认知“三化”原理对化学教学的启示，本文主要内容关键词为：认知论文,启示论文,原理论文,三化论文,化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中学生天天都在学习，在同样的时间内学习同样的知识，有人学习效果好，思考深刻，领悟透彻；有人学习效果却不尽如人意，或是慢工不出细活，或是似懂非懂，甚至如过眼云烟，前学后忘。这里有基础和素质的原因，但教师是否了解有关学习的理论并引导学生遵循其规律进行学习，也是一个重要的原因。
一、“三化”原理
要了解学习的原理，首先要懂得认知结构的基本情形。唯物主义认识论告诉我们，人类的认识活动都是在一定基础上形成的。一个婴儿对世界认识的基础就是一些内化了的动作，心理学上称之为“遗传性图式”（皮亚杰语）。随着认识活动的逐步深入，这种图式不断丰富，旧图式不断被打破，新图式不断地建立，这样，形成了人的认知结构。认知结构就是人的认识活动赖以形成的基础，但由于经历、水平、专业和性格等多种因素的影响，每个人的认知结构的具体情形是不一样的，不过有两点是大致统一的。
第一，认知结构的单位是知识模式和知识群，其中知识模式（也叫知识组块）是最基本的单位。很多相关的知识模式组合起来构成一个知识群，在不断地学习中，知识群会朝着某个方向延伸出一条或数条射线（这就是“术有专攻”“单刀直入”）。随着学习的深入和学问的日益深厚，不仅这些射线上串起一个个小知识群（体现治学的成果），而且这些小知识群又会逐步产生辐射，且纵横交织，形成网状结构。由此可见，认知结构就是知识模式和知识群构成的有序集合体。
第二，认知结构中的知识模式不是一成不变的，而是不断发生着由低级到高级的分化组合。例如对幼儿园的小朋友来说，“水”是一个知识模式，而到了小学阶段，就要把“江、河、湖、海”作为一个知识模式来学习。到了初中，又要对水的化学性质、物理性质有所认识了。这就是说，学习不仅仅意味着量的增加，而且质（人的思维素质）也在变化。
了解认知结构的基本情形之后，再来看学习的原理到底是怎样的。我们不妨先用简单的语言描述一下：简化，内化，分化。
1.简化
简化就是在理解的基础上，对学习材料力求浓缩，使之变成一个符号化的模式。人之所以能够大量地吸收知识，主要原因就是具有这种浓缩能力。而浓缩的办法就是要运用抽象思维，舍弃学习材料中的个别的、次要的、非本质的东西，从而发现学习材料的内在联系。例如我们常用“离子方程式”来表示所有同一类型的离子反应；用“电子式”表示共价化合物、离子化合物的形成，更好地了解了化学反应的本质。这实际上就是对无数个类似的对象进行了分析、抽象之后简化的结果。有了这种简化，我们就可以在不断地学习中迅速而直接地解决有关问题，还可以把复杂的材料化繁为简，化厚为薄，从而更加便于吸收、存储。
除了对学习材料进行简化外，人的大脑还要随时对已经存储的知识模式进行第二次的简化加工，即进一步简化那些已经熟悉、认为凭直觉就可以解决的知识内容，又转而存储那些经过加工的新的知识模式。我们前面说到的知识模式的质在不断地发生变化，就是这种简化的结果，正像同样是一块集成电路板，但其内部的元件数量及其所具有的功能会截然不同一样。学习中，同一个班级的学生都接受了同一知识内容的学习，但反馈的结果会大相径庭，其原因就是有的学生进行了第二次简化整合，有的学生只进行了第一次简化，甚至只是囫囵吞枣，连一次简化都没有进行。事实上，在简化、再简化的连续运动中，我们的知识才会不断丰富，认知结构也逐渐趋于丰富多彩和系统完善。
2.内化
