基于學習結果分類理論的科教專業(yè)化學實驗教學的探索

麻威武+王旭

[摘 要] 科教專業(yè)學生在實驗中普遍存在課前預習流于形式；實驗中“照方抓藥；實驗結束不整理；實驗報告存在互相抄襲等問題。加涅的學習結果分類理論認為人通過學習習得技能有言語信息、智慧技能、認知策略、態(tài)度和動作技能，不同類型的學習結果有不同的評測方法。借鑒學習結果分類理論，通過改革實驗教學目標、教學方法和考評方法、教學內容等，使學生提高表達能力，規(guī)范、熟練實驗操作技能，養(yǎng)成良好的實驗習慣，提高實驗設計和探究能力，學會在學習中自我反思。

[關鍵詞] 學習結果分類理論；科學教育專業(yè)；化學實驗教學

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2017） 12-0088-03

一 科教專業(yè)化學實驗教學中存在的問題及原因

在教學實踐與同行交流中，我們發(fā)現科教大一學生的化學實驗技能不容樂觀。實驗存在的主要問題有：課前預習流于形式；實驗中“照方抓藥”，不善思維；搭建實驗裝置顧此失彼，甚至混亂無序；試劑用后不及時放回原處，瓶塞不及時蓋回，星羅棋布，張冠李戴；現象、數據不及時記錄，甚至沒有記錄數據概念；向試管、滴定管中傾倒試劑“半進半出”；不會根據實驗要求正確選擇量具；遇到實驗失敗一帶而過；實驗結束不洗滌儀器、不整理實驗用品、不擦拭桌面；實驗報告存在互相抄襲等等。

產生這些狀況的原因，一是受初、高中升學考試沒有實驗操作考核的影響，中學化學教學普遍不重視實驗教學，導致學生的實驗技能普遍薄弱。二是與現在科教專業(yè)化學實驗教學方法有關。大學是科教專業(yè)學生系統學習化學實驗的最后一站。如果以前的實驗技能缺陷在大學這一關沒有補上，那么就意味著一個不合格的中小學科學教師走上了崗位。針對這種現狀，在大學階段的化學實驗中，實驗教學使學生不但要掌握化學理論知識，還要形成扎實的實驗技能和良好實驗習慣，為他們以后的學習和將來工作打下基礎。

二 學習結果分類理論的主要內容及對科教專業(yè)實驗教學的啟示

美國著名學習與教學設計專家羅伯特·加涅（ Robert Mills Gagné）集各家學習研究之大成提出了學習結果分類理論。他在《學習的條件》和《教學設計原理》中系統分析了人類所有的學習結果，認為人類通過學習習得的技能有五種類型，分別是言語信息、智慧技能、認知策略、態(tài)度和動作技能。其中前三種學習結果屬于認知領域。五類不同的學習結果有不同的學習的內部和外部條件。不同類型的學習結果有不同的評測方法。

（一）言語信息

是指學習者有意識地提取線索，回答“是什么”的問題。它的基本形式是命題，許多命題相互聯系形成命題網絡。網絡聯系越密集，說明學習者對知識之間的關系把握越多?；瘜W實驗中有關實驗儀器名稱和用途等屬于這類知識。

學習的關鍵在于新舊知識間的聯系，學習的方法有復述、精加工、組織結構和雙重編碼等策略。教學策略在于設計情景，讓學生在新舊知識間產生聯系。其考核方法可用紙筆測驗、口頭作答等方式進行。

（二）智慧技能

指運用概念和規(guī)則對外辦事，包括識別、分類、判斷、綜合等。智慧技能根據其心理運算復雜性的次序，依次細分成四個小類：辨別、概念、規(guī)則和高級規(guī)則。這些小類是相互關聯的，較復雜的技能需要較簡單的技能作為其學習前提。智慧技能的特點是一旦學會，在使用時會自動激活。

第一，辨別。加涅指出，學習者首先必須獲得辨別一個物體與另一物體區(qū)別特征的最簡單技能。如對滴定終點的判斷。

第二，概念。概念最簡單的形式是具體概念，如關于物體的性質、物體和事件。學得具體概念的能力使個人能認識各種物體、物體性質的分類，或指出它們之間的關系。這種“指出”可用各種方式，如用手指、做記號等。如在現場能從普通漏斗、布氏漏斗和分液漏斗中選出需要的儀器。

