利用支架协助学生建构化学程序性知识
2022-06-08
摘要：利用支架建构化学程序性知识，能降低知识难度，让学生顺利地跨越最近发展区，并获得解决问题的方法和策略。支架式教学可分为找准最近发展区、精选支点搭建支架、变式巩固和拆除支架四个环节。在支架式教学实践中，要多途径找准最近发展区，灵活地搭建适宜的支架，并注重引导学生回归自行搭建支架。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词：支架；支架式教学；程序性知识；最近发展区；程式
文章编号：1005–6629（2014）2–0017–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 支架的涵义与功效
1.1 支架的提出
支架，原本指建筑行业中使用的“脚手架”。教学中的支架是指教师为学生的学习提供暂时性支持，以协助学生完成自己原本无法独立完成的任务。
化学程序性知识是指将化学概念和化学原理作为应用对象，是解决化学问题的操作步骤和过程，是用来解决“做什么”和“怎么做”的[1]。如酯与碱反应方程式的书写、利用盖斯定律书写热化学方程式、平衡常数的计算以及有机合成推断题等，都涉及程序性知识。由于程序性知识涉及到解决问题的规则和技能，对能力要求较高，是化学教学的重点和难点。而突破化学程序性知识的学习难点，则是分解知识难度，通过搭建一个个支架，利用支架协助学生逐步获得解决问题的程式和策略。
1.2 支架式教学的原理
支架式教学法是以伍德提出的“支架理论”为基础的，而“支架理论”则源自于维果茨基的社会建构理论和最近发展区理论[2]。化学教学是在学生已有的知识结构和能力水平的基础上进行逻辑建构的，学生的“当前发展区”和“潜在发展区”之间，需要教师协助才能够完成任务的区域称之为最近发展区[3]。当学生凭借“已有的相关知识和技能”无法独立达到“教学目标”时，也就是存在学习困难时，需要教师提供支架，借助于支架的梯子功能以突破学习难点。支架式教学的基本原理如图1所示[4]。
当然，“最近发展区”不是固定不变的，而是随着“当前发展区”和“潜在发展区”的相对推移而呈螺旋式上升[5]。教师通过创设问题情境，使学生的活动始终维持在各自不同的“最近发展区”内，通过搭建一个个支架，协助学生建构知识，并促使学生的认知发展。
1.3 支架的应用效果
利用支架协助学生建构化学程序性知识，首先，可以分解知识难度，突破学习难点，从而便捷、高效地建构解决问题的策略；其次，利用支架，可以打通静态知识和动态问题之间的通道，促进了学生对化学概念和化学原理的理解和应用，丰富了化学知识的内涵与外延；最后，利用支架能够把解决问题的相关知识整合在一起，有利于学生认知结构的优化和解决问题能力的提升。
2 支架式教学的一般思路
一般认为，支架式教学是由搭建“脚手架”、创设情境、协作学习、独立探索和效果评价五个基本要素组成的[6]。笔者在化学程序性知识的教学实践过程中，根据程序性知识的建构特点，探索出四环节支架式教学思路。
2.1 找准最近发展区
通过班级课前测试、问卷调查、作业信息反馈、访谈、学生提出的问题等，了解学生的基础知识、基本技能、学习能力和解决问题的能力等，从而测知学生的“当前发展区”。再根据教学目标和知识技能的特点与内在联系，并结合学生的“当前发展区”，预测学生在学习环境优良、教学服务优质和努力程度最大化的条件下所能达到的最佳发展水平，即为学生在某方面的“潜在发展区”。学生的“当前发展区”和“潜在发展区”之间最小差距所围成的区域，就是学生的最近发展区。学生的最近发展区通常表现为在解决某个问题时所暴露的思维障碍和诸多问题等。而教学支架则要搭建在绝大多数学生的“最近发展区”内。
案例1 酯与碱反应方程式的书写
