让深度学习发生：知识结构的视域

邹国华 童文昭 杨梓生

摘要： 知识具有严密的逻辑结构，可以从内在结构、关联结构和发展结构三个维度进行剖析，结构化程度越高，越有利于知识发展为素养。从知识结构的视域看，深度学习的目标就是要促进知识在三个维度上都向高水平方向发展。因此，促进学生知识内在结构、关联结构和发展结构的高层次发展，是知识结构视域下实现深度学习的途径。

关键词： 知识结构； 深度学习； 途径

文章编号： 10056629（2023）05002506

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

知识是人类在长期认识和改造世界的实践活动中总结形成的，是人类认识的结晶。知识是经得起实践检验的，具有严密的逻辑结构。学校教育的最终目标是发展学生的能力、素养，而发展能力、素养的根基是知识，教学活动没有知识的参与，教育就失去了着力点，会成为无源之水、无本之木。零散的知识不利于提取和运用，也限制了能力、素养的生成和发展，因此，新课标指出，要关注知识的结构化。然而，截至目前，关于深入研究知识结构的相关文献依然较少，因此，开展知识结构的相关研究具有必要性。知识有何结构？如何优化已有的知识结构？既是提升学习者学习能力，以深度学习促进知识转化为素养需要解决的问题；也是教师优化教学，让教学走向深度需要研究的问题。

1 认识知识结构的三个维度

关于事物的认识，哲学上认为可以从静止和运动两个状态辩证地进行分析。认识知识的结构，也应该从这两个角度辩证地进行剖析。从静态角度看，人类在进行同一类属的生产、生活实践时，提炼、总结共通的心智和技能，并记录下来，形成了知识，其包含本质、属性、功能、结构、要素、意义及其相互联系等内容［1］，这也就是我们认识知识结构的一个维度：内在结构。从动态角度看，人类在从事社会性活动中总结形成的知识总是由少变多、逐渐增长的过程，最早获得的是零散的知识点，知识在增加的同时，知识间的逻辑关联也逐渐产生，最后形成具有完整结构的知识体系，这是我们认识知识结构的另一个维度：关联结构。人类首先形成的是用于描述物质、事件的知识，随着发展的需要，人类需要运用知识提高生产效率、改善生存环境，这就需要创生出“如何使用知识”的知识及观念，这是认识知识结构的第三个维度：发展结构。

1.1 维度一：知识的内在结构

从静态角度来说，知识是人类认知的基础，是由一系列相互联系的基本概念、命题和推理形式组合成一个整体上完整的、系统内部自足的，要素间相互联系的，能够反映对象的本质、属性、功能、结构及其内外联系规律的系统［2］，因此，知识具有严谨、稳定的结构，不能被随意篡改，经得起逻辑推敲和实践检验。要精准、深度掌握某个知识，要先剖析知识的内在结构，知识由符号、逻辑和意义三个不可分割的部分组成，三者之间的关系如图1。

符号是知识的表达、呈现形式，是知识的外表。知识要被记载、传承、传播，需要以文字、图表等形式进行准确地、显性地表达和记录，以保证知识在传承、传播过程中保持精准、稳定、简洁、快捷。知识的符号描述是知识最基本、最外层的形态，学生学习最先触及的往往是知识的符号形式［3］。知识常见的符号表征有文字、公式、图表、具有学科特质的用语等单重或者多重表征。从学习的角度来说，如果单纯掌握知识的符号这一外层结构，是无法真正理解知识的，当然也就会影响知识的迁移运用。例如，在氧化还原相关知识的学习中，教材所呈现的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、氧化反应、还原反应的文字概念即为相应知识的符号，仅仅停留在对这几个概念的符号掌握上，未做进一步的深加工，是无法理解氧化还原的本质的。