内化是个体心理世界对一定的学习材料的整合加工，这个整合加工的过程就是学生学习、思索和领悟的过程。内化的结果使人类的许多知识和经验被吸收，并在头脑中形成新的知识表象。内化的前提条件是在已有的认知结构中要有相应的知识基础作为“固定点”，这就好比你要买进一批货物，必须事先准备好合适的仓库存放一样。我们要用已有的知识基础去整合加工新问题，必然涉及“使用谁”“怎样使用”的选择问题。假设有A，B和C三种知识都与整合新问题有关，有时孤立地选择其中任何一种都达不到目的，但如果在这三种中各选择适当的一部分来作用于新问题，就能够达到目的。例如对高中生来说，已经较为系统地学习了质量守恒、电荷守恒、质子守恒，但在具体分析解决某一从未接触过的离子浓度大小比较题目时，又只能选择使用这些规律中的某一条或某一方面，这里的“选择”直接关系到内化的结果。所以内化首先就是要选择合适的旧知识来整合加工新知识，这是内化的第一步，也是解决问题的重要一步。
内化的第二步是积极组合，就是要把已经理解的新知识与原有的认知结构中某一相关知识群组合，使之成为一个有机的整体。但这个组合不是简单地相加，而是积极地修正、完善，使之成为一个新的知识群。例如在高一化学学习“氧化还原反应”概念时，学生知道了仅从物质在反应中是否得氧和失氧的角度把化学反应分为“氧化反应”和“还原反应”不够全面，它把在一个反应中同时发生的两个过程人为地分割开，还知道了有电子转移（得失或偏移）的反应都是“氧化还原反应”。这样就把初中所学的“氧化还原反应”这一认知结构进行了必要地修正和补充。
3.分化
分化就是从认知结构中提取某一种知识或技能的过程，即我们所说的回忆。上面所说的内化知识不是学习的目的，而是学习中的一个过程。而分化——提取某一种知识来解决相关问题，这才是学习的目的。这个提取（或回忆）的过程有时要用很长时间，有时能在一瞬间完成。这取决于两个条件：一是原有知识的分离强度是否高，记忆是否深刻（记忆深刻，随时提取；记忆淡漠，延时提取，甚至无法提取）；二是在回忆时所用于搜索的方法是否优化。对前者我们容易理解，对于后者，我们往往不太重视。实际上，回忆效率与搜索方法的选择密切相关。
我们通常把回忆时被提取的范围称为“问题空间”，在这个空间里，如果从起点到终点不加选择地去搜索，则会花费大量的时间使问题变得困难，正如在一大片自行车中寻找你自己的一辆一样，你若一辆一辆地去寻找，虽然是一种办法，但如果你将那些与自己自行车的特征相差很大的车子迅速淘汰，只去与自己自行车特征相近的车子进行搜索的话，时间会短很多。这种抛弃细节，抓住特征的方法，使我们能以较少次数的尝试就达到了分化的目的。
二、对中学化学教学的启示
以上对学习中的“三化”原理做了粗略的介绍。我们不难发现，这三者之间并非各自独立，而是具有相辅相成的关系：简化是内化的前提，内化又是分化的条件，分化又成了简化的基础。对于我们中学化学教师来说，应如何用“三化”原理指导我们的中学生来学习化学呢？
1.要引导学生掌握知识彼此之间的内在联系
学习化学知识不能只见树叶不见枝干，而应当由表及里，由浅入深，由此及彼，引导学生发现知识彼此之间的内在联系，及时归类总结、对比分析。从而以点带面，使学生凭借自己的知识、经验、能力去“发现”尚未知道的东西，或运用它设计实验，想出解决问题的办法，进行创造性的学习。
例如：对于元素化合物中钠和水反应这个知识点可进行下列过程的思维训练。
［题目］2.3g钠和100g水反应，求标准状况下产生氢气的体积？
［培养思维的深刻性］(1)2.3g钠用刺有小孔的铝箔包好，与100g水反应，产生的氢气与原来是否相同？
［培养思维的灵活性和求异性］(2)设碱性金属为R，如何利用与水的反应知道为何种金属？共有几种方法？（答略）
［培养思维的创造性和深刻性］(3)(2)中的原理如何设计成实验方案？（思路：从原理→设计方案→画出装置→分析误差→改进装置→评价实验的可行性等）
［培养思维的发散性］(4)利用上述实验装置，还可以用来进行哪些定量实验？（答略）
这样通过逐题的分析，学生不仅弄清楚了各题间的内在联系，掌握了归纳、分析问题的方法，还体验了从具体到抽象的思维过程。这种思维过程就是对学习材料的简化，是在理解基础上的提炼、浓缩和发散，为知识的内化和存储打下基础。
2.要让学生尝试概括
