文献标识码：B
强调理解是新的学习科学的基本特征之一。翻阅鲁科版高中化学教材，发现编者在促进学生理解性学习方面倾注了大量的关注与努力。促进学生理解性习得知识与技能的一条原则就是帮助和引导学生学会运用知识。如将新知识迁移到其他情境中去，在新情境中尝试运用已知去分析问题、解决问题。该新教材中栏目多样，内容丰富，且各具特色。其中“迁移?应用”栏目的设置恰好抓住学习的特点，将这―功能努力发挥出来。
1、栏目的分布情况及其特点
在“鲁科版”高中化学新教材中，“迁移-应用”栏目主要集中在化学1必修、化学2必修及有机化学基础这三本教材中，相应的统计如下表：
从上表可以看出，“迁移?应用”栏目的呈现形式主要有图表式、情境式和拓展练习式三种。图表式即通过填表、作图、用图等方式传递信息；情境式即展示化学知识在现实生活中的应用；拓展练习即中规中矩的习题。栏目的呈现方式并不是主观选择的，而是与教材中知识的类型有着密切的关系。图表式主要出现在讲述化学概念原理的章节，如物质的量、物质的分类、化学--反应热等处；情境式则分布于涉及元素及其化合物的相关章节，包括无机和有机部分，如材料家族中的铝、有机物中的甲烷、甲醛等；拓展练习兼顾原理知识和有机化学知识，当然更侧重于有机知识，如原子结构都允而在《有机化学基础》中均是以练习的形式呈现。
化学教学的有效性要看学生的化学学习能否从一个问题迁移到另一个问题，从一个情境迁移到另一个情境。在每个“迁移-应用”栏目中都会涉及到知识的迁移与应用，或与新知识属于同一类别，或与生活密切相关；或创设新的情境，或综合运用科学方法。如此种种，旨在改变学生缺乏灵活运用的学习现状。
2、“迁移?应用”栏目的教学功能
教材的编写应以课程标准为依据，在课程标准的基本要求下，教材的编写又是可以根据实际有所创造、有所突破的。细细品读教材中的“迁移-应用”栏目，发现其教学功能主要体现在检测教学效果、反馈教学信息和帮助学生理解知识两大方面。
2.1 基础功能――检测反馈
教材中所有的“迁移-应用”栏目都是出现于一个特定的知识点之后，这在无形之中就起到了很好的检测反馈作用。学习了新的知识后，学生可以主动地利用此栏目中提出的问题或介绍的方法来检验自己对新知识的掌握情况，监控自身的学习过程，逐步培养元认知能力，充分发挥学习主体作用。学生进行自我检测的过程是教师获得学习个体信息的良机，通过反馈来的学习情况，教师可以客观地进行过程性评价并及时调整和优化教学。
案例1必修1第二章第三节中第二个知识点是以化合价为依托，介绍氧化剂和还原剂的相关知识。在这种新的思维视角呈现之后，紧接着的“迁移?应用”栏目就要求学生举出几种物质，并尝试从化合价的角度分析这些物质是具有氧化性还是还原性、在反应中可做氧化剂还是还原剂。
这样的编排方式既给教师提供及时的学习状况反馈，便于教师及时地调整教学进程或教学计划，同时也是学生运用元认知进行自我调控的过程，可谓一举两得。只有教师灵活应对教学实际，不拘泥于教学设计,才能生成一堂高效的化学课；只有学生意识到自己的学习状态，他们才能更加积极主动地去发现自己在学习中尚存的问题并试图寻求解决方案。
2.2 拓展功能――促进理解
在学习的过程中，对知识的识记固然不可或缺，而理解所学知识则是学习过程中的重要阶段。迁移受学生对知识的理解程度的影响，仅仅靠记忆事实是达不到真正意义上的迁移的。理解知识是应用知识的前提，只有在理解的基础之上才能做到活学活用。学生对知识的理解，即透过表面现象抓住事物的本质并将其用来学习新内容、解决新问题是需要一个过程的，需要教师的指导和学生的努力。“迁移?应用”栏目正是通过多种信息呈现方式帮助学生提高对知识的理解水平。
2.2.1 通过图示表征，梳理知识
化学基本概念和原理是化学知识结构中的主线，是串联其他知识的有效连接点，有助于学生对其他事实性知识的理解。然而，化学基本概念和原理本身所具有的逻辑性、抽象性等特点使得学生感到难度较大，难以理解。为避免学生的死记硬背，教材在这部分内容中添加了以图表式呈现的“迁移-应用”栏目。采用图表形式表达信息，既简单又直观，让学生思维化为可视、让识记变得轻松。在正文的学习中，师生进行推理、类比等思维活动，形成对概念或原理的初步认识。通过借助栏目中相关的概念图，引导学生进一步厘清各概念间的区别与联系；通过完成相应的图表，将对知识的理解转换为图表这种可视化的形式，从而更利于把握概念或原理的本质和特征。
案例2学习了物质的量这一概念之后，学生要完成一幅物质的量与物质的微粒数、质量和体积之间的关系图。图中汇集了阿伏伽德罗常数、摩尔质量和气体摩尔体积这3个与物质的量密切相关的概念，将这4个重要的物理量紧密联系起来。看似简单的一份关系图，却从不同的角度诠释了物质的量，精炼地展示出物质的量是联系宏观与微观的重要物理量，学生通过整理概念间的关系，能全面准确地理解概念的本质，更易于接受物质的量这一新的概念。
在实际教学中，教师若将此类栏目简单地视作填表作图的小测试而置之不理，则大大削减了栏目本身的功能。完成图表的过程是提炼知识要点、引导学生思维的大好时机，不―可小觑。通过图示表征这一信息组织策略，优化信息传递途径，既能帮助学生组织知识又使认知趋于规律化。
2.2.2 通过情境迁移，应用知识
学习贵在理解，对知识的充分理解是为了在面对实际问题时能顺畅提取在课堂上习得的相关材料，学习的目的就是应用。教师在实际教学过程中，不应将教材中的知识生硬地搬到学生脑海中去，而是要通过创设新的问题情境，实现情境迁移，以求学以致用。课堂常常强调抽象推理，而日常生活中经常需要情景化的推理，二者的思维方式存在差异。若师生长久地将注意力集中于教材，会导致思维被束缚、知识被僵化。通过情境迁移，将教学内容置于广阔的社会生产和日常生活的大背景下，可减轻纯理性思考带来的痛苦，唤起学生学习化学的兴趣，拉近师生间的距离；打破学生可以伏案解决一大堆卷面问题，却不能将所学运用于实际的状况。
案例3 在学习乙酸这一代表性的有机物之后，让学生解释用醋除去水壶中水垢的原理。栏目同时还向学生提供了水垢的主要成分是CaC03和Mg(0H)2的相 关支持材料。醋是学生非常熟悉的调味品，其主要成分是乙酸在与酸的性质相结合解决此问题就易如反掌了。教学效果的理想状态是，学生不需要提示，自己就可以自发地将知识进行迁移、应用。然而，有时提示是必要的，尤其当学生在迁移过程中遇到困难时，栏目的呈现即为信息的提示。因此，利用教材中的“迁移-应用”栏目对激活学生课堂上的经验、帮助学生构建新的理解大有裨益。
“迁移?应用”栏目虽然都是位于正文之后，但是教师可以根据需要灵活调整栏目的教学顺序。如：教师可以在导课中充分利用情境式“迁移?应用”栏目中，通过日常生活中的真实情境开始―节课，既生成了别开生面的导课，又让学生体会了化学与生活实际的联系，赋予知识鲜活的生命力。必修1化学教材中的第三章“自然界中的元素”中，没有出现“迁移?应用”栏目。教材虽然以自然界为主题背景，却忽视了这部分知识在日常生活中的作用。因此建议，在必修1化学教材中的第三章中酌情添加相应的“迁移?应用”栏目。如可以展示碳铵、硝酸铵等氮肥的包装，思考为什么均有防潮、防晒的标志；介绍这些肥料在施肥的时候最好是穴施，而这又是为什么。
2.2.3 通过拓展练习，延伸知识
前文已经提到，理解是应用的前提，反之，通过对知识进一步的迁移与应用也可以加深对知识的理解、提高问题解决能力。练习式“迁移?应用”栏目通过提供变式训练并在练习中渗透科学思维方法的方式，在帮助学生理解的同时延伸了认知结构，增强了思维弹性，促进了迁移的有效性。教师可以充分利用“迁移?应用”栏目，对学生渗透各种科学方法并加以练习运用，引导学生逐渐建立一套科学的分析问题、解决问题的思维方式。如通过分类、比较、类比等方法，联系新知识与旧知识，使相关内容形成一个系统的知识框架，帮助学生更好更深刻地理解所学知识。栏目中的相关练习均是围绕教学的重点或难点从不同角度构造问题，在练习过程中促使学生全面准确地理解问题的本质属性，这些都有助于培养学生迁移、应用能力。
化学技术在食品中的使用历史悠久，在现代食品的生产、加工、贮运和食用等过程中都有（可食用的）化学物质相伴，也正是这些化学物质在食品中的广泛使用，才使得食品及食品添加剂工业成为朝阳产业。据统计，目前全球开发的食品添加剂总数已达1.4万种以上，常用的有680种以上。这些添加剂有天然或提炼的、化学合成的和生物合成或提取的，其中大部分是化学食品添加剂。美国是世界上食品添加剂使用量最大、使用品种最多的国家，目前允许直接使用的有2 300种以上。我国实施的《食品添加剂使用标准》（GB2760-2011），包括食品添加剂、食品用加工助剂、胶姆糖基础剂和食品用香料等2 314个品种，涉及16大类食品、23个功能类别，产品门类齐全，基本上可以满足食品工业的需要[1-2]。全国各类食品添加剂的年产量已达几百万吨，市场上几乎没有不用食品添加剂的加工食品。而一个时期引起消费者揪心的种种“添加剂事件”，基本上都是由于少数生产经营者基于自身利益违法违规使用非食用的化学或其他添加物所引起，也有部分是人为添加不当或滥用所致。
以往曾经发生的一些非法添加现象：一是用苏丹红（为亲脂性偶氮化合物，主要包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ等4种类型，如1-苯基偶氮-2-萘酚）添加到辣椒粉中，主要目的是着色，主要危害表现在：国际癌症研究机构将苏丹红Ⅳ号列为三类致癌物，其初级代谢产物邻氨基偶氮甲苯和邻甲基苯胺均列为二类致癌物，对人可能致癌。二是用三聚氰胺（一种三嗪类含氮杂环有机化合物）添加到乳及乳制品中，主要目的是在检测时造成蛋白质含量达标假象，主要危害表现在：大量摄入会损害人体和动物的生殖、泌尿系统，产生肾、膀胱结石，并可能导致肾功能衰竭。三是用瘦肉精（如克伦特罗、莱克多巴胺等）添加于饲料而生产瘦肉型商品猪，主要目的是增加猪瘦肉率，并节省饲料成本，主要危害表现在：使用后会在猪体组织中形成残留，食用后直接危害人体健康，特别是对高血压、心脏病等疾病患者危害更大。四是用吊白块（化学名称为甲醛次硫酸氢钠）添加到腐竹、粉丝、面粉、竹笋中，主要目的是防腐、增白、保鲜、增加口感，主要危害表现在：损害人体的某些酶系统，从而造成中毒者肺、肝、肾系统的损害，此外吊白块也是致癌物质之一。
2认识误区
2.1误区一：食品安全事件多半是化学食品添加剂惹的祸
前一个时期，因不断发生人为在食品中非法添加苏丹红、三聚氰胺、瘦肉精、福尔马林等引发的一系列食品安全事件，让很多人对在食品中添加任何化学物质都觉得恐慌，尤其在某些媒体的推波助澜之下，不少人认为这些食品安全事件多半是化学食品添加剂惹的祸。其实这些非法添加物都是化工或其他原料，并非化学食品添加剂。我国《食品添加剂使用标准》中规定的食品添加剂（包括化学的），是经过了严格的安全性和工艺必要性的评估，按规定使用不会有损身体健康。至少从目前得到的信息，无论国际国内，似乎没有一例由于（化学）食品添加剂造成的食品安全事件。因此，违法添加物不等于食品添加剂，不应该把这些食品安全事件归罪于化学食品添加剂。
2.2误区二：不含添加剂的纯天然食品才是安全的
普通民众往往以为，纯天然的食品就是最好的，看到“本品不含任何添加剂”这样的说明就觉得很放心。其实，食品是否安全，取决于多个方面，包括食品原料的被污染水平、膳食结构、饮食方式、吃进去的量、食品中危害物质毒性及毒性大小等。比如微生物就是很容易引起食源性疾病的，前期媒体曝光的速冻食品“细菌门”以及某品牌牛奶中黄曲霉毒素M1（致癌物）含量超标事件都是实例。按照现在的科技检测水平，无法保证人们吃的食品是百分之百安全的，总能检测出一些有害物质。关键是看接触量，专家所做的工作就是评估什么样的风险是人体所能接受的。天然并不等于安全，天然的食品添加剂也并不比人工化学合成的更安全。要求食物实现“零风险”基本上是不可能的，否则也只会加重生产企业其实最终还是消费者的额外负担。
2.3误区三：食用化学合成的工业品一定对人体有害
化学合成的化学名称食品添加剂并非是危害人体的，在世界各地很多的食品、药品和化妆品（牙膏）里，都有多种这样的食品添加剂，我国每年食用的味精、香精的数量就是相当大的。以一般正规的面包制作为例，普遍加有包括抗氧化剂、乳化剂、酶制剂、防霉剂等多种添加剂成分。如加入硫酸钙可以很好地调节面包的pH值，使酵母发挥更大的功效；加入双乙酰酒石酸单双甘油酯是作为乳化剂的一种水油融合剂；加入碳酸氢钠作为膨松剂；加入脱氧乙酸钠作为防霉剂等，这些都是在国家允许使用的安全范围之内的。此外，还有方便面、饼干、糕点、糖果、口香糖之类，更是含有多种化学合成的食品添加剂，只要不是超量或超保质期食用的，就不会对人体造成多大伤害。
3正确认识化学技术及化学食品添加剂的意义
3.1化学技术用于食品添加剂工业具有双刃性，人类可以趋利避害
人类与化工的关系十分密切，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，甚至有些化工产品在人类发展史上，起着划时代的重要作用。但化学技术也是一把双刃剑，在给人们带来很多好处的同时，也有可能带来部分危害。首先必须看到，化学食品添加剂正是与人类生活息息相关的化工产品，它在依法使用前提下表现出很多有益作用：一是有利于食品的保藏，防止食品腐败变质；二是改善食品的感官性状；三是保持或提高食品的营养价值；四是增加食品的种类和方便性；五是有利于食品加工机械化操作等。其次，某些化学食品添加剂在发挥有益作用的同时，对人体也可能存在副作用。比如亚硝酸钠，被作为肉类制品的添加剂应用时，优点是可以使肉类制品呈现较好的亮红色，并抑制多种厌氧性芽孢菌生长，增进肉制品风味。但其缺点是，本身具有较大毒性。迄今为止尚未找到能够替代亚硝酸盐的新产品，原因是虽然可以找到替代品，如红曲色素，但对于如何防止肉毒梭状芽孢杆菌的生长仍是一大问题，而一旦发生肉毒中毒则可能给人类带来生命危险。因此，人类要确保食品安全，不应该躲避化学食品添加剂，而是要科学把握某些化学食品添加剂的双刃性，在权衡利弊后严格控制使用范围和使用量，并在有些情况下尽可能地减少其用量[3]。
3.2非食用的化学物质与化学食品添加剂有天壤之别
人们一度害怕化学食品添加剂，多数是因为某些概念上的混淆，将化学食品添加剂与食品中非法添加的非食用（化学）物质统称为“添加剂”。其实，首先这二者性质完全不同，化学食品添加剂是符合国家食品安全标准的、用于改善食物品质的可食用物质，如瘦肉精、苏丹红、三聚氰胺、孔雀石绿等都是对于食品非法添加的非食用物质。其次，化学原料不等于化工原料，即使是同一名称的化学物质，因其品质指标、杂质含量等的差异，在用途上差别很大，如有些物质（原料）有试剂级、食品级、药品级、饲料级、化工级（工业级）等级别区分。化学试剂和食品添加剂的生产过程都是相似的化学技术，但食品添加剂强调对人体卫生学的安全程度，砷、铅、重金属等为必检项目，毒理试验、安全评价尤为重视，所有安全性都必须经过严格审查。而化学试剂强调对物质的化学纯粹程度，项目有含量、杂质和物理常数等。工业级与食品级的区别以钛白粉为例，工业级钛白粉（二氧化钛）是涂墙用的涂料，决不可用于食品，因为其含铅等杂质的量很高。但是钛白粉除去铅等有害物质，安全性评价证明其可以用于食品，如膨化食品、油炸小食品、果冻、凉果中都有使用。此外，既是药品原料又是食品添加剂的物质也有不少，如氨基酸类、维生素类、无机盐类等，其中的区别在于根据不同的需要，使用剂量不同[4]。
