以学习者自主学习建构认知图的成效评量教科书

1、杭州市化学会2005年年会 论文 以学习者自主学习建构认知图的成效评量教科书 “有机化合物的分类”的质的研究 蔡重庆杭州市第七中学 310004摘要： 本研究采用质的研究方法, 观察学生自主学习建构“有机化合物的分类”认知图的动态过程。诠释了学习者的认知图类型，以学习者的认知图呈现的学习成效，评析了教科书中“有机化合物的分类”一节的微观特色，为教师的教学设计提供了有价值的、实践上的借鉴。关键词：自主学习；有机化合物的分类；认知图； 1 绪论奥苏伯尔指出：假如让我把全部教育心理学仅仅归结为一条原理的话，那么，我将一言以蔽之：影响学习的唯一最重要的因素，就是学习者已经知道了什么。要探明这一点，并据

2、此进行教学。1 学习者在面对新的学习内容时可能只选取其中的一部分信息，与原有的某些认知相比较并确认此所呈现的信息。学习者设法用已备的知识去建构有意义的知识，并因学习者试图呈现自己的认知，而促使学习者组织并了解新的知识。许多持认知建构理论的人认为，学习结果是认知图式的形成。认知图（cognitive map）不仅能有效地呈现学习者的学习过程与结果，而且可当作评量课程发展的工具。2认知图类型主要有流程图（Flow map）、树状图（Tree map）、概念图（Concept map）、思维导图（Mind map）等形式。研究的主要意图：通过研究学生的认知图分类类型，了解学生进行分类的依据，探究学生

3、概念理解的认知过程，判断教科书与学生学习的适应程度。Inagako and Hatano(2002)研究指出“对学生的思维活动和思维发展的理解，可以用于指导，甚至选择教学内容和方法。”3故亦期望能作为教师教学的有价值的参考，为之提供相关的教学策略与设计的依据。评价“有机化合物的分类”一节的微观特色。2. 方法本研究采用质的研究方法，选定 “有机化学基础（选修）（曹居东、王磊等主编，普通高中课程标准实验教科书 山东科学技术出版社，2005年2月）第一章第1节有机化合物的分类” 做研究内容，观察学生自主学习建构知识的动态过程。2.1 教材分析笔者认为此部分内容旨在促使学生“知识与技能、过程与方法、

4、情感态度与价值观”三方面和谐统一。通过“交流·研讨”栏目的设置，让学生由具体事例探讨了解有机物分类的常用的三种分类方法；然后，通过学生自主地合作学习，形成（图1）所示的思路脉络；渗透化学学科的基本思想方法分类方法，把复杂的事物通过分类构成一个有序的信息体系，将有利于学生的认知发展；一些认知科学家指出，学生的分类认知结构是发展逻辑思维（Logical thinking ）的基础,许多推理的过程是从类别开始的，借以培养学生学会运用观察、比较、分类、归纳、概括等方法获取信息并对信息进行加工处理的能力；从而领会分类方法的作用：a、可以把大量繁杂无序的材料条理化、系统化，以便于深入研究；b、科

5、学的分类系统既是对已知事物内部规律的揭示，又使人们进一步认识事物；c、科学分类有一定的预见性，比较然后分类，是每门科学发展的初级阶段，也是人类知识积累、完善，深化的发展过程。( 图1）发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用。学习既是一种认知过程，也是一种情感态度与价值观的熏陶过程。分类方法使我们看问题更全面，做人做事更全面。因势利导地引导学生将人生的众多目标进行分类，树立远大的目标，集中精力地做主要的事，持续不断地做有意义的事。2.2 研究对象由于研究的内容较为特殊，样本的取得不易，故笔者采用小样本法作以质的研究。笔者在20042005学年度所带的高一（2）班学生中寻求对化学感兴趣的学生自愿

6、者，从中挑选了八位同学组成课外活动小组，先学习化学（2）必修中部分内容作基础，然后，对该教科书实施研究。教科书在活动开始时发给学生，活动结束收起统一保管。2.3 研究过程准备阶段由于这些学生在阅读“有机化学发展”内容时，普遍认为流程图对他们学习新内容、阅读新材料有着很大的帮助，因此，要求提供此方面学习内容的帮助。故笔者做了以下准备： a、为他们下载了英国学者Tony Buzan 的思维导图中文电子版供学生阅读；b、参考王磊等编著的科学学习与教学心理学基础4中有关概念图的知识，以“物质结构”内容为例具体说明思维导图、概念图的制作过程，以此来辅导学生如何组织信息，了解其构成及彼此关系，学习如何画思