学生在此前已经学习了酯化反应和羧酸的化学性质，能够识别出酯基和书写羧酸与碱的中和反应。但要直接写出酯与碱的化学反应，跨度太大，会出现很多问题。以CH3COOCH3与NaOH反应为例，由于学生判断酯基断键的位置不同，会有CH3COONa、CH3OH和HCOONa、CH3CH2OH两种产物情况出现。同时，学生往往会根据水解反应，在反应物中又加“H2O”和“NaOH”，致使方程式书写混乱。特别是当遇到有机分子中含有两个酯基或水解后有酚羟基时（如
2.2 精选支点搭建支架
通过分析教学目标，将目标进行分解，然后倒推分析学生已有的知识结构和能力水平，将支架的“支点”放在绝大多数学生都已掌握的基础知识和基本技能之上。然后精心挑选一个或多个支架，通过创设问题情境，把新、旧知识“联动”起来。
[“案例1”的支架搭建]要让学生掌握酯与碱反应的特点，首先要利用学生已有的“酸脱羟基醇脱氢”形成酯的概念，引导学生准确地判断酯基的断键位置；然（-C-O-）中的C-O键是断键的部位。
学生活动：
①写出生成CH3COOCH3的酯化反应；
②判断酯水解时的断键位置；
支架2：水解断键后的产物
支点：酯的水解和酯化反应是可逆反应，所以酯的水解是“酸上羟基醇上氢”。
学生活动：
①写出CH3COOCH3与H2O反应的方程式；
②CH3COOCH3的水解反应有何特点？
（酸上羟基醇上氢）
支架3：水解产物继续与碱反应
支点：酯水解后生成的羧酸继续与碱发生中和反应，而醇则不与碱反应，但酚能与碱反应。
学生活动：
①写出CH3COOCH3的水解产物与NaOH反应的方程式；
②把CH3COOCH3的水解反应及水解后产物与NaOH的反应合并为总反应式；
2.3 变式巩固
搭建好支架后，要通过变式练习，以审辩和巩固解问题的程式。变式练习是建构程序性知识的关键环。结合具体实例的变式练习，要具有“由例及类”的型性，同时，变式呈现的易难顺序要与学生的认知顺相适应。 [“案例1”的变式练习]按照“确定断键位置、写
通过练习，把不同类型的酯按照从易到难的顺序进行变式，能帮助学生掌握酯类与碱反应的实质和规律。
在某一教学时段，只有经过一定量的变式练习并达到巩固、内化后，才能搭建更高水平支架以建构更新的知识。否则，一味地进行拔高，建构的知识就会不稳固。
2.4 拆除支架
支架式教学减少了学生学习中的不确定性因素，使新旧知识建立了联系，形成了解决问题的程式。但从教学的初衷来说，设置教学支架是为了最终撤去支架。当学生能够独立思考并能顺利解决问题时，教师就应及时撤出支架，否则就显得碍手碍脚、画蛇添足了[7]。比如，当学生掌握了酯与碱反应的实质后，就不必要再借助于三个支架，直接写出酯与碱的总反应式即可。但此时学生心中仍要有支架，仍然按照“先水解后中和”的思维模式，只不过此时的支架以简略、内隐的形式存在。
当然，随着学生知识和技能的不断丰富和拓展，必然会产生新问题、新疑惑，这时就需要搭建更新、更高水平的教学支架加以适应。因此，使用教学支架要与时俱进，运用支架的过程也是拆旧建新、不断提高的过程[8]。
3 支架式教学的实施要点
3.1 多途径找准最近发展区
学生的“当前发展区”比较容易测知，而“潜在发展区”由于受诸多因素的影响而难以预测，同时学生的最近发展区又是动态的、隐性的，因此，找准最近发展区存在着一定难度。但通过下列途径，可以为寻找最近发展区提供一些帮助。
首先，化学教师要将自己“降格”为学生层次，从学生的视角去思考和解决问题，这样比较容易找出学生可能存在的问题。其次，由于不同届的教学要求和学生基础具有一定的连续性和稳定性，往届学生存在的问题可以作为分析当前学生学情的参考和依据。因此，可以利用科组教师的经验和智慧，做到资源共享。最后，由于每位教师的知识结构和教学风格存在差异，表现在所教班级学生暴露的问题往往具有一定的共性。因此，教师个人要将本班学生在课堂互动、课后作业以及检测时暴露的问题进行收集与分类，以建立个性化的问题库，以便找准本班学生存在的问题。