3.3化学食品添加剂的标准规定不是一成不变的
在以往的面包制作中，溴酸钾是被允许使用的优良食品添加剂。这种溶于水的白色结晶颗粒，可以让酵母产生的二氧化碳均匀分布在面团内，出炉后的面包松软、内部组织细腻，达到较好的烘焙效果。但是从1992年联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专业委员会认定溴酸钾为一种可致癌的有害物质后，欧盟成员国、加拿大和澳大利亚等国相继宣布了对“溴酸钾”的禁令，美国是以限量检出其安全残余量加以控制使用的，我国于2005年7月起禁止使用溴酸钾。还比如面粉增白剂――过氧化苯甲酰，至今仍在不少发达国家延续使用，我国是在边使用边争议多年后，于2011年5月起，禁止生产、在面粉中添加这种物质。因此，随着自然环境的变化和科学技术水平的不断提高，化学食品添加剂的有些标准规定也是处于不断地调整和完善之中。
4政府加强食品添加剂行业有效监管的责任
4.1政府管理在于有法可依、执法有责和培育守法意识
《食品安全法》颁布实施以来，我国食品添加剂的生产、经营、使用和管理等方面整体上有了法律依据。但在实际应用中，因我国食品加工企业绝大多数规模较小，超量、超使用目录范围添加食品添加剂，以及有关部门疲于“头痛医头，脚痛医脚”的现象仍然在一定范围内存在。有些具体品种的使用标准、易操作的检测方法等亟需建立、更新和完善，监管机制的协调性、连续性和责任性还有待进一步提高，某些方面还应学习借鉴发达国家的管理经验。比如在美国，虽然某些食品添加剂的标准规定似乎比我国宽松，但FDA（美国食品药物管理局）肩负的责任重大。一旦发生某种食品损害公民身体健康，消费者厂家的同时，也有权告FDA监管不力。以至于有些美国人认为，FDA的最大“罪过”就是它严格的食品加工标准，导致饮食业品种匮乏和口味单调――在美国，人们根本看不到大排档里热气腾腾的牛杂汤或者街边的烧烤小摊[5]。
培育公民特别是生产经营者的守法意识也是政府有效管理的重要方面。在一个时期社会上“金钱至上”的价值观的影响下，生产经营者的诚信问题，即真诚这种无比重要的品格的严重缺失，成为食品安全问题的深层原因之一。培育公民的守法诚信品德、企业的社会责任和企业负责人的道德意识，已是政府主导下全社会的一项紧迫任务。
4.2知法而违法使用非食用化学添加物是故意犯罪行为，必须严惩
我国《食品添加剂使用标准》中规定了何种添加剂可以添加到食品中，并对此制定出目录。目录中不存在的，即使暂时证明对人体没有害处，也不能添加。《食品安全法》明确要求，食品生产者应当依照食品安全标准关于食品添加剂的品种、使用范围、用量的规定使用食品添加剂；不得在食品生产中使用食品添加剂以外的化学物质和其他可能危害人体健康的物质。 但一个时期以来，一方面有一些单位或个人，或是无意混淆（模糊）了食品添加剂和非食用物质的界限，是不知法而没有守法，误向食品中添加了非食用的化学物质及其他物质，这从某种角度上说，是一种无意犯罪行为，有关部门可核实其违法无意的证据，并酌情予以处罚，并将其滥用食品添加剂等行为载入餐饮服务业食品安全不良信用记录体系中，同时要进一步加强有关法律、标准的宣贯再教育工作。而另一方面，确有少数单位或个人是知法违法。他们利益熏心，明知《食品安全法》的有些规定，却为了压低成本，蓄意在食品中违法使用非食用化学添加物。如三聚氰胺、瘦肉精、苏丹红等一系列典型案件，以及曾经在一些农村地区肆意横行的用非食用化学物质掺兑酱油、食醋和用工业酒精制造假酒、甲醇假冒白酒等现象，都是突出的故意犯罪行为，有关部门必须依法严惩，决不可姑息迁就。
5参考文献
[1] 陈敏，王军.食品添加剂与食品安全[J].大学化学，2009（1）：28-32.
[2] 赵同刚.食品添加剂的作用与安全性控制[J].中国食品添加剂，2010（3）：45-50.
“能源的综合利用”是具有社会意义的主题，以这样一个主题作为项目，有利于将学科知识和课程内容进行整合，教学过程中让学生借助各种探究手段和活动以及与项目相关的各类资源对学科核心知识进行有意义的建构，从而实现学生综合智能的发展。
二、项目设计
本项目立足于能源的综合利用，将高中化学必修2化学反应与能量的内容进行整合，设计了四个专题：“认识能源”“燃料篇”“电能篇”“化工原料篇”。首先让学生对能源有一个整体的认识，然后在探索化石燃料作为生活中稳定能量来源原因的任务驱动下，先从宏观角度认识化石燃料的燃烧性质，建立能量观、发展变化观，再深入微观本质认识化学反应――燃烧反应提供能量的本质原因，最后定量认识燃料燃烧释放能量的能力大小；之后分析火力发电的原理及弊端，通过探索氢氧燃料电池能否实现化学能与电能之间的直接转化，建构原电池认识模型，从而发展学生的利用模型解决生活实际问题的能力，并培养学生变化守恒的科学素养；通过对化石燃料为原料直接或间接转化成的基础化工原料甲烷、乙烯、乙醇、乙酸及苯的组成、结构、性质及化工方面用途的探讨，帮助学生理解综合利用传统能源的方法，形成对能源可持续发展的意识，培养学生绿色应用的科学素养；最后让学生查阅资料了解新能源对解决能源问题及对能源发展的作用和价值，引导学生对能源有全面的认识和发展的眼光。
项目具体方案设计如图1所示。
三、项目教学中的关键问题
1.项目教学内容分析时，要确认教学内容的基本观念，建立项目中事实性问题、核心概念知识及核心观念之间的联系。
新课标对这两部分内容的教学要求：（1）理解化学键的断裂与形成是化学反应能量变化的主要原因，建立从微观结构的变化看化学反应与能量观。（2） 认识化学键的涵义，知道离子键和共价键的形成。
本专题以“研究化石能源作为燃料的本质原因”为中轴线，辐射到化学反应的本质的探讨，为核心概念知识的落实提供了较为丰富的事实性问题。本专题根据解决实际问题时涉及的核心概念知识及这些概念对学生核心观念的建构的作用来安排教学顺序。其具体联系可用图2来表示。
2.以观念为核心分析学生在主题知识内容与基本观念方面的发展程度。
从学生学习的角度看，“放热反应和吸热反应”的教学价值主要体现在以下几个方面：第一，认识化学反应的视角由关注物质变化转向关注能量变化，拓展了学生认识化学反应的角度。第二，由学生已有的化学反应伴随着能量变化的感性认识，去探索化学反应中能量变化的宏观原因；认识化学反应中能量转化的途径和形式，如化学能与热能的相互转化。第三，通过实验，定性地感受化学反应中能量的变化。
“化学键”的教学价值主要体现在以下几个方面：第一，发展学生从物质结构角度认识分子再分、原子重新组合的原因。第二，由学生已有的化学反应伴随着能量变化的定性认识，去探索化学反应中能量变化的微观原因；认识化学反应中能量转化的途径和形式。第三，通过计算，定量地认识化学反应中能量的变化。
总之，从整个专题看，要求学生的认识方式从宏观到微观、从定性到定量，并且发展和完善学生的微粒观、变化观和能量观。
3.教学中要想学生对相关教学内容有整体把握，必需理清事实、概念及观念之间的关系，抓住关键性内容，教给学生有组织的知识体系，而不是将孤立零碎的、毫无联系的知识教给学生。
化学反应过程中不仅有物质变化，而且伴随着能量变化。从能量角度认识化学反应是高中化学教学的重要内容，也是学生“能量观”“变化观”建构的重要方面。
4.教学过程中，以核心概念为桥梁，发展和完善学生的核心观念。
本专题以“化学键”为桥梁发展和完善学生的微粒观、变化观和能量观。学生核心观念的形成与发展是以相关具体概念性知识的学习为基础的。本专题通过化学键概念的建立，帮助学生认识到微粒之间的相互作用，从结构的角度认识物质的组成，发展学生从原子、分子水平认识物质的构成和化学反应；同时，化学键的概念帮助学生认识物质变化的实质是旧键的断裂和新键的生成过程，这也是解释化学反应有能量变化的原因。
5.教学中需要立足学科的整体高度，利用学生多次认识化学能与热能的机会，在化学事实和相关概念学习的基础上，引导学生通过理性思维不断拓展和深化能量观。
整个专题一围绕“化学反应伴随着能量变化”这一学科基本问题引导和启发学生思维，帮助学生逐步形成相应的认识思路和方法，进而转化为学生从能量角度分析和解释相关问题的经验和能力。
“化学元素观”是中学化学的核心观念之一，通过初中化学的学习，学生首先应当建立起“化学元素观”。然而，学生对“化学元素观”的认识是伴随相关具体知识的学习而逐渐发展的。要在相关具体知识的教学中发展学生对“化学元素观”的认识，需要立足学科整体的高度，以“化学元素观”为统领来组织教学，思考具体知识的教学对物质及其化学变化等学科基本问题的渗透、落实和具体化。为此，笔者以初中化学“水的组成”教学为例展开讨论。
1 对初中阶段“化学元素观”的理解
化学是研究物质及其变化的科学，“化学元素观”是从元素视角对物质及其化学变化本质的深层次理解。作为化学核心观念之一的“化学元素观”具有统摄性和持久的迁移价值，不仅能促进学生把握最有价值的化学知识，而且能为学生形成相应的认识思路提供思考框架，为学生形成化学认识指明思维方向。具体来说，物质的元素组成是化学观念的基础，依据物质的元素组成对纯净物进行分类，以元素为核心认识物质及其变化，能够为研究物质的性质和化学反应建立认识框架。因此，化学元素观包括3方面的含义：一是对元素本身的认识，包括什么是元素、元素的种类、元素的性质等；二是从元素角度看物质，即元素与物质有什么关系，具体包括元素组成与物质的分类、性质有什么关系等；三是从元素角度看化学反应，即元素与化学反应有什么关系，在化学反应中元素种类是否发生变化等。借鉴梁永平先生关于“化学元素观的基本内涵”的阐述，笔者认为，初中阶段“化学元素观”的基本理解如下，见表1。
学生“化学元素观”的形成和发展是一个循序渐进过程，在不同阶段，基于不同学习内容，学生需要发展的化学元素观不同，其认识层次也不同。如以电解水实验及生成物的检验等事实为支撑，“水的组成”的教学可以发展学生从元素的角度认识物质及其化学变化。从物质的元素组成来认识纯净物并将其分类、归纳，是“化学元素观”的主要内容之一，为此在“水的组成”教学中，可结合水电解前后各物质的元素组成特点，学习纯净物的分类，认识单质和化合物的概念、从水的元素组成特点认识氧化物概念，由此从物质分类的角度依次实现对水是纯净物、化合物、氧化物的认识。不仅如此，从物质的元素组成来认识物质的性质，也是初中阶段“化学元素观”的主要内容，在“水的组成”教学中还可以结合水电解前后各物质的元素组成与性质的差异，引导学生认识纯净物的性质要受到组成元素的影响，对于简单的化合物或单质，元素组成甚至起着决定性的作用。当然，物质的元素组成相同，其性质未必相同，这与物质的结构有关。因此，化学上还要依据物质的性质、结构对纯净物进行进一步的研究，这将是学生后续要学习的内容。
2 从化学元素观看“水的组成”及其教学价值
“水的组成”属于人教版教科书（2012版）第四单元课题3的内容。从“化学元素观”的角度看“水的组成”，就是把该部分内容放在物质及其化学变化等学科基本问题中去考量，思考“水的组成”与“化学元素观”的关系、“水的组成”处于什么位置，能起到什么作用，这样可以从对具体知识的理解上升到对学科基本问题的理解。
“水的组成”涉及较为丰富的事实性知识和概念性知识，这些知识与“化学元素观”之间存在的实质性联系可以用“水的组成”知识层级图来体现（见图1）。
“水的组成”这部分内容，借助电解水的实验及生成物的检验等知识，重在认识电解水实验的实质和水的组成，感悟通过化学实验研究物质元素组成的科学过程与方法，并从物质元素组成角度认识纯净物的分类。显然，这部分内容不仅能发展学生从化学的视角来认识水及其变化，而且能为学生“化学元素观”的认识发展提供有力的支撑：第一，根据电解水实验以及对生成的2种气体进行检验，证明水在通电后生成了氢气和氧气，可以揭示水在通电条件下发生了化学变化；第二，根据水在通电条件下生成氢气和氧气、氢气燃烧生成水的实验事实，依据化学反应中元素不变，认识水是由氢、氧2种元素组成的；第三，根据电解水实验，比较反应物（水）和生成物（氢气、氧气）的元素组成特点，认识纯净物可依据元素组成分为单质和化合物，依据水的元素组成特点认识氧化物，发展学生对物质分类的认识；第四，比较反应物（水）和生成物（氢气、氧气）的性质差异，认识物质的性质与其元素组成有关，组成元素不同，物质性质不同。第五，结合之前学生学习的分子和原子的知识，启发学生初步从微观角度认识化学反应的实质，即水在通电情况下发生化学反应，组成水的氢、氧元素的原子重新组合生成了新物质，加深对化学反应中原子种类不变、元素不变的认识；第六，利用电解水实验来研究水的组成，可以启发学生认识不断分解物质直至不能分解为更简单的成分为止，于是就得到了元素的游离态，即“单质”，这是人类研究和认识物质组成的经验方法，通过此实验人们进一步认识了水：水还可再分，即水不是元素；第七，通过对电解水实验中生成氢气和氧气的体积比为2：1的分析，为水的化学式——H2O提供了事实依据，这为学生后续学习本单元课题4化学式与化合价打下了铺垫。可见，“水的组成”是发展学生“化学元素观”认识的重要载体。
3 如何围绕“化学元素观”展开深入学习
“化学元素观”是学生需要形成的体现学科本质的深层次理解，围绕“化学元素观”来展开“水的组成”的学习，需要对学生知识学习与化学观念认识发展等有整体考虑，让具体知识的学习为学生化学观念的认识发展提供支撑，使学生化学观念的认识伴随具体知识的学习而逐渐发展。
3.1以“化学元素观”为统领构建教学内容主线
化学观念是指居于化学学科的核心，体现化学学科本质，对学科的性质、研究对象、研究方法和学科的价值等学科基本问题的深层次理解。要从知识教学转向化学观念教学，就需要站在学科整体的高度，思考具体知识的教学对学科基本问题的渗透与落实，将化学观念的教学具体化，与此同时，需要兼顾课程的要求和学生的实际发展需要。为此，在“水的组成”课堂教学内容主线的设计方面，根据学生的实际和发展需要，以“化学元素观”为统领来搭建学生知识学习和观念认识发展的整体框架，把指向主要教学目标和教学重点的、能体现“化学元素观”的关键性内容具体化为教学任务，以此构建课堂教学内容的主线索，明确教学的核心所在。
基于上述考虑，“水的组成”一课的教学整体思路设计见表2。
3.2围绕“化学元素观”的关键性内容设计引导性问题