如果说引导学生归纳、分析知识彼此之间的内在联系是扶着学生走路的话，那么让学生自己尝试概括知识的要点，就是放手让学生自己去走路，逐步快跑。因为“教”的目的就是要达到“不需要教”。而学生能自我分析、概括学习材料，就是“不需要教”的显著标志。我们已经知道，学习首先是在理解的基础上简化材料，而概括在简化中起着重要的作用。不过，在让学生尝试概括时要注意以下两点：
(1)逐次加深，逐步简化。人们在解决问题时，往往先过分地概括，在发现错误后，再把概括的程度降低。例如学习元素周期律和元素周期表知识时，学生从已有的元素化合物知识入手，将已学习过的元素按原子序数从小到大的方法，电子层相同的排成一个横行，最外层电子数相同的排成一个纵行，元素周期表的雏形就形成了，且是按一定的规律排列的，这个规律就是元素周期律！学生因为自己的“发现”与科学家的发现是如此的相似，而体会到了一种从未有过的成功感！再用这个规律去预测“未知”元素与化合物的性质就能自觉地运用这些知识，在此过程中会出现一些元素性质与推论相悖的情况，引发学生再思考。这就告诉我们概括要根据自己的理解能力和基础知识而定，要随着理解能力的提高不断提高概括水平，逐步把较为复杂的问题情景变成简洁、抽象的规律、符号。
(2)变厚为薄，化繁为简。这是针对系统学习中某个章节或某个较为复杂的知识点而言的。例如刚刚学习“化学平衡”时，绝大多数的学生会觉得化学平衡的内容非常晦涩难懂，甚至对勒夏特列原理的文字表述都弄不清楚。这需要我们通过实验、看书、笔记、思考、练习等手段逐步熟悉勒夏特列原理的内容。在这个阶段，学生会觉得化学平衡涉及的细节问题很多，如果学生对本章的内容有了大致了解之后，再让他们对勒夏特列原理进行理解和概括，他们就会感觉到问题变简单了：原来勒夏特列原理又称平衡移动原理，它不仅适用于化学平衡的体系，也适用于溶解平衡等动态平衡，还适用于一切平衡体系，如物理、生理甚至社会上各种平衡系统。原本看似很复杂的问题，就剩“几条筋”了。因此，我们在教完一个单元的内容或一册书后，都应有意识地让学生自己对学过的知识点进行概括的尝试，在第一次简化的基础上，对已经存储的知识再进行第二次的简化组合，那么不仅温习了旧知识，而且在抽象的过程中高质量地完成了知识的内化吸收，使知识的存储变得更加有序，更加精粹。
3.引导学生有意识地把短时记忆变成长时记忆
信息加工理论认为，一个符号、一个字都可以是记忆的最小单元——组块。根据组块在记忆里的时间长短，人的记忆分为短时记忆和长时记忆。短时记忆的识记速度快但容量小，长时记忆的识记速度慢但容量巨大。衡量某人解决问题的能力强弱与否，一个很关键的因素在于他大脑中存储的知识量的多少。所以我们要让学生知道，对所学的有用知识应有意识地加以存储。那么如何存储呢？
(1)必要地重复。“重复是学习之母”。心理学家的实验显示，在短时记忆中，记住一个组块需2s左右，而要变成长时记忆则需要8s。一个知识点，能及时地默读几遍，并运用一定的理解记忆技巧（如氧化还原反应知识点可归纳为“升失氧，降得还；若说剂，恰相反”等口诀）存储起来，那么这个知识点就不容易遗忘了。
(2)适时地复习。长时记忆也有可能遗忘，艾宾浩斯的遗忘曲线告诉我们，人的遗忘规律是先快后慢，据此我们应在及时温习上下工夫。当然，是及早复习呢还是在出现显著遗忘后再复习呢，这需要做具体分析。不过其中很重要的一点就是要分析遗忘的原因，并设法加强薄弱的部分，纠正原先学习中的模糊和混淆知识，这就是所谓的遗忘的“免疫效应”。
英国教育学家斯宾塞在其《教育论》中说：“学生自己得来的任何一项知识，自己解决任何一个问题，由于是他自己获得的，就比通过其他途径得来的更彻底地属于他所有”。因此，我们执教三尺讲台，面对莘莘学子，在勤奋工作的同时，也要注重对学习的原理的探讨和研究，力求使我们的学生既知其然，也知其所以然，这样才能收到事半功倍的效果。
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