运用认知灵活理论指导高中化学概念教学

林立豪 施建梁

摘 要]概念教学是高中化学课程教学的重要组成，同时也是培养学生实践能力、逻辑思维能力的基础。课程教学改革对高中化学教学质量提出了更高的要求，但是从现阶段化学概念教学的具体情况来看，依然存在着学生兴趣程度不足、转化能力不强等问题。针对高中化学概念教学的现状，运用认知灵活理论从多角度进行知识的挖掘和启发，围绕概念有效教学的实施提出建议和意见，提升高中化学概念教学质量。

[关键词]认知灵活理论 高中化学 概念教学

概念教学是所有课程的基础内容，对于化学课程这一类操作性较强的科目来说，概念教学更为重要，同时也是学生化学应用能力培养与提升的基础。但是从高中化学教学的现状来看，当前概念教学存在着以下几个问题：一是观念更新不足，没有发挥化学概念教学在化学课程教学体系中的基础支撑和整理指导作用;二是教学模式陈旧，无法调动学生的主动性和积极性，难以达到新课程标准的要求;三是缺乏角度，教学过于平面化，无法唤起学生对概念知识主动挖掘和探索的兴趣。

认知灵活理论是斯皮罗继承建构主义中心思想之后发展出来的新的教育理论，它指的是在教学过程中从多个角度进行知识的挖掘和启发，进而提高学生对知识的吸收能力和效率。由于理解层次与角度的不同，针对同一事物不同的人可能有不同的认识;同样的，针对同一事物同一个人在不同的阶段也可能有不同的看法。在教学过程中，通过情境转换或是角度调适等手段，运用实例说明、认知冲突等途径来提高学生对知识获取的完整性，是认知灵活理论的核心思想及重要主张。结合高中化学概念教学现状来看，运用认知灵活理论解决教学过程中存在的问题，可以从以下几个方面入手。

一、多角度引导，建立概念教学的维度

在传统教学理念中，教师的角色较为固定，即教学活动的实施者与组织者，这种身份容易让学生产生畏惧感，造成情绪紧张。在认知灵活理论条件下的高中化学概念教学中，教师的角色也应是灵活多变的。在学生自主探究学习过程中，教师应是组织者与引导者的角色，为学生思路的打开提供助力，帮助学生独立思考、树立信心和获取成就感。

例如，“物质的量”是一个抽象名词概念，学生在学习和理解的过程中存在着较大的思维障碍。教学中，教师可结合生活实例设置以下问题进行讨论：假定我们有一卡车面值为一元的硬币，每一硬币的形状、体积、质量是相同的，我们可以通过哪些方法或途径知道这一卡车硬币的个数？教师引导学生思考、讨论，获得计算出硬币个数的方法，如：①直接数数;②先称量出一个硬币的质量，再用硬币的总质量除以一个硬币的质量;③先称量出100个硬币的质量，用硬币的总质量除以100个硬币的质量，再乘以100;④先量出100个硬币的体积，用硬币的总体积除以100个硬币的体积，再乘以100;⑤先测量出100个硬币的厚度，再将硬币的总厚度除以100个硬币的厚度，然后乘以100;⑥用模具计量（比如一木板上刻有许多凹槽，每一凹槽中正好卡入10个硬币）;等等。

在学生小组对比分析的基础上，总结出计算数量巨大硬币的可行、简单、高效的方法，即引入中间物理量的搭桥换算法。在此基础上引入宏观物质是以微观粒子形式存在的，如一滴水中水分子的数量巨大，让学生思考如何确定一滴水中水分子的数目。参照前面所列举的硬币个数计算的方法学生较容易得出以下结论。