教学的目的在于促进学生对知识的深层理解，发展对化学观念的认识。把教学任务转化为问题，用问题驱动学生思维，是通向理解、发展化学观念认识的重要途径之一。为此，有必要思考应该提出怎样的引导性问题。笔者认为，在化学观念教学中，引导性问题是能激发学生思维，对达成教学目标起决定作用的、能体现化学观念的关键性问题，是统领课堂、推进教学的主线索。为此，在“水的组成”教学中，针对学生学习的实际，把指向主要教学目标和教学重点、能体现“化学元素观”关键内容的教学任务转化为统领课堂教学的引导性问题（见表2），为学生的思维过程指引方向。在“水的组成”教学中，要利用引导性问题调动学生参与学习过程，激发学生通过问题的思考去理解所学知识，在问题分析和解决的过程中去反复认识、体验和感悟“元素与物质的分类”、“元素与物质的性质”、“元素与化学反应”等学科基本问题，从而为从元素视角认识物质及其化学变化奠定知识和方法基础。
3.3将学习任务和引导性问题转化为“手脑并重”的学习活动
学生的学习需要通过活动体验来完成。活动设计需要注意活动的内容、方式要与教学目标、教学任务、以及引导性问题相一致，要针对教学任务和引导性问题，设计相应的手、脑并重的多样化活动。围绕“化学元素观”展开深入学习的活动设计，有以下几点考虑：
一是关注新旧知识的联系，注意调用学生的已有知识经验来学习新知识。如任务1中的问题1的设计，学生已经学过利用过氧化氢分解制取氧气，利用学生已知的这个反应可以搭建学习新知识的桥梁，启发学生思考水是由什么元素组成的，以及如何推测水的元素组成等问题。还可以借助这个反应，引导学生思考可以由水分解的产物来推测水是由什么元素组成，这样把学生的思维引向深入。
二是充分发挥实验的作用，为学生的学习和理解提供事实证据。电解水实验是学生学习“水的组成”、理解“化学元素观”的重要手段和方式。在活动设计方面，一方面通过电解水实验、电解水生成的2种气体的检验等，为学生提供丰富的感性认识，另一方面以实验事实为证据，根据实验的观察，引导学生思考：你认为水电解发生了什么变化？根据水在通电条件下生成氢气和氧气、氢气在空气中燃烧生成水的实验事实，由反应前后各物质的元素组成，说明水是由什么元素组成的？为什么？由此引导学生基于实验事实进行分析、推理并获得相应的结论，使学生的认识从感性走向理性。
学生的认知策略的形成受多种因素的影响.如学生原有的知识结构，反省认知水平以及学生自身的学习动机，还有教师的相关指导以及训练.认知策略是对内调控的技能，它是高度概括化的人类自身认知活动的一般规律，由于高中生的自我意识和反省认知水平较低，所以认知策略的形成主要依赖于教师的指导.但教师不可能通过直观演示的方法教给学生认知策略，因为策略不是具体的知识.
认知策略和具体的信息有着十分密切的关系.在教学活动中，教师要通过具体的知识实例，向学生示范策略应用的规则，引导他们注意，给他们提供练习这些策略的机会，使他们逐渐领会策略对学习的有效性，才能使他们掌握这些策略性知识，并不断内化来支配和调节自己的认知行为，以达到提高学习效率、培养学习能力的目的.
二、利用辨析比较，促进认知同化
对于化学学习，学生感到困难的是知识点多，概念抽象，记忆困难.辨析比较可促进学生掌握概念的内涵和外延，指出新旧概念的异同，既可增强原来概念的稳定性和清晰度，又有利于新概念的学习，促进知识内化和理解，并纳入自己的认知结构.
例如，氧化与还原反应、加成与消去反应、水解和酷化反应等一些有相互联系且意义相反的概念，可通过辨析比较加深学生对概念的理解和记忆，使学生明白这些易混概念的实质含义、使用范围及相互间的联系.
又如，在学习“氨气的实验室制法”时，学生已掌握了氧气的实验室制法，因而氨气的制取装置就可与氧气的制取装置进行同化，在比较出它们制取装置相同的原因，即知道了实验室中制取气体的反应物状态、反应条件对反应装置的要求之后，可进一步同化上升出固体与固体加热反应制取气体反应装置的选取.同样，固体与液体相互反应在加热或不加热条件下制取气体装置的选取，都可采用辨析比较策略，促进同化.这不仅使新旧知识产生了联系，巩固了知识，而且从原理上进行了概括，有利于知识的检索和运用.
在化学教学中，有许多这样的新旧知识同化点.只要我们教师善于捕捉，加强联系，及时指导，学生通过模仿和练习，就会逐渐掌握并转化为自己的内在能力.
三、通过提纲图示，促进认知同化
提纲图示是一种比较好的认知策略，它可将语言信息转化成视图信息，简洁地显示出各知识点的连接和关系，使知识更加直观和条理化.
例如，在学习物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度后，教师可引导学生利用这些概念，用图示的方法总结出物质的质量、微粒数以及标态下气体的体积或溶液体积间的关系.这种图示不仅可使学生将零散的知识横向联系起来，而且也便于他们理解，明确物质的量是该部分知识的核心.
四、利用类比迁移，促进认知同化
类比迁移可用于分析推理未知或未接触过领域的知识，也可以用于课本知识的学习.
例如，类比迁移策略可用于解题的一般途径，顺推或反推，既可用于化学计算题的解题，又可用于解决推断题、合成题等问题的解题.在知识、技能和策略迁移的学习指导中，教师应注重策略迁移的学习指导，可不断变换练习的情境给学生加以训练，并提示学生反省自己所使用的策略，体验策略的实效，也可在学生对某一策略的应用有了一定认识之后，教师总结明示，让学生对某一策略有更准确、更完整的认识.只有这样，学生才能真正掌握认知策略，并自觉、有效地向新情境中迁移.
五、帮助学生形成知识网络
文章编号：1005–6629（2013）12–0029–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
作为高中有机化学基础知识的开端，必修2模块选取与生活联系密切的典型有机物（甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸、糖、油脂、蛋白质等）逐一展开学习。通过实验了解有机物的主要性质，初步体会有机物的组成和结构特点对其性质的影响，认识这些有机物在日常生活的应用或在化工生产中的重要作用等[1，2]。由于教学是分别针对某一具体有机物进行的，并且这些有机物的主要性质、典型反应及结构特点等内容有着明显的差异，这些知识间的内在联系不易被发现或容易被忽视，学生在学习时往往会感觉这些知识是孤立零散的，随着所学知识的增加学生难以建立对“有机物结构与性质”的整体而深入的认识。为此，沟通相关知识间的联系，关注具体有机物知识与更为基本、更为深刻的“结构决定性质”这一学科思想之间的联系，帮助学生逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思路就显得尤为重要。本文以必修2“乙醇”的教学为例展开探讨。
1 必修阶段“乙醇”知识及其教学价值
从人教版必修2教科书的编排看，必修阶段“乙醇”的知识内容主要包括乙醇的物理性质、化学性质（乙醇与金属钠的反应、乙醇的燃烧、乙醇的催化氧化）、乙醇的组成、结构式及羟基等，这是学生需要学习和掌握的具体知识。若教学只停留在对这些具体事实性知识的识记上，学生获得的只是知识的简单积累，而不能使学生已有的有关有机物结构与性质的知识得到重组和改造。有机化合物知识的教学核心在于引领学生把握“结构决定性质”的思想，形成对有机物结构与性质关系的认识。学生要达成对“结构决定性质”的理解需要经历一个渐进与发展的过程。由此需要思考，从“结构决定性质”的角度看，“乙醇”这部分内容与之前的甲烷、乙烯和苯等知识有什么关联？“乙醇”的学习将发展学生对有机化合物知识的哪些认识？对这些问题的思考将有助于深刻理解知识的结构及其教学价值。
按照认识有机物“结构决定性质”的分析框架[3]，可以较为清楚地梳理乙醇与学生之前所学的甲烷、乙烯等在结构及其性质方面的不同，表1列举了从组成和结构特点来分析乙醇和乙烷的主要性质与反应，由此可以引领学生把握有机物的结构特点对其性质的影响。以此分析框架为指南，可以促进学生依据所学相关知识的递增而整体把握“有机物结构与性质”的关系，从而建立连贯而深入的理解。
依据表1中的分析框架，对学生的学习和认知发展来说，必修阶段“乙醇”知识的教学价值主要分为三个方面[4]：第一，认知价值。基于从组成、性质、结构特点与官能团的角度，丰富对有机物（乙醇）的认识。第二，发展价值。基于与乙烷的比较，基于乙醇与钠反应比水与钠反应缓和的比较等，初步体会乙醇分子的结构特点（官能团、价键的极性）等对其性质的影响，逐渐发展对有机物结构决定性质的认识。第三，工具价值。即基于上述两个方面，逐步形成认识有机物性质的思路与方法，使之成为认识和分析解决相关问题的工具。
教师需要对知识（教什么）和过程（如何教）做出决策，即要用合适的方法去教最有价值的知识。上述知识内容及其教学价值的分析是进行教学设计的基本依据，有助于帮助教师解决教什么知识的问题[5]。
2 学生已有的知识经验
学生已有的知识经验会影响新知识的学习，有效的教学需要对学生有充分的了解。就必修阶段“乙醇”的学习而言，学生已有的知识经验包括以下几个方面：一是对乙醇的了解，基于初中的学习和生活经验，学生已经知道乙醇的元素组成和化学式或结构简式，知道乙醇易溶于水，易燃，能做燃料、溶剂等；二是基于甲烷、烷烃、乙烯和苯等内容的学习，学生对有机物中碳的成键特点及其性质等知识有所了解，知道甲烷能发生取代反应、乙烯能发生加成反应等，并初步体验了通过实验了解有机物性质、通过有机物结构特点认识其性质的学习思路；三是基于之前的学习，学生学习了化学键、共价键的极性、化学反应的实质是化学键的断裂与生成等，这些知识有利于促进学生对乙醇的结构特点及其主要性质反应的理解。
对学生已有的知识经验进行分析，关注学生已有知识经验与新知识的联系，找寻两者之间的差距，有助于教师设计出能促进学生知识重组、并符合学生认知规律的学习活动。例如，考虑到学生的实际，与人教版必修2教科书中“乙醇”内容顺序的编排（乙醇的物理性质乙醇与金属钠的反应乙醇的结构、羟基与官能团乙醇的氧化反应（乙醇的燃烧、乙醇的催化氧化）不同，笔者认为，在实际教学中需要将教学内容顺序做如下的调整：从教学整体思路来看，按照“用途—性质—结构”的顺序来设计学习进程；就乙醇的化学性质的学习来看，按照从简单到复杂、从熟悉到不熟悉来安排具体内容，兼顾前后内容的关联与递进。为此，必修2“乙醇”教学内容主线的设计具体如下：乙醇的用途与性质——乙醇的化学性质（依次为乙醇的燃烧、乙醇的催化氧化、乙醇与金属钠的反应）——乙醇的结构特点（乙醇与金属钠反应的分析讨论、乙醇与乙烷性质的比较）。这样的安排既体现知识的逻辑，又符合学生的认知发展特点。
3 关注学生认知发展的教学活动设计
关注学生认知发展的教学活动设计，需要将教学目标和内容转化为具体的学习任务，围绕学习任务将知识与认知过程进行整合设计相应的学习活动，在这样的学习活动中让学生的思维发展与知识的理解协调同步，其设计框架如表2所示。
依据上述教学活动设计框架，必修2“乙醇”一课的学习进程按照“用途-性质-结构”依次展开，其主要活动设计简介如下。
任务1 从乙醇的用途了解其性质
[问题1] 根据之前的学习和生活经验，关于乙醇你已经知道了什么？请从元素组成、结构简式、用途和性质的角度进行考虑。请写出乙醇在生活生产中有哪些用途？这些用途反映了乙醇的哪些性质？
[问题1-1]在一块白板上有用油性笔写的字，你能用什么方法将其清理干净？这种方法利用了乙醇的什么性质？
[问题1-2]乙醇可以作为燃料，请书写其燃烧的化学方程式。与CH4 燃烧的化学方程式相比较，两者有什么共同点？
[学生认知发展]回忆并调用已有的知识经验，梳理对乙醇的已有认识，建立乙醇的用途（燃料、饮料、溶剂）与其性质（易燃、易溶于水，能溶解其他物质等）之间的联系。
任务2 通过实验学习乙醇的主要化学性质
[问题2]乙醇能够燃烧，说明乙醇能被氧化。乙醇还能与其他氧化剂发生反应吗？
[学生实验]乙醇的催化氧化。向试管中加入3～4 mL无水乙醇，将一根洁净的下端呈螺旋状的铜丝在酒精灯的外焰上灼烧至红热，迅速插入乙醇中，反复多次。观察铜丝颜色和试管中液体气味的变化。思考如下问题：（1）铜丝的颜色先后如何变化？（2）乙醇被氧化成什么物质？（3）综合整个反应过程，铜丝的作用是什么？（4）尝试写出实验过程中发生反应的化学方程式。
[活动1]通过图片示意和教师的讲解，了解乙醇在人体内的代谢过程。
[演示实验1]借助实验模拟交警检查酒驾的方法，认识乙醇与强氧化剂（重铬酸钾等）的反应。
[问题3]乙醇还有什么其他的化学性质呢？
[演示实验2]观察教师演示乙醇与金属钠反应的实验。与以前学过的金属钠与水反应的实验进行比较，思考如下问题：（1）根据反应产物的检验，说明乙醇与金属钠反应产生的气体是什么？（2）据实验测定，1 mol无水乙醇与足量的金属钠反应可得到0.5 mol H2 。请结合乙醇的结构简式，分析是什么氢原子参加了反应？试着写出乙醇与金属钠反应的化学方程式。
[学生认知发展]在问题引导下，按照“实验观察-现象分析-获得结论-书写化学方程式”的基本思路，学习乙醇的主要化学性质（乙醇的催化氧化、乙醇与金属钠的反应），在获得知识的过程中体会通过实验研究有机物性质的思路与方法。
任务3 从乙醇的性质认识其结构特点
[问题4]煤油是多种烷烃的混合物，金属钠与煤油不反应，而金属钠与乙醇却能反应，从中你能获得什么启示？
[问题4-1]按照表3所示，比较乙烷与乙醇的性质，思考是什么原因导致乙烷与乙醇性质有如此大的差异？
[问题4-2]比较金属钠与水、金属钠与乙醇的反应，两者实验现象有什么不同？这说明了什么？
[学生认知发展]在问题4的引导下，从有机物结构的角度认识其性质的原因。针对问题4-1的分析，认识乙醇的结构，知道乙醇是由乙烷分子中的一个氢原子被羟基（-OH）所取代，乙醇和乙烷性质的差异是由乙醇的官能团（-OH）所引起的。基于金属钠与无水乙醇反应比金属钠与水反应缓和的比较，初步了解乙基对乙醇分子中羟基氢活泼性的影响，从而从官能团、价键的极性等方面丰富和发展对“有机物结构决定性质”的认识。
任务4 总结学习有机物的基本思路
[问题5]根据今天对乙醇的学习，请你总结认识有机物的思路和方法？
[学生认知发展]反思这节课的学习，在互动讨论中，师生共同总结认识有机物的基本思路：以“有机物性质”为中心，基于用途了解性质，通过实验深入学习有机物性质，从有机物性质可以认识有机物的结构特点，根据有机物的结构特点可以解释其性质等（见图1）。
总之，关注学生认知发展的教学，需要对学生的发展有整体考虑，既要促进学生对知识的深层理解，也要发展学生的认知技能。为此，需要考虑知识的结构与价值、学生的基础与认知发展，知识获得过程的性质等要素[6]。以关注学生认知发展为导向，注重沟通具体知识与学科思想方法之间的内在联系，围绕教学核心内容将知识与认知过程进行整合设计教学活动，旨在帮助学生逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思路，让学生的思维发展与知识的深层理解协调同步。这值得深入研究下去。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：13.
