大学学科教学中研究性学习资源的组织与开发

吴琼+++陈佑清

摘要：由于教学的主渠道在课堂教学，因此，大学研究性教学更应关注课堂内学科教学如何促进学生进行探究性学习的问题，尤其是利用学科课程本身所蕴含的研究性学习资源，促进学生学会如何进行探究。大学课程本身所蕴含的研究性学习资源主要包括问题性知识、过程性知识、方法性知识、知识之间的联系、知识与生活的联系及其实践应用等。这些资源对于学生探究意识与能力的形成具有特定的功能或价值。物理化学课程作为大学化学化工专业的基础课程，蕴含着非常典型和丰富的研究性学习资源，开发和利用这些资源，能有效地促进学生探究意识和能力发展。

关键词：物理化学；研究性教学；研究性学习；学习资源开发

大学研究性教学不仅应关注课堂教学之外研究性教学环节的设计和采用，如试行导师制、实施专门的大学生科研计划等，更应该聚焦课堂教学本身研究性教学的渗透。毕竟，以学科课程为主要内容的课堂教学是大学教学的主要渠道，学生绝大部分的时间与精力都用于课堂教学，因此，课堂研究性教学的落实具有重要的意义。近年来，笔者结合所任教的物理化学课程，着重探讨了大学课堂教学中如何指导学生进行探究的相关问题[1]。本文基于自身教学实践经验，集中探讨大学课程本身所蕴藏的研究性学习资源的组织与开发，以促进大学生探究意识与能力的培养。

大学课程内容中蕴藏着多种类型的研究性学习的知识资源，这些资源对于学生探究意识与能力的形成各具特定的功能或价值。这些资源主要有如下几个方面：

1. 问题性知识。科学知识源于对相关科学问题的发现和解答。一个学科整体知识框架以及每一章节的知识结构，其背后真正的结点在于其所针对的问题。问题构成知识框架或结构的内核和焦点。从知识形成和发展的逻辑来看，是先有问题，然后才有对此问题的探究过程和探究结论。不了解知识结论本身所对应的问题是什么，对于知识结论的理解就是肤浅的、僵化的，更遑论培养学生独立发现问题和提出问题的能力。

多揭示知识背后的问题是什么、问题是如何被发现的、问题的理论和社会实践意义何在等，有利于培养学生发现和提出问题的意识和能力。比如，让学生理解科学问题发现或提出的学科发展和社会生活背景，有助于理解科学问题产生的根源、科学知识的生活意义和对于社会发展的价值。更为重要的是，这样做有助于培养学生一系列重要的探究品质，如进行知识探究的动机、抱负和社会责任感，以及从社会需要或学科发展的逻辑中寻找值得探究的问题的敏感性。

在物理化学内容中，很多理论知识的形成和发展源自于对生产或生活中的问题的发现和解答。在物理化学教学中，通过给学生揭示相平衡和化学动力学理论知识形成过程中所针对的生产生活中的问题，特别容易引起他们对理论知识学习的兴趣，并促进学生更深入地理解理论知识。

2. 过程性知识。由于科学在本性上追求对客观规律的无限逼近，因此科学知识本身不是固定的，而是动态变化的。教材呈现的知识一般是知识发展的完成形态或最新形态，而知识的发展包含了很多人的创造、改进、深化和精致化等工作[2]。因此，人类所传承下来的经典知识领域或科技产品其实并不是某一个人创造的，其中包含了很多人的劳动和智慧，是众多人集体智慧的结晶，因此，知识的完成或最新形态往往表现出综合性、复杂性、抽象性、远离个人经验和生活现实等特征。学生学习科学知识通常面临的最大困难在于，他以个体有限的知识、经验和思维能力去理解和消化包含众多人智慧结晶的科技产品。而从知识发生学的角度看，知识的最初形态往往接近真实的自然或社会现象，以及人的日常生活经验，其逻辑结构也相对简单。因此，学生学习科学知识一般需要将知识进行还原，即要从知识最初产生的背景、针对的问题、人类对此问题探究的主要历史过程等切入，了解知识发生、发展的具体过程。如此，才能真正理解知识。

