高三化學二輪復習中學科知識邏輯的架構

楊德紅

摘要：針對高三化學二輪復習中薄弱學生能力提升要求，在SOLO分類評價下提出了在學生認知結構發展基礎上的學科知識邏輯結構的架構教學，以具體案例詳實介紹了教學實施的原則、目標和方法，對提升薄弱學生化學學科認知結構與化學應用能力，形成化學學科知識體系具有顯著作用。

關鍵詞：高三化學；學科知識邏輯架構；學生認知邏輯；SOLO分類評價

文章編號：1008-0546（2016）12-0060-05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.12.021

一、問題的提出

高三化學復習一般包括一輪、二輪兩輪復習。針對學習基礎薄弱的學生群體而言，傳統的一輪復習主要以知識梳理和例題分析為主，注重單一知識的鞏固和提高，學生成績一般提升較快；二輪復習主要以知識應用、方法指導和習題訓練為主，注重解題指導與訓練，但復習效果常常不盡如人意，甚至原地踏步、成績滑坡，師生都很苦惱，筆者戲稱為“高原期反應”。為什么會產生這種現象？問題的根源出在哪里？如何在教學中改進提高這是許多高三師生（特別是薄弱學生群體）面臨的困惑和挑戰。

筆者通過對學生的個別輔導和調查發現，一輪復習后，學生對單一知識點的應用基本沒有困難，但對知識點間相互的聯系、推演及相似、易混淆知識點的辨析、遷移、應用等方面存在較大困難。這里折射出學生的認知結構和問題解決所需的知識邏輯結構之間存在一定差距，從而導致對所學知識的不能有效提取、遷移和應用。因此，二輪復習應從學生自身認知結構出發，強化對學科知識結構的再認識、再理解和邏輯架構，從而促進學生認知結構與學科知識邏輯結構相統一，提升學生分析問題、提取所需知識點并加以應用的能力。

在高三二輪復習過程中，筆者采用“在教師指導下小組合作的方式，學生自我架構學科單元知識邏輯結構教學”，逐步厘清重點知識結構間的聯系和區別，在實踐中取得了很好的效果，所教學生在二模統考中一直遙遙領先同類學校。

二、理論依據

1. 知識結構化有利于學習記憶

認知心理學認為[1]，記憶是對輸入信息的編碼、儲存，并在一定條件下進行檢索和提取的過程。記憶的過程如圖1所示[2]。

從圖1可以看出，記憶包括“感覺登記系統、短時記憶系統和長時記憶系統”三個系統。其中，短時記憶的核心控制過程包括“復述、組塊、編碼和提取策略”等，最終形成反應輸出，也是短時記憶與長時記憶相互轉化的關鍵過程。

為了解決知識的存儲與提取問題，認知心理學家一直將知識的結構化問題作為研究的重點之一，提出了很多觀點[2]。研究證明，若把所學的知識要素按其相互作用、相互聯系的方式和秩序組合起來，使知識由繁雜變成簡化概括，能使學生對知識的體系和結構產生形象化的感覺和認識，有利于學習記憶。相反，若知識孤立地存儲，相互間不能建立有效的聯系，就會大大增加工作記憶的負擔，勢必給提取造成很大的困難[3]。

2. 知識邏輯架構是SOLO分類評價的高級目標

SOLO是指可觀察到的學習結果的結構。SOLO理論最先由澳大利亞著名教育心理學家比格斯等提出。該理論將學生學習的結果根據回答問題的情況不同由低到高分為五個不同的層次，即：前結構、單點結構、多點結構、關聯結構、拓展抽象結構等[4]，其基本內涵用圖2表示[5]。其中，前結構是指邏輯混亂，沒有形成對問題的理解；單點結構是指只能聯系單一事件進行概括；多點結構是指能聯系多個孤立事件，但未形成相關問題的知識網絡；關聯結構是指能夠聯想多個事件，并能將多個事件聯系起來進行概括；拓展抽象結構是指能夠進行抽象概括，結論具有開放性，使得問題本身的意義得到拓展。

對照圖2可知，對多數薄弱學生而言，經過高三化學一輪復習后，絕大多數學生學習的結果層次超過了前結構和單點結構，少數學生可以達到多點結構，很少有學生會達到關聯結構和拓展抽象結構。因此，二輪復習的重點目標就是讓更多的學生達到多點結構、關聯結構甚至抽象拓展結構的學習層次。

因此，從學生自身的認知結構出發，梳理單元核心知識，把所學的一個個孤立的知識點建立聯系，從而架構具有知識邏輯結構順序的知識網絡，明確知識之間的發展與衍生關系是實現多點結構、關聯結構和拓展抽象結構學習水平的重要途徑。

3. 學生認知邏輯結構與學科知識邏輯結構相互促進

邏輯包括形式邏輯與辯證邏輯，形式邏輯包括歸納邏輯與演繹邏輯，辯證邏輯包括矛盾邏輯與對稱邏輯。就學生而言，認知邏輯結構簡言之就是學生頭腦中對知識的直觀反映，它是學生在某一學科的特殊知識領域內的觀念的全部內容及其組織。學科知識邏輯結構泛指學科規律，包括學科思維規律和學科客觀規律。兩者在高三二輪復習中的關系及作用歸納如圖3所示。