[2]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007.
[3]何彩霞.发展学生对有机物“结构决定性质”认识的教学研究——以“苯酚”教学为例[J].教学仪器与实验，2012，（5）：11～14.
文章编号：1005C6629（2016）11C0024C06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 基于SOLO分类理论研究化学核心概念的学习进阶与教学衔接
1.1 基于学习进阶理论探讨化学核心概念的跨学段教学衔接
近年来，在国内外科学教育领域中，学习进阶理论已成为研究学生认知发展的热点领域之一。学习进阶理论[1]描述学生在不同学段学习同一核心概念时所遵循的连贯、典型的学习路径。学科知识、技能和方法的学习是分阶段和有明确路径的，教师更应高度关注学生学习过程的方向、路径和各阶段水平要求。对学习进阶的规划是对学生在不同学段对概念的理解水平、迷思概念、进阶目标及测评要求的描述，目前相关研究集中在学习、课程和评价领域[2]，如Corcoran提出学习进阶应具有5个构成要素：进阶终点、进阶维度、多个相互关联的成就水平、各水平预期表现、特定的评测工具[3]。学习进阶理论可用于指导学科核心概念的跨学段教学衔接研究，对研制分阶段、划层级、系统性的学业质量标准体系有重要指导意义。
围绕学科核心概念的跨学段学习进阶来组织教学内容是当前科学教育的研究焦点。从2009年欧亚拉美七国学者联合编著的《科学教育的原则和大概念》出版[4]，到美国以学习进阶形式将核心概念写入国家课程文件《新一代科学教育标准》，再到近期我国教育部组织260多位专家修订普通高中课标，以学习进阶形式统整教学要求与学业标准，都体现了对学科核心概念的学习进阶及其跨学段教学衔接的关注。
化学核心概念的形成不是一蹴而就的，而是学生通过不同学段的主题学习而不断丰富与发展的，具有阶段性、层次性和渐进性等特点。国内外不同研究者对于化学核心概念学习进阶的设计有不同的理解与研究方法：（1）美国Stevens基于实证测查和标准文件描述中学生在物质结构与性质概念上的学习进阶假设，并通过实证研究进行修正完善；（2）林建芬按照初中、必修、选修和高三4个不同学段，通过分析考纲、课标、教材并结合教学实践，根据学生思维层级和认知发展，梳理了同分异构体、元素周期律、离子反应、化学用语等核心概念[5～9]的认知方式与角度、知识水平，划分相应的学习进阶路径，提出各学段的学习目标、进阶路径与教学建议；（3）周玉芝[10]提取化学电源核心概念及相应学段的目标，进而划分电化学的学习进阶；（4）庄晓文[11]选取电离、离子反应和勒夏特列原理作为电解质溶液领域的核心概念，从不同学段的概念理解水平分解、迷思概念、进阶目标进行分析，以学习进阶为统领设计教学过程；（5）谌秀云[12]、苗兰[13]、雷才[14]、童文昭[15]则以“低-中-高阶水平学习进阶模型”分别呈现化学反应、反应热、化学平衡、物质结构等化学核心概念与基本反应原理的学习进阶路径，提出跨学段教学衔接的建议。
综上，学习进阶理论揭示了学生对化学核心概念的理解、对某种技能的掌握随时间推移连贯且逐渐深入的典型发展路径，可用于指导化学核心概念的初高中跨学段教学衔接研究。
1.2 应用SOLO分类理论划分化学核心概念在跨学段衔接中的学习进阶
为了指导教师充分认识学生的学习周期和阶段要求、评价学生的学业质量水平，彼格斯[16]在皮亚杰认知发展阶段论的基础上提出SOLO分类理论（“可观察的学习成果结构”，见图1），根据学生回答某一学科具体问题时的内部结构复杂性，将学生学习结果和思维结构分类为前结构、单点结构、多点结构、关联结构和拓展抽象结构5种层次。前结构和单点结构水平属于低阶思维，多点和关联结构则为中阶水平，拓展抽象结构水平则属于高阶认知，SOLO分类理论对思维结构的5个层级划分与学习进阶理论相融合、相映衬。SOLO分类理论根据学生思维方式的性质和抽象程度，将个体认知方式依次分为感觉运动方式、形象方式、具体符号方式、形式方式、后形式方式5种方式，分别产生隐性知识、直觉知识、陈述性知识、理论知识、层次更高更抽象的理论知识这5类知识。学生认知发展方式和思维结构层次共同组成一个螺旋式上升的认知发展阶段体系：学生总体的认知发展具有阶段性，学生对核心概念的认知发展也具有阶段性。教师既要重视学生在不同学段的学习结果的数量（即掌握的知识点的多少），更要重视学生在不同阶段的学习结果的质量（即掌握知识点的相互关系）。
学习进阶理论将化学核心概念的跨学段学习进阶划分为低阶、中阶和高阶水平及相应等级的学业质量标准，其界定过程要考虑学生化学认知方式发展，即对研究对象，认识角度、方式、思路的层级提升和进阶路径（见图2）；其中认识思路指个体对物质和化学反应或相关现象或事实认识的有序性和思路性，认识深度指对于同一认识角度存在个体间水平差异或个体阶段差异。学生可通过语言、文字、图表、符号等各种形式表征化学核心概念。认知角度与思路的层级发展包括：宏观微观、定性定量、静止孤立动态作用、文字描述符号图像表征，可结合SOLO分类理论划分化学核心概念跨学段学习中认知方式的学习进阶（见图2）。
2 基于跨学段学习的进阶路径建构“中和反应”概念认知模型
中和反应是化学核心概念之一，因其重要性列入中学化学学科100个关键词[17]，对学生化学认知方式发展、化学概念的多重表征学习、化学核心素养的培育都起到重要作用。台湾学者邱美虹[18]选取了溶液酸碱性、中和反应、弱酸和弱碱的稀溶液这3个主题研究初三学生关于酸和碱的认识方式与前概念，描述学生对核心概念的理解、推理或者解释的动态过程（见表1），并对高中相应主题的教学提出建议。综上，本研究将中和反应作为化学核心概念进行初高中教学衔接研究，采用文献研究、文本分析、实践研究法等，主要任务是基于学习进阶理论划分中和反应的认知层级水平与学习进阶路径，进而建立中和反应认知模型，基于SOLO分类理论对化学核心概念初高中跨学段教学提出分阶段的教学建议与学业质量标准。
2.1 学生中和反应概念跨学段学习的进阶路径
基于学习进阶理论，结合SOLO分类理论对学生思维结构水平的分类评价，通过课标、考纲、教材和教学实践研究，划分中和反应核心概念的跨学段学习进阶路径和阶段层次水平。
（1）水平1（前结构水平）：学生在小学科学学习中初步认识酸和碱，在个人生活经历（如吃苦涩皮蛋等碱性物质时可蘸食醋）形成了中和反应的前科学概念，思维处于前结构水平。
（2）水平2（单点结构水平）：初三学生学习中和反应时，要联系酸、碱的组成及溶液酸碱性检验，并从酸碱盐的物质分类认识中和反应的特点，较少涉及微观分析，思维处于宏观层面的单点结构水平，为后续学习溶液酸碱度与pH、复分解反应、盐的性质与用途等奠定基础。
（3）水平3（多点结构水平）：必修1模块从电解质角度认识酸碱盐在水中的电离，从离子反应角度分析中和反应的微观过程与变化规律，从微观层面分析酸碱盐电解质溶液导电现象及酸碱中和反应的宏观现象。必修2模块从化学键的微观角度分析酸碱盐的组成及在溶剂水中的溶解、电离与中和反应过程，并通过完成定性实验活动认识中和反应过程伴随热量变化，中和热概念仅作简单了解。该过程中学生思维层级处于宏观和微观结合的多点结构水平。
（4）水平4（关联结构水平）：选修4模块通过定量测定中和热的实验理解中和热概念，掌握中和反应的热化学方程式；从水的电离、离子积常数Kw角度理解溶液酸碱性与pH的关系；通过酸碱滴定实验理解用已知浓度的酸/碱测定未知浓度的碱/酸的实验原理，通过测定酸碱滴定曲线分析中和反应过程的微粒变化；最后从盐类的水解反应（即中和反应的逆反应）认识中和反应的限度、盐溶液的酸碱性，基于勒夏特列原理应用中和反应原理来调节溶液pH的方法以改变沉淀溶解平衡，帮助学生认识中和反应在工业生产、环境保护上的应用价值。
（5）水平5（拓展抽象结构水平）：高考测评对学生在中和反应概念的认知层级要求处于拓展抽象结构水平。全国卷高考考纲要求[19]如下：了解电解质、强弱电解质的概念；了解电解质在水溶液中的电离、电解质溶液的导电性；了解弱电解质在水溶液中的电离平衡；了解水的电离、离子积常数；了解溶液pH的定义与测定方法，进行pH的简单计算；了解盐类水解的原理与应用、影响盐类水解程度的主要因素；了解离子反应的概念及发生条件；了解沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；理解化学平衡常数的含义并进行简单计算；了解化学反应的可逆性；了解定量研究方法；了解化学反应中能量转化的原因；能够将分析解决问题的过程和成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释（即多重表征能力）。
2.2 建构中和反应核心概念的认知模型
从初高中化学核心概念学习进阶的角度分析，学生在初三学习中和反应概念，到高中还会从电离、电解质、离子反应、化学键、化学能与热能、电离平衡、酸碱滴定曲线、盐类水解、调节pH与沉淀溶解平衡等跨学段学习过程，定量认识溶液的酸碱性、中和热、中和滴定原理、中和反应限度等，形成系统完整的中和反应概念体系。根据学习进阶理论将中和反应的概念认知与发展过程划分为初中阶段、必修阶段、选修4前期（即4-1）、选修4后期（即4-2）4个建构阶段，高三高阶阶段是在这4个阶段的基础上进行综合运用与思维重整，进而建构中和反应认知模型（见图3），包括认知任务、认识角度、认知层级与认知对象4个维度。
3 基于中和反应概念认知模型探讨初高中跨学段的教学衔接
3.1 初中阶段“中和反应”概念的进阶教学
初中新课标对中和反应的要求[20]如下：（1）知道酸和碱发生的中和反应；（2）理解酸碱性对生命活动和农作物的影响及中和反应在实际中的应用；（3）了解中和反应的实际意义，培养和激发学习化学的兴趣。《深圳市初中毕业生学业考试说明》考纲要求[21]如下：（1）掌握常见酸和碱的主要性质和用途；（2）理解中和反应的特点，知道物质发生化学变化伴随能量变化；（3）初步形成正确、合理使用化学品的意识；（4）知道化学在环境监测与保护中的重要作用。
在初中阶段，学生在中和反应概念上的学习路径发展经历2个转变。
（1）个别到一般：由具体物质反应到物质类别间反应规律，如教材分别介绍NaOH与HCl、Ca（OH）2与HCl、NaOH与H2SO4之间的反应总结出“酸和碱反应生成盐和水”的规律；
（2）一般到个别：从物质类别间反应规律到具体物质反应，利用酸碱中和反应原理解答课后习题中“书写含Al（OH）3药物治疗胃酸过多症的化学方程式”。
综上，初中阶段的教学内容应选取盐的定义、中和反应的概念与中和反应规律、实际应用等教学内容，并将中和反应的概念、原理、应用等学习内容设计成探究活动。基于初三学生认知发展层级水平确定如下初中阶段的学习目标：（1）认识酸和碱能发生中和反应，归纳物质类别间反应规律，分析中和反应在实际中的应用；（2）通过微型实验探究掌握中和反应实验的操作方法，强化实验安全意识；（3）通过探究活动分析酸碱中和反应的本质，加深对中和反应应用价值的认识，形成绿色环保化学、合理使用化学品的意识。
3.2 高中阶段“中和反应”概念的进阶教学
高中阶段，“中和反应”核心概念的学习涵盖了宏微结合、分类表征、变化守恒、模型认知、实验探究、绿色应用等化学核心素养[22]。在必修阶段、选修4前期与后期、高三复习备考阶段，学生对中和反应的认知层级经历了“宏观微观、定性定量、静止孤立动态作用、文字描述符号表征图表数据分析论证”等认知层级的提升与认知角度的转型。
（1）必修1和2模块：学生学习电解质、离子反应时，从微观层面的认知角度认识酸碱盐的分类，建立起微粒种类和数量分析、微粒相互作用和动态变化的认知模式，理解酸碱中和反应的微观本质与发生条件。必修2则是从化学键类型的微观角度认识酸碱盐在水溶液中的电离，从中和反应放热的定性实验初步理解中和热。这个阶段，学生的学习路径发展经历2个转变：①从宏观反应到微观实质：由宏观物质反应到微观实质的认识方式，分析中和反应的离子变化；②从微观实质到类比迁移：由微观实质到宏观物质反应，学生根据酸碱盐离子反应的微观实质和反应规律，迁移到陌生物质间反应的方程式书写，基于微观本质认识迁移到陌生情境中陌生物质反应的推理与论证。
（2）选修4模块：中和反应概念的学习进阶经历3个转变：①由定性到定量：选修4前期，记为选修4-1，学生从反应热、能量变化曲线图、热化学方程式、中和热的测定实验、水的电离、酸碱滴定等主题学习内容，定量认识中和反应过程的能量变化、pH变化和微粒变化，是学生思维层级由定性向定量提升的关键阶段；②从正向到逆向：选修4后期，记为选修4-2，中和热、水的电离与溶液的酸碱性、酸碱滴定实验等学习内容是学生从正向思维认识中和反应概念、能量变化、反应限度、微粒作用情况；而盐类水解与沉淀溶解平衡则是从逆向思维认识中和反应的限度、能量转化形式与实际应用价值，学生的认知层级经历了“正向逆向”的提升过程；③单一分析到多重表征：从宏观现象-微观变化-符号书写-曲线图像数据分析这四重表征[23]的认识角度形成完整的“中和反应”概念体系。
（3）高三备考阶段：即便到了高三复习阶段，学生的化学认知方式与化学核心素养的现状水平仍不乐观，一是没有建立学科系统思想，对化学概念与原理间的关联认识不到位；二是缺乏系统、有序、全面的分析思路，没有将不同学段中化学核心概念与原理知识进行重整；三是未深刻认识化学核心概念的应用价值，因此在高三一轮复习阶段，教师应通过主题式复习帮助学生建构中和反应认知模型，深入分析认知对象、角度、层级与任务这4个结构维度。
4 研究反思与未来展望
4.1 研究反思
