基于CPUP模型理论的中学化学概念课教学结构评析

席云芳 钱秋萍

【摘 要】本文以化学课堂结构的CPUP课堂解构模型为基本工具，梳理了概念课课堂教学的结构，尝试从教学结构的视角对课堂教学过程进行分析，寻找概念课型的教学结构特征，期望能对中学化学概念课型的教学提供借鉴。以上海市特级教师余方喜老师执教的《物质的量》优质课为例，分析了课堂教学存在三种重要的结构：教材的知识结构、学生的认知结构、课堂教学的过程结构，对课堂教学的结构进行了真实而全面的解析和评价。

【关键词】知识结构；认知结构；过程结构；CPUP模型

中图分类号： C93 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）20-0151-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.067

娄延果博士在CPCP模型分析时提到，教的行为与学的行为一定是同时发生、共同存在的，一定是成对发生和出现的[1]，称之为“教学行为对”。CPUP模型是在CPCP模型基础上，东北师范大学郑长龙教授根据系统科学理论提出的课堂教学行为分析模型[2]。在课堂教学中，教学行为对之间按照一定的联结方式组合起来从而形成一个具有特定功能和价值的有序整体，这个有序整体就是“教学行为链”（IBC）。根据课堂教学系统的CPUP模型理论，在基元系统（PrS）中一个教学行为链（IBC）对应着一个基元活动（PrA），基元活动是课堂中最小的教学活动。若干个基元活动之间按照一定的联结方式组合而成单元活动，并按此方式依次组合而成单元活动（UA），并按此方式依次组合而成了板块活动（PA）和课堂活动（CA）。

课堂是课程实施的主阵地，面对化学课堂教学这一复杂事物，理清课堂教学结构及教学内容的逻辑关系，在构建高效化学课堂方面具有指导意义。本文借助郑长龙、娄延果老师的课堂教学系统CPUP模型理论，尝试从教学行为对、教学行为链的视角对课堂教学过程进行解析，寻找概念课型的教学行为特征。

在以上解析基础上再进行综合，从完成化学教学任务的角度，对本课的教学结构进行梳理，解析各教学板块的功能，力图寻找概念课的结构特征，期望能对中学化学概念课型的教学提供借鉴。

1 教材的知识结构

“物质的量”是高中化学核心概念，是高一化学教与学的重难点，之所以是重点是因为它贯穿于中等化学的基本计算教学内容中；之所以是难点，是因为它是比较抽象的科学概念，远离人们的日常生活经验。这一教学内容贯穿着整个高中化学学习的始终，作为一种重要的“工具”，“物质的量”是连接微观和宏观、定性和定量的桥梁。当学生带着兴奋、好奇、期待、畏惧等诸多复杂情绪踏入高中化学世界时，他们的第一个较量对手就是“物质的量”，这一回合较量的成败对他们树立整个高中化学学习信心至关重要。

从高一知识的安排来看，并不是单纯地复习“物质的量”，而应该建构以“物质的量”为核心的新的计算体系。但是高一教材中没有相应的标题来突出这部分计算的重要性，没有例题供学生自学，教参中也没有安排相应的课时，以至于教师往往用很短的时间来处理这部分内容，事实证明，这样的教学是低效的。所以在高一教授相关内容时，一定要做足“衔接”这篇文章。

上海市特级教师余方喜老师执教的“物质的量”一课，从学生学习的角度梳理问题，以剖析问题的方式展开教学，一个又一个的问题抛出来，通过讨论、互动，一个又一个的概念得以分析、整合。余老师在现有的知识背景下，带着学生扎扎实实地建构以“物质的量”为核心的计算体系。本节课明确概念与理论的分类与系统、创设问题情境引发认知冲突，明确概念与理论引入的意义、关注概念与理论的形成过程、加强概念与理论的综合与应用，具有严密的逻辑性；明确概念与理论的内涵与外延、加强概念与理论的辨析，强化概念的联系与区别、关注概念形成的阶段性，避免绝对化、加强科学方法的学习，具有严格的科学性；关注经验、图表、模型、实物、实验在概念与理论学习中的重要作用、注意理论联系实际，达到了抽象与具体的有机统一，取得了比较好的教学效果。本节课的知识结构解析见表1。

