知识分类学说在中学化学教学中的运用

1、知识分类学说在中学化学教学中的运用 陈阳摘要：本文作者在对知识分类学说概述的基础上，对中学化学知识体系进行了举例性的分类，并结合中学化学教学实际，对陈述性和程序性的化学知识的获得手段及教学实施办法提出了自己的看法。 关键词：知识分类学说 化学教学 陈述性知识 程序性知识 一、问题的提出：在中学化学传统教学中，常常将知识分为化学用语、基本概念、元素单质及其化合物知识、基本理论、化学计算、化学实验等六项，而对技能的讨论常常较多地局限在计算技能和实验技能两方面。这种对于知识与技能的分类方法 ,比较便于教师的实际教学,但其缺陷是明显的：首先是对于知识的分类标准不统一 ,六项内容互相有交叉，如基本理论中

2、包含基本概念，单质及其化合物知识中包含化学实验等等;其次 ,技能的分类说明有较大的缺漏 ,如智力技能的讨论被略掉了。如果认知策略也算是一种技能的话 ,无论在技能的探讨中还是在实际教学中更是受到“冷遇”。因此,本人认为吸取西方学习理论中关于知识分类学说的有益结论 ,充实和完善传统的教学理论与经验 ,探讨中学化学知识与技能的分类、分类学习的过程及其教学策略 ,对于科学、有效地实施素质教育、提高中学化学教学质量 ,有重要的现实意义。二、安德森知识分类学说概述：教育心理学认为：知识其实质是客观事物的特征与联系在人脑中的能动的反映，是客观事物的主观表征。美国心理学家安德森对知识在人的头脑中的表征性质作了

3、两种最基本的划分：陈述性知识（知道某事是什么）和程序性知识（知道如何做事）。陈述性知识是有关事实、定义、程序以及规则是什么的知识，其表征形式主要有四种：命题、表象、线型序列和图式。前三种形式是陈述性知识表征的基本单元，而第四种形式，即图式是陈述性知识的高级表征形式，是综合前三种形式而形成的。陈述性知识主要回答世界是什么的，是一种静态的知识。程序性知识主要反映活动的具体过程和操作步骤，说明做什么和怎么做，它是一种实践性知识，主要用于实际操作，因此也称操作知识，它主要是一套操作步骤，回答“怎么办”的问题，是一种动态的知识。程序性知识在头脑中的表征是通过产生式来完成，一个产生式就是一个“如果-那么”

4、规则，当“如果”得到满足，“那么”就得以执行。一般来说，完整知识的获得需经历三个阶段，即：新知识习得阶段，转化阶段和运用阶段。新知识习得阶段获得的都是陈述性知识；而转化阶段是在陈述性知识的基础上，形成程序性知识的过程；运用阶段是最高级阶段，这一阶段是对问题的解决阶段，主要是程序性知识。程序性知识的表征形式有：强化的产生式系统、鉴别的产生式系统和各类实践的产生式系统。根据程序性知识与特定知识领域的关联程度，可将程序性知识分为一般领域与特殊领域的程序性知识；根据其自动化程度，可将其分为自动化的程序性知识与有意识的程序性知识。三、中学化学教学需要知识分类学说化学教学在中学学科教学体系中处于相对弱势地

5、位，其原因是多方面的，其中“高考”这一基础教育的“终端评价体制”的形成当然是主要原因，而与中学化学的学科地位形成鲜明对比的是化学的迅速发展及化学在工农业生产和日常生活中的应用。中学化学教师既要在高考升学的事实面前不抢“语数外”的学习时间，又要完成中学化学教学任务，同时还要丰富学生的化学知识，培养学生的科学素养，这就迫使中学化学教师必须要研究化学教学的基本规律，实现学生的有效学习和课堂效率的最优化。根据陈述性知识与程序性知识的区别与联系，以及它们不同表征形式的获得与发展的相关知识来指导并改进中学化学教学，不仅能提高化学课堂教学效率，优化课堂教学质量，而且能体现教师专业的不可替代性，是教师职业逐渐

6、走向专业化的必然要求，也是实现有效学习的重要途径。中学化学的知识体系，可明显区分为陈述性知识和程序性知识，而且随着化学知识的深化，程序性知识的比重越来越大。四、陈述性的化学知识及其获得陈述性知识的表征形式有命题、表象、线性排序和图式。（一）非图式的陈述性知识及其获得命题大致相当于一个观念，是陈述性知识的最小单元。中学化学中，很多概念的定义都是以命题的形式呈现的，如：原子、分子、离子、单质、化合物、氧化物、酸、碱、盐、化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应、氧化还原反应、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、周期、族、化学平衡状态化学名词的解释，常常以“是.”或“指”的形式表述。这类知识很多是较

7、为抽象的概念，常常依据语义描述的加以理解。如“化学平衡状态是指在一定的条件下，发生的可逆反应中，当正反应的速率等于逆反应的速率，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。”对于这一过程学生是难以“看到”的，对“化学平衡状态”的理解只能根据对这一概念的语言描述来实现。这类知识的获得主要在于记忆。课堂上教授这类知识的任务就在于通过各种形式优化学生的记忆过程。表象建立在对事物知觉的基础上，保留了事物的知觉特征。在中学化学知识中，以表象这种非语言的形式来处理或保留的知识有很多，例如原子结构示意图、化学式、化学方程式、电子式、结构式、元素周期表、物质的颜色、状态、各种实验仪器和装置在这部分知识的教学中，教

