王云生

摘要： 依據(jù)普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，分析化學(xué)學(xué)科“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的培養(yǎng)要求。從認(rèn)知心理學(xué)角度結(jié)合教學(xué)實(shí)例分析“模型認(rèn)知”對(duì)圖式建構(gòu)、化學(xué)陳述性知識(shí)表征能力提升的促進(jìn)作用；“證據(jù)推理”對(duì)產(chǎn)生式建立、化學(xué)程序性知識(shí)表征能力提升的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞： 證據(jù)推理與模型認(rèn)知； 認(rèn)知能力； 陳述性知識(shí)表征； 程序性知識(shí)表征

文章編號(hào)： 10056629（2024）01000305

中圖分類號(hào)： G6338

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 前言

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在前言中指出，“普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)，使學(xué)生具有理想信念和社會(huì)責(zé)任感，具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力，具有自主發(fā)展能力和溝通能力”［1］。提升高中學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力，是普通高中的一項(xiàng)重要任務(wù)。

學(xué)習(xí)能力的核心是認(rèn)知能力?！罢J(rèn)知能力是人們成功地完成活動(dòng)最重要的心理?xiàng)l件。知覺、記憶、注意、思維和想象的能力都被認(rèn)為是認(rèn)知能力。認(rèn)知能力是人腦加工、儲(chǔ)存和提取信息的能力，即人們對(duì)事物的構(gòu)成、性能、與他物關(guān)系、發(fā)展動(dòng)力、發(fā)展方向以及基本規(guī)律的把握能力”［2］?！叭祟悓?duì)客觀世界事或物的認(rèn)知是通過回答三個(gè)問題，即什么、怎么、為什么來完成的”［3］。人們是通過一定的方式對(duì)事物做觀察、分析思考（包括記憶、想象、分析、判斷和決策等）來回答上述三個(gè)問題的。人們看待事物、分析思考事物的角度、方式和方法，即通常所說的“思維方式”。如，線性思維、系統(tǒng)性思考等等。

就化學(xué)課程的學(xué)習(xí)而言，研究物質(zhì)的存在狀態(tài)、性質(zhì)、變化和合成，需要運(yùn)用以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的方法通過科學(xué)探究來辨識(shí)；從微觀視角，從物質(zhì)的微粒構(gòu)成、微粒間的相互作用做探析，用正確的觀念和思維方式做分析思考、判斷和決策。2017年版普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，凝練的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括5個(gè)方面，其中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”，“分別是從科學(xué)觀念和思維方式視角對(duì)化學(xué)科學(xué)思維的描述”［4］?！白C據(jù)推理與模型認(rèn)知”明確指出化學(xué)的學(xué)習(xí)，要培養(yǎng)化學(xué)科學(xué)思維方式，要求“具有證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證實(shí)或證偽；建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系；知道可以通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型，并能運(yùn)用于解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律”［5］。這些論述說明，“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是從思維方式視角對(duì)化學(xué)科學(xué)思維做描述。模型認(rèn)知的要求側(cè)重于用科學(xué)的方法建立研究對(duì)象的認(rèn)知模型，并運(yùn)用于解釋化學(xué)現(xiàn)象、揭示本質(zhì)規(guī)律；證據(jù)推理的要求側(cè)重于能科學(xué)地提出事物及其變化的假設(shè)，通過分析推理證實(shí)或證偽所做的假設(shè)，建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)間的邏輯關(guān)系，做到言之有據(jù)，依理論斷。兩者相輔相成，完整體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)的思維方式。

化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，包括陳述性知識(shí)（知道某種事物是什么）、程序性知識(shí)（包括策略性知識(shí)，知道如何做某件事，為什么要這樣做）。60年代興起的認(rèn)知觀，從信息的存貯、認(rèn)知過程、個(gè)體對(duì)自己或他人認(rèn)知特征的認(rèn)識(shí)和調(diào)節(jié)能力等方面，探索和研究人類學(xué)習(xí)兩類知識(shí)的思維機(jī)制。認(rèn)為人們是用圖式來表征陳述性知識(shí)，用頭腦中的產(chǎn)生式（或產(chǎn)生式系統(tǒng)）來表征程序性知識(shí)［6］。