7、维导图、概念图；c、并提供（图2）5让学生在认知图上作注解，并出声解读该认知图；d、交流讨论，反思认知图。 原 子元 素化合物化学式分子离子化合物共价化合物实验式元素符号符号( 图2 ）使学生充分意识到具有启发性的认知图可以帮助其连接已有的知识到新的信息；了解概念与概念间的关系；了解知识的阶层上、概念上、命题上的性质。实施阶段（资料收集与分析）A、活动一多媒体投影“交流·研讨”内容；要求学生不打开书，用十分钟时间独立完成，并画出思维流程图。 主要有以下四个类型：(图3、4、5、6）类型1：(图3）类型2：(图4）类型3：(图5）B、活动二 学生相互交流与讨论，形成具有共识的认知图；（

8、大约二十分钟）类型1:受烃的概念的影响，进行分类的。观察分子的组成元素，7、8放在一组原因是除C、H元素外，还含氯、溴元素，而氯、溴元素是同主族的。（9）、（10）、（11）、（12）均含有C、H、O三种元素。类型2:观察到排列有序，因此，分类主要是受到前面学习烷烃的影响，所以把（1）、（2）放在一起属于烷烃；观察到（3）、（4）仅含有C、H两种元素，又有碳碳双键因此放在一组；用同样的思路处理了（5）、（6）；（9）甲醇，（10）乙醇放在一起；（11）是乙酸，（12）是乙酸乙酯，单独放在不同的组。类型3:把问题大致看了一遍，由于烃的概念的影响，结合分类提示，首先分成两大组，但又观察到（1）、（

9、2）两个是烷烃，马上想到又可接着分下去，因此（1）、（2）就放到烷烃的下面；观察到（3）、（4）都含一个碳碳双键，将它们放在一类，想到它们可能从属于一个与烷烃并列的概念，甲烷、乙烷是烷烃，（3）是乙烯，哪大概可能是烯烃吧？采用这样的方法把烃分成了五个小组类型4：( 图6）评析：类型1认知图的认知内涵显示了学习者借助已备知识烃的概念，采用审视策略，从有机物的组成元素上入手寻找分类的依据，并受到同主族元素概念的影响；类型2认知图的认知内涵显示了学习者并未关注提示分类，而是根据自己已有知识进行学习的。学习者知道烷烃、酯的概念，并以烷烃的组成、概念及结构特点“同化”而产生了同一层次的新概念的空位，关注

10、到了有机物的元素组成、结构特点，并由此产生了下位学习，形成了“同系列”分类的雏形。但若有苯环上连接羟基的例子，将可能引起错误编码；类型3认知图的认知内涵显示了学习者首先采用审视策略，选择例中的组成元素作为分类的依据；由于受到烷烃上位概念的影响，而将（1）、（2）纳入烷烃，采用集中策略，抓住结构特点，形成了不完善的系列分类；类型4认知图的内涵显示“学习者已能把新的学习内容和学习者已有的背景知识充分联系起来，并采用审视策略、集中策略对材料进行深度的加工。 从上述分析可知，不同的学习者面对同样的活动，并未达到相同学习的层次，不同类型的认知不仅有认识框架的重叠，而且也存在差异。类型24学习者观察敏锐，

11、能从大量资料中分辨关键信息，擅长于组织与表达资料，积极整合新信息于已有的知识结构中。正是由于有认知上的共同之处，才为同学之间的交流、切磋提供了有效的话题，因为有了差异性才为学习者提供了拓展的空间、互相取长补短的机会，因此应加强自主的交流合作，鼓励相互学习，从而达到提升学习成效的目的。交流研讨后形成的认知图：( 图7、图8）( 图7）( 图8）评析：认知图式的内涵显示了学生经过交流研讨之后，从有机化合物的元素组成，分成两大类，并根据具体有机物的结构简式，分析判断其结构特点，受烷烃系列的影响，形成了二级分类的标准，为理解有机化合物“结构与性质”的关系，打通了关节，值得注意的是学生有意识地整合了“交