（1）将一定数目的粒子整合成一个数量的整体进行搭桥换算，并把每个微观粒子集体所含的微粒数暂定为NA，从而建立数学模型：

微粒集体的个数=物质所含的微粒总数÷每个微粒集体所含的微粒数（NA）

（2）将一定质量的粒子整合成一个质量的整体进行搭桥换算，并把每个微观粒子集体所含的质量暂定为M，从而建立数学模型：

微粒集体的个数=物质所含的总质量÷每个微粒集体所含的质量（M）

在类比转化的基础上，同时列举日常生活中为了计量的方便使用“箱”“打”“令”等集体计量单位，使学生对“物质的量”这个抽象名词概念的认识具体化，最大限度地在学生脑海中呈现其具象，使学生认识到“物质的量”是一个物理量，表示的是含有一定数目粒子的集合体，一个大单位的微粒集体，从而加深学生的理解和记忆。通过上述数学模型不仅可以很好地完成“物质的量”的教学，还可以为后面的“摩尔质量”的教学埋下伏笔，帮助学生 学习和理解概念的内涵与外延。

二、运用话题教学，突破概念教学的难度

化学概念在高中化学学习中起着基础支撑和整理指导作用，但是在高中化学教学过程中所涉及的概念量多且内容抽象，使学生在学习过程中存在着较大的困难，无法激发学生对化学概念学习的兴趣和热情。认知灵活理论认为，概念教学过程不是简单的传授和讲解，而是一个师生共同探究新知识的过程。因此，在教学过程中教师应设置一个适宜的话题，为学生创造足够的空间和机会，让学生自己去尝试、去探索、去发现，从而揭示概念的形成过程，其效果远胜于教师单纯的讲解。

以“盐类的水解”概念教学为例，教师在引入这一概念时可以设置如下话题：日常生活中，我们常用纯碱溶液除油污，那么纯碱属于哪一类物质？纯碱溶液可用于除油污，其原因是什么？对于这个问题，学生结合初中所学知识较容易得出“纯碱不是碱而是盐，纯碱由于其水溶液呈碱性可与油污发生反应”的结论，紧接着教师可引导学生得出溶液呈碱性，即[OH-]>[H+]。在此基础上可进一步引入话题：纯碱是盐类物质，自身在电离的过程中并不产生H+和OH-，是什么原因使溶液呈碱性？此话题与“盐类的水解”概念的形成有着较为紧密的联系，可让学生开展更为深入的讨论，让学生书写出纯碱溶液中所涉及的电离方程式：Na2CO3=2Na++CO2-3;H2O=H++OH-。接着引导学生认识电离出的CO2-3与H+可结合形成难电离的HCO-3，从而使水电离出的H+浓度减小，水的电离平衡正向移动，最终导致溶液中的[OH-]>[H+]，溶液呈碱性。通过以上话题的讨论及教师的引导，使学生对盐类水解反应的原理、条件、实质、结果有更加全面的认识。在认识了盐类水解原理的基础上，教师可进一步引入话题：生活中，用热的纯碱溶液来除油污效果更好，为什么？ 引导学生 分析其原因并对水解平衡的移动继续进行探讨。通过话题的引入可有效激发学生对概念学习的新鲜感和探索热情，最大限度地突破概念教学的难点，提高学生应用概念解决问题的能力，实现相应的教学目标。

三、引发认知冲突，拓展概念教学的广度

认知冲突是指认知发展过程中原有认知与现实情境不相符时在心理上所产生的矛盾或冲突，其主要理论依据是认知发展平衡化理论。认知冲突理论认为，当原有认知结构与现实情境不相符时，主体只能通过改变原有的认知结构以适应现实环境的要求。因此，在教学过程中教师可以设置一些与学生原有认知相冲突的教学环节，吸引学生的注意力，引发求知欲，调动学习积极性，同时可通过认知冲突修正学生原有认知的不足，拓展学生思维的宽度和广度。