逻辑是知识的内在涵义或关联，是知识的具体内容。对于知识点本文将未经关联加工的单个概念、定律等称为知识点。而言，要在符号的基础上，厘清符号所包含的逻辑，清晰界定知识点的内涵与外延，例如，“在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物称为电解质”就包含了以下几点逻辑：（1）电解质属于化合物；（2）溶于水形成水溶液能导电或者受热熔化能导电，只要满足条件之一即可；（3）上述（1）和（2）必须同时满足。理解了“电解质”知识符号内含的逻辑，就不难理解为何难溶于水的AgCl、 BaSO4属于电解质，而溶于水后的溶液以及熔化时均能导电的金属钠不属于电解质。对于知识体系而言，需要清晰理解和界定符號背后的关联逻辑，逻辑结构越完整、越系统，知识间的联系就变得越紧密，越有利于理解学科的本质，也越有助于促进知识的运用。例如，图2呈现的是氧化还原中的一个知识片段，可看作比知识点稍大的知识（由多个知识点组成），学习过程中，要超越图示的形态，清晰理解图中各知识点为何能这样关联，依据是什么。

意义是知识的用途、价值以及知识中蕴含的价值观，是知识的内核。知识能在人类社会性活动中形成、传承及传播，本质上来说，就是知识本身具有意义，其意义在于指导人类分析并解决问题，能促进人的品格和价值观的发展提升。如果说掌握知识的符号形态及逻辑形式是个体将外部的知识逐渐内化为自身的一部分，那么，理解知识的意义，就是将自身知识灵活自如地输出以解决实际问题的重要一环。因此，知识的意义理解可视为个体内部世界与外部世界联系的桥梁。例如，梳理了图2所示的多个知识点之间的逻辑关系，还要清楚相互关联的这些知识有何用，何时能用，如何使用，即要明确图2中所包含的知识逻辑关系的意义。当头脑中清晰认识到其用途和价值时，面对复杂、陌生的氧化还原反应时，能快速、准确分析出反应的本质问题；与此同时，还要认识到图2中所含知识能用于实现物质转化，为人类服务，要提高责任意识，将来用氧化还原知识为促进社会进步、保护环境做出贡献。

1.2 维度二：知识的关联结构

知识的学习是按一定的时间顺序进行的，其依据是学生的认知、思维、心理等的发展时序特征，因此，学生最先掌握的是一个个的知识点。点状的知识经过逻辑关联，能形成部分关联的片状知识，再进一步进行片状知识之间的关联整合，能形成结构完整、严谨的知识体系。为方便表达，本文将处于孤立点状、部分关联和相对完整关联的知识称为点状知识、片状知识和系统知识（如图3）。

点状知识是零散分布的孤立知识点。点状的知识间未建立关联或者建立稀疏关联，是未经过加工处理的多个知识，在学生头脑中呈现的是零散的知识点，没有形成知识结构，既不利于储存记忆，也无法灵活提取，自然影响了知识的灵活运用。以氧化还原相关知识为例，氧化还原反应、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、氧化反应、还原反应等一般分散在不同的课时中学习，学生在没有进行知识关联的加工前，学生头脑中呈现的是零散、孤立的知识点。

片状知识是建立了部分关联的知识序列。知识之间存在着从属、并列、衍生等逻辑关系，对所学的知识之间的“近亲关系”进行梳理，使知识之间的逻辑关联显现出来，提升和改善头脑中知识的结构。片状的知识结构水平不高，常表现单元内、模块内的知识形成关联，能解决部分熟悉领域的问题，当面临陌生、复杂问题时常常不知所措、无所适从。例如，对氧化还原反应、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、氧化反应、还原反应等知识进行单元内阶段性梳理，可形成如图3所示的片状知识。

系统知识是具有高度、紧密关联的知识体系。学生在片状的知识序列的基础上，根据知识间从属关系、并列和交叉联系、衍生关系等，进一步建构出模块间、学科内，甚至学科间的知识关联结构，提炼知识的“远亲关系”，促进知识形成逻辑严密、结构清晰的知识体系。系统知识结构水平高，在面对复杂、陌生问题时有利于灵活运用。例如，完成高中阶段课程学习后，将氧化还原知识与元素化合物、电化学、离子反应等化学知识，甚至与生物学科知识建立联系，能形成高水平结构的知识联系，建构完善的知识体系。

1.3 维度三：知识的发展结构

从知识的发展来看，人类首先需要获得描述物质、事件的事实或概念性知识；在此基础上运用人类的反思、总结的意识和能力，创生出指导知识运用于生产劳动的思想、思维和方法，形成了方法性知识，知识的形态发生了第一次飞跃；进一步回顾思想、思维和方法创生的过程，将知识又升华为具有统摄意义的核心观念，知识的形态完成了第二次飞跃。三者间的关系如图4。

