[摘要] 本文用系统论的角度对高中新课程下化学课堂教学中的教材的知识结构、学生的认知结构、课堂的教学结构以及它们之间的关系进行深入的分析研究，同时指出了目前在化学教学中存在的问题，并结合作者具体的教学实践介绍了对化学课堂教学结构进行优化几种措施。

[关键词]     知识结构   认知结构    教学结构    教学优化

根据系统理论，课堂教学系统与其它的系统一样，是一个有多种层次结构的系统，包括教材的知识结构、学生的认知结构和课堂的教学结构。教材的知识结构是学习和形成学生的认知结构的必要前提，课堂的教学结构则是促进教材的知识结构向学生的认知结构转化的中介和动力。课堂教学中的三种结构形态都有各自的规律(即知识律、思维律、教学律)，要做到“三律合一”，既要考虑系统的结构和功能，又要考虑系统的层次和特点，立足整体，统揽全局，优化方案，要把三种结构整合成为统一的有机体，关键是要优化课堂教学结构。只有当三种结构形成协调统一、和谐一致的关系，达到最佳优化时，才能获得最佳教学效果。教学结构发挥了桥梁和纽带作用，它决定了三种结构的协调程度，所以设计和实施优化的教学结构是协调三种结构关系的关键。我认为，要设计和实施优化的教学结构，具体应注意以下几个问题。

一、把握教材的化学知识结构体系        

中学化学课本是综合考虑“教材的逻辑顺序”、“学生的认知顺序”、“学生的心理发展顺序”而编排的，必修和选修的几个模块知识采用穿插式或镶嵌式交织在一起。这就要求任课教师深人研究新教材，打破模块顺序，从化学学科本身的知识结构角度去把握教材的知识结构。

目前对教材知识结构的把握存在以下几个方面问题：首先，没有把握教材内容潜在的心理意义，无法挖掘教材前后知识间的联接链条。不能把握教材内容的潜在心理意义就无法给学生呈示一个整体的、系统的知识结构，挖掘不出教材前后知识间的联接链条就无法在课堂教学中有效利用原有的化学知识开展思维能力培养、科学方法教育于一体的教学活动。其次，没有把握教材内容的重点和难点。我们知道，教材的重点和难点是构成教材知识结构的基本骨架，把握不住重点和难点，很难促进学生在原有认知结构基础上对新知识进行同化和顺应，不利于学生构建新的认知结构。再次，由于片面追求升学率，在中学化学教学中，存在着教学目标“应试化”、知识教学“考点化”现象，结果肢解了化学知识、模糊了化学知识的整体结构，使化学教学一定程度上演变成了“解题化学”，失去了化学教学具有多样性、生动性、实践性的特点。在新课程下教师要把握教材的化学知识结构体系，应做到以下几点：

1．整体把握新课程化学知识体系

高中化学课程立足于九年义务教育的基础，尊重学生个性发展的需要，以全面提高学生的科学素养为宗旨，从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三大方面阐述了课程目标，课程体系有“学习领域”、“科目”、“模块”构成，其相互关系是：

2．构建教材的知识结构网络

化学教学中，教师要特别注意把握教材知识结构的层次性和整体性，以帮助学生构建良好的认知结构。教师在呈示教材的知识结构的过程中，要善于运用以下两种整合方式：一是抓知识的上、下位关系，构建起按包摄性由大到小排列的层次化知识结构；二是抓住并列与相关的知识间的横向联系，进行横向整合。要根据化学知识的结构和中学化学教材的知识编排特点，抓住知识的中心要领，统揽全局，构建知识网络。

考虑到学生个性发展的多样化的需求，《普通高中化学课程标准（实验）》中设置了具有不同特点的课程模块，来更好地实现课程的选择性。普通高中化学课程分为必修模块和选修模块，不仅保证了每个高中生都能学习必要的基础知识和基本技能，接受必要的基础教育，又能够适应不同学生对化学学习的不同兴趣和需要，从而既保证了高中化学的基础性功能，又体现了高中化学的选择性和层次性。

高中课程标准中设置的选修模块从不同的层次建构了高中化学的内容体系，有较广泛的适应面和选择性，其中，“化学与生活”模块能紧密联系生活中常见的物质、化学现象和化学问题，引发全体学生的兴趣，使他们进一步学习必要的化学知识，增加对化学的了解，满足他们学习化学的需要；“实验化学”模块一实验探究活动为主进行有关训练，能满足高中学生的探究欲望；“物质结构与性质”、“化学反应原理”则可满足希望多一点、深入一点学习化学的学生的需要；“化学与技术”模块能进一步拓宽学生的视野，使他们进一步了解化学、接受STS教育。它和“有机化学基础”一样，既适合与对化学有较强兴趣的学生，也适合于对学习其他理科有较强兴趣的学生。