除了具體概念外，還有定義概念，即必須用句子確認一些東西。加涅認為，學習者如果能論證或使用這個定義，那么就獲得了一個定義概念。這類學習在一門學科剛開始階段會比較多。如對滴定終點、指示劑的變色范圍等特征的描述。

第三，規(guī)則。運用若干概念間的關系對外辦事的能力。規(guī)則能使個體去做某些運用符號（如語言符號和數學符號）的事情。當學習者在操作時“遵循規(guī)則”，那么他就學到了這個規(guī)則。比如，在滴定過程中，選擇恰當量具移取一定量的溶液。

第四，高級規(guī)則。高級規(guī)則仍然是規(guī)則，是一些較簡單的規(guī)則結合在一起形成的較復雜的規(guī)則。比如學生熟練按清理、檢漏、洗滌、裝液、滴定、讀數等步驟進行操作，那就說明他已經掌握滴定操作。

自然學科中的許多規(guī)則常用公認的符號表達。如酸堿反應達到平衡時，酸失去的質子數等于堿得到的質子數，這是酸堿反應的質子平衡規(guī)則，用符號表示：∑i堿得到的H+=∑j酸失去的H+。

促進智慧技能學習的措施是設計好相關例證，指導學生習得概念、規(guī)則本質特征，提供變式練習與反饋。它用紙筆測驗、口頭作答、表現性評定等考評。

（三）認知策略

認知策略是個人用于調控個人的注意、學習、記憶和解決問題的過程，也是回答“怎么辦”的知識。

加涅認為，智慧技能是對外辦事的，它作用的對象是外界的符號、事物。認知策略是對內調控的，它作用的對象是我們頭腦內的學習、記憶、思維等內部活動過程，如怎樣迅速記住常見的儀器名稱，如何迅速解答某一類計算題。

認知策略不能單獨學習，它是隱含在其它類型的學習之中的。促進認知策略學習的關鍵在于變式練習。其考核方法可用紙筆測驗、口頭作答、表現性評定。

（四）動作技能

動作技能的學習就是使一套操作規(guī)則支配人的肌肉協調完成某種規(guī)定的動作，而且指這些動作組織起來構成流暢、合規(guī)則和準確的整體行為?；瘜W實驗中如傾倒試劑，用滴管添加試液，滴定操作等基本操作就是一種動作技能的學習。動作技能一旦學會，在使用時就會自動激活，這一點與智慧技能是相似的。

動作技能的學習要領是描述動作要領，示范所學的操作；提供相關的設施、進行重復練習，對示意圖進行反饋交流；連貫的完成指定的技能。如學習滴定操作，應當先向學生描述和示范操作的要領；學生操作，教師在指導反饋，多次練習，學生熟練完成操作。教學時，老師講清實驗的操作要領后，一定要給學生多提供操作練習的機會，否則實驗技能難以形成。

它的考核方法是表現性評定，與其它技能的考核方法不同。因為一個人口頭上或書面上知道如何操作，與他實際上是否真的會正確操作并不是一回事。

（五）態(tài)度

態(tài)度是一種能夠影響人對某一類人、物或事做出個人選擇的內部狀態(tài)。態(tài)度不是實際的行為，但使得某種行為的出現成為可能。態(tài)度是滲透在具體的課程實施中的。學生學習化學實驗后，對于用電器旁物品堆放雜亂的同學，能用知識給予勸導，該生就習得了科學的態(tài)度。它的考核方式是表現性評價。

三 基于學習結果分類理論的科教專業(yè)化學實驗教學改革構想

化學實驗是一種既有心智活動、又需動手操作，還能潛移默化形成習慣與態(tài)度的學習活動，其實在化學實驗中習得的結果也不外乎就這五類，所以可借鑒加涅的學習結果分類理論指導科教專業(yè)的實驗教學設計。

許多學?？平虒I(yè)化學實驗教學的基本步驟是學生預習并寫出預習報告，實驗課講解前交給教師，作為考評的一個依據，教師簡略講解實驗原理和過程，然后學生操作，實驗中教師進行巡視指導，實驗結束后，雖有要求學生進行整理但無考評權重，學生也是草草了事。主要原因在于教師對實驗原理和規(guī)則方面沒有闡述清楚其背后的科學原理以及相應的考評方法，在操作訓練沒有多次反饋與練習，成了夾生飯。