例如，就“氧化还原反应”这一教学内容来说，它既属于概念教学，同时又涉及原理知识，学生在不同阶段对这个概念的学习是有差异的。在初中主要从“得氧”与“失氧”的角度简单认识氧化还原反应。在高一教学过程中可以初中知识为基础开展教学，先列举初中所学的氧化还原反应，如CuO+CO=Cu+CO2，引导学生思考反应过程中存在着“得氧”与“失氧”，同时分析引起变化的本质，此时可列举初中所学的另一个氧化还原反应：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，指出此反应过程中并未“得氧”“失氧”，但却也属于氧化还原反应，从而引发学生的认知冲突，引导学生从化合价的角度认识氧化还原反应，懂得氧化还原反应的特征是化合价的升降，并理解氧化还原反应的实质是电子的转移。在理解氧化还原反应实质的基础上对其原理进行应用，如化学方程式配平的教学中可举例：Cu+H2SO4+H2O2→CuSO4+O2↑+H2O，此时大部分学生会惯性地用一个结果进行表示，没有进行深入思考或是逆向思考。配平结果一出来，学生会觉得已经完成了教师布置的任务，但是当他们发现其他同学还能写出其他不同系数的方程式时，便会产生认知的冲突。在这样的教学环节中，学生的求知欲自然被引发，求解之后的惊喜也会大大增加。这样的教学还会给学生传递一种信息，即认识是不断发展的，学习是无止境的，在完善学生思维方式的同时，还能为学生的认知过程带来新的启发和启示。

四、超越具体事实，挖掘概念教学的深度

深层的概念理解力是今后进行进一步高阶学习及发展必需的能力，同时更是认知灵活理论的精髓。因此，概念教学中，应将教学重心从对事实的强行记忆转移到基于事实基础之上的深层概念的系统理解，摆脱具体知识点的限制和拘囿。教师可以将复杂的问题进行具体化，但是采用超越具体化的化学事实来引起学生的关注和思考，是一种更为深层次的思维模式，它对学生形成处理未知新问题的能力有极大的促进作用和深刻影响。

例如，在进行“摩尔质量（g/mol）、气体摩尔体积（L/mol）、物质的量浓度（mol/L）”相关概念教学时，可以参考日常生活中的“单价问题”，如：苹果的单价为6元/斤，其中除号“/”表示“每”，“斤”表示“重量”，“元”表示“钱数”，即每斤苹果的价格为6元，由此可得：单价=钱数/斤数（重量），将“单价问题”拓展至上述的几个概念中，让学生运用对“单价问题”的理解并结合“摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度”的单位即可得出概念间的关系。如“摩尔质量”的单位为“g/mol”，表示每摩尔物质的质量，同时运用“单价问题”的方法可得出“摩尔质量”与“物质的量”之间的转化关系为：M=m/n。以此类推，运用同样的方法也可得出“气体摩尔体积”“物质的量浓度”与“物质的量”之间的转化关系。在教学过程中，从细小的知识点上升至概念性的原理总结，给学生造一把万能钥匙，只要是类似的问题都可以灵活应对，找到出口。如此一来，不仅能深化概念性知识在学生知识体系中的支撑作用，同时还能为学生实际应用能力的提高提供平台。

运用认知灵活理论为概念教学模式的创新注入新的动力，最大限度地激发了学生对概念学习的兴趣，活跃课堂教学氛围，为学生创造足够的空间和机会，注重提高学生对概念的自我学习探究、自主建构及内化能力，引导学生对所学知识进行合理应用，在应用中总结和提升，提高学生将概念性知识转化为实际应用的能力，提升化学概念教学的质量。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 宋婷.基于认知灵活理论的高中化学概念教学策略研究[D].重庆：西南大学，2014.

[2]王帅.浅谈新课改背景下高中化学概念教学策略[J].品牌（理论月刊），2011（2）：110.

[3]刘艳玲.基于新课程改革的高中化学概念教学策略研究[D].长春：东北师范大学，2010.

[4]黎虹.“先行组织者”教学策略在高中化学概念教学中的应用研究[D].武汉：华中师范大学，2006.