12、流·研讨”中未加设置的，而在化学（2）中接触到的“乙醛、氨基酸”内容知识，说明学生积极地对信息进行心理分析，使之变成自己的东西。C、活动三 要求学生阅读教科书，独自完善或重构认知图，促使学生反思其思维过程，形成概念图。（二十五分钟左右）( 图9）( 图9）3 结果与讨论（1）现象的解释“不管老师和书本传播的知识多么清晰，人都得靠自己来体会这些知识的含义。”6通过学习者的认知图显示学生的学习模式，大致可以认为是在已经掌握的知识的基础上，能动地选择有关的知识作为接受新知识的基础，新知识与原有的知识建立起联系，再纳入已形成的联系系统，形成新的认知结构的过程。 由学习者的认知图呈现的学习成效

13、可知， 学生在分析问题时，并未记忆关注化学符号，而是“抓主去次”找关键。针对此种成效的获得，笔者感到吃惊和意外，为此笔者与学生进行了必要的沟通，他（她）们认为原因主要在于：课本中“交流·研讨”设置有机物的种类有序而不凌乱，减小了不必要的思维障碍；同学之间的交流为认知框架的建构起到了疏通作用；课本中表1-1-1 主要有机化合物的类别及其官能团的设置起到了不可低估的作用，大家一致承认由于有机化学知识尚浅薄，此表置于所学内容之后，引起了他（她）们非常地留意图表提供的资料，并反复地研究，可以说此表的设置帮助了学生的理解，提高了学生自学教材的能力。 （2） 启示与建议布鲁纳（1973年）建议，

14、学生应获得具有最大超越给定信息潜力的编码系统，或者说，学生学会的编码系统应是能超越原学习情景加以应用的系统。教师应把主要注意力放在教材的最重要的思想和关系上，从而为学生提供产生新概念、思想、关系与原理的结构。1 “有机化合物的分类”内容的信息量大，由于学习者的有机化学知识尚薄弱，若教师按照传统教学方式，教师负责教，学生负责学；我讲，你听；我问，你答。学生就会对学习这类知识有抵触。这样在学生看来，此类学习完全拘泥于对符号、文字的记忆，不但枯燥乏味，而且对今后学习、工作等也不会有什么帮助，从而产生抵触情绪，导致学生缺乏学习的动机。不但减缓了学习进程，还迫使学生养成了为应付考试去死记硬背的不良的学习

15、习惯，阻碍学生努力从意义上去了解新的信息。不仅使学生在一开始学习有机化学知识时受到阻力，而且在后继提取有关信息时还会遇到更严重的障碍。这个问题是情感问题，但却是由认知原因造成的问题。科学教育的目标之一是培养学生形成独立获取、组织科学知识的学习策略，促进认知策略的发展。其关键在于帮助学生构建良好的知识结构，使学生理解概念之间的关系，引导学生将所学的概念组织成相互联系、层级分明、可回忆的知识网络，而不只是让学生简单地记住一些孤立的事实和概念。因此，教师在教学中应善于营造以学习者为中心的学习环境，激发学生在学习过程中积极、主动地并以他们自己的方法来探察所要学习的内容，而不宜再把学习者视为一群内在空无

16、一物而等候别人任意倾倒的水桶或是被动供人注入灌输的容器，而是会独立主动去寻求意义的个体。（3）微观特色评价教材的设计结合了学生先前的学习经验，与学生的理解程度相适应。内容组织体现了学科思想方法的具体运用，有利于学生在主动探究活动中建构新知识，形成概念图。教科书栏目的设置有利于发展学生的自主合作、勤于思考与思维过程的反思。参考文献1 邵瑞珍.教育心理学（修订本）M 第二版 上海：上海教育出版社， 1997 47 3253262 Starr, M.L. & Krajcik, J.S. Concept maps as a heuristic for science curriculum development: toward improvement in process and product. Journal of Research in Science Teaching J, 27(10) 1990 98710003 Ian M Kinchin. Effective teacher student dialogue: a model from biological Education. Journal of Biological EducationJ， 37(3) 2003 1114 王磊