本研究是建立在跨学段教学实践后经验总结这一定性的视角，仍需要通过大数据测评，用翔实的数据报告和学生学业表现来完善修正本研究的认识。而化学核心概念的初高中跨学段教学，除了要根据不同学段的具体认知任务和研究对象，还要考虑化学核心概念的发展性和整体性，既要有不同学段延续发展的整体考虑，又要有不同学科渗透发展的整体考虑。笔者认为应从化学学科课程的整体来认识和理解化学核心概念的教学内容与学业标准，从初三到高二乃至高三，要逐步深入和扩大对核心概念跨学段教学的研究，进行基于进阶目标、评价标准的课堂教学实践和学业测评活动。
4.2 未来展望
要定义某一核心概念或学科技能的学习进阶，许多研究者所根据的现有文献往往是研究者本人长期致力于某一领域的科学课程，而发展学习进阶的证据需要超越学生想法与学生思维本质特征的不同。我们一线化学教师身处在基础教育课程改革风起云涌的时代，不断面临着理论和实践上的问题和挑战。未来应该加强实证研究，借助深圳市教科院在全市各个初中高中开展化学测评这一平台，运用大数据学业质量平台进行跨学段的学生大样本测试，形成大数据学业质量诊断书，以深入了解学生化学核心概念在教学过程中变化的空间、路径和关键因素，为选择合适的教学方法和提高教学质量提供学理上的支持和实践中的指导。
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一、
问题的提出
高中化学概念是整个化学知识的基础，充分掌握概念是学习化学知识的精髓。只有让学生清楚准确的理解化学基本概念理论，才能使学生更深刻的认识物质及其变化规律。高中生已经有了一定的化学知识，他们对实验现象充满了兴趣，求知欲比较旺盛，往往把注意力集中在观察丰富多彩的实验现象上。而化学概念由于抽象难懂，一些描述性材料枯燥乏味，学生往往会把学习化学概念视为畏途，并会错误的认为化学是一门死记硬背的学科。
在中学阶段的基本概念、基础理论知识中，氧化还原反应占有极其重要的地位，贯穿于中学化学教材的始终，是中学化学教学的重点和难点之一。在中学化学中要学习许多重要元素及其化合物的知识，凡涉及元素价态变化的反应都是氧化还原反应。使学生掌握氧化还原反应的概念，是学好元素及其化合物知识的基础。只有让学生掌握氧化还原反应的基本概念，才能使他们理解这些反应的实质。如何使概念理论的教学更加贴近学生，使学生更加容易理解和掌握，本人针对氧化还原反应这一节的第一课时的教学，尝试对概念课教学的初步探究。
二、
教学设计的思路
课程改革的核心问题要强调以人为本，考虑到学生是否能够可持续性地发展。鼓励学生通过积极的尝试，自我探究，自我发现和主动实践，集体学习方针，使学生提高综合语言运用能力。本节课是一节新授课，采用探究式，小组合作，发散思维，联想，任务型语言教学的交融方式，充分调动每个学生的积极性，激发他们主动探求知识的欲望进行自主学习。因此，对概念新授课的教学设计，我个人遵从了一下三个基本原则。
（一）确定教学的知识脉络，学生学习的认知脉络
建构主义的教学理论认为，对学习内容较为深刻的理解和掌握是通过学生主动建构来达到的，而不是通过教师向学生传播信息获得的。学习者在—定的情景下学习，或利用自己原有认知结构的有关经验同化新知识或通过“顺应”、改造、重组原有的认知结构来同化新知识，理解、掌握学习内容，达到对新知识意义的建构。建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习，教师是意义建构的帮助者、促进者，学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者。因此，教学设计强调以学生为中心，强调利用各种资源支持学生的自主学习和协作学习，强调学习过程的最终目的是完成知识的意义建构。
基于上述理论，化学学习是建构性的，学生是化学科学意义的主动建构者，化学教学设计的目标在于通过对各种过程和资源的设计支撑学生的建构活动。因此，可以按照以下思路进行概念理论教学的教学设计：首先分析教学内容的知识线索，确定教学的知识脉络；分析学生的已有概念与科学概念间的差异，确定教学过程中学尘的认知脉络。
通过对课标、教材的研读，整理出“氧化还原反应”第一课时内容的知识脉络：
学生通过对初中化学的学习，已经知道了化学反应的四种基本反应类型，并通过学习H2还原CuO这个反应认识了CuO被H2所还原，发生还原反应这一知识，具备了初步的氧化还原反应知识。因此，根据学生已有的经验，我设计了本课教学中学生认知的“五步”。
根据学生已有的经验，将“回顾四种基本反应－写出生成CO2的四个不同类型反应”作为学生认知的第一步，目的是为了“温故”。
利用部分学生会书写出Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2这一反应，评价是否属于四种基本反应类型，引出认知的第二步“化学反应分类标准”。
通过引导阅读教材P35页第一段，让学生自己整理出“氧化还原反应”、“氧化反应”、“还原反应”的概念及“氧化与还原的关系”，作为学生认知的第三步“从得失氧角度认识氧化还原反应”。
通过上面的整理，自然有学生认为“氧化与还原同时发生，对立统一”、“从得失氧的角度可以判断反应是否为氧化还原反应”。针对这一观点，利用
C＋O2＝CO2这个反应的判断，让学生产生认知冲突，突破对氧化还原反应的认识，建立更加科学的概念，即：“从得失氧的角度判断氧化还原反应仍不能反映氧化还原反应的本质”，然后，在老师的引导下完成认知第四步“从化合价升降角度分析氧化还原反应”。
最后通过练习跟讨论，总结出认知第五步“氧化还原反应与四种基本反应类型的关系”。
上述对学生的认知脉络的分析可以用以下流程图表示：
（二）巧妙设计建构概念的问题线索，提供合适的素材作为学生解决问题的证据，激发学生质疑，求知的技能
心理学认为：激发是使个体在某种内部和外部刺激的影响下，始终维持兴奋状态的心理过程。质疑即提出疑难问题。激发学生质疑可以集中学生注意力，提高学习兴趣；可以启发思维、发展智力；可以反馈评价，调控教师的教学；也可以引导学生的思考方向，扩大思维广度，提高思维层次，但更重要的在于可以让学生学会如何学习，如何思考。正如教育家克莱·P·贝德福特所说：“你一天可以为学生上一课。但是如果你用激发好奇心教他学习，他终生都会不断地学习”。
本课以概念的“比较－归纳－应用－更深层次的比较－归纳－应用”学习为主，设置疑问就成为一种不可或缺的教学方法。在确定了教学设计的知识脉络和学生的认知脉络后，就要根据具体情况合理的设计各种疑问。这些问题不仅要激发和维持学生的好奇心，也要引导学生善于发现问题，不断提出问题，教师更要认真地帮助学生解决提出的问题。这样做不仅有利于学生贴近概念，并激发学生的求知欲，而且有助于培养他们的自主学习能力，使课堂的探究更深入。
1．在教学过程的最佳处设疑
适当的目标设置能够唤起对象的多种需要如成就需要等并促使对象激发相应的动机。选择好的设疑时机可以有效地提高教学效果，及时反馈学生信息。教学的最佳处可以是以下几种情况：即当学生的思想囿于一个小天地无法"突围"时；当学生疑惑不解，厌倦困顿时；当学生各执己见，莫衷一是时；当学生受旧知识影响无法顺利实现知识迁移时等等。例如在本节课教学中，让学生根据基本反应类型分别写出生成CO2的化学方程式。在评价中可以利用学生写出的Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2这一反应设疑：Fe2O3＋3CO==== 2Fe＋3CO2应属何种基本反应类型?从而让学生自己得出初中化学所学的反应分类方法有局限性，不能囊括所有化学反应，不能反映化学反应的本质，从而引出本课的学习目的。这样做能较好的激发学生的学习兴趣，明确学习的目标。
2．在关键处设疑
众所周知，中学化学教学中注意提高四十分钟的课堂效率是极为重要的，在关键处设疑不仅能起到对教学内容的承上启下的作用，而且能激发并维持学生良好的学习状态。教师应该在教学过程中用自己敏锐的眼光捕捉学生心灵的信息，巧妙设疑、及时设疑，能有效地提高学生的学习兴趣，并在质疑中提高学生分析问题、探究问题、解决问题的能力。例如在学生已经掌握了“从得失氧的角度分析氧化还原反应”的相关知识后，提出如下问题让学生思考：C＋O2==CO2反应是否属于氧化还原反应？这时学生们各执己见，有些认为不是，因为这个反应中只有氧的得到而没有失去；有些认为是，因为C得到氧发生氧化反应，有氧化必定有还原，氧化还原是对立统一、不可分割的。利用这个问题，让学生产生认知冲突，突破对氧化还原反应的认识，开始寻求更加科学的判断标准。
3.在重点、难点处设疑
教学内容能否成功地传授给学生，很大程度上取决于教师对本节内容重点、难点的把握。有教学经验的教师往往在备课时就非常注意对重点、难点教学方法的选择，而在重点、难点的教学上恰当的设疑则能起到事半功倍之效。当然，教师此时所提的问题也应当是经过周密考虑并能被学生充分理解的。例如在学生无法用得失氧的观点解决“C＋O2==CO2是否属于氧化还原反应？”这个问题时，可以设疑引导：标出C+2CuO＝2Cu＋CO2、C＋H2O＝CO＋H2、C＋O2==CO2这3个反应中元素的化合价，然后看看是否能得到化合价跟氧化还原反应的关系？通过学生自己对化合价改变的研究，自己得出化合价跟氧化还原反应的各种关系结论。对教材中重点、难点问题的释疑，教师可以视不同情况运用启发诱导的方式进行：可以从联系旧知识入手进行启发；可以增设同类，对比启发；可以指导读书，让学生进一步深入思考；也可以从直观进行启发。同时，仔细把握教材内在逻辑关系，逐步提问引导也是重要的一环。教学实践已充分证明，启发诱导的教学方法可以有效激活学生思维，发展学生智力。
（三）注重知识概括的严谨性，充分挖掘知识的内涵
概念教学过程中教师应该教会学生在自己归纳概括中应注重概念文字的严谨性和科学性，目的是培养学生对知识一丝不苟的态度跟严谨的科学研究习惯。并且要学会挖掘概念的深层含意，找出概念中的重要字词，通过重要的字和词去把握概念的精髓。
转贴于 1. 培养学生概括知识要注意严谨、精炼、科学
本节课教学中由于采用了“比较－分类－归纳－概括”的教学方法，很多结论都是由学生得出，所以在概括时可以利用学生的评价对概念进行系统化、严谨化、科学化。例如在讲授氧化还原反应跟四种基本反应类型的关系中，通过CaCO3 ==CaO + CO2；2KClO3 == 2KCl +3O2这两个反应的对比可以让学生概括出化合反应与氧化还原反应的关系。评价时可以引导学生判断“有单质参与的化合反应是氧化还原反应”、“属于氧化还原反应的化合反应一定是有单质参与”等等的语句，引导学生能科学、严谨的概括出氧化还原反应跟四种基本反应类型的关系。
2. 挖掘概念内涵，开阔学生知识面
教学理论认为，能力与知识在学习过程中应该是一个双向促进的互动过程。教学中对基本知识的内涵要从多个角度、多个方面进行深层分析、比较分析。除了把握教材的显性知识外(大多数学生只能停留在这个层次)，对教材知识延伸的隐性知识，即所谓教材文字背后的东西，也就是通常所理解的知识之间的内在联系要重点把握；还有，源于教材又高于教材的知识需要重视。
例如在总结四种基本反应类型与氧化还原反应的关系时，当学生得出“有单质参与的化合反应、有单质生成的分解反应是氧化还原反应”、“置换反应一定是氧化还原反应、复分解反应一定不是氧化还原反应”等结论以后，可以尝试让学生从化合价的角度分析为什么会有这样的结论，让学生进一步理解四种基本反应类型中物质的化合价变化。紧接着可以利用数学上集合的概念，让学生自己用集合的理念表示氧化还原反应与四种基本反应类型的关系，进一步加深理解，并锻炼学科迁移能力。
三．公开课后的评价与反思
（一）评价
1．初高中知识衔接紧密
本节课知识点是建立在初中化学对反应类型的初步认识、还原反应的初步认识基础上，在教学中能利用复习巩固的初中知识，温故而知新，让学生贴近概念，消除对新概念认知的恐惧感，在学习新概念的基础上认识到是对初中知识的进一步完善。
2．学生学习能力主线突出
采用“比较、分类、归纳、概括、应用”的方法，将教学的四个要素落实到位，做到教材与学生结合，调动学生积极参与课堂活动，发挥学生学习的自主性。注重培养学生的创新思维能力，求变、求新。巧妙设疑，利用学生的质疑能力，启发学生的思维，起到寓教于问的效果。
3．体验知识认知的递进过程
通过在氧化还原反应中，让学生“从得失氧的角度认识氧化还原反应”到“从化合价升降的角度认识氧化还原反应”，让学生充分感受到学习知识是分步推进的，不同的阶段对知识的理解程度均有所不同，新知识的接受就是建立在对旧知识的完善基础上。
（二）反思
这节公开课的教学探究取得了一定的效果，我觉得有一下几点值得反思之处。
1.最初教学设计思路中遵循的三个基本原则在具体实施中落实到位
（1）学生认知脉络在知识脉络的主导下顺利完成
教学设计最初确定下来的知识脉络三个要点：从“得失氧角度分析氧化还原反应”过渡到从“化合价角度分析氧化还原反应”，并顺利得出“氧化还原反应与四种基本反应类型的关系”。学生的认知脉络在此知识脉络的主导下，顺利完成了认识新概念的几个步骤：回顾、比较、归纳、应用、发现疑点、重新在新高度比较、归纳、应用、最后得结论。让学生充分感受到对知识的学习是分步推进的，在不同的阶段认识的知识范围、理解的程度都是逐步加深的。圆满的完成了初定的认知脉络目标。
（2） 建构概念的问题线索恰到好处，充分激发学生质疑，求知的技能
最初设计中，我根据具体情况合理的设计各种疑问。这些问题不仅要激发和维持学生的好奇心，也要引导学生善于发现问题，不断提出问题。几次试讲过程中发现有些问题的提出顺序可以改变，有些问题可以进行综合一并提出，最后确定了关键的几个问题：
Fe2O3＋3CO == 2Fe＋3CO2应属何种基本反应类型?
