基于认知弹性理论的高中化学教学设计分析

郭志云

湖北省仙桃市第八中学 湖北仙桃 433000

摘要：认知弹性理论是近年来广泛应用在教育教学中的一种学习理论，可以对结构不良领域知识的习得与迁移作详细的阐述，继而指导教育教学工作。就高中化学课堂教学来说，认知弹性理论可以很好的结合化学这一门学科的特征来兼顾发展学生的“认知方式”和“认知结果”，对于保证和提升高中化学教学质量意义重大。本文重点从三个方面分析论述了基于认知弹性理论的高中化学教学设计策略，期望可以为从事高中化学教学的朋友们提供些许建议。

关键词：认知弹性理论；高中化学；教学设计

认知弹性理论是上个世纪90年代由美国学者斯皮罗所提出的学习理论，在长期的应用发展过程中已经形成了较为完善的知识体系。就认知弹性理论的基本观点来说，其反对学生被动的去接受知识的学习，主张学习应该是学习者主动建构内部心理表征，但是认知弹性理论的特殊之处便在于其是一种“温和”和“折中”的建构主义学习理论。在知识结构划分上，斯皮罗提出了两个领域，即结构良好和结构不良，认为结构良好领域的知识点和真实化的情境之间有着对应关系，当学习者去学习后便可以直接运用。但结构不良领域的知识点无法和真实化的情境产生对应关系，学习者需要去进行“高级学习”，这样方可以精准、全面的把握复杂知识点。基于认知弹性理论，斯皮罗对于教育教学提出了两大原则，一是要建立“纵横交叉形”的知识结构，二是要做到多元表征，以便更好的帮助学习者参与到学习中去。在高中化学的课堂教学中，认知弹性理论有着很强的适用性，集中体现在三个方面，一是在高中化学的知识体系中存在着结构不良领域知识，学生要想更好的理解这些知识点，务必掌握更多学习方法，培养“认知方式”，并在化学知识的学习过程中可以培养思维^[1]。二是在高中化学教学过程中，按照新课程改革的相关要求，教师需要带领学生去“高级学习”，确保学生可以深刻的理解知识本体，并将知识与情境结合起来，逐步实现培养学生化学学科核心素养的目标。三是新课程改革背景下，传统的教育教学理念已经无法满足高中化学课堂教学的需求，基于认知弹性理论，教师在教学过程中要更加去注重学生认知弹性的提升，引导学生可以利用化学知识去更好的解决生活中的问题，实现“问题的有效解决”、“做出合理的决策判断”，为学生化学学科核心素养的培养奠定坚实的基础。本文重点从三个方面对基于认知弹性理论的高中化学教学设计要点与策略作了分析探讨，现作如下的论述。

1. 采用多视角来呈现知识

高中化学教学的根本目标在于宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任，即高中化学学科的核心素养。为有效的培养学生的化学核心素养，教师在教学的过程中要非常注重学生认知弹性的发展。基于高中化学的知识体系特征和认知弹性理论，教师在向学生呈现知识时需要去多视角的展示，以此更为有利的去培养学生的认知弹性^[2]。以人教版选修四的《Fe的电化学腐蚀》这一节教学为例来说，教师可以考虑从四个方面来向学生展示知识点，即理性视角、探究视角、STS（科学、技术与社会）视角、创新视角。

①理性视角：将“原电池”、“氧化还原反应”的知识与课堂教学结合起来，并对“铁钉腐蚀”、“铁粉自燃”这两种常见现象作比较分析，确保学生可以明确“化学腐蚀的”概念知识。在意义建构上，是要确保学生可以准确区分金属的电化学腐蚀与化学腐蚀。

②探究视角：可以考虑为学生创设具体的学习情境，比如“钢铁生锈”、“暖贴发热”，此过程中可以将班级学生分为多个学习小组，让学生自主的去学习和探究。在意义建构上，是要确保学生可以掌握科学研究的一些常用方法，比如观察调控、数据分析与处理、模型创建。

③STS视角：引导学生去回忆自己生活中所遇到的钢铁腐蚀现象，并在小组内谈论，帮助学生将实际生活与化学知识结合起来。在意义建构上，是要确保学生可以深刻的理解化学知识体系中的科学、技术与社会的知识，建立系统的化学知识理论体系。

