试论知识结构在化学教学中的作用

稀奇古怪的化学世界，千姿百态的化学物质，千变万化的化学反应，其实都有其内在的规律性。中学化学教与学，就应遵循这些规律，本文只探讨学生学习过程中的建构问题。一、 问题的提出21世纪已经到来，全国212953名（97年统计数字）化学教师都在思考如何进行21世纪的化学教育。核心问题在于如何通过化学教学，提高全体学生的素质。事实上，化学是一门能满足社会需要的中心学科，就人类生活生产而言，吃、穿、住、用、农、工各部门或行业，均离不开化学。化学的实用性、经济性和实验性应能引起人们的重视，特别应引起学生的喜爱。但据扬州大学理学院于2000年3月通过问卷的形式对江苏省部分中学的401名初三到高三年级中学生的化学学习兴趣的调查，得到了如下的兴趣水平分布图—1：在对我们自己学生的调查过程中亦发现，既使选择兴趣小组，选化学的学生也相对较少，究其原因主要有4个方面：1） 毒：认为化学药品有毒，会影响健康或致癌；2） 污：认为化学会造成污染，影响生态环境；3） 险：认为化学实验有危险，会发生爆炸；4） 繁、乱、难：认为化学知识杂乱无章，难学难记。造成这种现象的发生，可以归结为世界上的多次由于化学污染引起的“公害”事件，家庭中部分家长的片面介绍。而在学校里，教师的教学方法则是造成学生不爱学化学的主要原因，这真有点令人啼笑皆非。二、 长期记忆扭曲的启发三十多年前，心理学家们开始研究长期记忆扭曲的问题。该实验是采用接力转述故事的方式进行，先让第一个受试者详细看过片上的情景：该情境是在地下火车的车厢中，车厢内的人物各异，而其主题是对面而立的两人，其中黑人衣履整齐，而白人手中握一把刀子。第一人看完图后，要他凭自己记忆，将所见之一切，以口头转述给第二人；第二人听完后，再将其所听到的一切，以口头转述给第三人；如此辗转进行的结果，研究者发现，不出几次转述，图画中的主题即被扭曲：原来在白人手中的刀子，居然被后来传话者说成是在黑人手里。这一现象就叫长期记忆扭曲。长期记忆的扭曲是常见的现象。记忆扭曲的方式不外乎两种情况：一为量变，或将事实简化，或将情节减少；一为质变，添油加醋，甚至无中生有。现在我们进行这样的假设，上述故事中的主题是教材如把第一人当成教师，那么第二人就应该是学生了。从上述故事可以看出通过一次转述后，主题就将发生部分的扭曲；而扭曲的幅度将受到主题的意义、教师的水平及学生的知识结构的影响。今天我们将主要讨论学生的知识结构因素。三、 知识结构1、定义：知识结构是各种知识在人类大脑中的组织形式，它包括各种学科知识的配置比例，相关程度和协同关系。知识结构的关键是结构，而知识本身仅仅是组成这种结构形式的材料。正如希腊哲学家亚里土多德的质料形式说，认为事物的本质和灵魂不在事物的质料，而在事物的形式。这就容易理解现实生活中为什么会出现知识和能力之间的倒错现象：知识比较渊博的人一事无成，而知识比较单薄的人却能脱颖而出。在正常情况下，人的能力和智力的提高，总是随着知识的不断积累而同步发展，它们之间是协同关系。可是在社会中存在着知识比较少的人反而会比知识较多的人更有能力，这往往是由知识的组合方式不同所致，也就是知识结构方面的原因。正像一个资源丰富，由于没有组织成合理的产业结构，资源就不能变成财富，往往会出现捧着金碗去要饭的现象。而一个资源贫乏的国家，却可以充分利用进口的原料进行多次加工，造成高增值的精细产品，不但国内人民可以过着富裕的生活，而且还能去占领国际市场。这样的国家往往是产业结构比较合理，比如，非洲一些国家和日本就分别属于这两种极端的情况。2、形成与作用：知识在人类头脑中的积累过程是一种建构过程，实践中产生的每一认识结果，作为一种知识都要纳入到原有知识群的网络结构中，安插到一定的位置。如果是关于熟悉的认识对象的知识，那么，就会使原有的知识系列向纵深发展，丰富了系列知识。如果是陌生的认识对象的知识，但同时能提供较多的联系，给它以较多的刺激、强化，那么就能同化新知识，建立起新的知识系列，往横广方向扩展，从而建立起高效合理的知识结构。