基于认知策略的“物质的分离与提纯”教学模式与实践，本文主要内容关键词为：教学模式论文,认知论文,物质论文,策略论文，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。
一、问题的提出
“物质的分离与提纯”是高中化学教学体系中的重要内容，对于培养学生的实验意识、科学态度、动手能力、学习习惯和让学生初步领会科学研究方法等方面均具有重要意义。就教学目标而言，其显性目标是使学生初步学会物质的分离和提纯的实验技能，但更重要的是要完成体验科学探究过程、学习运用以实验为基础的实证研究方法、初步认识实验方案设计在化学学习和科学研究中的应用等隐性目标。在实际教学过程中，“物质的分离与提纯”贯穿整个高中化学教学体系，在教材编排上，主要依据学生的基本经验和知识水平发展，兼顾教学模块特点和学生学习心理特点，有侧重的依次有序的呈现。从具体表现形式看，针对教学要求，主要有“活动与探究”“问题解决”“拓展视野”“交流与讨论”“整理与归纳”等。这些特点反映在认知过程中，往往会给学生带来以下的认知障碍：学生原有的生活和实践操作经验的缺乏导致概念模糊，进而导致不能有效辨析，出现判断错误；物质的分离与提纯方法的多样性与学生知识体系逻辑组织方法及能力的不足之间的矛盾，造成解决问题时思路混乱；教学过程中只关注阶段性结果，忽视整体的系统的评价习惯的培养，阻碍学科思想的形成。因此，尽管“物质的分离与提纯”中的基本原理容易理解，但在较高层次的综合应用中，学生往往缺乏头绪，无法快速准确地作出判断。避免这些问题的出现需要在教学过程中系统地关注学生的知识经验的迁移和重组，培养学生的认知策略。在现代学习理论中，认知策略是一种“控制过程”，是学生赖以选择和调整他们的注意、学习、记忆和思维的内部过程[1]。加涅(R.Gagne，1985)认为有两种基本的认知策略，即学习的策略和思考的策略。学习的认知策略是一种集中注意、组织信息、细化内容、熟悉使用和检索知识的智慧策略；思考的认知策略是一种导致发现、发明或创造性的理智技能。[2]伴随着高中化学教学中“物质的分离与提纯”基本方法的逐渐完善，教师有必要指导学生循序渐进由低层次到中层次，最后到高层次形成认知策略，关注学生方法和能力螺旋上升的学习过程，帮助学生形成化学学科思想。
二、基于认知策略的教学实践
1.概念的辨析——内涵与外延
从概念的内涵看，物质的分离和提纯有不同的侧重。物质的分离是指将几种物质经过处理、分开后，再恢复到各自原来的纯净状态，强调的是几种物质的完整性和纯净性。物质的提纯是指将某物质中混有的杂质除去，强调的是主体物质纯净性。原则上，在分离和提纯时，不能引入新的杂质，即排他性。从概念的外延看，只要依据物质性质（特别是物理性质）的差异进行有效分离和提纯即可。高中化学中常用的分离、提纯方法有：过滤、（减压／常压）抽滤、蒸发、结晶、分液、萃取、液化、蒸（分）馏、洗气、升华、加热、渗析、盐析、（纸）层析、交换吸附以及一些特殊方法，必要时也可以利用化学方法，包括吸收法、转化法、离子交换法、电解法、再生法等。
结合学生的经验和知识水平，在教学的初始阶段，学习上宜采用低层次认知策略。除了需要明确各种方法的概念和适用对象的特性，更重要的是通过实例操作，体验各种方法的异同，为知识积累和保持信息进行不同形式的有意义重复。将抽象的概念落实到有实验目的的实验操作中，可以将基本概念和方法内化为长期记忆。实践证明，尽管物质的分离与提纯知识内容相对分散，时间跨度大，但这种建立在学生亲身体验基础上的必要的低层次认知策略，对于促进理解和记忆是持久有效的。因此，除了有意识记、及时复习、分散复习等常规手段，结合化学学科的特点，实验落实程度和学生的参与程度决定了学生能否用低层次认知策略区分不同的分离和提纯方法。
2.评价与应用
不同于低层次认知策略，中层次认知策略是一种精细加工策略。精细加工策略强调将新学材料与头脑中已有知识联系起来从而增加新信息的意义的深层加工策略。因此，激发探究兴趣，引导学生进行发散思维是非常必要的，同时，有意识有计划地设计开放性问题，深入分析，建立明确的评价体系，适时收敛思维，可以对“物质的分离与提纯”的方法达到精细加工的目的，进而在不同的知识背景下增加新信息的深层意义，巩固已有知识，拓展新知识，增强认知质量。
