建構主義學習環境下的化學教學設計
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論文摘要：對建構主義理論、教學模式、及建構主義學習環境下教學設計的內容與步驟進行了概括和分析。根據建構主義教學設計理論，以“碳的幾種單質”為例，采用“她錨式教學”思路提出了課堂教學設計中如何突出學生的主體地位，創設問題情境，從而實現教學最終目的—意義建構的化學教學設計的具體方案。
近年來.隨著多媒體計算機和Internet網絡教育技術的飛速發展，一種新的認知科學—建構主義學習理論正愈來愈顯示出其強大的生命力，并在世界范圍內日益擴大其影響。伴隨這種建構主義學習環境的開發，要求化學教學設計的觀念及技術亦相應地與之配合。而目前，我國多數的化學教學設計仍沿用行為主義的模式，未充分重視化學學習過程中情境的創設、協作學習和意義的建構等環節。為此，有必要研究探索一套能與建構主義學習環境相適應的全新的化學教學設計理論與方法體系。
一、建構主義理論簡介
當代最著名的認知心理學家皮亞杰認為:“知識是主體與環境或思維與客體相互交換而導致的知覺建構，知識不是客體的副本，也不是由主體決定的先驗意識。”由此可見，人的知識的認知結構，就是通過“同化”與“順應”過程逐步建構起來，并在“平衡—不平衡—新的平衡”的循環中得到不斷的豐富、提高和發展，這就是皮亞杰關于建構主義的基本觀點。
在皮亞杰上述理論的基礎上，科爾伯格在認知結構的性質與認知結構的發展條件等方面作了進一步的研究;斯騰伯格和卡茨等人則強調個體的主動性在建構認知的結構過程中的關鍵作用，并對認知過程中如何發揮個體的主動性作了認真的探索，維果茨基則強調認知過程中學習者所處社會文化歷史背景的作用，同時還深人研究了“活動和社會交往在人的高級心理機能發展”中的重要作用。所有這些研究都使建構主義理論得到進一步的豐富和完善，為實際應用于教學過程創造了條件。
如上所述，建構主義本來是源自關于兒童認知發展的理論，由于個體的認知發展與學習過程密切相關，因此，在建構主義思想指導下可以形成一套新的比較有效的認知學習理論。
建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境中，借助他人的幫助，利用必要的學習資料而建構的，“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環境中的四大要素。即學習的質量是學習者建構意義能力的函數，而不是學習者重視教師思維過程能力的函數。因而，學生要成為意義的主動建構者，就要求學生在學習過程中應從以下幾個方面發揮主體作用:①要用探索法、發現法去建構知識的意義;②在建構意義過程中要求學生主動去搜索資料并分析有關的信息和資料，對所學習的間題要提出各種假設并努力加以驗證;③要把聯系與思考的過程和協作學習中的協商過程結合起來。
同時建構主義還認為，既要強調學習者的認知主體作用，又不忽視教師的指導作用，教師是意義建構的幫助者、促進者，而不是知識的傳授者與灌輸者。因而教師要成為學生建構意義的幫助者，就要求教師在教學過程中應從以下幾個方面發揮指導作用:①激發學生的學習興趣，幫助學生形成學習動機;②通過創設符合教學內容要求的情境和提示新舊知識之間聯系的線索，即充分利用下位學習，上位學習，并列學習，幫助學生建構當前所學知識的意義，③應在可能的條件下組織協作學習，針對協作學習過程進行引導使之朝有利于意義建構的方向發展。
二、建構主義的化學教學設計思想和方法
基于上述建構主義的學習理論和教學觀，就意味著教師應當在化學教學過程中采用全新的教學模式，徹底摒棄以教師為中心、強調化學知識傳授、把學生當作知識灌輸對象的傳統化學教學模式，對傳統的化學教學理論、教學觀念提出挑戰，在形成新一代建構主義學習理論的同時，逐步形成與建構主義學習理論、建構主義學習環境相適應的新式化學教學模式、化學教學方法和化學教學設計思想。我們認為，建構主義學習環境下的化學教學設計原則可概括為:
—強調學生為中心
—強調“情境”對意義建構的重要作用
—強調“協作學習”對意義建構的關鍵作用
—強調對學習環境(而非教學環境)的設計