化學(xué)學(xué)習(xí)中需要用圖式表征物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化過程與結(jié)果等陳述性知識(shí)，認(rèn)識(shí)化學(xué)事物的特征與本質(zhì)；也需要運(yùn)用產(chǎn)生式（或產(chǎn)生式系統(tǒng)）表征物質(zhì)變化的條件與結(jié)果、從變化的規(guī)律性推斷變化的可能性，做推理判斷。圖式的建構(gòu)、產(chǎn)生式系統(tǒng)的形成從認(rèn)知心理學(xué)角度闡釋了化學(xué)科學(xué)認(rèn)知的機(jī)制?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)過程中，圖式的建構(gòu)、產(chǎn)生式系統(tǒng)的建立，都需要化學(xué)思維方式的支撐?！白C據(jù)推理與模型認(rèn)知”的發(fā)展要求，體現(xiàn)了化學(xué)課程實(shí)施中培養(yǎng)科學(xué)思維方式的重要性。從認(rèn)知心理學(xué)角度看，“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的培養(yǎng)對(duì)于促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知能力的提升也是極為重要的?！澳Ｐ驼J(rèn)知與證據(jù)推理”對(duì)于化學(xué)學(xué)科陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)都是不可或缺的。為了簡便地說明問題，下文分別從“模型認(rèn)知”“證據(jù)推理”結(jié)合化學(xué)教學(xué)實(shí)例作粗淺的分析說明。

2 “模型認(rèn)知”對(duì)建構(gòu)圖式、提升化學(xué)陳述性知識(shí)表征能力的促進(jìn)作用

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，人們對(duì)說明某件事物是什么的陳述性知識(shí)的認(rèn)知過程，是通過對(duì)同一類客體或活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)的信息進(jìn)行抽象概括，在大腦中形成一個(gè)框圖，這種框圖被稱為圖式［7］。

圖式實(shí)質(zhì)上是一種認(rèn)知心理結(jié)構(gòu)，是能幫助人們知覺、組織、獲得和利用信息的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。圖式表征是陳述性知識(shí)的一個(gè)整合單位，它是命題、表象和線性排序三種基本表征形式的綜合［8］。圖式是人的頭腦在認(rèn)知過程中經(jīng)過一系列操作建構(gòu)的。認(rèn)知心理學(xué)用“認(rèn)知模型”表征人類對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行認(rèn)知的過程。人們通常所說的“認(rèn)知模型”也指人在認(rèn)識(shí)某一特定事物過程中，在頭腦中形成的可以用符號(hào)、圖形、文字、數(shù)字等形式描繪的圖式。

例如，對(duì)原電池反應(yīng)的認(rèn)知，包括下述命題的形成：通過自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)可以把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；物質(zhì)間的氧化還原反應(yīng)，有電子轉(zhuǎn)移發(fā)生；發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)把電子轉(zhuǎn)移到發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)中；利用特定的裝置使氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移不在兩種反應(yīng)物間直接進(jìn)行，而是通過連接兩種物質(zhì)的導(dǎo)線（外電路）進(jìn)行，就可以形成定向移動(dòng)的電子流。這些命題是以一定的線性排列順序組織的，能呈現(xiàn)原電池反應(yīng)發(fā)生過程各個(gè)因素出現(xiàn)的時(shí)序；這些命題還可以非語言形式，以表象直觀地呈現(xiàn)，顯示原電池反應(yīng)發(fā)生過程中各種因素在空間的相互關(guān)系。伏打電池模型、銅鋅原電池模型圖（見圖1），就是用文字、符號(hào)、圖像呈現(xiàn)的電化學(xué)發(fā)展不同時(shí)期科學(xué)家對(duì)原電池反應(yīng)認(rèn)識(shí)過程的圖式。伏打電池模型，表明用導(dǎo)線連接的鋅片、銅片插入稀硫酸，鋅片發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從外電路流向銅片，溶液中的氫離子在銅片上結(jié)合電子還原為氫氣。解釋了電流形成的原因，說明在一定條件下，利用自發(fā)的氧化還原反應(yīng)可以使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。這一認(rèn)知模型的建構(gòu)把有關(guān)原電池反應(yīng)的命題、表象和線性排序三種基本表征形式綜合，形成了表征原電池反應(yīng)的圖式。銅鋅原電池模型，反映了人們對(duì)原電池反應(yīng)認(rèn)識(shí)的發(fā)展，例如認(rèn)識(shí)到需要把發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)隔離，防止兩者直接發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，只能通過外電路進(jìn)行，用鹽橋溝通離子在電解質(zhì)中的遷移，使原電池反應(yīng)得以持續(xù)進(jìn)行，提高能量轉(zhuǎn)化效率。兩種模型的差異，反映了在科學(xué)發(fā)展的不同階段科學(xué)家對(duì)原電池反應(yīng)認(rèn)識(shí)深刻程度的變化。