二、深入研究学生的认知结构

使学生理解科学的知识结构的最终目的是要构建良好的认知结构，从而为学生运用科学知识分析和解决实际问题打下坚实的基础，化学认知结构就是学生头脑中的知识按照自己理解的深度和广度而组成的一个具有内部联系的整体结构。认知心理学家奥苏贝尔认为学生能否习得新信息，主要取决于他们认知结构中已有的观念，认知结构既是学生理解学习的结果，也是影响学生意义建构的关键因素。从内容上看，认知结构就是学生头脑中的知识经验，包括陈述性知识、程序性知识和策略性知识，从组织上看认知结构是一系列知识相互联系、相互作用而整和成的一种网络结构，是知识经验的组织化和层次化程度的表现。

根据奥苏伯尔的同化学习理论，学习可分为：上位学习、下位学习和并列结合学习，其相互关系如下表：

学生的认知结构与教材的知识结构既有联系又有区别。学生的认知结构是在教材知识结构的加工和理解的基础上，在头脑中形成的内化的知识结构。经常发现有些教师不了解学生构建认知结构的过程，把学生的学习活动都看作是从未知到已知的探求过程。其实，到了高中阶段学生已有一定的知识基础和思维能力，学生完全能够利用原有认知结构中的有关知识来同化新知识，以构建新的认知结构，即通过从已知到未知的方式去学习。高中化学中无论是模块章节体系还是具体的知识点，都可在教师引导下让学生通过以旧带新的方式去探索、去发现。还有一些教师对学生原有的认知结构不甚了解，无法按照学生的认知特点来设计教学过程。我们知道，教科书在编写时，虽考虑了教材的逻辑顺序、学生的认知顺序和该年龄段学生群体的心理发展顺序，但并不能顾及每个学生认知结构的差异。教师只有在充分了解施教班级学生的原有认知结构的基础上，才能在备课时根据学生的实际情况调整教学内容安排，设计出为学生顺利接受的教学顺序。

三、设计优化高效的教学结构

所谓教学结构，是教师在一定教育思想指导下，为完成既定的教学目标，对构成教学的诸要素(教材、学生、教师)所设计的比较固定的简化的组合方式及运作流程，是实施教学过程的途径和一整套方法论体系。常见有以下几种设计不合理的现象：一是机械地照搬教科书中化学知识的编排顺序，照本宣科，等于是在照教科书向学生硬灌知识，是“教教科书”而不是“用教科书教”。二是没有研究学生的实际情况，照抄现成的教案。在这两种情况下，教学结构很难起到协调教材知识结构与学生知识结构的作用，教师也只是成了知识的转述者，没有成为学生认知结构构建的有力促进者。三是不顾学生认知结构的构建过程与规律设计教学结构，只是照过高的教学目标去设计，结果使教学结构与学生的认知结构成了互不联系的两张皮。许多学校都存在这样的现象：新课教学就按高考水平要求设计教案，提出“一步到位”的教学目标，实际上化学教学中是很难做到“一步到位”的。

优化的教学结构一般应包含以下几个主要环节：提炼原有认知结构，作为先行组织者；引发认知冲突，激起学生的探索心向；实行认知结构的同化和顺应，构建新的认知结构；运用新的认知结构解题，促进知识迁移。

1．了解学生的原有的认知状况

在新内容教学之前，教师要充分了解学生已有的认知状况，特别要注意研究原有认知结构中与新知识有密切关系的内容，这是选择和设计优化的教学结构的依据。奥苏贝尔认为：从教学角度看要研究认知结构的以下内容：(1)学生认知结构中能与新知识内容建立联系的有关概念；(2)学生认知结构中易与新知识内容产生混淆的概念；(3)认知结构中起固定点作用的概念是否稳定、清晰。同时，在设计教学结构时，还必须充分考虑到学生认知结构的个性差异，从而针对学生的心理特点选择不同的教学结构，促进学生顺利地进行认知同化学习。