事实、概念性知识主要是用于描述物质、事实或界定概念，属于最基础的知识，其他知识都是在此基础上发展、衍生而來，是方法性知识、核心观念的根基和源泉。例如，在化学学科中，氧化还原反应、氧化剂、氧化反应、氧化产物等相关概念，元素单质及其化合物的理化性质，离子反应的概念、条件等均属于事实、概念性知识，能解释物质世界“是什么”的问题。

方法性知识是人类在运用事实、概念性知识进行认识和解释世界的过程中，继续发展、总结知识是如何使用、何时使用等问题中形成的，是指导人们“如何用”知识的方法、思想或思维。例如，氧化还原理论可以指导人们认识陌生物质的氧化性或者还原性，具体要如何运用呢？经过实践、反思后，可以总结出研究物质氧化性或还原性的一般思路：（1）根据物质中所含元素化合价升或降的可能性，预测物质可能具有还原性或氧化性；（2）如果预测物质具有氧化性（或还原性），就需要寻找另一种具有还原性（或氧化性）的物质，通过实验检验两者能否发生氧化还原反应，以检验预测［4］。这是理解了氧化还原理论本质后进一步发展、提升形成的认识思路。

核心观念是对方法性知识的进一步抽象、提炼和升华，建构出具有统摄作用的学科核心观念。学科核心观念处于最上层，具有可持久性、可迁移性等特征［5］，能帮助学生超越割裂与碎片化的学科事实、信息、概念、原理，并能够将零散的知识建立起有效的、结构化的联系［6］，提高学生对学科本质的理解。例如，在学习了氧化还原、元素化合物性质、周期律等知识后，要提炼出“物质是由分子、原子或离子构成的，物质的结构决定性质，性质反映结构，性质决定用途”的化学核心观念。

2 知识结构视域下深度学习的途径

深度学习强调对教学内容的结构化，帮助学生全面把握知识的内在联系；强调为学生创设适当的具有真实情境的活动，提供解决真实问题的机会，促进知识的实践转化和综合应用；强调正确的价值立场与价值判断，关注教学的价值取向，引导学生理解、反思所学习的内容与过程，进而形成积极的社会性情感、态度与责任感［7］。讨论知识的结构，其目的是要超越符号表征，理解知识的内在逻辑和意义；让点状的知识进行逻辑关联，形成完整的结构体系；从事实、概念性知识掌握，到探索知识的规律，形成思维、方法，最后升华为化学核心观念。这正是深度学习的价值追求，从知识结构的视域来看，知识结构化的三个维度，是让学习走向深度的三个途径（如图5）。要形成高水平的知识结构，需要有着力点，而交流研讨、情境问题解决、实验探究、归纳总结等学科实践活动，就是有力的抓手。

2.1 关注知识的运用，从知识的符号学习转向意义建构

知识结构的习得，如果缺失了学习者的内在理解、思维，忽视学习者的探究、知识运用，知识的育人价值便难以实现，知识不仅异化为单一性的符号表征，甚至成了心智未经消化

的负担［8］。要让学习走向深度，就要帮助学生从知识的符号学习转向意义建构，而实现这一转变的途径就是知识的运用。知识的运用即为学生进行学科实践的过程，教师在教学中创设真实问题情境，学生身临其境，像学科专家一样，分析、思考问题，探索问题的解决方案。学生只有先明晰知识的内涵、逻辑，才能灵活运用于问题任务的解决；同时，在知识的运用中，又进一步理解了知识的逻辑和意义。以Fe2+和Fe3+检验的知识为例，如果仅仅记忆Fe2+和Fe3+的各种检验方法，这仅仅是符号记忆，属于浅层学习；若以“探究补铁剂中铁元素的价态”等真实情境为载体，让学生先预测补铁剂中铁元素价态的可能情形：（1）只有Fe2+；（2）只有Fe3+；（3）既有Fe2+又有Fe3+，在此基础上进行实验方案设计，并提供试剂，让学生进行实验探究。这样的学科实践活动中，学生必然要思考不同价态铁离子要如何检验，自然也明白了Fe2+和Fe3+检验知识的意义。通过亲自实践，学生还能体会检验方法的选择与溶液环境密切相关，不能按部就班，需要灵活选择、运用检验方法，如NaOH溶液不适合用于低浓度Fe2+或Fe3+的检验，而KSCN溶液可用于痕量Fe2+或Fe3+的检验。通过Fe2+和Fe3+性质预测、检验等实践活动，促进了知识的运用，赞赏化学在生活、生产等领域的重要贡献，实现了知识从符号理解到意义建构的深度加工。