C＋O2==CO2是否属于氧化还原反应？讲出原因？
分析C+2CuO＝2Cu＋CO2、C＋H2O＝CO＋H2、C＋O2==CO2这3个反应中元素的化合价，然后看看是否能得到化合价跟氧化还原反应的关系？
通过练习题中的几种不同反应，能否总结出基本反应类型与氧化还原反应的关系？
这几个问题良好的利用了学生认知脉络，逐步递进，起到了很好的过渡作用，课堂的主线就在这几个建构概念的问题穿插下形成了。
（3）做到了对概念概括的严谨性，并能挖掘部分知识内涵
对学生所概括出的概念采取分组讨论、学生评价、老师点评等方法教会学生概括概念要注意概念的科学性、严谨性，并学会用精炼的语言表示出自己的意思。
注意挖掘知识之间的关联，利用了一些设问跟练习，进行学科间知识的跨越、迁移，开阔了学生知识面。
2．两点值得注意的问题
（1）通过化合价训练，巩固基础知识
本课重点是运用化合价升降来判断、分析氧化还原反应。但教学中发现学生水平参差不齐，个别学生连最基本的元素化合价都已忘记，哪里谈得上找化合价变化。所以虽然知识简单但课堂上还是不能急于求成，注意做好初高中衔接，教学中适时复习有关化合价的知识，例如初中的化合价口诀之类的，使学生大脑中和知识系统化，再通过对氧化还原反应的具体分析，让学生认识到化学知识的多样性、适用性
（2）更加注重探究方法在教学中的应用，让学生真正成为课堂教学的主体，真正实现课堂教学的多元智能化
要让学生真正参与到课堂活动中，并且重视学生在活动过程的表现，主要是学生的参与意识、合作精神、实验操作能力、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认识水平以及表达交流技能等。如在利用几个反应分析化合价与氧化还原反应关系时，可以完全放手让学生自主进行讨论分析，然后听取学生的结论加以点评，让学生作为课堂主体真正体验学习的过程。
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我国20世纪的化学教学大纲或课程标准都是从知识属性的角度对化学知识进行分类的。从1923年分科设置课程纲要开始，逐渐演变并基本固定为化学基本概念和原理、元素化合物知识、化学基本计算、化学实验以及化学用语等五个方面。恢复高考制度以来的考试大纲一直将化学知识分为“化学基本概念和基本理论、常见元素的单质及其重要化合物、有机化学基础、化学实验和化学计算”等五大类。而新课程高考化学考试大纲，虽然在考试内容部分将化学知识分为“化学科学特征和基本研究方法、化学基本概念和基本理论、无机化合物及其应用、有机化合物及其应用和化学实验基础”等五个方面，但在内容比例部分还基本保留了传统的分类方法。
知识分类就是根据特定的需要和标准，通过比较，把人类的全部知识按照相同、相异、相关等属性划分成为不同类别的知识体系，以此显示在知识整体中应有的位置和相互关系。在知识分类的历史上，不同的知识观有不同的知识分类理论与标准，因而产生了形形的知识分类方式。为了更好地实现教育目标，人们把知识分为事实性的、概念性的、程序性的和元认知性的四大类。
纵观传统的化学知识分类方法和知识分类理论的实际，可以将两者结合起来，并把化学知识划分为物质知识、观念知识和方法知识三大类。其中，物质知识主要属于事实性知识，包括无机化合物及其应用和有机化合物及其应用；观念知识主要属于概念性知识，包括化学科学的特征以及化学基本概念和基本理论；方法知识主要属于程序性知识，包括化学科学的基本研究方法，如化学实验基础和化学计算等。由于中学化学限于原子和分子层面，中学生认识的化学是“在原子、分子水平上识别和创造物质的一门科学”。所以，可以认为在高中化学知识中，物质知识是“识别和创造”的对象，观念知识是“识别和创造”的思想，方法知识是“识别和创造”的工具。物质知识是整个学科知识的基础，也是观念知识和方法知识的载体，观念知识和方法知识既要依靠物质知识的支撑，又能促进物质知识的获取。因此，化学学科要实现促进学生学科素养提升的终极目标，应该从获取化学事实、形成学科观念和掌握科学方法三个维度进行教学策略的设计。
新世纪以来实施的《普通高中课程方案（实验）》为了构建重基础、多样化、有层次、综合性的课程结构，以适应社会需求的多样化和学生全面而有个性的发展，设置了由学习领域、科目、模块三个层次构成的课程结构。据此，《普通高中化学课程标准（实验）》（以下简称《课标》）将科学领域化学科目划分为八个模块，同时又把模块分为必修和选修两大类。下面从物质知识、观念知识和方法知识三个维度，阐述在高中化学必修模块教学中促进学生学科素养提升的相关策略。
二、物质知识维度的教学策略
本文所说的“物质知识”实际就是“元素化合物知识”。在《课标》所构建的课程结构中，必修模块的物质知识主要分布在“化学1”的“常见无机物及其应用”和“化学2”的“化学与可持续发展”两个主题。其中“常见无机物及其应用”对应“单质与无机化合物”知识，“化学与可持续发展”包含“有机化合物”知识。从《课标》的安排和学科知识的逻辑关系看．物质知识是高中化学知识的基础和核心。为了使学生能准确获取物质知识，以便在此基础上生长出相应的观念知识和方法知识，可以采取下列教学策略。
1．在社会生活情境中认识物质知识
由于《课标》对物质知识的处理，突破了传统的物质中心模式，不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究物质，这时，我们可以从学生已有的生活经验出发，引导学生关注身边的物质，将物质知识的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，从而体现物质与自然界和社会生活的密切联系，并且通过对物质知识的学习加深对环境和社会生活问题的理解和认识，使学生直接体会到所学知识的社会价值。如关于氯气性质的教学可以借助液氯泄漏事故报道录像的有关画面进行，以突出基于“社会中心论”的教学思想。
2．以核心概念为指导学习物质知识
为了使学生能借助于一定的基本概念认识无机物的性质及其变化规律，《课标》在“化学1”中安排了物质的分类、氧化还原反应、离子反应等基本概念，并与单质和无机物知识安排在同一主题。限于化学l的模块功能，这些概念虽然是浅显而又有限的，但它们有助于学生对物质知识的理解，并对物质知识的学习具有一定的指导作用，我们在进行教学设计时要领悟《课标》的立意，充分发挥这些概念在学生学习物质知识过程中的指导作用。如钠与水反应生成氢氧化钠时，由于反应物中钠元素和氧元素的化合价都处于最低价态，而氢元素的化合价处于最高价态，所以只能是氢元素的化合价由+1价降低为0价，反应的气体产物为氢气。这一确定钠与水反应气体产物的假说，就是依据氧化还原反应的规律提出的。
3．在已有知识基础上获取物质知识
美国现代著名心理学家奥苏贝尔认为，学习新知识的关键是要建立起新旧知识之间的联系。他曾说，“影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么。要探明这一点，并应据此进行教学”。因此，要组织学生探究物质知识，应注意从学生已有的知识出发设置相关问题，将学生有效地引入新知识的探究情境之中，从而达成获取有关物质知识的学习目标。如过氧化钠和氧化钠都是钠的氧化物，由于氧元素的化合价不同，所以两者的性质既相似又不同。在过氧化钠性质的教学过程中，可以针对学生已知氧化钠性质的实际，通过对过氧化钠和氧化钠组成与性质的比较分析，并结合有关实验检验等探究活动，使学生获得对过氧化钠性质的认识。
4．按研完的一般思路探究物质知识
物质知识的教学不仅要向学生传授知识，更要教给学生获取知识的方法和思路。如对于SO2性质的研究可以有以下思路：SO2与CO2同属于非金属氧化物，CO2是酸性氧化物，SO2也应具有酸性氧化物的性质；SO2中硫元素的化合价处于其常见化合价的中间价态，所以SO2应该既具有氧化性又具有还原性；SO2是一种新认识的物质，除了根据其类别、组成元素的化合价等推测性质外，还可能具有其他某些特殊性质。然后结合相关实验验证推测的合理性，并形成对SO2性质的全面认识。这样的教学设计可以教给学生研究物质性质的一般思路和方法，从而帮助学生提高学习其他物质知识的针对性和有效性。
三、观念知识维度的教学策略
关于观念知识，高中化学必修教科书按照《课标》的要求和学生的认知规律进行了整体化的设计和编排，主要包括化学研究的物质层次观、化学中的相互作用观、化学变化的形式观、化学反应中的能量观、化学反应的方向和限度观、化学进化观等几个方面。由于学科观念知识不仅是化学学科素养的重要构成部分，而且“具有超越事实的持久价值和迁移价值”，所以，我们应该在全面把握课程结构中学科观念知识体系的基础上，“围绕学科基本观念进行教学设计”，从而帮助学生形成应有的学科基本观念。又由于观念是客观事物在人脑中留下的概括的形象，化学学科观念通常是在化学事实性知识基础上通过不断的概括提炼而形成的。因此，帮助学生构建学科观念常有观念知识以物质知识为基础和物质知识用观念知识来概括两个基本策略。
1．观念知识以物质知识为基础
运用分类观念不仅能使有关化学物质及其变化的知识系统化，还可以通过分门别类的研究，发现物质及其变化的规律。为了使学生形成分类的观念，有关分类的内容可以采用以下设计进行教学，以突出观念知识对物质知识的依赖。
学习活动1：结合生活中（图书馆、超市等）分类的事例，思考物质之间具有怎样的关系、应该怎样对物质进行分类的问题。
基本理解：分类是学习和研究化学物质及其变化的一种常用科学观念。
学习活动2：尝试对已学过的化学物质和化学反应进行分类，并与同学交流。
基本理解：树状分类是根据对象的共同点和差异点，将对象区分为不同的种类，而且形成一定从属关系的不同等级的系统的逻辑方法。
学习活动3：对几组化学物质进行分类，并制作相应的树状分类图和交叉分类图。
基本理解：分类要有一定的标准，根据不同的标准可以进行不同的分类，树状分类法和交叉分类法是常见的分类方法。
2．物质知识用观念知识来概括
乙酸的知识主要属于物质知识。《课标》在“化学2”中要求学生知道“乙酸……的组成和主要性质，认识其在日常生活中的应用”，教科书又将其细化为乙酸的分子结构、酸性、酯化反应及主要用途。显然，这些都是物质知识的内容。在“课程设计要围绕核心观念进行”的理念下，《乙酸》的教学可以从物质知识中概括出相应的学科观念，以体现物质知识是观念知识的基础。
学习活动l：观察乙酸分子的比例模型，认识乙酸分子的结构。
基本理解：物质有一定的组成和结构，乙酸的官能团是羧基。
学习活动2：设计实验证明乙酸具有酸性，并通过实验比较乙酸和乙醇分别与钠反应的速率。
基本理解：有机分子中基团之间存在相互影响，乙酸分子中羟基上的氢原子比乙醇中的活泼，主要是由于羰基的影响。
学习活动3：阅读关于“酒是陈的香”的解释，分析乙酸和乙醇酯化反应的机理。
基本理解：酯化反应属于取代反应，是有机反应的一种重要类型。
学习活动4：观察和体会教师演示的乙酸乙酯的制备实验。
基本理解：乙酸乙酯的制备是可逆反应，实验中需要控制反应的条件。
学习活动5：总结乙酸的化学性质与分子结构的关系。
基本理解：官能团是决定有机物化学特性的基团，乙酸的化学性质主要由羧基决定。
学习活动6：结合生活实践讨论乙酸的用途。
基本理解:化学知识在生活中是有用的，乙酸与人类的生命、营养、健康密切相关。
四、方法知识维度的教学策略
高中化学必修教科书在着力构建物质知识和观念知识体系的同时，根据不同教学内容的特点和学生认知规律．构建了符合学生探究能力发展需要的科学方法体系。其中，有的是让学生在科学探究、思考与交流等活动中练习和运用，有的是让学生通过阅读科学史话进行体会和领悟。在教学过程中，我们应该对教科书中的方法知识体系了然于胸，通过挖掘教科书隐含的方法知识、利用方法知识组织教学内容、运用方法知识解决实际问题等多种途径，有计划、有步骤地落实方法知识的教学，不断提高学生的科学探究能力。
1．挖掘教科书隐含的方法知识
物质知识和观念知识是教科书编写的主线，而方法知识处于相对隐性的地位。如关于卤族元素的性质，教科书是用假说方法组织教学内容的。具体包括：(1)发现问题——卤族元素原子的电子层结构的变化规律与碱金属元素相同，它们的化学性质也能与碱金属元素一样表现出相似性和递变性吗？(2)提出假说——氟、氯、溴、碘在化学性质上也能表现出一定的相似性和递变性。(3)验证假说——获取卤素单质与氢气的反应、卤素单质间的置换反应等事实材料。(4)得出结论——卤素都是活泼的非金属，随着核电荷数的递增，元素的非金属逐渐减弱。但是教科书对这四个步骤没有具体说明和提示，教学中教师可以对假说方法进行显化，并使学生明确假说是人们根据已有知识对所研究的事物或现象所做的初步解释，它需要证实或证伪，而且科学理论最初都是以假说的形式出现的，并随着科学研究的深入，不断得到修正、完善和发展。这样学生在以后的学习过程中就能比较自如地运用假说方法进行相应的探究活动。
2．利用方法知识组织教学内容
