性，接着根据结构推测四种有机物可能的主要化学性质，然后根据分组实验， 验证、汇报推测，最后了解酚的毒性。如此，板块l 和板块2 形成了各自的体系范围， 它们之间存在着明显的界线。 1 0 东北师范大学硕士学位论文 尽管板块存在两种意义上的边界，但是本文主要考察板块这一层次上的问题，即 横向意义上的边界划分问题。 三、板块边界的特征 系统论的边界概念是动态的、开放的。所有现实系统的边界，均不是对空间和联 系绝对隔离的界限，而是一个既能区分而又相互联系着的相对边界。哺1 在自然系统中， 某些边界是可观察的，如细胞的细胞膜，通过细胞膜与外界进行能量、物质的交换。 而有些边界是人为划分的，如城市的行政区域。由于化学课堂教学是一种特殊的认识 实践活动过程，是师生交往的活动过程，属于一种特殊的社会活动，自然不同于自然 系统和思维系统，因此板块的边界也不可能像自然系统中的诸如动物皮毛、细胞膜那 样可以直接感觉、触摸、观察或通过显微镜等工具进行间接观察。虽然如此，但是板 块的边界也如同自然系统中的边界那样具有其自身的特征。板块的边界特征不但标志 了板块边界的存在，而且还可以借助板块的边界特征划分板块的边界。那么，什么是 板块的边界特征? 板块的边界特征又主要有哪些类型呢? ( 一) 板块边界特征的含义 上文已经以酚的性质中板块1 和板块2 为例，阐述了横向意义上的边界，下 面继续以此为例说明板块间的边界问题。 从板块1 向板块2 的展开学习之际，教师说了这样一段话： 在通过图形的展示我们从结构的角度加深了对苯酚的认识。现在老师对 苯酚的结构做一下改动，请同学注意观察屏幕上给出的图形，并思考两个问 题：第一个问题，老师给出的这些有机物从结构上来看哪些和苯酚的结构非 常相似。第二个问题，推测一下这些有机物可能具有怎样的化学性质。听清 老师问题了，好，我们来看一下。 在完成板块1 的第二个学习任务“从结构的角度，讨论、解释苯酚具有的化学性 质的原因之后，教师通过改动苯酚的结构，引发学生思考两个问题“下面老师给出 的这些有机物从结构上来看哪些和苯酚的结构非常相似 、“推测一下这些有机物可能 具有怎样的化学性质 。在已经学习了苯酚具有的化学性质之后，学生知道了“结构 决定性质 这一原理，再从特殊到一般，也就是从苯酚延伸到酚，将这个原理迁移应 用到酚的性质的学习，适时提出这两个比较具有挑战性的问题，这一教学环节不但建 立了两个板块之间的联系，而且创设了一个情景，激发了学生进一步学习的动机。 板块1 和板块2 之间既有联系，又有区别，形成各自的范围。这种区别的存在导 致两个板块之间存在边界，而其联系使两个板块有关联，为从板块1 向板块2 的展开 学习铺平了道路，搭起了桥梁，又如同一个环扣将两个板块扣在一起，从而使这种区 别和联系之处在两个板块之间凸现出来，成为板块的边界特征。一般这个环节比较简 【s 】李建华著科学哲学d 川北京：中共中央党校出版社，2 0 0 4 ：8 0 l l 东北师范大学硕士学位论文 单，目的性明确，针对性强。 ( 二) 板块的边界特征类型 从板块的边界特征存在形式来分，主要存在三种类型，即直渡式、总结问题 式、任务式。 1 直渡式 此种类型的教学环节利用简短的过渡语言，将板块链接起来，一般情况下，这种 课堂教学结构比较明了，教师通常在教学开始就提出所有的学习内容，之后逐一展开 学习。以某教师的油脂一课为例，教师利用一个关于洗涤用品的广告短片，创设 情景，引发学生抢答，抢答结束后，教师根据学生回答内容归纳了六个类型，“1 、肥 皂及合成洗涤剂的去污原理；2 、肥皂的制造原理；3 、哪些因素会影响去污效果；4 、 洗涤用品对环境的影响；5 、肥皂的历史及其发展前景；6 、洗涤用品的价格问题 。之 后教师根据学生的兴趣进行分组探究学习，通过五段简短的总结、评价和过渡语言( 如 图加粗黑体字) 分别以i 、i i 、i 、v 将六个板块链接起来，结构清晰、明了，板 块的边界特征明显。 l 、肥皂及合成洗涤剂的去污原理 2 、肥皂的制造原理 3 、哪些因素会影响去污效果 4 、肥皂的历史及其发展前景 5 、洗涤用品的价格问题 6 、洗涤用品对环境的影响 i 好了，告诉大家，制造小组的同学们 已经制出来了。那么，因为时间关系呢， 制造小组的同学们把你们最先制出来的 肥皂，把你们的过程给大家展示一下。 那我们第二组对比实验组，是不是也 可以把结论说一下，和大家分享一下。 下面就回到了我们这三组，是什么 呢? 