2．充分利用原有的认知结构

奥苏伯尔在认知同化学习理论中提出：“在教学中对教师来说，重要的是在于使学生把新知识与头脑中已有的有关知识联系起来。只有把新的学习内容中的要素与已有认知结构中特别相关的部分联系起来，才能有意义地习得新内容。”为了充分利用原有认知结构对新知识的固定作用，在教学中可以设计先行组织者。如在盐类水解的教学中，教师可以把下列内容作为先行组织者：测定不同盐溶液的pH值实验，寻找能和H⁺反应的阴离子或能跟OH^-反应的阳离子、弱酸根阴离子或弱碱的阳离子加人溶液中必然会引起各种离子的浓度变化等等，以帮助学生觉察离子反应和盐类水解之间的联系。一般情况先行组织者可以是拓宽原有认知结构或概括学生原有认知结构而提出的问题。

3．重视学习情景的创设

建构主义学习理论认为，学生的学习与学习情景有着密切的联系。首先，知识是情景性的，是在不同的情景中被个体重新建构并获得意义的；其次，学习不仅仅是为了获得具体的知识，还要求学生能够在不同的情景中进行具体的思维和行动，能够运用所学的知识来解决实际问题。它具有：真实性、知识性、针对性、情感性，它有利于激发学生的学习兴趣；有利于学生理解和应用知识；有利于学生探究能力的发展，因此，创设一个有利于学习者进行探究、建构的“学习情景”是现代教学理念的基本要求。

4．开展以问题为中心的教学

建构主义作为一种新的学习理论，提出了教学改革的设想，在这些设想中有一条被广泛采用的思路就是：开展以问题为中心的学习，通过高水平的思维来学习，通过问题解决来建构对知识的理解，在这过程中不断提高和完善自己的认知策略。学习过程就是学生不断发现问题、分析问题和解决问题的过程。教学要尊重学生的学习规律，促进学生的发展，就要大力倡导以问题为中心的教学和学习，通过问题来组织、引导和调控教学，使学生积极主动地参与学习过程，在分析问题、解决问题的过程中理解知识和运用知识，培养学生的创新精神和实践能力。在教学过程中要掌握问题设计技术，在教学中增强学生的问题意识，设计或引导学生提出高质量的化学学习和探究的问题。因为学习问题对于学生动机的激发、意义的构建、完善认知结构、知识的生成和创新以及应用技能的培养都具有无可代替的功能。问题的设计要注意以下几点：（1）明确问题的类型；（2）控制问题的难度；（3）安排好问题的梯度；（4）创设问题呈现的情景。

5．重视和加强认知策略的教学

一切有利于增强学习效果的认知程序和方法都属于认知策略。有效学习和解决问题的习得，要依靠教师介绍和示范。教师以“认知示范”的方式来进行认知策略教学可以取得最大的教学效果。教师在教学过程中要把一般性的学习策略以示范的方式教给学生。如：复习（重复练习以便加强记忆）、推敲（以自己的话语消化所学习的材料，并且设发与先前所学取得联结）、组织（将所学习的材料纲要化，显示其结构，以便记忆）、理解监控（能随时追踪用以增进理解的各种策略，并且能了解使用这些策略的效果，同时，又能适时加以调整）、情意监控（维持专注学习的意愿，在接受学习成果评估时能减少焦虑，减少对失败的恐惧）等等。教师在讲解具体的化学问题的时候，要把原本隐藏在心中的思考过程袒露出来加以剖析，对各种不同情景之下可以运用的学习策略作明白的示范。

6．及时调整课堂的教学结构

课堂教学结构是要随着教学诸要素的变化以及教学思想的发展与更新而不断地调整、充实和更新。课堂中教师的教和学生的学随时都处于发展变化中，教师应密切注意各种反馈信息，一旦发现学生的认知结构与教材的知识结构不协调，就应及时调整自己设计的教学结构，以协调三种结构关系。成功的教学应该体现为通过教师设计和实施优化的教学结构，最有效地促进教材的知识结构与学生的认知结构，鼓有效地促进教材的知识结构转化为学生的认知结构。因此在新课程教学中，不同的知识模块应采用不同的教学结构。例如，教师可以采用路易斯建立的科学教育模型来设计化学课程，及时调整课堂的教学结构，以加强化学知识与工业生产、社会问题的密切联系。路易斯建议科学的学习单元应该有三部分组成（如图），即“心智探究的科学”（为喜欢科学探究的人而讲授的科学）；“行动的科学”（为解释社会行动而讲授的科学）；“公民的科学”（为普通大众讲授的科学）。

公民的科学 

                                                      行动的科学

                                                     心智探究的科学

以合成氨为例教学结构的设计：

总之，课堂教学是教师与学生的双边活动，是在教师主导作用下对学生进行教育的中心环节，教师只有在充分研究和了解教材的知识结构和学生的认知结构基础上，才可能设计出优化的教学结构，才能不断提高课堂教学质量。

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