首页 -> 2006年第3期
中学化学物质结构学习过程模型建构
作者：文庆城 李 凤
一、化学物质结构知识的特点
１．微观抽象性
化学是在分子、原子水平上进行研究的，化学物质结构研究的对象包括分子结构（含大分子）和以原子、离子、分子组成的晶体的结构，这些结构都是肉眼看不到的，属于微观层次。这一层次不能用感官直接获取信息，也不在学生感知的知识经验范畴中，只能够进行抽象表述，这给理解、建构知识造成困难。
２．空间想象性
化学物质结构具有空间性，虽然中学生的逻辑思维得到一定的发展，但对于微观层次的空间结构还是难以理解的，而凭空的想象只能让学生陷于似懂非懂、是信非信、无所适从的状态。我们可以根据理论知识将微观的物质结构形象化，充分利用模型等手段，丰富学生有关微观粒子的感性知识和形成空间结构的表象，启发学生思维和想象，促进对所学结构知识的理解。
３．知识分散性
中学化学学习内容中，化学物质结构知识分散于各个章节中，知识零散，难以系统学习，而且容易混淆。这一特点要求我们工作者能够积极地去建构一种有效的学习模型，以不变应万变，让学生更好地理解化学物质。
二、学习过程的理论基础
１．信息加工理论
心理学家都对学习过程提出了自己的解释，加涅和梅耶从信息加工的角度对学习过程进行了剖析。加涅提出了知识学习的信息加工模式，他认为一个学习过程就是一个信息流程，即信息输入——编码——加工——储存——译码——输出的过程。尽管他们所用术语不同，强调的方面也不尽相同，但都意识到学习的过程始于注意，由此，新信息经过短时记忆，进入长时记忆，经过学生的主动加工储存下来，在一定条件下，长时记忆里的信息被提取、应用。
２．化学学习过程理论
化学知识学习的一般过程包括四个阶段：感知——激活阶段、加工——理解阶段、联系——巩固阶段、运用一发展阶段。
首先通过感知典型的化学事物，或者感知描述典型化学事物的语言，陈述化学知识或准备知识的语言以及相应问题，激活与问题有关的知识经验，学生由学习准备状态进入学习状态；接着对上一阶段感知的结果进行各种各样的思维加工，由此初步形成对化学概念、化学原理或者对物质的理解与认识；初步形成的知识以各种形式跟已有知识发生联系，纳入到原有知识体系和认知结构中；最后通过实际运用，使所学知识进一步广泛联系而被巩固，同时也可能发现问题，补充、修整、发展所学知识，或者引发新的学习过程。学习者的化学知识正是在一轮又一轮的学习过程中不断丰富和发展的。
三、化学物质结构学习过程模型建构
以马克思主义认识论、科学史、认知心理学等理论为基础，根据学生的认知心理逻辑发展规律，结合人类一般认识过程和化学知识学习的过程，我们提出了下列化学物质结构学习的过程模型。
这一模型的主要特征是：（１）依据结构，转换模型。主要表现在学生学习过程中由物质模型转化为思想模型，在学生思维认知过程中由理论模型信息转化为物质模型，再由物质结构模型转化为学生各自的观念模型。（２）注重结合。宏观物质与微观抽象结构相结合，微观抽象结构与宏观物质模型结构结合。
在学习过程中，由化学物质的实物或者是抽象表述出发，结合物质模型，通过对物质模型由“整体——部分——整体”的观察、选择性知觉、分析、比较、归纳、整合、抽象等思维加工过程，实现由物质模型向思想模型的转换，这一思想模型是赋予个人意义的理论模型，我们也可以称之为观念模型，正是学习者所追求的模型，可用语言、文字表述或符号、图像等表征；在这一认知过程中，学生将获得的理论模型信息（比如化学符号），与宏观物质结构模型相结合，通过整体感知、部分知觉、形成表象、动手制作等一系列认知活动，最终形成赋予个人意义的观念模型，并纳入到已有的方法体系与认知结构当中。另外，学生再通过自己动手制作物质结构模型，将已获得的物质结构理论模型，真实地转化为自己心目中的物质模型，不仅可以深化理解两种模型及其相互转换过程，而且有助于具有个人意义的观念模型的建构。建立这一观念模型，可以使学生更好地在感性的直观世界和相对独立的主观世界之间建构化学物质结构知识。
四、化学物质结构学习过程模型的教学程序及策略
上述化学物质结构学习过程模型必须由相应的教学实现，为此我们提出了实现这一学习模型的教学程序及实施策略：
１．调查学生的先前概念
在教学中实施这一步是非常关键的，可以激活相关知识经验，了解学生的“先入之见”。
２．创设实物情境与提出问题
创设相应的实物情境，通过观察、阅读材料等途径引导学生发现和提出问题，激发学生积极思维的兴趣和学习欲望。
３．展示化学物质模型
展示化学物质模型，引发学生的注意，并通过观察化学实物及物质结构模型，有选择地接受新的信息，将这些相关信息储存于短时记忆中，随时准备与处于激活状态的原有知识相联系。
４．指引学生观察模型、知觉所表征的意义
指引学生由“整体——部分——整体”观察物质结构模型，同时指引学生从整体到部分感知模型各部分表征的意义，由部分到整体从空间上知觉模型整体表征的意义，及其各部分的相互联系，形成表象。
５．组织交流讨论
学生内部的加工过程结束后，教师应当组织交流讨论，让学生暴露相应的模糊认识，及时解决学生的疑问。师生、生生之间互相交流讨论，促进学生转换原有的“模糊概念”，全面认识模型表征的意义，将表象模型形成科学的模型概念。
６．引导学生联系整合
教师指导学生联系原有知识，将习得的知识整合于原有知识体系与认知结构中，这部分知识得到巩固，同时使原有知识结构得到改组或扩大，建构自己新的知识网络和认知结构。
７．提供给学生模型制作与练习的平台
教师应精心设计多种变式练习，促使学生在更广阔的知识背景中运用自己习得的知识。通过变式练习，完成由陈述性知识向办事技能的转变，进而形成属于自己的产生式系统。在此，教师可以组织学生进行模型制作并提供给学生练习的平台，学生通过动手制作，更加深化对物质结构知识的理解；通过相应的练习，可以将所学的物质结构知识转变为解决实际问题、解释化学反应现象等办事技能。
这一教学程序结合了建构主义学习理论、信息加工理论以及化学知识学习过程理论的元素，强调学生的原有知识经验、注重“整体——部分——整体”的认识过程，让学生在自主学习的基础上主动建构属于自己的学习模型，并能将其运用到更广泛的学习当中。教师在整个过程中充当了组织者、引导者、合作者的角色，师生、生生的相互交流促进了学生对模型的意义建构。
（责任编辑 付一静）