8、师要善于通过实物或直观模型和图片进行教学，即体现化学教学的直观真实性。线形排序的知识是指对一系列元素的顺序所做的编码。在中学化学知识中以线性排序表征的知识也很多，典型的如：金属、非金属活动性顺序、元素周期表的同一周期或同一族中，原子半径的递变，元素金属性、非金属性的递变，电化学中阴阳离子的放电顺序线性排序表征的知识关键在于引导学生在比较中掌握各元素间的排列顺序、递变规律以及引起递变的原因。（二）图式表征的陈述性知识及其获得图式是陈述性知识表征的一个整合单位，它包括命题、表象和线型排序这三种基本表征形式。人们在对某一范畴知识的了解往往具有综合的性质，为了探讨人的大多数观念具有综合性的事实，认知心

9、理学家提出了图式这一概念。中学化学中绝大多数的陈述性知识都是以图式来表征的。图式具有变异性、层次性和推论性。图式在人的认识活动中所起的作用，在于能使人迅速地识别属于某一范畴的事物，并依据这种最初的识别对现实的新情况作出推论。所以，通过化学教学形成化学图式，是完善学生化学知识体系的最重要一环，教学中要创设有利于支持图式形成和改进的教学条件。概况起来，就是在图式形成时选择和安排好图式的正例，而在图式改进时则是选择和安排好图式反例。具体的方法有： 1、同时呈现两个或两个以上的图式的实例，引导学生说出实例相似之处，以便学生能从仔细考察中记下实例的相似之处，并对相似之处做新的表征编码。如比较同主族元素的

10、金属性递变规律时，展示原子半径的数据。2、同时呈现图式的正反例证。这样有可能使图式适用或不适用的情形同时呈现在个体记忆中，便于识别。3、选择匹配的反例，一个匹配的反例仅缺少图式所含的一个关键特征。如在教授氧化还原这一概念时，可以通过交替出现氧化反应和还原反应的例子，从而让学生形成氧化还原反应的图式的图式。4、创设不一致的事件，这是引发学生学习动机，促进图式改进的重要方法。例如在讲授盐类的水解时，可以先让学生预测将紫色的石蕊试液滴入稀盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液中的实验结果，然后通过实验证明其预测的错误，以引导和激发学生对盐类水解的精确的理解。5、教学中将对图式的言语描述与对相关实

11、例的呈现进行有机结合，实现高效率的教学。例如：有机化学中同系物物理性质的变化规律的教学，先分析：因为互为同系物的几种物质的结构是相似的，所以，随着碳原子数的增加，分子间的作用力也增加，故物质的熔沸点逐渐升高，然后再给出甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷的熔沸点数据。 由于图式表征的陈述性知识是建立在命题、表象等知识表征的基础之上，因此任一图式的形成都须经过单一的知识表征形式形成低层次的图式，进而再形成高层次的图式。四、程序性知识及其获得中学化学中程序性知识主要有离子方程式、化学方程式、电极反应方程式的书写，电子式、结构式、结构简式的书写，无机、有机化合物的命名，元素位置、结构与性质的关系

12、，化学实验中实验装置的搭配与拆卸操作中的“先”与“后”，药品检验或鉴别中加入试剂的“先”与“后”，物质制备与有机合成中的方案设计程序性的化学知识的获得可分为自动化技能的获得与策略性知识（即认知策略）的获得，基本技能是解决整个问题的种种手段或工具，而认知策略则负责对何时何处使用这些手段或工具作通盘规划与组织。（一）基本技能的获得为了帮助学生获得化学基本技能，教师一般需经过以下三个步骤：1、帮助学生实现前提技能的自动化。2、帮助学生将小的程序合并成大的程序。3、帮助学生将这些技能程序化，使学生无需对程序多加考虑，就能使用程序的目标与目标结构。例如在 “配制一定物质的量浓度的溶液的实验”中，为了让学

13、生获得这一实验基本技能，教师首先要帮助学生学会熟练使用量筒、天平、分液漏斗、胶头滴管，然后将溶解技术、倾倒液体技术、读读数技术与振荡、摇匀技术组合成“配制一定物质的量浓度的溶液”的实验技术。这样就帮助学生实现了实验各步骤间的程序化，使学生在整个实验中不必边看操作步骤边做实验，也使学生避免因技能未实现自动化而影响实验目标的完成。自动化基本技能的获得要通过适度的练习，所以实验教学要作好课前准备，进行适应个别差异的课前辅导。（二）认知策略的获得自动化的基本技能不仅在实验教学中必不可少，在其它一些程序性知识获得中，自动化基本技能也是前提条件。如有机物的推断题中，一般总是从最后的产物推起，即采用“逆推法

14、 ”，同时还需掌握由结构简式推结构式、由官能团推化合物类别、由官能团推化学性质、有机基本反应式等知识，这些自动化基本技能是解答有机物的推断题的前提。但很多同学在面临复杂的有机推断题时，尽管已具备自动化基本技能性知识，但并不知道何时使用，使用哪种技能，为此教师要使学生获得认知策略，即获得策略性知识，即如何和何时使用那些自动化基本技能性知识。尤其是在目前综合性考试中，学生能否在遇到不同的问题情景时，选择合适的基本技能是顺利解决问题的关键。对于认知策略的教学，可适当采用把许多局部的对策行为进行组合，使之成为一个能反映问题情景的通盘计划的方法。但要避免对决策行为予以程序化和自动化，以免产生“定势效应”。在化学教学中，教师要努力避免将总结的所谓解题步骤死板地教给学生，这既不利于学生创新性思维的培养，也不利于学生认知策略的获得。教师要创设有利于学生练习策略使用的多变的情境。 六、小结综上所述 ,将现代知识分类学说理论应用于中学化学教学,可以使教师在认知领域科学地全面地实施教学，可以使教