化学教学 2014年第2期
3.2 灵活地搭建适宜的支架
支架式教学的核心是选准支架，适宜的支架能够让学生建构知识事半功倍。将目标任务分解为一个个学生能够胜任的小问题，在解决问题的关键环节，利用学生已有的知识和技能搭建支架，通过支架建立新旧知识之间的逻辑联系，这是建构化学程序性知识的常用方法。
当然，也可以将化学问题与日常生活常识进行类比，从已知的约定成俗的生活实践经验中获得类比支架，藉以突破学生建构程序性知识的难点。
案例2 用沉淀法测定NaCl中Na2SO4的含量的实验步骤
实验步骤与洗衣服的流程进行类比：
3.3 引导学生回归自行搭建支架
教学支架的选择既有其教学艺术性，更有其知识结构的基础性和关联性。化学支架本身既是化学学科知识的组成部分，也是知识相互联系的纽带，更是解决问题的桥梁。拆除教学支架一段时间后，学生在解决问题时通常又会出现这样或那样的问题，此时，要适时引导学生回顾、回归解决问题的建构过程，从素材支点出发自行搭建支架，以巩固和深化学生解决问题的方法和策略。
比如，原电池和电解池电极反应的判断依据：粒子的放电顺序，粒子得失电子的能力强弱，粒子的结构。经常回归“粒子的结构和得失电子的能力强弱”能深入理解电化学的基础和实质。
参考文献：
[1]杨玉平.程序性知识的教学策略[J].天津市教科院学报，2008，（4）：93～94.
[2][6]吴和贵.支架式教学：有效教学的生长点[M].广州：中山大学出版社，2013：10～19.
[3][5]孙卫国，韩晓红.由“支架”理论审视教师角色的转变[J].中学政治教学参考，2005，（2）：18～19.
[4]张炳林，宁攀.支架式教学法及其在高中化学教学中的运用研究[J].教育技术导刊，2007，（2）：12～14.
[7][8]董军.浅谈支架理论在生物教学上的应用[J].学科教育，2012，（1）：190.
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关键词：支架；支架式教学；程序性知识；最近发展区；程式
文章编号：1005–6629（2014）2–0017–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 支架的涵义与功效
1.1 支架的提出
支架，原本指建筑行业中使用的“脚手架”。教学中的支架是指教师为学生的学习提供暂时性支持，以协助学生完成自己原本无法独立完成的任务。
化学程序性知识是指将化学概念和化学原理作为应用对象，是解决化学问题的操作步骤和过程，是用来解决“做什么”和“怎么做”的[1]。如酯与碱反应方程式的书写、利用盖斯定律书写热化学方程式、平衡常数的计算以及有机合成推断题等，都涉及程序性知识。由于程序性知识涉及到解决问题的规则和技能，对能力要求较高，是化学教学的重点和难点。而突破化学程序性知识的学习难点，则是分解知识难度，通过搭建一个个支架，利用支架协助学生逐步获得解决问题的程式和策略。
1.2 支架式教学的原理
支架式教学法是以伍德提出的“支架理论”为基础的，而“支架理论”则源自于维果茨基的社会建构理论和最近发展区理论[2]。化学教学是在学生已有的知识结构和能力水平的基础上进行逻辑建构的，学生的“当前发展区”和“潜在发展区”之间，需要教师协助才能够完成任务的区域称之为最近发展区[3]。当学生凭借“已有的相关知识和技能”无法独立达到“教学目标”时，也就是存在学习困难时，需要教师提供支架，借助于支架的梯子功能以突破学习难点。支架式教学的基本原理如图1所示[4]。