不難看出，高三化學復習的兩大主要目標是知識鞏固和能力提升，但兩者是相輔相成的、互相促進的。學生認知基礎上的學科知識邏輯結構的架構是二輪復習中達成多點結構和關聯結構目標的關鍵所在。

三、教學實施與案例

學科知識邏輯架構教學是基于學生認知基礎之上的一種師生互動、小組合作，共同分析單元知識結構，逐步構建知識邏輯層級（核心主干知識、一級分支、二級分支、…），從而達到對知識內容的結構化存儲、理解和應用的一種教學方法。知識邏輯架構的主體是學生，研究分析學科知識邏輯是基礎，學生認知結構的提升是關鍵。教師需要引導學生注重從以下幾個方面進行教學。

1. 實施原則——知識為基、認知為本

學科知識邏輯架構的基本原則是以學生認知邏輯為基礎，遵從學科單元知識特點循序漸進進行。如對元素化合物知識而言，教學中一般遵守“結構、性質、制法和用途”的邏輯順序，既符合元素化合物知識本身的邏輯結構，又符合學生的認知結構順序，即“結構決定性質，性質、制法共同決定用途”。因此，在元素化合物知識的結構化過程中，時刻遵守“學生認知順序為本”的原則進行，遵守“先結構后性質、先元素后單質、先單質后化合物”這樣由簡入繁、步步深入的認知順序，架起認知邏輯基礎上的知識邏輯結構體系。下面就以元素化合物“氯”為例。

就氯氣的物理性質而言，顏色（黃綠色）是它的特征之一，易液化又是它的物理特性之一，液化得到的物質稱為“液氯”，仍屬單質氯，工業上一般把氯氣液化后通過鋼瓶進行儲存、運輸和使用，給人類帶來很多的便利；同時，正因為氯氣在水中的可溶性（約1∶2）造就了它可以用作自來水的殺菌消毒作用；而氯氣溶于水得到的物質稱為“氯水”，屬混合物。學生在知識邏輯的架構過程中，不斷地分析、思考并加以辨析該物質與“液氯”在成分、性質等的區別與聯系。

氯水的組成和性質也是本單元非常重要的一個內容，可以通過教師指導下的學生實驗進行總結完成表1，學生在實驗的基礎上不斷拓展對氯水成分和性質的認知結構，進而完善與“氯水”性質相關的知識邏輯結構，如氯水的酸性、漂白性、強氧化性、不穩定性等，最后學生完成氯單元知識結構（圖4）。

2. 實施目標——分類合理、結構優化

學科知識邏輯結構架構教學的最終目的是提升學生對知識的提取、遷移、推演等綜合應用能力。為此，教學中要對單元知識內容進行合理分類，不斷優化知識結構。如對化學實驗單元而言，從化學實驗的研究內容看，它主要研究物質組成、結構和性質及變化規律、制備等的方法和操作；從實驗的目的來看，主要結合生活和生產需要分為分析實驗、制備實驗、性質實驗及探究實驗等。高中階段主要學習物質的定性檢驗（離子檢驗、物質鑒別和物質的檢出）、定量測定（氣體法、重量法和滴定法）、典型物質的制備、物質性質探究等，這些內容相互間具有一定的聯系。學生通過分析可知，實驗從定性到定量，從性質探究到物質制備，對實驗者操作的要求越來越高，對實驗方法和條件的選擇越來越深入。

從學生對實驗儀器的認識、基本實驗操作原理的理解、實驗方法的優化等提升學生對化學實驗內容的認知提升，不斷構建屬于化學研究需要的實驗知識邏輯結構體系，突出實驗重點，達到理論與實踐的統一，具體如圖5所示。

其中，物質的檢驗是高中化學實驗的重要內容之一，學生再根據所學內容進行知識結構的細化（如圖6），做到結構層層深入、內容不斷具體，形成完整的知識邏輯結構體系。

3. 實施方法

（1）宏觀視角、學科立意

學科知識邏輯結構是基于學生認知基礎之上的宏觀結構表現。教學中要從核心知識著眼，逐步深化拓展知識結構，把第一輪復習過程中的知識進行整合、內化、發展、表達，形成“主干清晰、枝干有序、結構豐滿”的學科知識邏輯架構，構建具有清晰思維邏輯結構的學科邏輯“樹”。其中，高中化學知識整體邏輯結構框架是最先需要架構的，這將對后續的架構教學起到總領和示范作用。首先從研究對象“物質”出發，揭示化學是一門自然科學；再從研究的內容出發得到化學這一學科的內涵，即研究物質組成、結構、性質及其變化規律的科學，最后不斷對知識進行分類延伸得到如圖7所示的知識邏輯結構。

