中学化学知识结构化呈现方式的研究

张莹，罗佳蓉，朱金苗

（合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽合肥230601）

化学学科知识点繁杂琐碎，关联性不够紧密，面对繁多的知识点，学生较难清晰准确记忆掌握，传统的化学课堂常常是以罗列知识点为主要手段开展教学。这样做不仅忽略了学生记忆和学习的特点，也无法挖掘化学学科知识的潜在关系，很大一部分学生对化学知识的学习方式仍停留在记忆和背诵的层面上，这样典型的“机械学习”易造成学习时间长，但有效学习时间短的困境，学生学习经常会陷入“一听就会，一放就忘，一做就错”的学习怪圈。对于程序性知识，应以能否在实际情境中应用规则作为标准，综合性的高考试题就是例子，它需要学生快速准确地提取对应知识信息并进行针对性作答，这需要学生具备独立分析问题、解决问题的能力，而往往这些方面是很多学生欠缺的。仔细分析这些综合题可以发现，都是重要的基础化学知识的联系迁移，如果能够在复习阶段引导学生将化学知识构成有意义的知识组块，或者教师将结构化的知识呈现给学生，引导学生在大脑中有层次逻辑地存储知识，使学生逐渐养成主动构建学科知识结构的学习习惯，必将提高学生化学学习的有效性，从而促进学生认知思维能力的发展，达到事半功倍的效果。

1 化学知识结构化的表征形式

化学知识结构是由化学命题概念构成的化学知识体系，它通过最简约、最概括的方式反映了化学物质本身的特性及其变化规律，是科学真理的客观反映。知识的表征是影响知识结构化的主要因素之一，是指知识或信息在头脑中的表示形式，直接影响知识的结构化程度，将组织有序的结构化知识呈现给学生或教会学生将知识结构化的方法，将有利于学生理解知识、记忆知识和进行有效地提取检索知识。基于程序性知识、陈述性知识和策略性知识的类型，以及化学学科知识结构的特点，总结出以下几种在实际教学中较为有效的知识结构化呈现方式。

1.1 语言形式的“知识结构化”

这种呈现方式适用于陈述性知识，可以把识记类知识通过语言组织但又不空洞的形式引导学生自行总结归纳出来，比如用散文的形式让学生自己尝试呈现所学的化学物质的物理和化学性质。

例如让学生用散文的形式对二氧化碳的知识进行总结并呈现:我是二氧化碳，小名碳酸气，文艺点的名字又称碳酸酐或碳酐，在化学上用CO表示我。常温下我是无色无味无臭的气体，密度比空气略大，我的相对分子质量是44，在标况下，我的密度是1.964×10g/mL，我的兄弟一氧化碳，是个狠角色，有毒，易燃，我和我的这个兄弟有很大差异，我的化学性质比较稳定，不支持燃烧，因为我的这个特点，人们经常让我充当灭火器的主要成分。

通过这种方式既让学生在认知层面上主动构建出化学知识的框架，又能够从记忆和理解的层次上熟识所学的化学知识。

1.2 表格形式的“知识结构化”

表格的形式在中学化学教材中较为常见，也是比较典型的知识呈现方式，它的特点较为突出：能使容易混淆的知识在横向和纵向上得到深层次的比较；在知识的共通点上凸显出规律性——便于记识；在知识的不同点上体现差异性——便于区分，适用于陈述性知识，有利于学生对知识概念的理解和剖析，深化对知识的应用，从而提高学习效率。如刘淑花在《促进知识结构化的高三化学复习教学研究》中通过此呈现方式进行实践教学并通过问卷调查证明了在高三复习阶段进行化学知识结构化教学对于促进学生对知识的理解、记忆、运用能力的确有积极的作用，见表1。

表1 自主复习物质的颜色

学生在辨析物理性质和调用知识时经常出现混淆，所以在表格中罗列和对比性质，可以让学生提高注意，分清差异，有利于知识的结构化储存，加速使用过程中的调取速度。

1.3 思维导图式“知识结构化”

思维导图最早是由英国著名心理学家、教育学家托尼·巴赞(Tony Buzan)在上世纪60年代创造的笔记方法，为了解决传统笔记缺失关键词，记忆储存时间短，无法激发大脑潜力的弊端，其结构如图1所示。

在高中化学的学习过程中，思维导图是难度较大的一种结构呈现方式，但是现在中学教学更为提倡，因为它的使用有利于学生理清思路，以点及面开拓学生的思维路径。如陆尧在《思维导图在高二化学概念原理知识教学中的实践研究》中运用图2的思维导图进行实际教学，通过检验得出思维导图在高二概念原理性知识的学习中，对学生的学习有较大帮助，说明采用思维导图的教学方法来学习高二的概念原理性知识有一定效果。化学教师可以将思维导图引入教学中，让学生更深入地了解化学知识，并帮助学生构建具有自身特色的知识体系，同时发展自身的思维特点。

1.4 概念图式“知识结构化”

图1 思维导图的结构

图2 化学反应速率的影响因素（温度、催化剂）思维导图

概念图是康奈尔大学诺瓦克博士根据奥苏泊尔的学习理论所提出一种知识表征方式。化学概念图就是将化学概念之间有机联系起来的空间网络结构图，具有形象化、结构化和图式化的特点。概念图的构建，有助于学生更加全面、深刻地理解化学概念的相关知识；帮助学生将知识结构中的新旧知识进行整合，强化思维能力并最终学会学习。

