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試論知識結構在化學教學中的作用
試論知識結構在化學教學中的作用
稀奇古怪的化學世界，千姿百態(tài)的化學物質(zhì)，千變?nèi)f化的化學反應，其實都有其內(nèi)在的規(guī)律性。中學化學教與學，就應遵循這些規(guī)律，本文只探討學生學習過程中的建構問題。
一、 問題的提出
21世紀已經(jīng)到來，全國212953名（97年統(tǒng)計數(shù)字）化學教師都在思考如何進行21世紀的化學教育。核心問題在于如何通過化學教學，提高全體學生的素質(zhì)。事實上，化學是一門能滿足社會需要的中心學科，就人類生活生產(chǎn)而言，吃、穿、住、用、農(nóng)、工各部門或行業(yè)，均離不開化學�；瘜W的實用性、經(jīng)濟性和實驗性應能引起人們的重視，特別應引起學生的喜愛。但據(jù)揚州大學理學院于2000年3月通過問卷的形式對江蘇省部分中學的401名初三到高三年級中學生的化學學習興趣的調(diào)查，得到了如下的興趣水平分布圖—1：
在對我們自己學生的調(diào)查過程中亦發(fā)現(xiàn)，既使選擇興趣小組，選化學的學生也相對較少，究其原因主要有4個方面：
1） 毒：認為化學藥品有毒，會影響健康或致癌；
2） 污：認為化學會造成污染，影響生態(tài)環(huán)境；
3） 險：認為化學實驗有危險，會發(fā)生爆炸；
4） 繁、亂、難：認為化學知識雜亂無章，難學難記。
造成這種現(xiàn)象的發(fā)生，可以歸結為世界上的多次由于化學污染引起的“公害”事件，家庭中部分家長的片面介紹。而在學校里，教師的教學方法則是造成學生不愛學化學的主要原因，這真有點令人啼笑皆非。
二、 長期記憶扭曲的啟發(fā)
三十多年前，心理學家們開始研究長期記憶扭曲的問題。該實驗是采用接力轉(zhuǎn)述故事的方式進行，先讓第一個受試者詳細看過片上的情景：該情境是在地下火車的車廂中，車廂內(nèi)的人物各異，而其主題是對面而立的兩人，其中黑人衣履整齊，而白人手中握一把刀子。第一人看完圖后，要他憑自己記憶，將所見之一切，以口頭轉(zhuǎn)述給第二人；第二人聽完后，再將其所聽到的一切，以口頭轉(zhuǎn)述給第三人；如此輾轉(zhuǎn)進行的結果，研究者發(fā)現(xiàn)，不出幾次轉(zhuǎn)述，圖畫中的主題即被扭曲：原來在白人手中的刀子，居然被后來傳話者說成是在黑人手里。這一現(xiàn)象就叫長期記憶扭曲。
長期記憶的扭曲是常見的現(xiàn)象。記憶扭曲的方式不外乎兩種情況：一為量變，或?qū)⑹聦嵑喕�，或�(qū)⑶楣?jié)減少；一為質(zhì)變，添油加醋，甚至無中生有。現(xiàn)在我們進行這樣的假設，上述故事中的主題是教材如把第一人當成教師，那么第二人就應該是學生了。從上述故事可以看出通過一次轉(zhuǎn)述后，主題就將發(fā)生部分的扭曲；而扭曲的幅度將受到主題的意義、教師的水平及學生的知識結構的影響。今天我們將主要討論學生的知識結構因素。
三、 知識結構
1、定義：知識結構是各種知識在人類大腦中的組織形式，它包括各種學科知識的配置比例，相關程度和協(xié)同關系。知識結構的關鍵是結構，而知識本身僅僅是組成這種結構形式的材料。正如希臘哲學家亞里土多德的質(zhì)料形式說，認為事物的本質(zhì)和靈魂不在事物的質(zhì)料，而在事物的形式。這就容易理解現(xiàn)實生活中為什么會出現(xiàn)知識和能力之間的倒錯現(xiàn)象：知識比較淵博的人一事無成，而知識比較單薄的人卻能脫穎而出。在正常情況下，人的能力和智力的提高，總是隨著知識的不斷積累而同步發(fā)展，它們之間是協(xié)同關系�？墒窃谏鐣写嬖谥R比較少的人反而會比知識較多的人更有能力，這往往是由知識的組合方式不同所致，也就是知識結構方面的原因。正像一個資源豐富，由于沒有組織成合理的產(chǎn)業(yè)結構，資源就不能變成財富，往往會出現(xiàn)捧著金碗去要飯的現(xiàn)象。而一個資源貧乏的國家，卻可以充分利用進口的原料進行多次加工，造成高增值的精細產(chǎn)品，不但國內(nèi)人民可以過著富裕的生活，而且還能去占領國際市場。這樣的國家往往是產(chǎn)業(yè)結構比較合理，比如，非洲一些國家和日本就分別屬于這兩種極端的情況。
2、形成與作用：知識在人類頭腦中的積累過程是一種建構過程，實踐中產(chǎn)生的每一認識結果，作為一種知識都要納入到原有知識群的網(wǎng)絡結構中，安插到一定的位置。如果是關于熟悉的認識對象的知識，那么，就會使原有的知識系列向縱深發(fā)展，豐富了系列知識。如果是陌生的認識對象的知識，但同時能提供較多的聯(lián)系，給它以較多的刺激、強化，那么就能同化新知識，建立起新的知識系列，往橫廣方向擴展，從而建立起高效合理的知識結構。根據(jù)心理學知識及長期的實踐可知，結構化了的知識最容易被人們所接受，同時也能被長期記憶而不至于發(fā)生扭曲現(xiàn)象。
四、 知識結構的構建
既然知識結構在學生的學習過程中如此重要，對發(fā)展學生的能力更是必不可 少，那么我們該如何幫助學生建立起一個高效、合理、有序的知識結構呢？
1、 所教內(nèi)容結構化：在整個中學范圍內(nèi)，元素化合物知識、有機化學甚至部分化學理論方面的知識，它們本身具有結構性。如教元素化合物知識，把每一章的主要內(nèi)容先串成線，然后再由線織成網(wǎng)，并且告訴學生探究事物因果關系的思維模式：
再告訴學生，在學習元素化合物知識時，要知道結構決定性質(zhì)，牢牢抓住典型代表物的相關知識，然后舉一反三，使之融會貫通。圖2鹵素的知識結構是元素化合物知識結構化的典型實例。
其它元素可按以下二條途徑建成線，再根據(jù)相關內(nèi)容織成網(wǎng)
非金屬知識主線：所態(tài)氫化物單質(zhì)——氧化物——氧化物對應水化物——相應含氧酸鹽
金屬主線：單質(zhì)——氧化物——氧化物對應水化物——相應鹽.
