以认知弹性理论为基础的高中化学教学设计分析

谈俊

相对于经济发展来说，教育的发展总是存在一定的滞后性，所以我国当前仍然存在比较明显的教育与现实脱节、结构不良等问题，这不仅严重影响了教学改革的进程，也不利于教学质量的提升，进而会影响学生素质的发展。此时，认知弹性理论的提出和应用为该问题的解决提供了新的思路，而如何使用该理论进行高中化学教学设计则是本文探究的重点。

化学是高中阶段的一门重要课程，但其抽象性强、难度大，很多学生都缺乏学习兴趣，也未掌握有效的学习方法，导致最终的教学效果不佳。为了提升该学科的授课质量，化学教师必须从教学设计入手，以认知弹性理论为基础，不断简化学生的认知过程，同时注重渗透生活理念，引导学生学以致用，以此增强他们的学习实效。

一、认知弹性理论概述

认知弹性理论是建构主义的一个分支，主要指的是在面对变化的事物和场景时，能够根据需求及时将自己已有的知识打散，并以多种方式同时重构，从而获取对应的反馈，并作出合适的反应。在这一过程中，学习者不仅需要用到学过的理论知识，并对其进行筛选、组合以应对当下的情况，还要根据实际需求对这些知识进行灵活应用，不能以固有思维来套用，更不能单纯根据知识的表象来应用，所以该过程实际上是一种深度学习和应用的过程。

认知弹性理论能够引导结构不良知识领域的学习，尤其是在高中化学教学过程中发挥突出引导作用。现阶段的教育教学都强调关注学生的主体地位，引导学生核心素养全面发展，这就要求在具体的教学实践过程中，注重教学设计，通过科学合理的设计来提高学生的认知弹性。认知弹性理论和高中化学学科有效融合，能够提升教学效率。认知弹性理论是二十世纪九十年代由美国学者斯皮罗所提出的。该理论围绕着学习，这是学习者主动构建内部心理表征过程的特点进行进一步拓展，在该理论中认为学习不应当是学习者对知识一种被动接受的过程，而是学习者主动去完善自身知识结构，按照相关的知识体系将知识划分为结构良好和结构不良结构。良好的领域就是能够自然地对应生活中的一些现实问题，结构不良领域的知识则是无法和现实情景对应，相对这种不良知识领域中进行高级的学习，学生们需要进行更深层次的学习，借助学习的知识来解决外部问题，而且将所学习到的知识运用到生活不同领域，这样将理论和知识有机结合。这时候无论外界的环境如何变化，学生们只需更新自身的知识体系，就能够有效解决问题。学生的解决问题能力能够得到全面提升，这个过程就被称作是认知弹性，联系认知弹性。针对高中化学的实际，在高中化学教学过程中，存在着诸多结构不良领域的知识。化学本身是一门以实验为基础的学科，它的知识在学生学习拓展应用的过程中是需要一定抽象化的思维，一些实际化学问题没有和实践生活直接对应的联系。面对这种情况，学生们就需要构建一个思维过程。这个过程与认知弹性理论的发展不谋而合，高中的化学教学需要学生们利用更高级的方式进行学习，这样才能帮助学生对复杂的化学问题全面理解。高中化学教学过程中，教师们要注重提高学生的认知弹性，在当前现实生活中，大部分的化学问题不具有稳定性，有许多潜在无法控制的因素。面对这种情况，学生们一定要自己对知识熟练地应用，灵活地掌握，这样才能够分析问题，做出正确的认知，认知灵活性是学习高中化学必不可少的内容。

二、以认知弹性理论为基础的高中化学教学设计原则

（一）注重知识的内在联系，引导学生系统学习

高中化学知识点之间往往有十分密切的联系，且前期的知识都是为了给后期做铺垫，只有夯实基础，才能保证之后的学习活动顺利开展。而认知弹性理论本身也强调了多种知识融合运用的要求，所以化学教师在拟写教学设计时，要充分考虑学生的认知水平，然后结合当下的章节内容对具体的教学环节进行构建和联系，确保既能引导学生复习旧知，也能帮助学生理解新知，同时可促使他们将新知和旧知综合起来进行解读和应用，并在此过程中实现深度学习，从中提取更多新的知识点，从而实现系统学习。

（二）关注基础知识，并设计适宜的情境

基础知识是学生学习的前提，只有掌握丰富的理论，才能够通过套用、分析理解其内涵，形成感性认知，然后再进行应用，将感性认知转化为抽象经验，进而充实个人的知识库。而认知弹性理论也要求教师关注基础的原理与概念，并为学生创设合适的情境辅助他们理解，所以高中化学教师要在拟写教学设计时，增加解读基础知识的比重，然后设计适宜的情境，让学生将理论迁移到具体的生活場景之中，通过综合分析获取准确的认知，然后再进行内化、吸收和应用。

（三）将具体的概念融入到实例中进行分解

学生的认知水平是有限的，往往需要基于已知去探索未知，而这些“已知”不仅指的是已经学习过的知识，还包括一些生活经验和常识。所以在进行教学设计时，高中化学教师要关注学生的实际水平，同时要结合认知弹性理论，为学生准备丰富的实例，确保将具体的概念、原理融入其中，促使他们在研究和分析的过程之中从多个角度解读知识内涵，形成更为多元、开放的认知，据此提升其学习效率。

