1 化学知识结构与化学认知结构
1.1 化学知识结构
化学知识结构是存在于个体之外的知识, 是人类的一般知识, 以著作、论文等形式存在。广义的讲, 化学知识结构就是化学学科体系, 是人类迄今为止所积累的化学知识的总和。在学校教育中, 我们是从狭义的角度去理解化学知识结构的, 通常, 我们把化学教材中的知识结构等同于化学的知识结构。
1.2 化学认知结构
化学认知结构是个体的知识, 根据现代信息加工心理学对知识的分类理论 (把知识分为陈述性知识和程序性知识) , 化学认知结构是贮存于个体长时记忆系统内有关化学的陈述性知识和程序性知识 (包括策略性知识) 的实质性内容和它们彼此之间的联系[1]。
2 化学知识结构与化学认知结构的区别
化学知识结构与化学认知结构的主要区别如下。
第一, 知识的类型不同。从广义的知识分类来看, 化学知识结构主要是陈述性知识, 也包括有一般的程序性知识, 而认知结构既包括陈述性知识和一般的程序性知识, 还包括有特殊程序性知识——策略性知识。策略性知识是在个体掌握陈述性知识、运用规则和概念对外办办事 (获得程序性知识) 的过程中获得的。
第二, 知识的表现形式不同, 教材中的知识主要以文字符号详细表达, 而学生头脑中的知识则主要是以意义表达, 也就是说, 详细的文字或图像资料是以简约化了的形式保存在学生的长时记忆中的。
第三, 知识的完备性不同。教材中的知识是完备的、系统的, 顺序性和逻辑性很强, 而学生头脑中的知识结构往往是很不完备的、缺乏系统性的, 知识的顺序性也淡化了, 代之以一种立体的表现出层次性和网络性的结构贮存。对新知识的掌握而言, 学生不一定能将教材的结构准确纳入到自己的认知结构中去。个体的认知结构的形成过程是一个学习者主动建构知识的过程[2]。
二者的区别表明, 化学知识结构不会自动的转化为的个体的认知结构, 学生并不是把教材中知识结构直接搬到自己的头脑中来形成自己的认知结构, 而是以已有的经验为基础、通过与外界的相互作用来形成自己的认知结构。因此, 认知结构的形成过程是一个学习者主动建构知识的过程。
3 化学知识结构与化学认知结构之间的关系
化学知识结构与化学认知结构存在联系:第一, 化学知识结构和认知结构是可以相互转化的。奥苏伯尔认为, 学生的认知结构是从教材的知识结构转化而来的。学生在学习过程中, 按照教材的知识结构来理解知识, 从而形成自己的认知结构。同时, 从某种程度上讲, 教材的知识结构也可以由人的认知结构转化而来, 化学学科知识是人类智慧的结晶, 即化学教育工作者将人们已经积累的化学知识进行精选, 按照学生的认知规律、社会对化学教育的要求等因素的综合考虑来组织教材, 从而形成一定的化学知识结构。
第二, 教材的知识结构有转化为学生的认知结构的可能。在奥苏伯尔的学习论中, 他区分言语材料的逻辑意义、潜在意义和学习个体的心理意义。逻辑意义相当于知识结构;潜在意义是指个体具有适当原有知识条件情况下能被个体同化的人类知识;心理意义指个体所习得的知识, 即个体的认知结构。教材中的知识不仅具有逻辑意义, 还具有潜在意义, 这部分具有潜在意义的知识, 是能够被学生所接受的, 也就是处在学生的“最近发展区”, 它与学生原有的认知结构是存在着直接关系的。
化学知识结构和认知结构的关系说明, 化学知识结构是能够转化为学生的认知结构的, 而这种转化是有条件的, 不是随意的, 当教材的知识结构能够被学生理解, 能够与学生头脑中原有认知结构发生实质性的、有意义的联系时, 认知结构趋于完备、系统化。
4 化学知识结构向学生的认知结构转化的途径和方法
4.1 教材本身具有良好的逻辑结构
布鲁纳认为, 不论我们选择什么学科, 务必是学生理解该学科的基本结构。学生的学习结构是从外界化学知识结构转化而来的。良好认知结构的构建过程就是学生头脑中的知识不断接受外界知识的过程。因此, 教材的逻辑结构在学生良好的认知结构的构建过程中起着很重要的作用。我们当前使用的教材都比较注重教材的逻辑结构, 如目前的高一化学新教材中的知识体系安排, 先安排氧化还原反应、离子反应、化学反应中的能量等理论性的知识, 这些理论性的知识具有高度的概括性, 能帮助学生更好地理解元素化合物知识;接下来学习的卤素、碱金属等元素族的知识, 为物质结构和元素周期律理论提供丰富的事实材料, 教材体现了由具体到一般的逻辑顺序;之后教材编写了硫和硫酸、碳族元素、氮族元素及镁铝等, 此时则运用物质结构、元素周期理论指导这些元素化合物知识的学习, 这是一般到具体的逻辑关系。