根据心理学知识及长期的实践可知，结构化了的知识最容易被人们所接受，同时也能被长期记忆而不至于发生扭曲现象。四、 知识结构的构建既然知识结构在学生的学习过程中如此重要，对发展学生的能力更是必不可 少，那么我们该如何帮助学生建立起一个高效、合理、有序的知识结构呢？1、 所教内容结构化：在整个中学范围内，元素化合物知识、有机化学甚至部分化学理论方面的知识，它们本身具有结构性。如教元素化合物知识，把每一章的主要内容先串成线，然后再由线织成网，并且告诉学生探究事物因果关系的思维模式：再告诉学生，在学习元素化合物知识时，要知道结构决定性质，牢牢抓住典型代表物的相关知识，然后举一反三，使之融会贯通。图2卤素的知识结构是元素化合物知识结构化的典型实例。其它元素可按以下二条途径建成线，再根据相关内容织成网非金属知识主线：所态氢化物单质——氧化物——氧化物对应水化物——相应含氧酸盐金属主线：单质——氧化物——氧化物对应水化物——相应盐.2、 结构内容丰富化：知识顺序的最优呈现是教师追求的目标之一，根本的目的在于使结构化了的知识能够与学生内在的知识结构碰撞，并能及时地同化在学生的新的知识结构中，同时也容易形成长期记忆。这种展示模式的特点：（1）表达十分简练，而中学所需掌握的重要无机物，几乎尽收其中，（2）揭示了这些元素的主线具有相似性，因而具有极强的生命力，有利于学生发挥迁移力，预测未知元素及相应物质的性质及用途等。（3）给出了研究或学习知识的系统，有利于学生的自学；若教师在这一展示模式的基础上再加以深化，这样不但能使所呈现的知识结构发挥作用，更能使已经形成的知识结构具有强大的生命力，使得知识结构既有骨架、又有丰富的血和肉。下面以学习卤素这一章为例，配以相关的思考题，用于让学生把学的知识活起来。卤素思考题（一）1、这一族元素在周期表中的位置如何？2、卤素包括：3、卤素的性质相似的根本原因是什么？4、卤素的性质差异的根本原因又是什么？5、Cl2、Br2的制法各有何特点，试从反应物、仪器、条件、收集等进行比较。6、试比较Cl2、HCl制法的异同点，并说明理由。7、氯水的成分：（1）分子：（2 ）离子：8、新制氯水与久置氯水的颜色、成分及性质有何不同，列表比较。（二）1、氯气的化学性质2、氯气的用途主要是指：3、氟气、氟化氢、碘各有何特性，举例说明。4、氯离子、溴离子、碘离子的检验有何共同点，写出离子方程式。5、什么是萃取？作为萃取剂应有何条件？举例说明。6、氯气、过氧化钠、高锰酸钾等均可作为漂白剂，它们的作用过程与炭的作用过程有何不同？7、碘化银为什么可以作为人工降雨剂？8、卤素互化物、拟卤素是怎么一回事，试举例说明。9、HCl、HBr、HI三种气体的制备有何异同，试举例说明。10、 造成喷泉的原因是什么？有哪些气体也能发生这一现象？你能否让二氧化碳气体也发生喷泉，说明理由并归纳之。（三）1、把一根燃着的木条插入氯气中，熄灭，从中可得出哪些结论（至少二个）？2、若要使碘水褪色，可采用哪些方法（至少6种）？3、关于氯气的实验室制法（1）：若没有浓HCl，能否用浓硫酸和氯化钠代替，为什么？（2）：若没有MnO2，能否用KMnO4或者KClO3代替，为什么？（3）：为了节约药品，能否用实验室制氧气的残渣来制取氯气，为什么？4、2mol碘与3mol碘酸酐（I2O5）的混合物在浓硫酸中反应生成（IO）2SO4，若在发烟硫酸中（化学式为H2SO4· SO3）反应得I2（SO4）3，后者和水反应得碘和四氧化二碘，请写出生成I2（SO4）3及其和水反应的化学方程式。综上所述，本文尝试从理论和实践两方面来阐述了建立知识结构对学生学习及提高学生能力的重要性，并总结了一些经验，希望能和全体教师一道，为能摸索出一套更有利于教师教和学生学的教学模式，使学生学起化学来不再觉得难学难记，从而促进化学教学改革和人材培养、促进学生素质的全面提高而努力

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