通过在学习中构建概念图也能让学生优化自身的知识结构。如李影在《化学概念图促进初中生知识建构的应用研究》中通过“含碳的物质概念图”（见图3）的呈现，让小组进行自主补充和构建，学生先从含碳物质的种类、性质、用途以及制法角度认知了含碳物质，进而从宏观和微观两个层面认识这些物质的分类及其联系，最终在形成知识体系的基础上促进知识连接及连接点上的知识生长，达到了很好的教学和学习效果。

1.5 网络图式“知识结构化”

图3 含碳的物质概念图

网络图的使用主要集中在不同物质转化关系的表达上，在运用时可将有联系的知识放在一起对比。酸和碱是中学化学教学的一大主要内容，将其与盐类水解、中和反应、电离反应、复分解反应等知识结构进行纵横对比联系，结合探究式的教学方法，学生自主构建化学知识网络图时，能够发掘物质之间的潜在关系，促进知识的结构化，提高结构化水平和知识的迁移能力。

图4 综合知识网络图

李艳在《高中化学知识结构化教学的研究中》运用图4通过实践教学得出化学知识结构化教学能够：促进学生对化学零乱知识的记忆、理解和整合能力发展；提升学生认知结构的发展和化学学习能力；在学生总结归纳知识过程中促进思维能力的发展和增强图文并用的能力。

综上所述，“知识结构化”在很大程度上对中学化学的学习和教学都有着明显的促进作用。如果化学教师在教学过程中运用“结构化”的思想建立起知识之间的联系，并引导学生利用诸如文中所述知识结构化的呈现方式表征化学知识，从而加强知识的记忆理解，加快学生知识的调用，提高学生的学习能力，进而提升学生化学学科的核心素养。

2 化学知识结构化的实施

“化学知识结构化是学生化学学科核心素养形成和发展的重要途径”。通过对化学知识结构化的研究以及参考相关教学实践的基础上，在相应的教学实施过程中有以下建议希望引起教师们的注意：

（1）化学知识结构化的呈现方式多种多样，要基于该知识点的属性特点以及在教材中的作用来选取合适的呈现方式，会达到事半功倍的效果，比如上文提到的，在酸碱知识处可与盐的知识进行对比联系，从而帮助学生把酸碱盐这部分的知识进行全面、深层次的理解。

（2）化学知识结构化的顺利进行，一定要基于学生的已有认知结构，教师必须了解学生的知识架构，并根据学生现有的实际认知情况和对知识的理解水平，结合化学学科知识结构，寻求最佳的知识结构呈现方式，帮助学生头脑中的知识系统化、层次化、结构化，以达到最佳的理解效果，这对于教师来说既是考验，也是有效提升教学水平的好方法。尽可能地调动学生的主观能动性以及学习积极性，配合探究教学，运用先行组织者、系列插图、卡通动画以及听觉的相关解说和细致的提问来促进知识的整合。同时引导学生主动构建或是补充自己已有的认知结构，教师在此环节作用很大，要及时发现掌握学生新的认知结构，有错误的理解及时修正，不可“误入歧途”，对理解正确的要进行适当鼓励，对所有学生予以充分的信任，让学生尽情发挥出自己的想象力和创造力。

（3）培养学生和教师自身的“知识结构化”意识以及能力。在实际教学中，教师首先要将教材进行加工整合，对各章节的知识点进行充分剖析理解，通过各种手段给予学习者相关的提示而不是对信息的简单传递。学习者在教师的有效提示下先对信息进行自我选择，并对所选信息与自己脑海中原有知识间建立一种因果联系，最后获得对信息的理解和新的知识构建。

（4）化学知识结构化，体现着“发展学生化学核心素养”为主旨的高中化学课程理念。在具体教学实践中，若能充分认识高中化学课程体系、学生学习的认知背景、知识重点和学习难点，引导学生准确把握核心概念、原理等逻辑意义及他们反映出的化学思想以及方法，培养学生深度挖掘通过知识所体现的科学方法、科学思维过程的能力，这些需要教师站在更高的高度、用更广阔的视野做好教学内容结构化的教学实践。

3 结束语

“素养为本”的化学课堂教学需要构建知识“结构化”的新课程中学化学思维课堂。一般学者对知识的表征和呈现方式目的仍然是停留于怎样使信息进入学习记忆系统的层面，教师的教学也主要是一种信息的单一传递，学生则是信息的被动接受和记忆者。文中所提到的几种结构化知识呈现方式具有由内而外的主动构建，并且结合探究式教学以及突出强调学习知识是学习者所面临的刺激信息通过一系列主动内部构造被转化加工进行新的构建的过程。从以往的注重信息的存储机制转向了更加深入的学习过程必不可少的信息处理机制，让学生自己参与到知识的构建中来，让学生意识到自己是知识的构建者。即从注重外显行为向注重内部构建过程转化，这对于中学生的核心素养培养是十分必要的。化学教学依据合适的化学知识结构化呈现方式，塑造学生思维活动多样的结构化，进而达成化学学科核心素养的结构化，实现真真正正发展学生思维能力的理念。