2、 結構內(nèi)容豐富化：知識順序的最優(yōu)呈現(xiàn)是教師追求的目標之一，根本的目的在于使結構化了的知識能夠與學生內(nèi)在的知識結構碰撞，并能及時地同化在學生的新的知識結構中，同時也容易形成長期記憶。這種展示模式的特點：
（1）表達十分簡練，而中學所需掌握的重要無機物，幾乎盡收其中，
（2）揭示了這些元素的主線具有相似性，因而具有極強的生命力，有利于學生發(fā)揮遷移力，預測未知元素及相應物質(zhì)的性質(zhì)及用途等。
（3）給出了研究或?qū)W習知識的系統(tǒng)，有利于學生的自學；若教師在這一展示模式的基礎上再加以深化，這樣不但能使所呈現(xiàn)的知識結構發(fā)揮作用，更能使已經(jīng)形成的知識結構具有強大的生命力，使得知識結構既有骨架、又有豐富的血和肉。下面以學習鹵素這一章為例，配以相關的思考題，用于讓學生把學的知識活起來。
鹵素思考題（一）
1、這一族元素在周期表中的位置如何？
2、鹵素包括：
3、鹵素的性質(zhì)相似的根本原因是什么？
4、鹵素的性質(zhì)差異的根本原因又是什么？
5、Cl2、Br2的制法各有何特點，試從反應物、儀器、條件、收集等進行比較。
6、試比較Cl2、HCl制法的異同點，并說明理由。
7、氯水的成分：（1）分子：
（2 ）離子：
8、新制氯水與久置氯水的顏色、成分及性質(zhì)有何不同，列表比較。
（二）
1、氯氣的化學性質(zhì)
2、氯氣的用途主要是指：
3、氟氣、氟化氫、碘各有何特性，舉例說明。
4、氯離子、溴離子、碘離子的檢驗有何共同點，寫出離子方程式。
5、什么是萃��？作為萃取劑應有何條件？舉例說明。
6、氯氣、過氧化鈉、高錳酸鉀等均可作為漂白劑，它們的作用過程與炭的作用過程有何不同？
7、碘化銀為什么可以作為人工降雨劑？
8、鹵素互化物、擬鹵素是怎么一回事，試舉例說明。
9、HCl、HBr、HI三種氣體的制備有何異同，試舉例說明。
10、 造成噴泉的原因是什么？有哪些氣體也能發(fā)生這一現(xiàn)象？你能否讓二氧化碳氣體也發(fā)生噴泉，說明理由并歸納之。
（三）
1、把一根燃著的木條插入氯氣中，熄滅，從中可得出哪些結論（至少二個）？
2、若要使碘水褪色，可采用哪些方法（至少6種）？
3、關于氯氣的實驗室制法
（1）：若沒有濃HCl，能否用濃硫酸和氯化鈉代替，為什么？
（2）：若沒有MnO2，能否用KMnO4或者KClO3代替，為什么？
（3）：為了節(jié)約藥品，能否用實驗室制氧氣的殘渣來制取氯氣，為什么？
4、2mol碘與3mol碘酸酐（I2O5）的混合物在濃硫酸中反應生成（IO）2SO4，若在發(fā)煙硫酸中（化學式為H2SO4· SO3）反應得I2（SO4）3，后者和水反應得碘和四氧化二碘，請寫出生成I2（SO4）3及其和水反應的化學方程式。
綜上所述，本文嘗試從理論和實踐兩方面來闡述了建立知識結構對學生學習及提高學生能力的重要性，并總結了一些經(jīng)驗，希望能和全體教師一道，為能摸索出一套更有利于教師教和學生學的教學模式，使學生學起化學來不再覺得難學難記，從而促進化學教學改革和人材培養(yǎng)、促進學生素質(zhì)的全面提高而努力。
參考文獻：《創(chuàng)造性思維》 邵興國等著 中國和平出版社
《化學教育中素質(zhì)教育的研究》 化學教學專業(yè)委員會編 人民教育出版社