在物理化学教学中，我们注重揭示知识的发生发展过程。如在讲授热力学第二定律时，不是单纯地讲授知识的结论，而是引导学生从了解热力学第二定律形成的背景、发现发展的过程及其应用等入手，理解热力学第二定律。教学实践表明，揭示知识发生发展的具体过程，既方便于学生理解知识，也有助于学生学会研究问题、形成知识和改进知识的方法，形成对待科学探究永不满足的态度。

3. 方法性知识。任何知识的形成都有其对应的发生和发展过程。在知识的发生和发展过程中，最为重要的是包含着发现和改进知识的方法。这种方法包括两类，一类是研究方法，即获取事实或证据的方法，如观察、实验、调查、经验总结、文献引证等；另一类是思维方法，即对收集到的科学事实、证据进行加工处理以获得结论的方法，如演绎方法、归纳方法、比较方法、模型化方法等。

为了培养学生运用科学方法进行探究的能力，在物理化学教学中，我们特别有意识地引导学生了解、掌握本学科领域最基本的思想方法和研究方法，如归纳和演绎的方法、模型化方法、理想化方法、偏离理想法、数学的统计处理方法等。例如，19世纪末热力学还只能处理理想体系，或将一些实际体系近似地当作理想体系来处理。这种处理对多数的实际体系有较大的偏差，人们对此必须作各种修正，极不方便。而且，不同实际体系的热力学关系式得不到统一的公式，使得热力学的应用受到限制。Lewis分别于1901年、1907年提出了“逸度”与“活度”的概念，并定义理想气体的逸度等于压力，活度等于它的浓度（逸度fB=BpB，活度aB=BxB）。逸度与活度的提出，使人们对不同实际体系相对于理想体系的偏差的修正有了统一形式，从而使实际体系在形式上就具有与理想体系完全相同的热力学关系式，使理想与非理想体系能用统一的概念与形式处理。这种将理想体系性质加以修正用于非理想体系性质的偏离理想法，使得热力学对实际体系的研究大为简化。学生理解这种偏离理想法的形成过程及其应用，有助于他们学会运用这种思维方法处理类似的问题。

4. 知识之间的关系。一个学科的知识是由事实、概念、定律、规则、公式等基本要素构成的网络结构。按照现代认知心理学的研究，陈述性知识在人脑中的基本存在形式（表征形式）就是命题网络结构。某个知识点（一个概念、定律、公式等）的意义往往存在于该知识点与其他知识点的结构联系之中。因此，脱离与相关知识点的丰富联系，往往很难把握或理解某个知识点的丰富涵义。

了解知识之间的关系与学习如何进行探究或发现有密切的关系。首先，了解知识之间的关系有助于学生更深入地理解知识，并形成稳定的认知结构。布鲁纳认为，把握了一个学科的基本结构，就更容易理解这个学科的很多具体的细节；同时，也有助于记忆，“除非把一件事情放进构造得很好的模式里面，否则就会忘记”[3]。内化的、稳定的认知结构是学生进一步认识世界和独立思考的基础，也是进行自主探究和发现的前提。其次，理解知识之间的联系还特别有助于学生在不同知识的关联与沟通之间发现问题。不仅在一个学科范围内理解知识之间的联系，有助于发现新的问题，而且，将不同学科知识进行关联和比较，很容易发现在单一学科界限内发现不了的问题。最后，把握了知识之间的内在联系，才能灵活、自如地将知识运用到具体的情景中解决实际问题。布鲁纳认为，学习学科结构有多个方面的意义，其中之一就是有利于知识的迁移运用，“学到的观念越是基本，几乎可以归结为定义，则这些观念对新问题的适应性就越宽广。”基本观念具有“既广泛而又强有力的适用性”[4]。