（2）突出主干、有序發展

學生的認知結構隨著學習的深入將不斷向前發展，在教師指導下不斷地得到優化，在同伴的互助下不斷完善，在自我否定的過程中不斷提升。教學中，教師可以先讓學生在整體理解單元知識的前提下，獨立分析單元知識之間的關系，尋找單元主干知識，建立單元知識的主干結構，再進一步拓展知識結構層級。如，在“化學反應速率與化學平衡”單元的二輪復習中，學生在構建圖8的基礎上，再進一步完善拓展，如圖9所示。

（3）分析教材、問題引導

知識的架構離不開問題。在系列遞進性問題的指引下，按步驟設計知識結構所必需的知識模塊，一個問題的解決過程就是一個知識模塊的習得過程。如，元素周期律是化學的基本原理之一，對元素化合物的學習具有十分重要的指導意義。教學中首先要分析教材內容的編寫順序、知識邏輯結構以及概念的闡述方式等，厘清單元知識間的邏輯結構和概念間的上下位關系及其關聯性。

通過分析教材的知識邏輯順序后不難發現，教材在內容主題的編寫上相互聯系，層層深入，這也恰好與學生的認知結構順序相一致。教學中以“問題”的形式點燃學生的思維火花，如，什么是元素周期律？元素哪些性質具有周期性？為什么會產生周期律？如何用科學方法體現周期律？周期表如何體現周期律？周期律學習的意義何在？在系列遞進性問題解決的過程中，依次架構元素周期律的概念、內容、本質和規律及周期表，如圖10所示。學生的認知邏輯與知識邏輯結構逐漸趨向統一。

（4）注重邏輯，厘清關系

學科知識邏輯結構的本質屬性是“邏輯性”。在知識構建過程中，要指導學生先對單元知識進行整理歸納，按照自身認識順序和知識邏輯發展順序整理分類單元主干知識、知識的上下位關系、知識的包含關系、知識的衍生關系等，如在物質的量單元知識復習中，教學中可以圍繞這樣幾個問題展開。①物質的量是什么？學生的回答往往是摩爾，再問摩爾是什么？學生往往會說摩爾就是阿伏伽德羅常數。由此可以看出，學生常常把“物質的量”這個物理量與物質的量的單位“摩爾”兩者混為一談，把物質的量的單位與具體微粒個數混為一談。說到底，學生對物質的量的作用、為什么引入物質的量不清楚。因此，教學中對該內容的知識與概念的邏輯關系的構建和梳理相當重要。②為什么要引入物質的量？從生產實踐來看，宏觀物質的質量是可控的，但具體到微觀的化學反應而言，微粒間的反應實質是微粒之間按一定個數比例進行的。如何把宏觀質量和微粒個數聯系起來？這里就需要一座橋梁——物質的量。因此，物質的量的引入起初就是要解決質量與微粒個數間的換算。這里自然產生兩個問題：一是對相同的物質而言，質量與微粒個數成正比關系；二是對不同物質而言，微粒個數與質量有何關系？由此物質的量應運而生。③單位物質的量的微粒個數和物質質量分別是多少？科學進行測定不同物質發現，單位物質的量的物質所含的微粒個數均相同，即阿伏加德羅常數個（NA），而單位物質的量的質量卻不一定相同，但數值上與該物質的式量相當，這就是摩爾質量。通過對這些概念的分析，學生不難得到幾個概念的邏輯關系結構如下圖11所示。

學生在上述概念邏輯架構完成后，進一步分析并建立概念之間的相互關系。學生始終圍繞“物質的量”這個核心“橋梁”，建立互為一體的網絡關系圖（圖12），并用關系式和化學符號進行表征，即n====cV。網絡圖的構建也是知識邏輯結構教學的重要環節，主要解決同級或不同級知識之間的相互聯系與轉換應用。

四、結論與建議

在學生生認知結構基礎上的學科知識邏輯結構的構建對高中化學概念與理論、元素化合物及化學實驗等內容的教學均具有很好的普適性。對學生有序構建學科知識體系、高效提取學科知識和應用的能力，促進學生鉆研知識分類和概念的理解具有不可替代的作用。

教學過程中要注意循序漸進的原則，充分發揮師生的共同作用。教學中要克服兩種傾向。一種是忽略教師的指導作用，導致課堂效率低下；另一種是不注意調動學生的積極性和主動性，避免越俎代庖或一講到底，教學流于形式。

教學中要時刻關注學生的認知反饋和綜合表現，及時給予指導和必要的教學調整。學生的知識基礎、認知水平、構建能力與方法、課堂的參與度等都是教學中需要重點關注的問題。

課堂中需要做好異質分組（認知水平、性格特點、性別等）、任務引領和問題引導，千方百計調動學生做好課前準備、參與課堂討論、堅持課后總結完善。同時適當精選一些應用性習題加以訓練鞏固，形成符合二輪復習階段性特點和學生需求的架構教學課堂。

參考文獻

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[3] 劉淑花.促進知識結構化的高三化學復習教學研究[D].山東師范大學碩士學位論文，2013

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