認(rèn)知心理學(xué)所說的“認(rèn)知模型”是人類對(duì)真實(shí)世界的認(rèn)知過程，是人類看待和處理一類問題的方式［9］。認(rèn)知模型既可以幫助我們有效地認(rèn)知未知的事物、提高學(xué)習(xí)效果；同時(shí)，還可以借用認(rèn)知模型創(chuàng)造解決事情的方法、診斷問題產(chǎn)生的原因。

構(gòu)建認(rèn)知模型，用認(rèn)知模型表征客觀事物是認(rèn)知能力的關(guān)鍵?！白C據(jù)推理與模型認(rèn)知”的“模型認(rèn)知”可以簡要地理解為通過建構(gòu)認(rèn)知模型的思維方法來認(rèn)識(shí)事物?！澳Ｐ驼J(rèn)知”指認(rèn)知過程中的圖式建構(gòu)，也含有借助科學(xué)家建構(gòu)的并被人們普遍認(rèn)可的認(rèn)知模型來促進(jìn)圖式的建構(gòu)。

在化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平1的描述中，對(duì)元素化合物性質(zhì)的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求是“能對(duì)常見物質(zhì)及其變化進(jìn)行描述和符號(hào)表征”［10］，能建構(gòu)表征物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和可能發(fā)生的化學(xué)變化的圖式。包括知道下列命題：組成該物質(zhì)的元素（或中心元素）的種類與它的化學(xué)活動(dòng)性的關(guān)系，組成該物質(zhì)的元素在周期表的位置、原子結(jié)構(gòu)與該元素單質(zhì)或其化合物的性質(zhì)之間的關(guān)系；化合物中元素的價(jià)態(tài)、在一定條件下發(fā)生價(jià)態(tài)變化的可能性；化合物所屬的物質(zhì)類別與其具有的通性。按線性排序這些命題，以某種圖式表征元素在周期表中的位置、原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)三者的邏輯關(guān)系，物質(zhì)類別、價(jià)態(tài)和物質(zhì)性質(zhì)間的規(guī)律性。構(gòu)成元素化合物性質(zhì)、變化與轉(zhuǎn)化的認(rèn)知模型（見圖2）。

人類認(rèn)知活動(dòng)是復(fù)雜、多樣的，難以建立一個(gè)囊括一切的認(rèn)知模型，每個(gè)認(rèn)知模型一般只能反映一方面或若干方面的認(rèn)知特征。例如，就化學(xué)反應(yīng)的學(xué)習(xí)而言，就有化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)知模型、化學(xué)反應(yīng)過程的體系能量變化認(rèn)知模型等等。如圖3是表征化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)中能量變化的兩種圖式（分別引用自2020年高考理綜能力測試1卷選擇題第10題、2021年高考理綜能力測試甲卷非選擇題第28題）。

從高中化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容要求看，表征化學(xué)陳述性知識(shí)的認(rèn)知模型，有化學(xué)概念模型（如表征原電池反應(yīng)）、化學(xué)過程模型（如表征化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、化學(xué)反應(yīng)過程的能量變化）、物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型（如表征原子結(jié)構(gòu)、晶胞結(jié)構(gòu)）、化學(xué)問題的數(shù)學(xué)模型（如表征以摩爾單位計(jì)量的物質(zhì)及其質(zhì)量，氣態(tài)物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積、含有的微粒數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系）等。