通過分析所開實驗中所蘊含的學習結果，不同類型的學習結果應采用相應的教學方法和考評方法，指導科教專業(yè)化學實驗教學改革。

（一）改革實驗教學目標

改變化學實驗教學目標只重視知識與技能，忽視態(tài)度與習慣，設置知識、技能、態(tài)度與習慣一體的教學目標。

（二）改革教學方法和考評

改革前實驗預習階段的教學和考評方法是學生寫出實驗預習報告，上實驗課之前上交。教師收集預習報告，并給予考評。這樣考評大部分學生只將教材內容抄寫一遍，部分學生抄襲，導致預習流于形式。教改后，要求學生既寫出實驗預習報告，又要在實驗操作前講解階段準備口頭回答教師提問。這樣能引導學生重視實驗預習，防止實驗預習流于形式。

改革前實驗操作前的講解階段是教師講解實驗原理、實驗過程、注意事項、示范實驗操作，學生聽講。教改后，抽取學生口頭回答或板演，并根據回答給予相應賦分。通過這種教學及考評方式，促進學生準確使用化學用語，提高口頭、書面表達能力。

改革前在實驗操作階段學生獨立操作，記錄數據，完成實驗，教師巡視指導。這樣存在的問題有：一是由于學生本身操作技能的基礎較弱，指導教師人數偏少（只有1～2人），不能給錯誤的操作以及時的糾正反饋，學生難以掌握正確的操作技能；二是教師沒有對實驗中學生的相關表現進行考評，學生也不重視正確操作，甚至有學生有糊弄之嫌。教改后，選擇基礎較好的學生做實驗指導助理，參與實驗指導。教師與助理進行指導，對學生不正確的操作及時予以糾正。通過手機、輕便數碼相機采集學生錯誤操作的視頻與圖片，課后發(fā)在班級微信群中，非常形象直觀，讓學生知道錯誤的原因，供學生反思學習。并對學生在實驗進行中的操作技能、實驗態(tài)度等進行表現性評價，改變先前實驗考評中無操作技能、實驗習慣與態(tài)度等過程性考核的狀況。這樣通過過程性評價與表現性評定，促使學生培養(yǎng)規(guī)范、熟練的操作技能，養(yǎng)成良好的實驗習慣。

改革前整理清潔階段雖有教師督促學生完成桌臺面清潔，并將所有儀器歸位，但沒對該項內容進行考評，部分學生常不做清潔工作，導致桌臺面凌亂，影響下組學生實驗。教改后，對學生完成桌臺面清潔，并將所有儀器歸位等內容進行考評。教師根據學生的清潔工作給予考評賦分。這可以培養(yǎng)學生的責任意識，促進學生養(yǎng)成好的實驗習慣。

改革前實驗結束后學生要書寫實驗報告，教師批改賦分。這樣的教學方法缺點是學生缺少實驗后的交流與反思。教改后，學生書寫實驗報告，在班級實驗微信群中觀看此次實驗相關視頻與圖片，進行師生、生生互動。教師批改實驗報告后發(fā)還學生。學生再將實驗反思與小結記錄在實驗報告上，并將學期中所有實驗的報告與反思小結做成實驗檔案。實驗檔案在實驗的學期考評中也給予一定分值，以此促使學生改變先前實驗中重認知，輕操作、態(tài)度習慣的現狀，促進學生形成良好的實驗習慣。

原先每個實驗成績由實驗預習（權重20%）和實驗報告（權重80%）構成。教改后的每個實驗成績由實驗預習報告（10%），課前口頭回答或板演（10%），實驗操作技能（30%），實驗習慣與態(tài)度（10%），實驗報告（30%），實驗反思（10%）六部分構成。教師在課前做出每個實驗的課前回答、實驗操作技能，實驗習慣與態(tài)度等項目的考核表。供上課時使用，以電子天平稱量與滴定分析基本操作練習實驗為例，說明具體的學習內容與考評細目及方法。

（三）改革教學內容

改變實驗重驗證，輕設計的現狀。增加設計性實驗，由學生分組合作自行設計實驗方案，提高實驗設計與探究能力。

預期能通過本教改的實施提高科教專業(yè)師范生的口頭、書面表達能力，使其形成規(guī)范、熟練的實驗操作技能，養(yǎng)成良好的實驗習慣，提高實驗設計和探究能力，學會在學習中自我反思能力，學習中體會課程標準中所提倡的教學評價技術與方法。

參考文獻

[1]麻威武，鄭云法，張春牛. 略論以高中新課程評價理念考評高師學生的化學實驗[J].麗水學院學報，2008（5）.

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