应用中层次认知策略解决“物质的分离与提纯”问题，举隅如下：
问题1：你准备如何设计实验，区分铜铁混合物中的两种金属？并说明设计理由。
问题设计思路：问题设计上预留一定的发散空间，对“铜铁混合物”没有加以特别明确的描述，学生必须联系实际进行分析。就实际教学情况而言，针对“铜铁混合粉末”“铜片和铁片混合物”“铜铁合金”等可能出现的物质状态，学生思维活跃，思路清晰巧妙，现摘录几例。
问题2：尝试通过不同途径，获取相关知识，并设计实验，获取碘水中的碘。
问题设计思路：纵观不同版本的高中化学教材，对萃取这一方法从原理到实验装置仪器再到具体操作均予以详细介绍。利用两种溶剂对被萃取物的溶解性质及两种溶剂互不相溶解的特点进行萃取，但萃取仅是提纯物质必要的步骤——富集，并非就是提纯物质的完整过程。所以，作为一个有挑战性的探究小课题，“获取碘水中的碘”的最终目标是要求学生获得纯净的碘，可以说是一个集文献查找整理、方案设计和实践操作相结合的合作学习型任务。学生最后通过网络搜索、查阅文献和咨询教师等途径获得了科学合理的解决方案。一般地，在萃取后要进行“反萃取”——使被萃取的目标物
从一种溶剂转入另一种溶剂。常用的方法是：将少量NaOH溶液加入
萃取液中，振荡，通过
，碘以
的形式进入水层，且含碘物质的浓度较原先大幅增加，分离后，再对水层进行酸化得晶体碘。需要注意的是，不能用蒸馏的方法来分离
层中的，因受热时将挥发，同时将升华。这个方案既有科学的理论和经验作先导，又有实际操作来验证，将教材未尽之意进行了完美的诠释，真正利用中层次认知策略对教学内容深入浅出地进行了一次精细加工。
3.学科思想的形成
如果说，应用中层次认知策略进行“物质的分离与提纯”的精细加工是一项细致有序的小型的系统工程，那么，高层次认知策略——组织策略，就是这项系统工程的整体设计思想。作为低层次认知策略和中层次认知策略的上层建筑，高层次认知策略位于金字塔塔尖，是解决“物质的分离与提纯”问题的核心所在。熟练运用高层次认知策略对于促成学科思想至关重要，同时，学科思想对于高层次认知策略的不断优化也有巨大的反作用。事实上，学科思想的形成是一个循序渐进、螺旋上升的过程，是一个通过知识不断积淀，技能逐渐熟练，思维不断推进的系统优化工程。不能指望短期内通过知识堆积的方法获得真正的掌握，需要培养良好的认知习惯，有意识地利用高层次认知策略解决实际问题，使思维得到升华，最终内化为个人化的学科思想。
问题3：自行设计资料卡片，分类整理高中化学中常用的分离和提纯方法。
问题设计思路：分类整理是通过比较分析、细化内容，重新审视和组织信息，使习得知识螺旋式上升，不断提高概括能力，实现思维由具体到抽象的转化。自行设计资料卡片是利用知识的自组织性进行的一次有益的尝试，以下内容摘自某学生的资料卡片（部分）。
问题4：硫酸亚铁铵是一种重要的工业原料。请利用工业废铁屑和实验室中的药品及仪器，结合教材提供的硫酸铵、水合硫酸亚铁、硫酸亚铁铵的物理性质、相关数据和相应的化学反应，设计实验并进行制备。
问题设计思路：物质制备与合成实验过程中要考虑的实际问题较多，综合性强，难度较大。实验过程中，应引导学生注意控制反应条件，以减少副产物的生成，从而提高原料的利用率。教学的核心是学科思想必须渗透在过程方法的教育中，使学生在真正明确实验目的的基础上，统筹设计实验方案，集思广益，关注细节，不断优化实验方案并付诸实践，使学生体验合成过程中的艰辛和成功的喜悦[3]，增强学生对化学实验的认识和兴趣，增进学生对化学科学的好感。以下为学生设计的实验思路，非常接近于工业生产实际。
三、结论与反思
在不同层次的认知策略指导下，通过对物质的分离和提纯及提纯物质的一般方法的实验探索、评价、总结、运用，可以由浅入深地培养学生综合抽象的逻辑思维能力、语言表达能力、实验设计和评价能力，逐步形成特殊到一般，再到特殊的科学方法，形成交互促进的教学模式。
新课程理念指导下的高中化学教学，一改以往教学中单向的机械的知识传播方式，在教材编制上也体现出问题中心和认知中心的特点，因此，同一知识内容也往往分散在不同的教学进程中。“物质的分离与提纯”很明显地体现了这一变化，建立在不同层次认知策略上的教学模式，关注个体的历史的经验迁移和重组，促进认知策略的螺旋式上升，最终能形成动态的、不断优化的学科知识体系。
标签：认知策略论文;