2.2 及时完善知识的关联结构，建构系统的知识体系

头脑中处于零散状态的知识点不会自动地进行结构关联，需要学生主动归纳、总结，让点状知识转化成片状知识，最终走向系统的知识体系。为了实现这一目标，教师要把握时机，适时以问题或任务驱动，引导学生以思维导图、概念图、知识提纲等形式对知识进行归纳、总结，分步完善知识“近亲”“远亲”的关联结构。在完成课时、单元教学时，及时开展分类与归纳等学科实践活动，引导学生进行知识归纳、总结，促进片状知识结构的形成；在完成模块、学年教学时，要通过学科实践活动，引导学生进行模块内、模块间、学科内、学科间的知识总结，使片状知识进一步完善其关联结构，形成知识体系。例如，在完成物质的聚集状态的教学后引导学生从晶体类型、晶胞结构、组成微粒、微粒间作用力等方面将章节内容进行总结，并将整理所得的知识结构以概念图（如图6［9］）或其他形式进行显性化表达，通过学生所绘制的概念图，可诊断学生对晶体结构相关内容的掌握情况，必要时帮助学生完善知识结构。

2.3 注重方法、思维的提炼和升华，促进核心观念的形成

不进行实践运用，不进行方法、思维的提炼，不抽提出学科核心观念，事实、概念性知识结构再完整，也仅仅是内容之知，不足以将知识转化为素养［10］。要超越内容之知，上升为方法之知，升华为学科核心观念，关键环節还是进行特定的学科实践。在面对真实的学科问题时，学生像专家一样进行思考、分析、探索，最终问题得以解决，教师要抓住时机，引导学生对问题解决全过程进行复盘，反思问题解决过程中如何分析问题、提取知识，如何探索问题的解决方案，并迭代优化。复盘这些过程，让隐藏在实践活动中的方法、思维逐步显现，并引导学生将方法、思维以文字、图示等形式进行显性化表达。在完成阶段性学习后，教师还要联合单元间、模块间的方法、思维，进一步抽提出具有统摄意义的核心观念。例如，在学习铁、硫等元素单质、化合物的性质及其转化等知识后，要引导学生复盘学习的全过程，总结学习元素化合物的思路：（1）确定物质的核心元素化合价及所属类别；（2）从价态角度可预测物质的氧化性或者还原性，从类属角度可预测该物质可能具有的通性；（3）基于（2）中的预测，设计实验方案，检验物质的化学性质；（4）物质可能具有特性。根据这样的思路，可以迁移到其他元素及其化合物性质的学习。在完成所有元素及其化合物性质的学习后，可以引导学生进一步抽提出“物质由元素组成，具有多样性，可以分成不同类别；化学反应可探索物质性质、实现物质价态或类别的转化；认识物质及其转化在生产生活中具有重要价值”的核心观念。

知识结构的三个维度并不是相互孤立、分离的，而是相辅相成、相互包容的，只有理解知识的意义，才能理解学科的本质，才能建构出完整的知识体系；具备了完整的知识体系，才能抽提出统领众多知识的核心观念。相似的，头脑中知识升华为学科核心观念，自然能以核心观念来统领头脑中的知识碎片，形成完整的、结构清晰的知识体系。概言之，促进学生知识内在结构、关联结构和发展结构的高层次发展，是知识结构视域下实现深度学习的途径。

参考文献：

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［5］李刚， 吕立杰. 国外围绕大概念进行课程设计模式探究及其启示［J］. 比较教育研究， 2018， （9）： 35～43.

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［7］刘月霞. 指向“深度学习”的教学改进： 让学习真实发生［J］. 中小学管理， 2021， （5）： 13～18.

［8］［10］张良. 深度教学“深”在哪里［J］. 课程·教材·教法， 2019， 39（7）： 34～40.

［9］童文昭， 邹国华， 杨季冬. 基于学习进阶视角的化学核心概念的界定［J］. 化学教学， 2019， （2）： 1～5.