当然，“最近发展区”不是固定不变的，而是随着“当前发展区”和“潜在发展区”的相对推移而呈螺旋式上升[5]。教师通过创设问题情境，使学生的活动始终维持在各自不同的“最近发展区”内，通过搭建一个个支架，协助学生建构知识，并促使学生的认知发展。
1.3 支架的应用效果
利用支架协助学生建构化学程序性知识，首先，可以分解知识难度，突破学习难点，从而便捷、高效地建构解决问题的策略；其次，利用支架，可以打通静态知识和动态问题之间的通道，促进了学生对化学概念和化学原理的理解和应用，丰富了化学知识的内涵与外延；最后，利用支架能够把解决问题的相关知识整合在一起，有利于学生认知结构的优化和解决问题能力的提升。
2 支架式教学的一般思路
一般认为，支架式教学是由搭建“脚手架”、创设情境、协作学习、独立探索和效果评价五个基本要素组成的[6]。笔者在化学程序性知识的教学实践过程中，根据程序性知识的建构特点，探索出四环节支架式教学思路。
2.1 找准最近发展区
通过班级课前测试、问卷调查、作业信息反馈、访谈、学生提出的问题等，了解学生的基础知识、基本技能、学习能力和解决问题的能力等，从而测知学生的“当前发展区”。再根据教学目标和知识技能的特点与内在联系，并结合学生的“当前发展区”，预测学生在学习环境优良、教学服务优质和努力程度最大化的条件下所能达到的最佳发展水平，即为学生在某方面的“潜在发展区”。学生的“当前发展区”和“潜在发展区”之间最小差距所围成的区域，就是学生的最近发展区。学生的最近发展区通常表现为在解决某个问题时所暴露的思维障碍和诸多问题等。而教学支架则要搭建在绝大多数学生的“最近发展区”内。
案例1 酯与碱反应方程式的书写
学生在此前已经学习了酯化反应和羧酸的化学性质，能够识别出酯基和书写羧酸与碱的中和反应。但要直接写出酯与碱的化学反应，跨度太大，会出现很多问题。以CH3COOCH3与NaOH反应为例，由于学生判断酯基断键的位置不同，会有CH3COONa、CH3OH和HCOONa、CH3CH2OH两种产物情况出现。同时，学生往往会根据水解反应，在反应物中又加“H2O”和“NaOH”，致使方程式书写混乱。特别是当遇到有机分子中含有两个酯基或水解后有酚羟基时（如
2.2 精选支点搭建支架
通过分析教学目标，将目标进行分解，然后倒推分析学生已有的知识结构和能力水平，将支架的“支点”放在绝大多数学生都已掌握的基础知识和基本技能之上。然后精心挑选一个或多个支架，通过创设问题情境，把新、旧知识“联动”起来。
[“案例1”的支架搭建]要让学生掌握酯与碱反应的特点，首先要利用学生已有的“酸脱羟基醇脱氢”形成酯的概念，引导学生准确地判断酯基的断键位置；然（-C-O-）中的C-O键是断键的部位。
学生活动：
①写出生成CH3COOCH3的酯化反应；
②判断酯水解时的断键位置；
支架2：水解断键后的产物
支点：酯的水解和酯化反应是可逆反应，所以酯的水解是“酸上羟基醇上氢”。
学生活动：
①写出CH3COOCH3与H2O反应的方程式；
②CH3COOCH3的水解反应有何特点？
（酸上羟基醇上氢）
支架3：水解产物继续与碱反应
支点：酯水解后生成的羧酸继续与碱发生中和反应，而醇则不与碱反应，但酚能与碱反应。
学生活动：
①写出CH3COOCH3的水解产物与NaOH反应的方程式；
②把CH3COOCH3的水解反应及水解后产物与NaOH的反应合并为总反应式；
2.3 变式巩固
搭建好支架后，要通过变式练习，以审辩和巩固解问题的程式。变式练习是建构程序性知识的关键环。结合具体实例的变式练习，要具有“由例及类”的型性，同时，变式呈现的易难顺序要与学生的认知顺相适应。 [“案例1”的变式练习]按照“确定断键位置、写
通过练习，把不同类型的酯按照从易到难的顺序进行变式，能帮助学生掌握酯类与碱反应的实质和规律。