2 学生的认知结构

古宁汉姆认为，学习者是以已有的经验为基础来建构新的理解的。学习的过程是学生在原有知识和经验的基础上自我建构、自我生成的过程。

由于“物质的量”计量的对象是微粒，有必要回顾一下初中化学课标对微粒观的要求，了解一下高一学生有关微粒的“原有知识和经验”。

（1）从分子、原子的层次来认识物质的构成，知道分子、原子的概念以及它们的区别和联系。

（2）初步学会铵根、硝酸根、氢氧根、硫酸根、碳酸根等常见的原子团的符号和名称。

（3）知道相对原子质量的概念。

（4）学会根据物质的化学式计算它的式量。

“知道”是教学中最低层次的要求，初中课标对初中学生“微粒观”的要求是能从直观层面上知道微粒的客观存在；要求会看原子结构示意图，不要求会画；1至18号元素不要求背诵；对于物质的微观结构，初中学生要求会“用球棍模型来描述分子内原子间的连接”；化学计算比较单一，仅要求学生“初步认识化学变化中反应物、生成物之间物质的量的关系。”综上所述，初中课标对微粒及计算的要求不高。高一课标要求综合性比较强，比如要求利用一个化学方程式综合计算物质的量、气体的体积、物质的微粒数这些物理量；比如在“氧化-还原反应”知识的学习中，要求标出电子转移的方向和数目；或者要求计数微粒的电子数等内容，相对来说跨度比较大，对新高一的很多学生来说都会感到难度陡升。

因为初中有一定的基础，加上本节课的学习，学生的头脑中已经大致建立起这样的知识概念：物质的量是一种物理量，其基本單位是摩尔，它与微观粒子的数量相联系，又与宏观物质的质量相联系，因此它是联系宏观与微观的桥梁。能认识到这些，可以说学生已经初步掌握了“物质的量”的概念，其认知建构是成功的。但这仅仅是“初步”而已，要进一步掌握它并达到熟练运用的水平，显然远不是一、两节课所能达到的，因为学习是学习者的认知结构不断重组建构的过程，只有通过继续学习，学生的认知结构才会日臻完善。

分析发现，概念课的教学过程中，充分挖掘教材的知识结构，是学习和形成认知结构的必要前提。

3 教学的过程结构

以化学课堂结构的CPUP模型为基本工具分析发现，“物质的量”一课有着清晰的课堂过程结构，课的“起、承、转、合”[3]环环相扣，利用知识的逻辑结构，完成学生认知结构的建构与发展。

3.1 “物质的量”课堂过程结构之“起”

“物质的量”一课之“起”，通过问题设计（见表2）展开基元活动（PrA），启动学生认知驱动力，从而展开本节课的学习活动。

教师本课中 “起”之设计，分别通过引导学生结合已有认知，对化学方程式中质量、数量等量的关系分析，帮助学生顺利搭建宏观、微观的桥梁，顺利引入物质的量概念。

3.2 “物质的量”课堂过程结构之“承”

该课的 “承”是在“起”所设计的问题基础之上，鼓励好奇与探究、引导学生独立思考及思维过程的自我监控、重视知识的综合与应用、例题选择贴切、活动设计有层次。在问题解决过程中，陈述性、程序性、策略性知识学习均得到了不同程度的落实。

例1：物质的量的基本单位是摩尔（mol），单位物质的量中含有阿伏加德罗常数个微粒。这里的“微粒”究竟是什么？教师没有作过多的解释，因为解释往往也是徒劳的，而是设置了以下几个问题：一摩尔的氢分子大约含 个氢分子；一摩尔的氢原子大约含 个氢原子；一摩尔的氢离子大约含 个氢离子。

因为此时学生已经接触了比较多的新知识，在相对很短的时间间隔内，对新信息进行加工时已经消耗了大量的心理能量，如果认知任务过于复杂势必造成学生的疲劳，结果学生便会拒绝进行认知活动。然而这却又是一个不可回避的问题，余老师通过举出充分的例证予以处理，处理的方法比较妥善。