—強調和利用各種信息資源來支持“學習”
—強調學習過程最終目的是完成意義建構(而非完成教學目標)
建構主義學習環境下的化學教學設計應當包含下列內容與步驟:
(1)教學目標分析:對化學課程及各教學單元進行教學目標分析，以確定當前所學化學知識的主題。
(2）情境創設:創設與主題相關的、盡可能真實的學習情境。
(3)信息資源設計:確定學習本主題所需化學信息資源的種類和每種資源在學習本主題過程中所起的作用。
(4)自主學習設計:進一步創設能從不同側面、不同角度表現上述主題的多種化學情境，以便供學生在自主探索過程中隨意進人情境去學習。
(5)協作學習環境設計:在個人自主學習的基礎上開展小組討論、協商，以進一步完善和深化對學習主題的意義建構。協作學習環境的設計內容包括:①能引起爭論的初始化學間題;②能將討論進一步引向深人的后繼化學問題;③教師要考慮如何站在稍稍超前于學生智力發展的邊界上通過提間來引導討論;④對于學生在討論過程中的表現，適時作出恰如其分的評價。
(6)學習效果評價設計:包括小組對個人的評價和學生個人的自我評價。評價內容包括:自主學習能力;協作學習過程中作出的貢獻;是否達到意義建構的要求。
(7)強化練習設計:設計一套可供選擇并有一定針對性的補充學習材料和強化練習，最終達到符合要求的化學意義建構。
三、建構主義理論指導下的化學教學設計課例
以下是《碳的幾種單質》課程教學改革試驗方案，其目的是以建構主義學習理論為指導，在多媒體、計算機輔助下開發具有動畫和超文本控制功能的交互式教學系統。
該教學系統應滿足以下要求:幫助學生形成學習動機，可用于學習碳的幾種不同單質的單元教學內容。學習重點側重于元素、原子、單質、化合物的基本概念、基本原理，側重于金剛石、石墨在物理性質方面的特性與用途之間的聯系，木炭的性質和用途等。通過學習學生不僅能完成所學知識的意義建構，還能獨立實際驗證。
該系統的教學設計過程可按以下步驟進行:
(1）確定主題:通過教學目標分析確定本單元課程的若干主題:了解金剛石和石墨都是自然界存在的碳單質，由于二者結構不同，因此具有不同的物理性質和用途;了解木炭等無定型碳的性質和用途;通過分析金剛石、石墨是由碳元素組成的兩種不同的單質，進一步理解元素和單質的區別和聯系;幫助學生開闊眼界，激發學習興趣，指導他們學習建構元素及化合物知識的意義。
(2)創設情境:創設與碳及其幾種單質有關的多樣化的盡可能真實的學習情境。包括對自然界中不同物質的觀察探索、礦物標本、生產生活實際、多媒體計算機軟件、投影、錄像、資料、演示實驗、驗證實驗、邊學邊實驗等等。
(3)獨立探索:根據學生的興趣可選擇從下列不同的主題進人學習。在學習某一主題過程中，學生可隨意觀看、查閱、試驗有關這一主題的不同演示、資料、標本、實驗，以便從不同側面加深對該主題的認識與理解。
學習主題1閱讀有關碳的幾種常見單質的課文，觀看礦物標本、自然界中碳的多種單質實物，觀看有關的投影、錄像、計算機軟件。
學習主題2閱讀有關石墨和金剛石物理性質的區別和不同用途的課文，觀看石墨和金剛石的物理性質和用途的錄像(動態演示)，獨立完成驗證性實驗(石墨的異電性)。
學習主題3閱讀有關木炭和無定型碳的性質和用途的課文，觀看相應的生產、生活實際錄像，獨立完成探索性實驗，(木炭和活性炭的吸附性)。
學習主題4閱讀金剛石和石墨中碳原子排列的有關課文，觀看金剛石和石墨中碳原子排列示意圖的錄像，相應的學習投影片，查閱有關本主題的資料，加強對本主題的理解。
(4)協作學習:在上述獨立探索的基礎上，開展基于課程主題的專題討論:為什么都是碳元素組成的物質，卻有著截然不同的物理性質和用途?碳元素除能組成金剛石、石墨以外，還可組成什么物質?元素化合物的性質與用途存在什么樣的辯證關系?在討論過程中教師可對學生布置作業，對討論中的觀點加以評判和進行個別輔導。
(5)自我評價:為檢驗對知識白匆建構，學生在經上述學習階段后進行自我評價，為此可設計一套自我評價練習，練習內容均經精心挑選，使之能有效地測試學生對基本概念、基本原理和基本過程的理解。
(6)深化理解:根據自我測試反饋，有針對性地對薄弱環節作補充學習與練習，以深化加強對知識的理解與建構意義的能力。