是历史、价格还有环境。下面我们 以这个顺序，历史组你来汇报一下。 好，非常好。( 师生共同鼓掌! ) 这足 昨天我给他们布置的课题，回去查找了 一些资料，所以呢我觉得收获非常大， 小组合作分工非常好。那么现在呢我们 请价格组同学来说一下你们的构思。 v 好，非常好，( 鼓掌! ) 我们的价格组， 他把我们所说的政治，还有地理知识， 地理环境价值规律等，也就是说进行了 跨学科的研究。下面我们请环境组的同 学来进行汇报。 图7 油脂板块的边界特征示意图 1 2 东北师范大学硕士学位论文 2 “总结问题一式 所谓“总结问题 式，就是教师在完成前一个板块的学习后，用简明扼要的 语言，对完成情况、效果等有针对性地选择重点进行总结与评价，然后有意识地针对 某点提出问题或要求，过渡到下一板块的学习。“板块边界的含义 中分析的案例就属 于此种类型。这种类型教学环节即可以认识前一个板块学习内容的特点和作用，而且 可以成为后一个板块学习的情景，引起学生的注意力，激发学生学习的内在动机。这 种类型的边界特征比较外显，容易判断，可操作性强。 3 任务式 任务式是指在两个板块之间是通过一个学习任务联系起来的。通常这个学习任务 是前一个板块学习的一部分，而又与后一个板块的学习关系密切，从而使前后两个板 块紧密联系，融合起来。通常，这种关系是依靠所学知识内在的逻辑或活动顺序联系 起来的。因此这种类型的边界特征不像前两种类型那样容易判断。这需要研究者具有 一定的抽象水平，对课堂教学有一定的理解和判断能力。 例如酚的性质板块2 和板块3 之间，教师和学生共同完成了如下的教学环节： 【师】那么我们通过刚才的总结，可以看出由于羟基和苯环的相互影响， 使苯酚和这四种酚具有相似的化学性质，都呈现酸性，表现为和碱发生中和 反应，都能和溴水在羟基的邻对位上发生取代反应，都能和三价铁发生显色 反应，由于这四种酚还连有其它的基团，那么看到的显色是不完全相同的。 这种结构的相似性不仅决定了这类物质具有相似的化学性质，也决定了它们 具有相似的毒性。我们来看一下毒性报告。 【屏幕】酚类的毒性。 【师】在这里头大家注意，水中允许的，或者说水体中允许的酚类物质 的最高含量是每升水体o 5 毫克，大气中是每升空气中含有o 0 2 毫克。如果 超过这个标准，那就会出现相应的临床症状。实际上在我们日常生活中的洗 发香波中就含有很多的酚类物质，所以要避免儿童误食，同时我们在装修房 间的过程中，房间中也会产生很多挥发性的酚类物质，对人体都是有害的， 这些有害物质，是不能随意排放到环境当中的，那么我们要对这些物质进行 处理，其实刚才同学做实验的过程中已经做了一部分处理。哪位同学发现我 们用的是什么方法呢? 【生】发生取代反应，产生沉淀。 【师】这些有害物质是怎么处理的呢? 刚才我们已经处理一次了。 【生】加入碱发生中和反应。 【师】好，请坐。有没有不同意见，刚才实验过程中你是这么处理的吗? 你把废液倒到哪一部分里了。 【生】用活性炭吸附。 【师】刚才我们在实验中为了减少实验过程中的气味，在每一个实验盒 1 3 东北师范大学硕士学位论文 中装入了活性炭。就是使用了一种吸附的方法，结合老师课前给的阅读材料 和我们刚才了解的酚类的性质，同学们讨论一下还可以采用什么方法来处理 这些污染物。看看哪组同学提出的方案最多，那么现在呢同学们前后桌的同 学讨论一下。还可以使用什么样的方法来处理含酚的废水? 在这一教学环节开始和结束，教师分别作了针对所学内容进行了总结，引发了下 一内容的学习，上下联系非常紧密，难以切割。很容易产生这样的疑问，到底哪一处 才是两个板块的边界? 酚的毒性的学习属于哪一板块? 还有教师与学生已经通过完成板块2 三个学习任务“观看邻甲基苯酚、间硝基 苯酚、q 一萘酚结构模型的p p t ，分组实验，验证、汇报推测”，共同学习了酚主要的 化学性质后，为什么又单独学习了酚的毒性? 针对这样的情况，有必要进行一番说明。首先，明显的过渡语言不一定就是板块 的边界特征，但是可以通过过渡语言寻找边界特征，这是因为在两个学习任务或两个 问题之间普遍存在过渡语；其次，需要澄清的是，板块之间存在边界，但不是想象的 那样就是一条明显的线将两个板块隔离开。课堂教学是由板块构成的整体，最基本的 性质就是整体性，如为了边界而要求界线清晰，就违背了课堂教学的初衷。而且判断 一节好的教学设计的标准之一，就是浑然一体，结构严谨，条理清晰。