④创新视角：创新思维和创新能力是高中化学课堂教学重要的目标之一，教师可以从“电化学腐蚀”的知识着手，让学生自己去设计实验方案，在实验过程中加深对知识的理解，培养化学的创新思维和创新能力。在意义建构上，是要帮助学生重组知识点，系统培养创新能力、创新思维、创新意愿。

2. 开展概念与案例“交叉纵横形”设计

按照斯皮罗的认知弹性理论，在教学过程中可以使用适当的案例，这样可以帮助学生更好的去内化知识点，对培养学生的理论分析水平意义重大。在化学课堂教学中，教师运用案例教学时，要改变以往将案例与概念知识一一对应的方式，而是要尽量把握不同案例与概念之间的相互联系，确保一个化学概念与多个化学案例均可以产生联系，以此帮助学生打造“交叉纵横形”的学习结构。

以人教版必修一《物质的量》这一节教学为例来说，主要的概念知识有四点，一是“物质的量与阿伏加德罗常数”，二是“物质的量浓度”，三是“摩尔质量”，四是“气体摩尔体积”。在案例引出概念中，教师可以利用酸碱中和反应来引出“物质的量与阿伏加德罗常数”与“物质的量浓度”，利用KMnO

₄分解成O₂来引出“气体摩尔体积”与“摩尔质量”。在由概念推演至案例中，教师可以利用四点概念来共同引出一则案例，即“利用金属Zn和稀硫酸来制取H₂”，利用“气体摩尔体积”、“摩尔质量”、“物质的量与阿伏加德罗常数”来引出一则案例，即“碳燃烧可生成CO₂或CO”。相信通过设计“交叉纵横形”的教学模式，学生可以更好的去把握化学概念与情境之间的多维联系，化学概念的建立意识可以大大增强。

3. 做好学习任务的情境化设计

在化学课堂教学中，会有一些知识点较为抽象和典型，学生学习过程中会遇到一定的难度，无法很好的理解知识。按照认知弹性理论，当课堂教学缺乏真实的情境时，会导致学生的知识体系与生活中化学知识之间产生割裂问题，无法将所学习到的知识点有效的转移至生活化的情境中^[3]。因此，在高中化学教学过程中，教师要对结合学生的实际学习情况来创设情境，带领学生更好的参与到课堂学习中。

比如在开展人教版必修一《铁及其化合物》这一节教学时，教师可以将“暖宝宝的使用”这一生活化情境引入到课堂中，向学生提出具体的探究问题，即“暖宝宝在使用前和使用后会发生什么样的变化？这些变化发生的原因是什么？”、“在使用暖宝宝后，暖宝宝的铁元素可能存在的价态是什么？”、“如何有效去收集和回收利用暖宝宝中的铁元素？”在第一个问题中，可以帮助学生更好的理解Fe的性质；在第二个问题中，可以帮助学生掌握Fe^2＋与Fe^3＋的性质；在第三个问题中，可以帮助学生更好的掌握Fe^2＋与Fe^3＋相互转化的知识。通过创设这样生活化情境，相信可以很有效帮助学生拉近化学学科与生活问题的距离，有效将所学习到的知识点有效的转移至生活化的情境中。

4. 结语

认知弹性理论在高中化学课堂教学设计中有着很强的指导作用，对优化和完善化学课堂教学设计意义重大，非常值得推广应用。但总的来说，目前高中化学对认知弹性理论的应用还存在着一定的不足，并未充分发挥好认知弹性理论的指导优势，后续要加大对认知弹性理论的研究力度，以求更好的指导高中化学课堂教学。

参考文献

[1]吉玲.核心素养导向下高中化学教学中问题链的设计策略[J].国际教育论坛,2020,2(9):4.

[2]沈国强.信息技术环境下高中化学教学效率提升策略[J].课程教材教学研究(中教研究),2020,1023(5):43-45.

[3]刘小溪.基于核心素养的高中化学教学探究[J].教育研究,2021,4(2):154-155.

【作者简介】郭志云，1968年10月，男，汉族，湖北省仙桃市，本科学历，从事高中化学教育教学工作。