在某一教学时段，只有经过一定量的变式练习并达到巩固、内化后，才能搭建更高水平支架以建构更新的知识。否则，一味地进行拔高，建构的知识就会不稳固。
2.4 拆除支架
支架式教学减少了学生学习中的不确定性因素，使新旧知识建立了联系，形成了解决问题的程式。但从教学的初衷来说，设置教学支架是为了最终撤去支架。当学生能够独立思考并能顺利解决问题时，教师就应及时撤出支架，否则就显得碍手碍脚、画蛇添足了[7]。比如，当学生掌握了酯与碱反应的实质后，就不必要再借助于三个支架，直接写出酯与碱的总反应式即可。但此时学生心中仍要有支架，仍然按照“先水解后中和”的思维模式，只不过此时的支架以简略、内隐的形式存在。
当然，随着学生知识和技能的不断丰富和拓展，必然会产生新问题、新疑惑，这时就需要搭建更新、更高水平的教学支架加以适应。因此，使用教学支架要与时俱进，运用支架的过程也是拆旧建新、不断提高的过程[8]。
3 支架式教学的实施要点
3.1 多途径找准最近发展区
学生的“当前发展区”比较容易测知，而“潜在发展区”由于受诸多因素的影响而难以预测，同时学生的最近发展区又是动态的、隐性的，因此，找准最近发展区存在着一定难度。但通过下列途径，可以为寻找最近发展区提供一些帮助。
首先，化学教师要将自己“降格”为学生层次，从学生的视角去思考和解决问题，这样比较容易找出学生可能存在的问题。其次，由于不同届的教学要求和学生基础具有一定的连续性和稳定性，往届学生存在的问题可以作为分析当前学生学情的参考和依据。因此，可以利用科组教师的经验和智慧，做到资源共享。最后，由于每位教师的知识结构和教学风格存在差异，表现在所教班级学生暴露的问题往往具有一定的共性。因此，教师个人要将本班学生在课堂互动、课后作业以及检测时暴露的问题进行收集与分类，以建立个性化的问题库，以便找准本班学生存在的问题。
化学教学 2014年第2期
3.2 灵活地搭建适宜的支架
支架式教学的核心是选准支架，适宜的支架能够让学生建构知识事半功倍。将目标任务分解为一个个学生能够胜任的小问题，在解决问题的关键环节，利用学生已有的知识和技能搭建支架，通过支架建立新旧知识之间的逻辑联系，这是建构化学程序性知识的常用方法。
当然，也可以将化学问题与日常生活常识进行类比，从已知的约定成俗的生活实践经验中获得类比支架，藉以突破学生建构程序性知识的难点。
案例2 用沉淀法测定NaCl中Na2SO4的含量的实验步骤
实验步骤与洗衣服的流程进行类比：
3.3 引导学生回归自行搭建支架
教学支架的选择既有其教学艺术性，更有其知识结构的基础性和关联性。化学支架本身既是化学学科知识的组成部分，也是知识相互联系的纽带，更是解决问题的桥梁。拆除教学支架一段时间后，学生在解决问题时通常又会出现这样或那样的问题，此时，要适时引导学生回顾、回归解决问题的建构过程，从素材支点出发自行搭建支架，以巩固和深化学生解决问题的方法和策略。
比如，原电池和电解池电极反应的判断依据：粒子的放电顺序，粒子得失电子的能力强弱，粒子的结构。经常回归“粒子的结构和得失电子的能力强弱”能深入理解电化学的基础和实质。
参考文献：
[1]杨玉平.程序性知识的教学策略[J].天津市教科院学报，2008，（4）：93～94.
[2][6]吴和贵.支架式教学：有效教学的生长点[M].广州：中山大学出版社，2013：10～19.
[3][5]孙卫国，韩晓红.由“支架”理论审视教师角色的转变[J].中学政治教学参考，2005，（2）：18～19.
[4]张炳林，宁攀.支架式教学法及其在高中化学教学中的运用研究[J].教育技术导刊，2007，（2）：12～14.
[7][8]董军.浅谈支架理论在生物教学上的应用[J].学科教育，2012，（1）：190.