隨著人們對(duì)事物認(rèn)識(shí)的發(fā)展變化，表征陳述性知識(shí)的圖式的形成也隨之發(fā)生變化。在教學(xué)過程中，利用新舊認(rèn)識(shí)的沖突，可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地改進(jìn)或重建圖式。例如，人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的發(fā)展變化，不同時(shí)代的科學(xué)家基于當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)水平，建構(gòu)了不同的原子結(jié)構(gòu)圖式，并以原子結(jié)構(gòu)模型圖呈現(xiàn)。為了幫助學(xué)生更新、改進(jìn)或重建對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的圖式，要依據(jù)有關(guān)原子結(jié)構(gòu)中探索新發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，找到原有的表征原子結(jié)構(gòu)的圖式與實(shí)驗(yàn)事實(shí)之間存在的矛盾，嘗試找到原有圖式存在的問題，鼓勵(lì)學(xué)生說明自己的觀點(diǎn)，提出、修改或重建圖式的想法，闡述修改或重建的圖式與新發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一致性。又如，高中化學(xué)必修課程與選擇性必修課程“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊的教科書中，基于學(xué)習(xí)要求深度的差異，引用不同的原電池認(rèn)知模型表征原電池的概念和工作原理。從必修課程的原電池概念的教學(xué)轉(zhuǎn)入“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊中原電池工作原理的深入理解，要注意幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)兩種認(rèn)知模型表征的異同點(diǎn)，鼓勵(lì)、支持學(xué)生通過思考拓展學(xué)生原有的圖式，構(gòu)建新的圖式，深化對(duì)原電池反應(yīng)的理解。消除學(xué)生頭腦中把“單液原電池”和“雙液原電池”模型割裂、對(duì)立起來的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，在腦子中形成能正確表征原電池工作原理的圖式。

3 “證據(jù)推理””對(duì)建立產(chǎn)生式、提升化學(xué)程序性知識(shí)表征能力的促進(jìn)作用

程序性知識(shí)是知道如何行動(dòng)的知識(shí)，在頭腦中的表征是通過產(chǎn)生式（或產(chǎn)生式系統(tǒng)）來完成。一個(gè)完整的產(chǎn)生式，有三個(gè)特征：以“如果—那么”為結(jié)構(gòu)形式；產(chǎn)生式不一定以外部動(dòng)作表現(xiàn)，可以在頭腦中進(jìn)行“操作”；產(chǎn)生式的執(zhí)行有明確的目標(biāo)［11］。通過實(shí)驗(yàn)獲得證據(jù)，通過推理得到結(jié)論的“證據(jù)推理”過程，就是運(yùn)用產(chǎn)生式對(duì)程序性知識(shí)做表征。

高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4的描述中要求“能用數(shù)據(jù)、圖表、符號(hào)等描述實(shí)驗(yàn)證據(jù)并據(jù)此進(jìn)行分析推理形成結(jié)論”［12］。例如，濃硫酸和銅片反應(yīng)生成的氣體通入氯化鋇溶液，如果觀察到有白色沉淀生成，那么就可以推斷氣體中一定有三氧化硫存在，因?yàn)橹挥腥趸蚰芎吐然^溶液反應(yīng)生成不溶于酸的白色硫酸鋇沉淀。但不能由此斷定氣體中不含二氧化硫，因?yàn)樵谏鲜鰧?shí)驗(yàn)中二氧化硫是否存在與硫酸鋇沉淀的析出不存在因果關(guān)系。這種從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推知結(jié)果的分析、判斷的過程是在頭腦中進(jìn)行“操作”、通過“如果—那么”為結(jié)構(gòu)形式的產(chǎn)生式來完成的。由一系列產(chǎn)生式組成的產(chǎn)生式系統(tǒng)，可以表征一個(gè)大型的“如何行動(dòng)”的知識(shí)。例如在上述問題的解決中，還需要確認(rèn)氣體中是否含有二氧化硫氣體，就必需建構(gòu)“如果有二氧化硫氣體，那么通入品紅溶液、高錳酸鉀溶液會(huì)使品紅溶液褪色，會(huì)被高錳酸鉀溶液氧化，使高錳酸鉀溶液褪色”的產(chǎn)生式作表征。