新课程高中化学教科书虽然增大了科学方法的外显力度，但总体还稍嫌不够。因此我们应该适当注意以方法知识为线索组织教学内容，在以物质知识和观念知识体系作为课程内容展开主线的同时设计一个方法知识体系。例如关于“化学2”中“苯”的教学可以将其分解成八个学习任务：(1)用文献方法了解苯的发现和来源；(2)用观察方法认识苯的主要物理性质；(3)用假说方法确定苯分子的组成；(4)在认识苯的凯库勒式的同时感悟直觉思维的意义；(5)用假说方法确定苯分子中没有与乙烯类似的双键；(6)用模型方法认识苯分子的平面正六边形结构；(7)用演绎方法完成苯的取代反应和加成反应的化学方程式；(8)用综合方法对苯的结构和性质形成整体认识。该教学过程突出了方法知识对物质知识获取过程的指导作用，随着教学的深入和学生感性认识的丰富，可以逐渐提高对这些科学方法的要求，最终实现方法知识的教学目标。
2从探究视角促进学生认识发展科学探究是指科学家们在探索自然界的科学问题时，为获取证据和解释而开展的种种研究活动。科学探究是一种深层次的认识活动，是我们在发展学生认识能力过程中的不可或缺的一种实践活动。因此，新课程提出了以科学探究为突破口，提倡探究式学习为主的学习方式。化学教学中的科学探究主要是指学生从学科领域或现实社会生活中选择和确定研究主题，创设一种类似科学研究的情境，通过学生自主、独立地发现问题，对可能的答案作出假设与猜想，并设计方案，通过实验、操作、调查和搜集证据，对获得的信息进行处理，得出初步结论的各种研究性学习活动过程。通过让学生经历这些科学探究的过程，可以综合发展认识能力，提高认识品质。在“空气”一课教学中，如果仅把“测定空气里氧气含量”演示实验并作相关的讲解，学生的认识仅局限于对本实验的相关现象及结论的印象。这种认识是僵化的，没有迁移性，对促进学生认识发展影响较为微弱。可以把这一内容设计成如下问题引导探究的过程：［提出问题］空气对于动植物的重要性空气成分是怎样的？组成是不是单一的？（含有氧气等成分）如何证明空气中含有氧气？（可燃物可以在空气中燃烧、呼吸的氧气来自空气）如何测定空气中氧气含量？［设计实验］胶头滴管为什么能吸取液态物质？（吸液前挤压胶帽，滴管内空气减少，压强变小，外面大气压把液体挤压进滴管中，而且进入滴管的液体的体积等于滴管内空气减少的体积）这一原理对探究的问题有何启发？（把一充满空气的密闭容器中的氧气除去，这时压强变小，可用连接水的连通器测出气体的这种变化）用什么可除去空气中的氧气？（燃烧）是不是所有可燃物都可以呀？（介绍课本红磷的燃烧反应，对比蜡烛、木炭燃烧）小结实验原理和实验装置。［进行实验］结合以上探究完成实验。［解释与结论］实验现象（水倒流到集气瓶中，约占集气瓶体积的1／5）结论（空气的组成不是单一的，氧气约占空气组成的1／5）［讨论与反思］如果实验完毕，进入集气瓶的体积不到总容积的1／5，可能的原因是什么？这一实验装置有何不足之处，如何改进实验？在以上“空气的成分”内容教学中，通过开展科学探究活动，让学生经历了提出问题、设计实验、解释与结论、讨论与反思等科学探究的过程。在对这一内容认识不断深入的同时，学生也经历了“如何发现有价值的问题、如何通过各种方法解决问题”的认识发展过程。让学生更本质地认识问题，发展学生认识深度。中学化学有许多类似的内容，可通过深入挖掘科学探究的教学价值，促进学生认识发展。
3从STS视角促进学生认识发展义务教育化学课程目标指出：引导学生认识化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用，通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。实现这一认识目标的转变最有效的途径就是开展STS（科学－技术－社会）教育。科学是人类认识自然的产物，技术是科学知识在社会实践中的应用。从本质看，科学、技术与社会是一个统一体，3者不可分割。化学教学中的STS教育要求学生不能孤立地理解科学知识，要广泛联系生产生活实际，关注科技发展和社会问题，把化学学习置于更宽广的知识背景中，达到更完整、更科学地认识物质世界。空气一课教学中不仅要深入地认识空气的成分，教学中还应从STS的视角更完整地认识这一内容。本课题的STS视角可以围绕以下2个主题开展：首先，从资源视角认识空气。人呼吸需要空气，它是人类生存离不开的资源，它是人类的最基本的生存资源。空气如此重要？但是空气是怎么样的物质？人呼吸所需的氧气在空气中占多少？由此引发人类对空气的不断探索，揭开了空气是由多种气体组成的真面目。在人类深入研究这些气体的相关性质之后，推动了人类进一步认识空气这一重要资源：空气除了为人类提供了呼吸所需的氧气，还可为燃料燃烧提供助燃剂；空气中还含有大量氮气，它是生产化肥所需的原料；此外，空气中的二氧化碳可以作为气体肥料、各种的稀有气体都在人类生产生活中扮演重要的角色。其次，可以围绕环境视角认识空气。空气不仅是人类的生存资源，也是人类的生存环境。人们一方面在利用空气资源的同时，也向空气中排入了大量的化学物质，也改变了人赖以生存的这一气体环境。特别是向空气中排放了大量的有害气体和烟尘，污染了空气，严重影响了人类的生产生活。空气污染的本质原因是空气的组成发生了改变。围绕如何保持空气的成分在正常组成范围，开展对空气污染的防护和治理，开展“关心空气质量”、“保护空气”的课外活动。通过STS视角，就不仅仅停留在知识层面上认识空气，而是把空气的内容置于更加真实的广阔背景中，能更好地理解空气与其他内容的内在关系以及学习空气的价值。为学生认识找到了支撑点和延伸点，达到了有意义地建构知识的目的。
在中学数学教学实践中，存在的一个问题是：数学教学只重视教而相对地忽视学，只重视教学方法、教学手段等的改革，而相对地忽视对学生学习规律、学习方法等的探索。这样，造成了目前数学教学虽费时较多，但教学效果并不太佳。总结上述教训，笔者认为，提高数学教学质量的关键在于根据学生学习数学的心理机制和教学内容进行数学教学。为此，本文在对学生数学认知结构、数学学习过程进行较为系统的分析和探讨的基础上，提出了一些相应的数学教学策略。
一、数学认知结构
所谓数学认知结构，笔者认为，它是数学知识结构与学生个体心理结构相互作用的产物，是学生头脑中的数学知识、技能按照自己的感知、记忆、表象、想像、思维等认知操作，组成的一个具有内部规律的整体结构，是数学知识结构“内化而来”的。
数学知识经验系统是学生头脑中已有的数学知识、经验及其组织，它包括数学基础知识和数学技能两个要素。
数学基础知识是学生头脑中已有的数学事实、结论性知识及其组织特征。它是学生经过数学学习后所形成的经验系统，包括数学概念，数学语言，数学公式、符号，数学命题，数学方法以及它们的组织网络。
数学技能是相应于数学基础知识发生、发展和应用过程中而产生的，顺利完成数学活动任务的复杂的动作系统。它包括数学操作技能、心智技能等。
事实上，学生的数学知识经验越丰富，知识的组织越合理，就越容易内化外界输入的信息，并吸收它为自己的数学认识结构中的一部分。比如，学生对于二元一次方程组、一元二次方程的解法掌握得比较牢固，对解方程或方程组的“消元、降次”思想理解得比较好，那么就很容易掌握二元二次方程组、简单的高次方程的解法。
(二)数学认知操作系统是指学生在已有的数学知识经验系统的基础上，运用感知、想像、数学思维等对数学信息(新知识)进行操作，处理的较稳定的个性认知特征，它可进一步概括为数学能力，其核心是数学思维能力，而表现和衡量的标准则是数学认知品质(如认知的目的性、敏捷性、全面性、准确性、深刻性等)。
认知操作系统是由一定年龄阶段学生的认知发展(即智力发展)水平和特征所决定的，它反映了学生的认知(智力)发展状况，具有相对稳定性，但又表现出较大的个体差异，因此，它是教师进行因材施教的根据。
(三)数学元认知系统就是个体对自己数学认知活动的监控、调节系统，是学生进行数学认知活动的中枢指挥系统。表现在学生主体根据数学活动的要求，选择适宜的认知操作方法进行认知活动，并监控认知活动进行的过程；同时，还不断地分析反馈信息，及时调节自己的认知过程和策略。
数学元认知的实质就是学生的数学观念或数学素养，是学生用数学思维方式去考虑问 题、处理问题的自觉意识和习惯。
从上面对数学认知结构要素的分析可以看出，数学认知结构具有下列的功能：1.选择。当数学信息(新知识)刺激时，数学认知结构必须对已有的数学知识经验进行过滤，分化，以找出与新知识有所联系的已有的知识经验；2.同化，即用已有数学知识经验去说明、解释并容纳数学新知识；3.顺应。由于主体数学认知结构具有自我意识和自我调节能力，当原有数学认知结构不能容纳数学新知识时，则主体对原数学认知结构进行改造，以便同化新知识；4.预见。个体通过数学认知结构能从整体上把握数学事实或结论，从而产生数学直觉，显然，直觉带有一定的预见性质；5.迁移与运用，即数学认知结构中的知识经验、认知操作系统或元认知系统都可以影响后继数学学习、其他学科学习和解决实际问题。
正因为数学认知结构具有上述功能，可以说数学认知结构是数学认知活动赖以进行的心理结构，同时，形成良好的数学认知结构又是数学认知活动的总目标。
二、数学学习过程的模式
对于数学学习过程，我们认为是在特定的学习情境中，在数学教师的主导下，学生主体对数学知识的认知活动过程，在这个过程中，学生的数学认知结构在学习数学的情感系统的参与和影响下，不断地对数学新知识进行认知操作，结果导致学生的数学认知结构和学习数学的情感系统不断地变化和发展，从而达到数学学习目标的要求。
(一)数学学习的新内容是数学学习的客体，它是数学教材所叙述的数学事实(如数学语言、符号、公理、原始概念等)，数学概念、数学原理(如数学定理、命题、定律、公式等)、数学技能(包括操作技能、心智技能)等知识组成的，是在一定时间限度内学生所要掌握的知识。因此，它可指一节课的内容、一节或一章的内容，也可指一门数学分支等。
数学情境是指学生学习数学新知识的外部环境，包括教师创设的数学教学情境，课堂学习气氛等，它伴随着教师教学活动的深入而直接地、持续地与整个数学学习活动发生相互作用，甚至决定数学学习效果。
(二)数学学习的准备可以分为认知准备和情感准备两个方面。认知准备指学生原数学认知结构，是学生进行数学学习的必要条件(先决认知条件)，情感准备是学生能否专心于数学学习过程中的心理条件，它一般由先前数学学习效果、先前其他学习、对数学学习价值的认识和数学学习动机、学习态度、情绪、意志等情感因素所决定的。
(三)学生有了适当的学习准备后，当数学信息(数学新知识)刺激大脑时，大脑就通过学习情景与数学信息发生相互作用，从而进入了学习的内化阶段。
内化阶段包括定向、联想、同化或顺应等几个心理过程。
1.在学习的定向阶段，首先，学生从对学习情境所提供的背景关系的俯瞰全貌式的概览开始，不断的探究、领悟新知识的价值和特点，从而使原数学认知结构与新知识发生认知冲突，这种冲突使得他们在心理上产生学习新知识的认知需要和学习动机，从而促使他们调用原认知结构去处理新知识，进行认知活动。其次，学生通过感官的作用，辨别数学新知识的特征(如数学符号、术语、公式、图象等)，并把它和已有的数学知识经验联系起来，从而分化出数学新知识的本质特征和非本质特征。最后，通过对本质特征和非本质特征的区分，概括出新知识的有意义的东西，获得了数学新知识的表象和结构，即潜在意义。
2.知觉到新知识的潜在意义后，要达到对新知识的理解，还需要新旧知识相互作用，这一思维过程从联想开始。
联想即把原数学认知结构中与数学新知识有联系的知识经验(如概念、命题、术语、思想方法等)分化出来，以提供内化新知识的衔接点和组织者。它包括选取原数学认知结构中与新知识有关的知识经验，区分新旧知识的异同，分化与新知识有本质联系的知识经验等几个环节。对于复杂的数学学习(如问题解决)，联想是创造性思维的第一步，即它能综合已有的知识，在对问题情景的整体把握基础上，构造出新问
题的基本结构和模型，从而对问题的解决提出假设。
例如，中学生在学习矩形概念时，他们从日常生活和小学学过的长方形概念中取得了潜在意义；然后，通过联想，从原数学认知结构中分化出内化新知识的衔接点——平行四边形概念和性质。
联想的结果，使新旧知识建立了实质的、非人为的联系。接着，学生可以运用已分化出的知识经验来内化新知识，并且以同化和顺应两种形式来进行。
3.同化是利用原数学认知结构的数学知识经验去说明、解释并容纳数学新知识。例如，学生学习矩形的概念就是利用平行四边形概念进行同化的过程。
顺应是指当原数学认知结构不能有效地容纳数学新知识时，主体将对原数学认知结构进行改造，以适应新知识的学习。顺应的过程是：对新知识进行归纳、概括，对原数学认知结构进行改造和整理，从而使新旧知识建立密切联系，新知识被纳入到学生的数学认知结构中，原数学认知结构得到改造并扩大。例如，初一学生学习代数初步知识，就是通过顺应来进行的。尽管他们在小学学过算术，但算术与代数的不一致性，使他们只能改造头脑中已有的算术知识结构，通过字母代表数的学习，才逐渐掌握代数知识。
如果说同化的作用是改造新数学知识使之与数学认知结构相吻合的话，那么顺应则是改造原认知结构以适应学习新知识的需要，因而同化只能从量上丰富原数学认知结构，顺应则能从质上改变数学认知结构，不过，同化和顺应往往存在于同一个认知活动中，在同化中有顺应，而在顺应中，尽可能先同化。例如，数系的一系列扩张，就是旧数系顺应新数系，而新数系则尽可能保持旧数系的原有法则，这是一个实质上顺应，形式上同化的过程。