三、以认知弹性理论为基础的高中化学教学设计策略

（一）教学目标要具有多元性

结合认知弹性理论拟写高中化学教学设计时，教师要围绕特定主题进行规划，然后基于当下的教学内容设计具体的目标，以推动学生知识、能力和情感态度价值观的发展，还要关注学生的内在体验，以培养学生学习兴趣为目标设计相应的活动，同时要立足学生学情，设定分层次的目标，从而以多元目标引领学生高效学习，推动其良性发展。例如，根据人教版高一第二册课本中《化学反应的速率与限度》这一节内容，教师可以先系统地设计三维教学目标，即分析化学反应速率的概念及影响因素、掌握控制变量法、探究控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用、培养学生的科学探究精神和辩证思维，然后联系认知弹性理论，对教学目标进行分层，据此设计对应方案，即后进生需要掌握较为基础的概念、原理和公式，能够通过应用解决较为简单的问题，优等生需要在掌握基础知识的前提下，对教材中的知识进行深度挖掘，可以灵活运用、综合运用，而中等生的学习目标就位于前二者之间，既要掌握基础，也要能够进行突破性应用。通过设计多元教学目标，教师可以在之后的教学活动中给予学生更加科学和有效的指导，提升整体的教学效率。

（二）教学方法要具有启发性

在指导学生学习复杂的化学知识时，教师要关注知识点的多元表征，并据此设计多元教学活动，使用灵活且具有启发性的教学方法，从而辅助学生通过独立思考、实验探究以及逆向思考等对知识形成深刻的印象，以便强化其学习效果。例如，教师在设计人教版高一第一册课本中的《氧化还原反应》一节的教学方案时，要提前预设教学过程，包括导课、探究、讨论、练习、总结等，同时注重在不同过程中应用不同的方法，即导课时可以使用问题导学法，有效触发学生的好奇心，促使他们围绕已知信息展开探索，而在探究环节，则可以使用任务教学法、合作学习模式以及实验教学法引导学生，为他们提供多个探究渠道，促使其在对应过程中形成灵活的思维、掌握科学的学习方法，并学会从不同维度解读知识，产生深刻的认知之后再尝试使用，在练习环节，教师则可以尝试使用游戏教学法，让学生在轻松的氛围中获取并巩固知识，最后总结时，教师可以运用激励评价法、分层评价法，以便增强学生自信、引导他们针对性改进自我。通过这样的设计，学生能够在课堂中获得更多启发，也会增长能力，还能够将所有知识融会贯通，然后进行正确应用。

（三）教学过程中应有实例和情境

在认知弹性理论的指导下，高中化学教师的教学设计中还应包含实例和情境，一方面可以帮助学生转化知识，降低他们的理解难度;另一方面也可以让学生在特定氛围中把握知识的内涵及其与现实生活的关系，然后用来解决具体的问题，形成深刻的印象之后，不断完善个人的知识体系。例如，教师在拟写人教版高二必修一课本中《水的电离和溶液的pH》一节的教学设计时，可以在预设的教学过程中加入以下示例：近来，某小区的徐先生发现，一旦下雨，家中的雨水管就会漏水，而漏出来的水居然流向了阳台上的两个电插座，导致家里总是跳闸，他们也都不敢在家中随意用电。那么，这是什么原理呢？由此引导学生思考和探究，使他们在分析案例的同时能够对本课的知识点有所了解，初步把握相应的概念和原理。与此同时，教师可以在教学设计中安排一个生动的情境，即利用信息技术播放水的电离微观动画，确保抽象的知识转化为直观、生动的画面，不断降低学生的理解难度。结合实例和情境，学生们能够在脑海中建构较为完善的知识体系，并对教材中的内容形成弹性认知，并尝试创造性应用，有助于切实提高他们的学习质量。

（四）立体化结构，多维分析设计

当前高中阶段化学学科的教学目标，不仅要求学生对理论知识进行掌握，更在于提高学生的综合能力。因此，除了前期的教学目标要有多元性之外，教师们在进行教学的过程中，要学会引导学生。利用立体化结构的设置来帮助化学教学进一步发展，提升现代化信息技术的发展，推动了教学的发展进步，将信息技术和化学教学深度融合，更关注学生的主体地位。教师们在进行化学教学的过程中，联系认知弹性理论，将系统化的概念作为主线，联系化学案例作为辅助，将化学知识和案例有机融合，借助生活化的情景和化学概念的整合，让学生在脑海中对此形成相关的认知，然后结合自身的情況，选择感兴趣的案例点作为化学的切入点，对此展开主动地、深入地分析，帮助学生对化学知识有多角度、多维度的理解，形成特色化、专业化的化学知识体系结构。例如在高中人教版化学学习的过程中，涉及到了物质的量板块学习，学生们接触时会感觉相对抽象，因为在其中所涉及到的物质的量和阿伏加德罗常数、气体摩尔体积、摩尔质量、物体量的浓度等这些内容。学生们理解起来会存在一定的困难，这时候教师就可以借助基本的理论融合相关的实际，来帮助学生学习。初中阶段学生们学过盐酸和氢氧化钠的反应，也学过木炭燃烧的反应。在这个过程中，这两个不同的化学反应就可以作为基本的案例，学生们选择自己感兴趣的案例进行深入分析，能对化学知识有进一步的掌握理解。

结束语：

总而言之，高中化学教师在设计具体的教学方案时，要充分参考认知弹性理论，为学生预留更多自主认知、灵活思考的时间和空间，促使他们在探索中掌握知识规律，构建完整的知识体系，以此提升其学习质量。与此同时，高中化学教师要灵活应用各种现代化的教育技术和手段，简化理论教学的过程，减轻学生的学习负担，同时引导学生树立弹性认知的意识，促使其从不同角度看待和分析问题，并学会迁移应用，从而有效提升其化学综合素养。