例2：对“物质的量”的概念已经有了最初步的了解，但心中的疑惑依然存在：引入“物质的量”的概念有什么用处？它与我们已熟知的“质量”有何区别与联系？这正是接下来要求学生学习的“摩尔质量”内容。

例3：“摩尔质量”的定义虽很简单，即“单位物质的量的物质所具有的质量”，但这里的难点就是让学生理解“摩尔质量”与“相对分子质量”、“相对原子质量”的数值关系，这时必须先复习回忆，以激活贮存在学生长时记忆中的“相对原子质量”的概念，因为有的学生对此概念已经模糊，而已有认知结构中起固定作用的观念必须是稳固的、清晰的，这样才是可利用的。

本节课余老师引导学生充分探究物质的量与物质的质量之间的关系。经过充分的讨论，首先以直接求算法算出1mol物质的质量。其次，根据NA进行类比。1mol12C的质量是12g。1个C原子和1个氧原子的质量的质量比为12∶16，1molC原子和1mol氧原子的个数相同，则1mol氧原子的质量为16 g。同理推之：1mol分子的质量，1mol离子的质量。通过若干例子，学生不难“发现”规律，得出结论：1mol任何原子的质量，以克为单位，数值上等于该原子的相对原子质量，进一步可将此结论类推至分子、离子等。

教师本课中 “承”之设计， 注重根据学生已有的认知结构，激活已知、寻找新知的固着点，通过问题的结构化设计为“起”所设计的问题进行进一步深入分析，为“起”所学习的知识提供了拾级而上、向更高认知水平发展的平台。

3.3 “物质的量”课堂过程结构之“转”

“物质的量”一课中主要包含六个教学单元（UA），也可以称之为学习任务：（1）“概念的引入”；（2）“概念的理解”；（3）“概念的巩固”；（4）“n与N关系的探究”；（5）“n与m关系的探究”；（6）“意义和应用”。本节课六个学习任务“转”得自然，教学的转弯点顺畅（见表3）。

教师本课中“转”之设计，各教学板块（学习任务）之间通过过渡语承上，通过问题启下，充分挖掘教材的知识结构，不断地引发学生的认知冲突，自然过渡到另一个学习任务中，使得这六个在逻辑关系上依次递进的教学板块逻辑上联系极为密切，为整节课以问题任务为核心的探究活动搭建良好的行为框架。

3.4 “物质的量”课堂过程结构之“合”

“物质的量”一课结束之前，教师引导学生将关键知识和方法系统化，有目的地将本节所学知识与学生原有的知识之间建立联系（见表4），使学生的认知结构得以丰富和完善。

教师本课中“合”之设计，注重引导学生分析、综合、比较、抽象及概括等逻辑思维过程得到结论，让学生把握概念的内涵与外延。

对于中学化学概念课的教学结构设计，“物质的量”一课给我的启示是：

（1）概念的引入，结合学生已有认知进行“起”之设计；

（2）概念的挖掘，通过对“起”所设计的问题进行进一步深入分析进行“承”之设计；

（3）教学板块间有机过渡，充分挖掘教材的知识结构安排各教学板块（学习任务）进行“转”之设计，充分挖掘教材的知识结构，不断地引发学生的认知冲突；

（4）关键知识和方法的系统化，注重引导学生把握概念的内涵与外延进行“合”之设计。

当然，教学结构不仅仅包含目标结构、学生认知结构、过程结构，还包含目标结构、空间结构等等，可能具体的课例不见得都与此完全吻合，但是，理论（概念）课的教学应该要符合这样的要求。另外，本文仅从教学结构中环环相扣的三个方面对课堂教学过程进行分析，期望能对中学化学概念课型的教学提供借鉴，以此抛砖引玉，希望能有更多教师能够进行相关的研究，为构建高效中学化学课堂贡献力量。

【参考文献】

[1]娄延果.化学课堂“教学行為对”及其组合的研究[J].长春：东北师范大学学位论文，2010.

[2]何鹏，郑长龙，尹学慧.化学课堂教学行为特征解析——基于课堂教学系统CPUP模型理论的案例分析[J].化学教育，2014，35（5）：1-4.

[3]杨玉琴，倪娟.课堂教学过程结构之“起，承，转，合”[J].化学教育，2015，36（13）：4-8.