5. 知识与生活的联系及实践应用。科学知识的一个重要特征是，在思维方式上，与日常经验和常识不同，它主要以分析化或分科化的方式，对客观世界进行分门别类的研究，形成数、理、化、生、天文、地学等不同学科；同时，在某一学科范围内，科学主要运用抽象、概括及概念化思维，对基于观察、实验、调查所收集的事实和现象，进行整理并形成具有内在逻辑结构的知识体系。因此，科学知识从来不是简单、直观地描述或再现现实，而是在学科界限内，以一套概念、范畴体系去揭示现实、现象背后的内在结构和规律。科学知识所具有的分析化、概念化、抽象化思维等特征，使得科学知识虽然从来源上看与现实具有密切的关联，但在存在形态或呈现形式上却与现实存在一定的距离。学生学习科学知识，是以自身现有经验、知识和思维能力为基础，去消化、吸收高于其经验、知识和思维能力的科学知识，因此，科学知识对于学生而言一般是抽象且有难度的。所以，学生学习科学知识需要不断地在科学知识与其刻画的现实、现象之间进行沟通和转换，否则，他就不能真正理解科学知识，更不会形成发现和创造知识的兴趣、欲望、态度和能力。

突出知识的生活意义及实践应用，对于培养学生进行科学探究所需要的一系列品质有重要的意义。首先，它是激发和培养学生进行科学探究动机最为有效的途径之一。除了对于知识本身的好奇和追求对事物更清晰、更简洁的理性把握以外，人类探究未知的强大动机来源于知识对于解决人类生活面临的实际问题的价值。而且，当知识与实际生活相联系时，知识的丰富涵义、知识的情景性和复杂性得以显现，这样的知识教学更容易激发学生的探究欲和问题意识，有助于培养学生进行科学探究的热情和动机。其次，联系生活实际理解知识，关注知识在真实、复杂、动态的生活情景中的实践运用，有助于学生把握知识的情景性、复杂性和动态可变性，由此会引发学生探究问题的想象力、促进学生形成综合选择和判断的能力。而不是将知识理解为抽象、刚性和不能应用的条条框框。这是培养学生运用知识解决实际问题的意识和能力的最为重要的方面。

物理化学理论性强，概念抽象，不少学生认为物理化学与实际生活没有联系，因此对该课程兴趣不足。实际上，在物理化学中任何有价值的理论，其提出和建立都具有生产实践和科学实验的基础，并能对实践起指导作用。在物理化学教学中介绍知识的实践应用和学科前沿，可以充分调动学生的学习积极性，培养他们进行科学探究的热情和动机，了解学科研究中新的研究手段和方法，培养学生用知识解决实际问题的意识和能力。

当然，不同的教材在呈现上述研究性学习资源方面表现出很大的差异。过去，大部分教材的编写关注知识结论的呈现，而严重忽视呈现知识结论背后对应的研究问题的揭示、知识发生发展过程的介绍、知识形成方法的凸显以及知识与学生生活及社会发展的关联等。因此，对学科课程中探究性学习资源不仅仅是一个直接应用的问题，更多的是要求教师根据研究性教学的需要，重新对教材内容进行改编、补充、拓展等再开发，以充分挖掘教材中可能包含和可以利用的探究性学习资源，促进学生探究意识与能力的发展。

参考文献：

[1] 陈佑清，吴琼. 课堂教学中如何指导学生进行探究——大学研究性课堂教学模式的分层研究[J]. 中国大学教学，2012(11)：59-62.

[2] 陈佑清，吴琼. 为促进学生探究而讲授[J]. 高等教育研究，2011(10)：94-99.

[3][4] 布鲁纳. 布鲁纳教育论著选[M]. 邵瑞珍等译.北京：人民教育出版社，1989：35-36，31-32.

[本文系湖北省高等学校教学研究项目“适应创新人才培养要求的大学物理化学教学中学习方式多样化研究”（I201102）的研究成果]

[责任编辑：夏鲁惠]