值得指出的是，不管同化或顺应，总要对原有数学知识经验和新知识作出重新评价。即使新知识可作为原数学知识经验的补充和完善，原数学知识经验的某些部分也应重新分类、重新形成概念，并且这一过程还特别需要元认知系统的监控、调节。
经过同化和顺应后，新数学知识纳入了学生数学认知结构中，原数学认知结构发生了变化。但是新旧知识的相互作用并未停止，新知识的保持和遗忘就是同一相互作用的继续。因此，只有采用一定的强化措施，才能巩固所获得的新知识。
(四)强化阶段是数学新知识的进一步理解和巩固阶段，它是通过练习、形成性评价、小结(概括)、灵活运用等方式而实现的。
1.练习过程是学生把数学新知识初步运用于具体情境中的过程。通过练习，可以使自己对新知识的理解程度有明确的认识，从而起反馈作用；可以使自己对新知识的理解更完整化、具体化，从而进一步保持和长时间巩固新知识，并形成技能；同时，还有助于提高学生的学习兴趣，维持良好的学习动机。有时，练习还可以使学生产生整体感受，从而为领悟数学整体的突出性质——数学思想打下基础。
课堂例题、课堂练习、课外作业等都可看作是练习。
2.应当说，形成性评价是以检验学生对学习内容的领会程度为标准的，因而它应贯穿于数学新知识意义的获得和保持过程的始终。它又包括教师课内诊断和学生自我评价两个方面。教师对学生的课内诊断一般通过观察、提问和形成性测试等手段进行。学生的自我评价一般是从教师的评价、原数学认知结构中元认知的监控和调节作用以及练习中得出的，它也包括认知和情感两方面内容。
通过形成性评价后，学生对于自己掌握新知识的情况有所了解，从而调节自己进一步努力的方向；同时，教师可对症下药，采取补救措施。
3.小结是指在获得新知识的意义并通过练习(通过变式和具体运用，抓住本质特征)后，用最简单、最经济、概括性最强的术语对新知识加以组织，使数学新知识变为具有概括性，能融合于已有知识经验中的基本概念、基本命题、公式甚至思想等，从而使新知识更加巩固。通过小结，新知识由于其概括性而具有更大的迁移价值，即还能影响后继学习和运用它们解决问题。
4.新知识的灵活运用过程是指创造性地利用新知识去解决数学问题及其他问题的过程。实际上，解决问题是在对问题情景和题目条件的整体把握的情况下，利用原数学认知结构从整体的角度把握问题的实质，再结合数学知识经验调动各种数学思维成分(如逻辑思维、直觉思维、发散思维和辐合思维等)的参与，从而提出尝试性模型(假设)，并检验假设以达到目的。
灵活运用是检查学生数学学习效果的综合性指标，也是数学学习的最高目标。
(五)数学学习效果包括认知成果和情感变化两个方面。
经过学习的内化和强化阶段后，在认知方面的成果是：新知识被纳入到学生的数学认知结构中，形成了新的数学认知结构，并且新知识被概括化、整体化，具有迁移作用，另外，形成了较强的技能，发展了能力。对于具体的学习，情感变化不会太大，但对于一单元，一门分支的数学学习，学生对于数学价值的认识、学习动机、学习积极性等均会有一些变化，具体讨论略。
(六)以等腰三角形概念的学习为例，说明概念学习的过程。
1.学习的内容：等腰三角形的概念，学习的准备：原数学认知结构中三角形的概念、 三角形全等的性质和判定。
2.内化阶段：首先(由教师根据图形)给出“有两条边相等的三角形是等腰三角形”这一定义和本质属性，并给出相应的腰、顶角、底角的定义，这样学生可以分化为等腰三角形概念的本质特征和非本质特征；其次，学生将新概念(等腰三角形)与原认知结构中的知识经验(三角形、全等三角形)联系起来，把新概念纳入原有概念(三角形)中，并认识到新概念是原有三角形概念的限制；最后，运用变式和肯定、否定例证进一步突出概念(等腰三角形)的本质属性，并对概念的各种属性进行分类，如辨别下面图式，可得出等腰三角形能分为等边三角形和腰与底边不相等的等腰三角形，同时还可得出等腰三角形两底角相等等。
3.强化阶段：通过练习和小结，学生既能利用定义去判定等腰三角形，还能利用等腰三角形两腰相等的性质去解题；同时，等腰三角形的概念还可纳入三角形的概念系统中。
三、从数学学习过程看数学教学策略
所谓数学教学策略是指数学教师对数学课堂教学所作的系统决策和设计。它包括设置数学学习情景的策略，呈现数学教学内容的策略，选择数学教学方法与教学辅助手段的策略，教学效果的检查和评价的策略等。
从对数学学习过程的分析可知，数学教师的作用在于促使学生数学学习过程中的几个阶段顺利地进行，以达到良好的数学学习效果为目标。相应地，数学教学策略就应当围绕着促使学生形成良好的数学认知结构和学习数学的情感系统来制定。下面我们根据学生数学学习过程的模式来讨论数学教学策略。
(一)选择和分析数学教学内容(备课)的策略。
数学认知结构是内化的数学知识结构，而数学知识结构又是通过数学教材反映出来的 ，故选择和分析数学教学内容，必须立足于教材，但又不能照本宣科，还要对教材进行居高临下的剖析和重新组织，使它成为促进学生数学认知结构发展的相对完善的知识结构。具体地：
1.分析和领会单元数学知识结构，并按事实(术语、符号等)、技能、概念、原理等几方面对教学内容进行分类，以弄清教材中的知识分布情况；在此基础上，以整体观点为指导，瞻前顾后，随时把本单元的知识与其他内容联系起来考虑，以此克服知识的离散性，使学生学习时容易形成经纬交织，融会贯通的知识网络，同时有助于内化和保持新知识。
2.在分类的基础上，分析本单元教学的重点和难点。所谓重点，就是知识的中心点，即单元或学科领域中核心的基本的知识点，它在抽象性、包摄性、概括性程度上高于其他知识，理解了中心点的知识，其他知识的掌握就顺理成章了。然后考虑以突破重点、难点为核心，并参照教学大纲和教学方案分配的教学时数，安排课时和教学顺序。
3.根据各类知识学习的特点和学生的认知特点确定教学方法以及相应的教学辅助手段和各种教学材料。
事实上，教学方法的选择和组合，同教学内容的特点、学生的认知发展水平及差异是紧密联系在一起的。虽然现在数学教育书刊上所提的数学教学方法很多，但适合所有类型知识学习的方法是没有的，不同知识的学习只能采用不同的教学方法，这就是所谓“教无定法”的实质。
4.备课时，还应考虑如何设置学习情景，如何进行形成性测试，如何进行小结，以及例、习题(包括练习题)的配备等。
(二)实施教学的策略。
数学教学过程是教师的教和学生的学的双边统一的活动过程，是教师通过数学教学活动促使学生顺利地进行数学学习活动的过程，是学生的数学认知结构的形成和发展的过程。相应于学习过程，实施教学的策略有：
1.设置学习情境，激发学习兴趣——具体讨论略。
2.课前评价和弥补的策略。
从对数学学习过程的分析中我们看到，学生的原数学认知结构中已有的数学知识经验对数学新知识学习的影响极大，关系到是否能内化新知识。为此，在讲解新课前，必须进行诊断性评价，以查明学生的认知准备状况。
诊断性评价一般是通过复习提问、诊断性测试和观察等方式进行的。
如果学生具有了内化新知识的知识经验，则教师可通过练习、小结等来巩固已有的知识经验 (常与诊断性测试同时进行)。
如果学生不具有同化新知识的知识经验，则应采取补救措施——提供先行组织者。先行组织者是先于学习任务本身而呈现给学生的引导性知识，它常比学习任务有更高的抽象、概括和综合水平，或能清晰地使学习任务与原数学认知结构的知识经验之间相联系。因此，先行组织者的最大作用是能提高数学认知结构中适当的知识经验的可利用性，即在新旧知识之间架起一座桥梁。
在教学中，教师可运用类属的先行组织者和比较的先行组织者等两种形式。
类属的先行组织者是介绍给学生一种他们不熟悉的、比新知识有更大包容性、概括性的材料，学生可利用这个材料作为框架来内化较具体的新知识，这种例子在数学教材中常可见到。如要学习平行四边形，先介绍四边形这一概括性较强的材料，再用它来内化平行四边形的有关概念及性质。
比较的先行组织者是把学生比较熟悉的材料介绍给他们，以帮助学生把新概念和原理与以前学过的概念和原理结合在一起。如若把正弦函数和余弦函数定义为单位圆上的函数，这时把代数函数作为一个比较的先行组织者，就可运用代数函数概念把熟悉的代数概念和原理与不熟悉的三角函数概念和原理结合起来。
3.数学新知识呈现的策略
(1)在新知识呈现之前，教师可对单元知识结构作概括性介绍，即用具体、形象的语言，用 最基本的常识性概念来勾勒单元整体的轮廓(包括新知识的大致特点，学习的目标和要求等)，从而使学生发现单元整体的特点，对新知识获得总的印象，并明确学习的目的和价值，产生学习的动机。同时，还有利于学生对新知识的潜在意义的认识，促使内化过程中定向和联想阶段的顺利进行。
(2)教师呈现或讲述新知识应遵循下列几条准则：
①应尽可能保证学习材料本身的意义性，即使学习内容具有潜在意义——对于特定的名词、概念或原理可通过联想来获得，对于抽象的材料，则尽可能以直观材料和形象为背景，即按具体与抽象相结合的原则进行。
②应以有意义讲授法和指导发现法为基本教学方法，辅以其他教学方法(如讨论法、自学法、探究法等)进行教学，并且启发式教学思想应贯穿于教学过程的始终。
采用有意义讲授法教学时，教师应将学习内容以优化的形式直接呈现给学生，以促进学生快速有效地把新知识内化和巩固。优化的形式反映了知识本身的逻辑结构，知识的整体结构和学生的认知规律，一般地，不同类型知识的学习有不同的优化形式(具体讨论见下面)。
事实上，接受学习不但可以是有意义的(新旧知识可建立起实质的、非人为联系是有意义的标准)和积极主动的，而且还省时、经济和高效(即在短时期内可掌握单元或学科的基本结构)，故大量的数学知识可通过有意义讲授法教学。
指导发现法就是教师对新学习的内容不是直接呈现给学生，而是只给学生一些提示性线索或问题，由学生进行探索、发现新知识的意义，然后加以内化、巩固的教学方法。如概念的形成、问题解决等的教学均用此法。
实施指导发现法时，应创设问题情境，引起学生认知冲突，激发探索欲望；应帮助、指导学生理解和领会课题结构以保证学生在有意义的思考路线上进行判断、选择和探索，避免盲目/！/瞎猜的无效活动。总之，发现法的指导要掌握分寸，恰到好处，使学生经过一系列的思维活动能发现材料的意义并加以内化。
由于每一数学教学单元中常要采用不同的教学方法，因而教学中多种方法的衔接也很重要。另外，不管采用什么教学方法，都应把启发式教学思想贯穿于其中。具体地，应把握：在新旧知识的结合点，应强调新旧知识的联系，特别是难点和疑难问题，要给学生思考的部分线索，这样有利于学生同化或顺应新知识；对于数学知识经验，解题的思想和方法，要启发学生进行概括，以使学生容易从整体上把握数学知识结构；要通过启发，使学生掌握自我评价方法，从而提高对思维活动、认知能力的自我意识水平。
③呈现教材的优化形式是以“渐进分化”、“逐次抽象”和“综合贯通”等三种方式进行。
“渐进分化”是指按概括性和包容性大小的顺序呈现教材，即首先呈现最一般的、概括性的 知识，然后呈现较特殊、较具体的知识，最后呈现具体的、特殊的事实、概念或细节，这种从金字塔的顶到底的呈现方式有助于学生同化新的知识，获得材料的意义。例如，现行初中课本中“四边形”一章内容即是按此方法呈现的。
即：多边形四边形平行四边形矩形菱形正方形
“综合贯通”要求组织和呈现内容时，应注意学科中处于同一包容水平上的概念、原理和章节知识的异同——联系和区别，以消除数学认知结构中知识间的矛盾和混淆，从而有利于同化或顺应新知识。
事实上，学生学习困难的重要原因之一就是，看不到数学知识间的联系和区别，从而不能进行有效的知识间的转换或迁移。
“逐次抽象”是指按从具体到抽象，从零散的、个别的事实逐步地循序渐进地提炼出一般概念和原理的方式来呈现教材。这样呈现的方式比较符合学生的认知发展水平和思维规律，适合教材的演绎规则，特别适应于处于具体思维年龄阶段的小学生的学习。
(三)从上述的论述和对数学学习过程的论述中，可知数学教学过程中应注意下列几个问题。
1.注意思维过程
学生数学认知结构的形成和发展，是经过一系列数学认知(思维)活动过程而得到的。因此，教师在讲授数学知识的同时，也要注意让学生在数学知识的建立和发展过程(如概念的提出、解题思路的探索、解题方法和规律的概括与归纳过程等)，数学知识的运用过程中进行思维。同时，数学知识的潜在思维价值和智力价值也有赖
于教师的挖掘和揭示，使学生能感受、体验到数学知识所包含的深刻的思维和丰富的智慧，从而提高学生的学习兴趣，发展学生的思维能力。
2.注意数学知识间的比较和转化过程
数学学习过程中的每个环节或阶段，几乎都要使用比较。如果没有比较，就没有抽象概括，感性认识也不能上升到理性认识。因此，教师教学时恰当地应用比较，就能为新旧知识的联系和新知识的内化打下基础。
例如，学习解二元二次方程组时，教师通过把它与一元二次方程，二元一次方程组进行比较就能使学生掌握解二元二次方程组的基本思想——消元与降次。
如果说比较可使新旧知识建立联系，那么转化则可把新问题化归为旧问题(利用比较)，然后利用已有的知识进行突破。因此，如果教师能恰当地运用比较，把新知识转化或化归，则有利于内化新知识。
3.注意数学思想方法的有机渗透
数学知识蕴含着数学思想方法，数学思想方法又影响数学知识的学习。因此，教师如能在进行数学知识教学的同时，注重数学思想方法的有机渗透和统帅作用，则有助于学生形成一个既有肉体又有灵魂的活的数学认知结构，有助于促进学生数学能力的发展和运用数学知识解决实际问题能力的提高。
4.注重数学知识的抽象和概括过程