值得注意的是, 过分强调化学学科的知识结构体系, 不利于学科知识的更新, 一些反应化学学科发展的最新的科技成果难以在化学教材中体现出来, 也不利于学科知识与社会生活的结合。同时, 过分强调学科知识结构, 还难以兼顾学生的认知特点。所以, 在化学课程改革中, 要从学生的认知特点和社会的需求对化学教育的要求出发, 改变原来教材过分强调知识逻辑结构的状况。但是不是应该完全放弃逻辑结构呢?我们认为, 整个教材体系中, 逻辑体系可以不必要求太缜密, 但不能放弃逻辑结构。如在章节或某个知识范围内, 还是要慎重考虑学科的逻辑结构, 因为好的逻辑结构是有利于学生形成良好的认知结构的。
4.2 教师帮助学生利用教材的知识结构形成良好的认知结构
学生认知结构的形成, 既可以由教材直接转化而来, 也可以在教师的指导下获得, 而教师指导时效率更高, 这个过程经过了教师中介, 体现了教师在学生认知结构的形成中起主导作用。
首先, 教师要注意引导学生熟悉教材的逻辑结构, 包括熟悉教材中各个部分之间的逻辑联系和每个部分内的知识的结构, 从宏观和微观上把握教材的结构。在宏观上, 把握教材的总体结构, 让学生了解教材由个别到一般、再由一般到个别的编排顺序 (对于个别的元素族, 先选取有代表性的元素重点选讲, 再推及一般的性质, 最后介绍该族其它元素及其化合物的性质) 。在微观结构上, 如介绍某一元素及其化合物时, 教材大都以一定的内在逻辑结构安排, 即先讲解结构, 再论述性质, 接着介绍制法和用途。这反映了化学中的方法论思想, 即结构决定性质、性质决定用途。
其次, 教师还要深入了解学生原有的认知结构, 把握好教学起点。学生的原有的认知结构是学生学习的必要条件, 学生头脑中已有的知识经验对新的知识经验能起到同化作用, 如果没有必要的知识基础和背景知识, 就难以有效将新知识同化到原有的认知结构之中, 难以取得应有的教学效果。因此, 教师要深入了解学生原有的知识结构状况, 从而把握教学起点, 进行有针对性的教学, 有效地将化学知识结构纳入到学生原有的认知结构之中。
再次, 教师要运用教学策略, 设法降低教材中知识结构与学生的认知结构相关。教材中, 有时不可避免地出现学生在当前阶段难以理解的知识, 这时, 教师就要运用适当的策略, 设法降低教材知识结构的难度, 使新知识能与学生的“已知”产生联系。如在高一化学中学习气体的性质时, 学生在物理课中还没有学习过理想气体状态方程, 如果我们直接拿出理想气体状态方程让学生记住, 学生势必难以理解。但如果我们从学生能够理解的气体的热胀冷缩性质引出气体温度和体积之间的正比关系, 用类比的方法引出气体分子数与压强成正比的关系, 就可以帮助学生建立起对气体分子数、压强、温度和体积之间关系的直观认识。
4.3 一种形成化学认知结构的策略——化学概念图制作技术
化学概念众多, 这给教学带来了一定的难度。要有效的进行化学概念教学, 就必须注意概念之间的联系。一个比较适用的方法就是将概念组织起来构成知识网络, 我们称之为概念图制作技术。概念图的实质就是以科学命题的形式表示概念之间的关系, 它帮助学生首先弄清教学内容中少数几个关键性的概念, 最后用具体的例子证实概念, 通过这种方法, 把尽可能多的基本概念有机地联系起来。这种概念的组织形式与认知结构中知识的表征形式有很大的相似之处, 陈述性知识正是通过命题网络来表征的, 所以我们以制作概念图这种形式来学习概念, 能帮助学生更好地形成认知结构。
一个概念图通常包括以下几个方面:第一, 命题, 用来表示概念之间的联系。第二, 概念的层次等级, 概念图中的概念之间必是存在一定的关系:上位概念、下位概念和并列概念。第三, 概念的横向联系, 概念图必须反映出同一或不同抽象层次概念之间的横向联系。第四, 实例, 概念图中的概念还应用具体事例丰富和加强学生对概念的认识。下图是中学化学中有关电解质溶液的一个概念图[3]。
概念图制作技术是通过在教师指导下学生绘制知识网络图的方法来帮助学生掌握知识, 它是一种将教学内容中的概念和命题具体化的技术。由于学生对概念的理解 (有可能是不完整的甚至是错误的理解) 以及学生从不同角度去看概念之间的关系, 就会得到不同的概念图, 因此, 概念图制作技术能够发挥学生的主动性和创造性, 能够促使学生主动的复习知识和巩固知识, 还能训练学生进行知识总结和分类的能力, 使学生形成良好的认知结构。
摘要：本文试论了化学知识结构与认知结构的含义以及两者之间的区别与联系, 并探讨了化学知识结构转化为学生认知结构的途径和方法。
关键词：化学知识结构,化学认知结构,转化
参考文献
[1] 邵瑞珍.教育心理学[M].上海:上海教育出版社, 1997, 218.
[2] 刘炳华.谈认知结构理论对化学教学的启示[J].化学教育, 1999 (4) :7.
[3] 李广洲.化学教育与测量[M].南京:南京师范大出版社, 1998, 235.