基于信息获取与加工的教学实施策略

［摘 要］从信息获取与加工的视角看，学习的本质是行为主体对特定情境中的信息进行感知、辨识、选取、关联、转化、建模和应用的过程。为解决高中生在化学新知学习及问题解决中普遍存在的畏惧复杂信息、忽视关键信息、信息关联能力弱、信息转化及建模能力不足等问题，文章探讨了基于信息获取与加工的“四备”教研，并据此实施设计“驱动性任务—问题组”、引入“新异问题情境”等教学策略，以引导学生建构知识，并在实际问题的解决中加深对新知的理解。

［关键词］信息获取与加工；分子结构与性质；单元教学

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）17-0062-04

在教育部颁布的新高考评价体系中，关于化学关键能力之一的“理解与辨析能力”中很重要的一点就是如何获取有关信息。因此，在新时期的高中化学教学中，培养学生信息获取与加工的能力成为课程改革的重要趋势。本文以高二化学“分子结构与性质”的单元教学为例，基于信息获取与加工视角开展教研，根据高考趋势、课标要求、教材内容、学生学情来确立基于信息获取与加工的知识结构化和认识思路结构化目标， 在教学策略上设计“驱动性任务—问题组”， 引入“新异问题情境”，引导学生在解决实际问题的过程中加深对信息获取与加工的理解，关注学生在信息获取与加工方面的能力发展，以期为一线教师提供单维能力培养的思想、程序和方法启示。

一、基于信息获取与加工的“四备”教研

（一）“备”高考趋势：分析考点的分布情况、信息呈现的新异度、信息加工的难度

1.考点分布分析

对2023年14套高考卷中“分子结构与性质”的相关考题进行统计，结果如表1所示。

从表1可知，本单元涉及的高频考点较多，其中，杂化轨道、分子极性的考查出现在11份考卷中，考查频数分别为15和12次；键的极性出现在7份考卷中，考查频数达到16次。因此，在日常教学中，教师应关注考点对应的知识点、能力点，着重培养学生的整体认知及局部问题解决能力。

2.信息新异度分析

对高考题样本进行分析发现，用于考查“分子结构与性质”相关知识的物质载体多出自教材的选学部分或科研文献，对学生而言，具有较大的陌生感。例如，全国甲卷第35（2）题涉及酞菁的分子结构，该结构类似于教材中提及的叶绿素的分子结构，但日常教学中关注并探究这种结构的机会并不多，因而，该信息的陌生度较强，信息强度较大。

为此，教师开展教学时应基于教材并适当超越教材，教授学生建构可迁移的原型案例和思维方法。

3.信息加工难度分析

运用支持性信息和限定性信息解决问题时所需要的思维的深刻度和灵活度，决定了信息加工的难度。例如，2023年山东卷第18（2）题：已知电负性Cl>H>Si，则SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为                                           。

该题的支持性信息是三种元素的电负性强弱顺序，若考生只从分子极性视角来利用电负性信息，则无法预测出该反应是否为氧化还原反应。若思考角度从分子极性转为化合价，则能分析出SiHCl3中H的化合价为-1，在反应中必然要升价，同时，还需要整合氧化还原及相关物质的必备知识，找到可协同降价的元素，最终确立H元素发生“归中反应”，进而写出正确答案。

由高考试题的信息加工难度分析可知，教师在教学中不应局限于单元内的知识整合，还需要拓展到单元外的其他知识点，促成知识的融会贯通，如此方能解决实际问题。

（二）“备”课标要求：关注课程标准对单元教学的具体要求

课程标准主要从内容标准、内容要求、单元学业要求、核心素养要求、学习活动及情境素材建议等方面对单元教学提出了要求，表2为“分子结构与性质”单元教学的主要内容和学业要求。

表2  “分子结构与性质”单元教学的主要内容和学业要求[1]

[主要内容 学业要求 共价键：共价键的方向性及饱和性；σ键、π键；键长、键能、键角 能说出微粒间作用（离子键、共价键、配位键和分子间作用力等）的主要类型、特征和实质；能比较不同类型的微粒间作用的联系与区别；能说明典型物质的成键类型 分子的空间结构：分子结构的测定；常见共价分子的空间结构；杂化轨道的形成；价层电子对排斥模型 能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构，能利用相关理论解释简单的共价分子的空间结构 分子结构与物质的性质：键的极性及分子极性；键的极性对化学性质的影响；分子间作用力；范德华力及其对物质性质的影响；氢键及其对物质性质的影响；溶解性；分子的手性 能利用电负性判断共价键的极性，能根据共价分子的结构特点说明简单分子的某些性质；能说明分子间作用力（含氢键）对物质熔、沸点等性质的影响，能列举含有氢键的物质及其性质特点；能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释 ]

课程标准中的学业要求实质上是能力要求，要求学生能够基于文本信息和图像信息进行如下学习活动：抽提微粒间相互作用类别的辨识方法；记住常见典型物质的成键特征，将其作为解决新异问题的思维原型；能将理论与所给信息相结合，对新异分子空间结构进行分析和解释；能从电负性、作用力、半径、极性、空间结构等的单一或整合视角，分析、预测或解释物质的性质。

课程标准要求对教学的启示：（1）构建问题导向、信息调用、方法提炼、原型探究、进阶迁移的教学路径，是教师实施课程标准应具备的基本态度和应当掌握的科学方法。（2）将教材文本信息、图像信息、相关实验信息作为学生认知的载体，强调概念的生成和理解、原理的揭示与应用、方法的提取与迁移，而不是照本宣科、死记硬背、生搬硬套或模糊处理。