程序性知識(shí)的表征，除了“證據(jù)推理”，還有比較分類、分析歸納、綜合概括等形式。以實(shí)驗(yàn)為主要研究手段的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的探究學(xué)習(xí)，證據(jù)推理是一種重要的表征形式。證據(jù)推理過程中作為證據(jù)的不僅僅只有實(shí)驗(yàn)事實(shí)，自然界、生產(chǎn)生活中存在的化學(xué)事實(shí)、物質(zhì)及其變化的數(shù)據(jù)、業(yè)已被證明的化學(xué)規(guī)律性知識(shí)都可以作為推理的證據(jù)。在化學(xué)教學(xué)中，可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生利用上述三類證據(jù)，通過學(xué)習(xí)活動(dòng)，做有理有據(jù)的邏輯推理判斷得到正確的結(jié)論。從而理解證據(jù)推理的內(nèi)涵，提高運(yùn)用產(chǎn)生式或產(chǎn)生式系統(tǒng)表征程序性知識(shí)的能力。

例如，依據(jù)氯氣能被氫氧化鈉等多種堿溶液吸收，轉(zhuǎn)化為氯化物和氯的含鹽酸鹽溶液的反應(yīng)規(guī)律，可以推斷能用堿溶液吸收實(shí)驗(yàn)室制取氯氣殘余的尾氣，可以利用氯氣和相應(yīng)的金屬氫氧化物制得氯的含氧化合物（如漂白粉、巴氏消毒液）。又如，依據(jù)蓋斯定律可以推知，如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)難以直接測定反應(yīng)熱，又可以看成是分幾步進(jìn)行的，就可以由幾個(gè)分步反應(yīng)的反應(yīng)熱相加減來求得。又如，許多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的特征值，通常只受溫度的影響。如果知道幾種反應(yīng)在某溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)，就可以據(jù)此比較各個(gè)反應(yīng)進(jìn)行程度的大小。測定一個(gè)反應(yīng)體系某個(gè)時(shí)刻時(shí)各個(gè)組分的濃度值，計(jì)算它的濃度商，和該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)作比較，就可以判定反應(yīng)是否已達(dá)到平衡狀態(tài)。這些都是以“如果—那么”為結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)程序性知識(shí)的表征。

證據(jù)推理能力的提高對(duì)產(chǎn)生式的建立、程序性知識(shí)的表征能力的提升有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。例如，解答下述問題：已知化合物A由處于同一周期的短周期元素W、 X、 Y、 Z組成，Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半，已知A的結(jié)構(gòu)式如圖所示（見圖4），推斷組成該化合物的元素種類。

解答的思維過程可以以一系列產(chǎn)生式表征：依據(jù)共價(jià)化合物分子結(jié)構(gòu)的規(guī)律性、元素原子的成鍵特征解讀A的結(jié)構(gòu)圖式，判斷元素Z呈-1價(jià)、Z原子最外層電子數(shù)為7，再依據(jù)給定的信息（Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半）可以判斷X元素原子的核外電子數(shù)、核電荷數(shù)是14，可以斷定元素X是Si（硅）、Z是同周期的元素Cl（氯）。X、 Z、 Y構(gòu)成復(fù)雜的-1價(jià)陰離子［（Z3X）2Y］-，可以推定Y呈-3價(jià)是同周期的P（磷），W能形成+1價(jià)陽離子，是同周期的Na（鈉）元素。對(duì)于程序性知識(shí)表征能力較強(qiáng)的學(xué)生而言，這一系列以產(chǎn)生式呈現(xiàn)的自動(dòng)化程度較高，幾乎可以脫口而出。反之，程序性知識(shí)表征能力較弱的學(xué)生，每個(gè)產(chǎn)生式的形成都需要先形成對(duì)問題的表征，然后調(diào)用已有的知識(shí)和技能，提出解決辦法。例如從A的結(jié)構(gòu)圖式判斷元素Z呈-1價(jià)，就需要先提出問題，分子中所有的Z原子都以1個(gè)共價(jià)單鍵和X原子結(jié)合的，這說明什么？再依據(jù)共價(jià)鍵的形成規(guī)則，判斷X原子最外電子層應(yīng)該有7個(gè)電子，可以與X原子共用一個(gè)電子對(duì)，形成飽和的電子層結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)-1價(jià)。推斷Y元素的產(chǎn)生式的建構(gòu)，更需要有意識(shí)地調(diào)整、控制思維過程。