因此，从这个 角度看，反倒要大力提倡这种类型的教学环节；第三，对于第二个问题“酚的毒性的 学习属于哪一板块，需要明确这样的观点，研究板块的边界划分问题，也不是为了 划分而划分，而是为了去掉一些非本质的，抽取必要的，进行抽象，进而促进寻找教 学规律，指导课堂教学和课堂教学设计；第四，“酚的毒性 不但是上一板块“酚的 性质 的一部分，与其联系密切，而且正是由于酚具有毒性，才要进行处理，通过“酚 的性质 这一板块的学习，学生知道了酚的检验原理和处理方法，很自然地通过“性 质决定应用 这一原理过渡到下一板块“废水中酚的处理。“酚的毒性”这个化学学 习任务是板块的边界特征，标志了板块2 和板块3 之间边界的存在。 1 4 东北师范大学硕士学位论文 第四章化学课堂板块理论中板块边界的划分方法 一、板块边界划分的原则 虽然在化学课堂教学中，板块边界划分方法不是一成不变的，对于不同的教学设 计，要结合所研究课堂教学的属性、研究者的研究目的、研究者的认识水平，选取最 优方法，但是还是需要有章可循，遵守一些法则的。 ( 一) 内容差异性原则 内容差异性原则，是指在进行板块边界划分时，保证各个板块的学习内容是不同 的，构成板块的学习任务要与该板块的学习内容相一致。以酚的性质一节课中的 板块2 和板块3 为例。板块2 通过四个化学学习任务先“观看邻甲基苯酚、间硝基苯 酚、q 一萘酚结构模型的p p t ，并分析其结构相似性”，然后“根据结构推测四种有机 物可能的主要化学性质 ，接下来“分组实验，验证、汇报推测”，最后“了解酚的毒 性”，通过这个过程学习了“酚的性质”。前三个化学学习任务由分析得到结构相似性， 根据结构相似性推测共有的化学性质，再验证推测，得出结论，是一个连续的活动过 程，每一个学习任务都是为了学习“酚的性质 。“酚的毒性也属于酚的性质，在知 识内容上与板块内容相一致。 板块3 “废水中酚的处理 则是学生先“结合给定材料，讨论含酚废水的处理方 法 ，然后“观看录像，学习苯酚生产车间处理含酚废水的处理方法 ，最后“实验检 验废水中是否含有酚 ，这是一个废水中酚的处理过程，每个学习任务都是这个过程中 的一部分，发挥自身的作用。 板块2 主要是完成“酚的性质 的学习，而板块3 则是完成“废水中酚的处理 ， 二者的学习内容不同，也不能够将两个板块中的任意两个学习任务进行互换。 ( 二) 适量性原则 不同的化学课堂可以设计不同数量的板块，那么多少板块是合适的呢? 这主要取 决于所设计板块之间的作用关系。板块之间的作用关系大体可以分为有关系无作用、 单向作用关系，相互作用关系三大类别。 有关系无作用指几个板块之间围绕某个主题展开学习，但单独分析各个板块之间 并无紧密联系，通过这种“作用 关系联系起来的板块联系方式通常是并列联系方式， 其特点是可以改变板块完成顺序而不影响板块完成情况。例如油脂这一节课设计 了六个板块( 如图7 所示) ，各个板块主要是靠肥皂和洗涤剂这六个方面展开的，六个 板块的联系方式是并列联系方式，如果改变六个板块的完成顺序对于这一节的学习并 东北师范大学硕士学位论文 无影响，也就是说各个板块可以调换顺序。这种情况下，由于板块之间的关系比较简 单，学生容易理解整个课堂教学框架，可以设计多个板块，但是如果板块过多，学生 难以回忆、消化所学内容，还要考虑到学习内容、学生已有基础、教学时限等影响因 素，因此不宜过多。 单向作用是指在两个板块a 、b 之间，a 的行为对b 的可能性行为有所约束，而b 的行为对于a 的可能性行为没有约束的联系方式，例如前面所列举的酚的性质的教学 中，四个板块逐级递进，前一板块的完成情况影响下一板块的展开学习，但后一板块 对于前一板块的学习并无影响，这是一种单向作用。通常通过单向作用联系，可以建 构起递进联系方式( 链状的联系方式) 或从属联系方式( 树状的联系方式) 。 相互作用是指在两个子系统a 、b 之间，a 的行为约束b 的可能性行为，而b 的行 为也会反过来约束着a 的可能性行为的联系方式。主要表现为两个子系统的互动关系， 也可以表现为三个以上子系统之间的单循环或它们之间的复合互动循环。在化学课堂 教学中，通常见于科学探究活动的课。众所周知，科学探究始于问题，但并无终止， 各个环节( 提出问题、解释、检验、结论等) 之间相互影响，形成一个循环的过程。 如果是单向循环，可以设计多于三个板块，如果形成复合互动循环，三个还比较容易 理解，但是如若多于三个，关系很复杂，不但教师难以驾驭，而且容易造成学生混乱， 甚至导致学生厌