（三）“备”教材内容：确立基于信息获取与加工的知识结构化和认识思路结构化目标

1.确立知识结构化目标：绘制基于大概念的思维导图

知识结构化目标是期待学生通过自学、导学、练习、讲解、讲评等学习环节所要达成的知识体系结构化状态。教师需要在备课时绘制知识结构关系图，以便于上课时作为板书设计、导学案设计的重要参考。本单元中“共价键、分子的空间结构”的知识结构化目标如图1所示。

2.确立认识思路结构化目标：引导学生沿着有效视角和思路进行信息加工

在教材内容结构化处理的基础上，如何带领学生完成整体认知呢？这就要求教师遵循科学的认知心理逻辑顺序——由简单到复杂，由整体到局部再到整体。对于分子空间结构的知识而言，其认识顺序由共价键分类到成键方式再到键与键之间的相互排斥。基于上述认识，我们建构了分子空间结构的认知模型（如图2）。

利用该认知模型，可引导学生自主建构分子结构形成过程的思维模型和认知模型，减轻学生的认知负荷，提升教学活动的有效性。

（四）“备”学生学情：关注学生信息获取与加工能力结构中的起点和缺失点

笔者所任教班级的学生经过高一阶段的化学学科能力的系统训练，已经对化学文本信息、化学图像信息有较好的阅读、标记、提取的能力，但抽提重要观念、把握关键信息等方面的能力仍欠佳。学生学习方式仍倾向于“拿来主义”，未能养成发现式、探究式、研讨式的学习习惯。当学生面对认知错误或偏差时，虽然能以积极的治学态度接受教师的指导或参与同学间的讨论，但自身的学科能力、思维习惯和知识基础仍存在欠缺，需要教师帮助诊断、分析并提出学法改进建议。

通过上述“四备”程序，可明确课堂教学重心的三大转向：（1）从知识建构转向能力培养，能力培养应当从信息获取与加工的点滴行动开始。（2）从“用教材教”转向“用教材学”，以教材内容作为问题解决的重要信息载体，有效调和知识理解的长时性和信息处理的当下性两者之间的进阶滞差。（3）教师备课从撰写教案转向深度教研，简单对照教材撰写教案、制作教学课件来上课的行为已经不符合教育教学改革的需求。上述“四备”行为本质上就是教师的深度教研行为，具有探索性、革命性和涵养性。

二、教学实施策略

（一）设计“驱动性任务—问题组”，引导学生调用课本信息进行知识建构及观念抽提

“驱动性任务—问题组”的驱动功能主要体现在：（1）引导学生注重对新概念、新术语的内涵和外延的理解，避免因概念模糊导致认知偏差。（2）引导学生通过阅读、实操、提取、归纳、总结、迁移、拓展、自纠、讨论、聆听等途径，析出观念、添加观念并整合观念。（3）引导学生根据问题进阶逐步形成结构化的认知结果，达成“将书本读薄，将必备知识简化及效力化，将学习与问题解决能力厚植”的素养发展效果。“分子结构与性质”单元的部分信息样态和“驱动性任务—问题组”如图3所示。

（二）引入“新异问题情境”，引导学生在实际问题解决中加深对新知的理解

新异问题情境指的是对学生而言相对陌生、复杂、有挑战性、有迁移价值、有职业生涯规划教育价值的贴近科研、生产、生活实际的问题情境。新异问题情境中出现的化学物质通常来自课程标准及教材之外，但问题解决所需的必备知识、重要观念、主要经验、思维视角和路径等却源于日常学习的累积。“分子结构与性质”单元中的新异问题情境设计可来源于高考题的改编或基于文献信息的原创性问题，例如：

上述问题不仅促进了学生对本单元知识的理解，还在一定程度上促进了学生将本单元知识与先前习得的知识进行融会贯通、综合应用。新异问题情境中复杂问题的解决，是系统落实“正确价值观、必备品格、关键能力”三个层面学科核心素养的重要载体，也是国家用人培才体系中培养“有用、可用、大用”人才的关键步骤。

三、实践效果与启示

（一）实践效果

通过课堂学习，学生对表1中的10个知识点的掌握达85%以上，相关新异问题的解决成功率亦达到70%以上，说明在教师的指导下关于分子建模与模型认知，学生掌握得较好。但学生在课后作业和单元测验中的表现水平却略为逊色，说明学生在解决迁移类问题时，存在情境迁移的认知障碍以及信息获取与加工能力的不足。这也进一步说明信息获取与加工能力是一种早期习得的习惯性素养。学生只有在后续的知识学习中，以问题解决任务为依托，有意识地去克服自身信息获取不足、信息处理片面、信息加工失当等行为，提升自身的情境认知素养，才有可能整体提升学业水平。

（二）启示

教学实践效果表明，新知理解水平与其相关的新异问题解决能力是相互促进、协同发展的。学生在课堂中的优良表现为其持续探究增添了自信心，在单元测验中的低绩效水平又为其反观本以为已经掌握的知识和方法提供了动力，这对学生今后学习的启示是：真正有意义的学习是问题解决过程中的尝试错误式学习，错误为深层学习提供了机会和指示；真正有意义的新知学习是调用追问习惯、关联思维的“知其所以然”学习[2]，而我们的学生在这方面的表现力仍然不足。在今后的教学设计及实施中，教师应鼓励学生在预习或自学中自主提出问题，而不仅仅是摘录信息、模仿应用的机械学习。

［   参   考   文   献   ］

[1]  中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准：2017年版2020年修订[M]. 北京：人民教育出版社，2020.

[2]  孙杰.化教育思想为教育理论：以《学记》研究为中心的历史考察[J].华东师范大学学报（教育科学版），2022（12）：103-109.

（责任编辑 罗 艳）