應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜或陌生問題的程序性知識(shí)的表征能力的形成，需要對(duì)相關(guān)知識(shí)有整體的理解和把握，有較強(qiáng)的高階思維能力。不少學(xué)生在面對(duì)依據(jù)給定條件，推斷有機(jī)化合物同分異構(gòu)體種類和結(jié)構(gòu)的問題感到困難。對(duì)較為陌生復(fù)雜的問題，更覺得難以入手。例如下述問題的解決：推斷組成為C8H8O3且符合下列條件的同分異構(gòu)體的種類和結(jié)構(gòu)（以結(jié)構(gòu)式表示）：①含有酚羥基，②不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，③含有四種化學(xué)環(huán)境的氫原子。大部分學(xué)生都知道問題的解決必須先依據(jù)題設(shè)要求，判斷具有題設(shè)的分子組成的同分異構(gòu)體的組成基團(tuán)（如，應(yīng)含有苯環(huán)和酚羥基、不含醛基或甲酸酯基）。但是，如何推斷可能的同分異構(gòu)體，不少學(xué)生是用嘗試拼湊出可能同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)式的解答方法，費(fèi)時(shí)易錯(cuò)。程序性知識(shí)表征能力較強(qiáng)的學(xué)生，會(huì)依據(jù)題設(shè)給定的信息和條件，建立一系列產(chǎn)生式，較快地做出推斷：（1）符合題設(shè)條件的分子應(yīng)含有苯環(huán)、酚羥基（有苯酚結(jié)構(gòu)特點(diǎn)），分子有一定的對(duì)稱性；（2）從分子組成可以說明該有機(jī)化合物不飽和度大，除含有不飽和度較大的苯環(huán)外，與飽和結(jié)構(gòu)相比還缺少2個(gè)氫原子，分子中還應(yīng)含有碳氧雙鍵；（3）分子中的8個(gè)碳原子，6個(gè)在苯環(huán)上，1個(gè)組成羰基，另1個(gè)只能組成烴基；（4）羰基的碳原子除了與苯環(huán)連接外，還可以與甲基連接，形成三種具有對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的碳骨架（見圖5）；（5）分子中的3個(gè)氧原子，除組成酚羥基、羰基外，還有1個(gè)或者取代苯環(huán)①或②位上氫原子連接到苯環(huán)上，并與被取代的氫原子組成另一個(gè)酚羥基，或者插入③或④位與碳原子連接，構(gòu)成酯基。由此，推斷該有機(jī)化合物的同分異構(gòu)體共有有4種（見圖5）。

隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)展，學(xué)習(xí)活動(dòng)機(jī)會(huì)的增加，學(xué)生在頭腦中對(duì)行為操作的有意識(shí)控制會(huì)逐漸減少，產(chǎn)生式構(gòu)建的技能嫻熟程度、產(chǎn)生式的自動(dòng)化程度會(huì)逐漸提高，使程序性知識(shí)的表征進(jìn)入自動(dòng)化階段。程序性知識(shí)認(rèn)知能力的提高，需要通過學(xué)習(xí)者主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)才能得到發(fā)展和提高。

在高中化學(xué)教學(xué)中，從認(rèn)知心理學(xué)角度認(rèn)識(shí)“模型認(rèn)知與證據(jù)推理”與發(fā)展學(xué)生思維能力、提高學(xué)生知識(shí)表征能力的關(guān)系，探索如何結(jié)合教學(xué)內(nèi)容有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生思維能力、提高學(xué)生認(rèn)知能力是一個(gè)值得思考和探索的問題。僅以上述拙見與同行們探討、切磋。

參考文獻(xiàn)：

［1］［4］［5］［10］［12］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2018： 前言， 3.

［2］百度百科， 認(rèn)知能力.https：//baike.baidu.com/item/認(rèn)知能力？fromModule=lemma_searchbox.

［3］［8］［9］百度百科. 認(rèn)知模型， https：//baike.baidu.com/item/認(rèn)知模型/10726713？fr=ge_ala.

［11］胡誼， 郝寧. 教育心理學(xué)·理論與實(shí)踐的整合觀［M］. 上海： 華東師范大學(xué)出版社， 2009：125.

［6］［7］百度百科， 圖式. https：//baike.baidu.com/圖式from Module=lemma_searchbox.