基于中学化学学科核心素养的学生认知发展水平研究
武建宏 李晓光 范赟杰
如何在高中化学课堂教学中渗透“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任”等学科核心素养，使学生能够自觉地投入学习、主动地参与活动，促成学生的能力提升和素养发展，迫切需要我们每一位化学教师认真思考和积极实践。
学生的认知发展水平在学习的过程中不断提升，《课程标准》中具体说明了学生学习所要达到的最终目标。在这个过程中，学生会通过不同阶段的学习，以不同的思维方式，达到不同的思维深度，最终会达到不同的认知发展水平。
一、学生认知发展水平的模型建构
认知发展水平中的“认知”，指的是学生个体通过自己的思维活动，将学科的知识结构内化为自身心理结构的过程。本文以布卢姆的教育目标分类学为理论基础，建构高中生对“盐类水解”知识存在的五个认知发展水平的理论模型。具体来说，分为以下五个层次。
1.信息记忆水平
这一水平的学生，思维上更关注宏观现象，他们能在教师的引导下从“微观—本质”的角度进行思考，可以表示出简单盐溶液的水解方程式。在此基础上，学生可以自主得出盐类水解的规律，即“有弱才水解，无弱不水解，谁弱谁水解，谁强显谁性”，并能以此为依据对盐溶液的酸碱性作出判断。在学生的思维中，可以对“盐类的水解”这一知识内容进行简单的“宏观—微观—符号”三重表征信息的整合，并能结合生活经验说出简单的盐类水解的应用。
2.程序操作水平
这一水平的学生，思维上逐渐过渡到可以从微观本质的角度解释盐溶液呈现不同酸碱性的宏观现象，可以按照自己的思维模式，写出简单盐溶液的水解方程式。在此基础上，还可以结合符号表征（水解方程式的书写），从微观本质的角度，对盐类水解的简单应用作出解释，能分析建立醋酸钠等简单盐溶液中的离子浓度大小比较及守恒关系。
3.理解运用水平
这一水平的学生，能够较为准确地理解和把握盐类水解的本质，自如地在宏观与微观之间转换。在此基础上，可以运用影响化学平衡、电离平衡的因素分析影响盐类水解平衡的因素，并能对Na2CO3等较复杂的盐溶液中的离子浓度进行比较。
4.理论整合水平
这一水平的学生，可以将盐类水解与相关的化学理论——弱电解质的电离、溶液的酸碱性、化学平衡等知识进行整合，思维水平上可以灵活地在宏观、微观、符号三重表征之间转换。学生可以对更复杂的多平衡体系（如NaHCO3、NaHSO3）完成符号表征，并从微观本质分析得出宏观现象，能主动思考、分析其中离子的浓度大小比较和粒子的守恒关系。
5.综合应用水平
这个水平的学生，善于从微观本质的角度分析问题，建立解决问题的基本认识角度和认识思路，思维上能在宏观、微观、符号的基础上，完成四重表征——曲线，即从定量的角度解决更复杂的问题。对于综合性较强的问题，也能根据问题情境和相关数据进行分析得出结论。能分析复杂的混合溶液体系中微粒种类并比较离子浓度大小以及守恒关系。甚至可以利用电离平衡常数和水解平衡常数对一些问题从定量的角度进行分析。
二、基于学生认知水平发展的教学
1.教学指导思想
运用建构主义理论、奥苏贝尔的有意义学习理论和维果茨基的最近发展区理论指导课堂教学。奥苏贝尔提出，学习的意义在于新知识能够与旧知识建立联系。学生的认知过程中，新旧知识的相互作用可使其同化和顺应，从而不仅使新知识获得了意义，旧知识也有了新发展。
基于此，我们将“盐类水解”设计为四个阶段：情境引入→小组讨论、汇报交流→小组实验、自主探究→归纳总结、思维提升。这样可最大限度地利用和发展学生的“最近发展区”，从自主探究到汇报交流、归纳总结，可以很好地建立新旧知识之间的联系，促进学生理解知识的意义和知识的结构。
2.教学线索设计
“素养为本”的教学必须创设真实的问题情境，开展多种活动，重视教学内容的结构化设计，以激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。
我们设计了四条线索：“活动线”回答怎么学，“知识线”回答学什么，“问题线”回答学习任务是什么，“情境线”回答在什么氛围学。“盐类的水解”教学线索如下：
实践证明，学生的知识因情境而“活”，能力因活动而“强”，知识因问题而“长”。
三、学生认知发展水平研究的反思
学生学习知识的过程存在不同的认知发展水平。“盐类水解”知识以弱电解质的电离平衡知识为基础，研究水溶液体系中溶质与溶剂的相互作用，蕴含着深层次的化学观念（微粒观、平衡观），对于学生理解水溶液中的各类问题有着极为重要的意義。所以，我们必须认识学生学习这部分知识的五个认知发展水平，基于学生认知发展水平开展有意义的、高效的教学活动。
基于学生已有认知发展水平的教学有助于促进学生认知的发展。要运用化学平衡知识，用微粒的观点来分析物质在水溶液中的行为。引导学生经历想象与推理、理解与应用、分析与综合等过程，从宏观现象、微观本质及符号表征三个层面进行有效的分析和转换。
基于学生认知发展水平的教学有助于学生化学基本观念的培养与形成。高中化学的学习过程中，要将化学基本观念（包括微粒观、平衡观、变化观等）转化为学生易于理解和接受的形式。
从微观、定量角度分析盐类的水解，有利于提高学生认知发展水平。教学实践中要从微观、定量的角度引导学生认识水解反应。这样学生的认识发展就会始于宏观、定性，终于微观、定量。
我们的课题研究实践证明，学生对所学知识达到什么样的认知发展水平，可以从他们解决这部分问题的思维过程和方式方法中体现。教师可以通过观察和分析学生解决这部分问题的行为，检测、研究和发展学生的认知发展水平。
【本文系山西省教育科学“十三五”规划课题《基于中学化学学科核心素养的学生认知发展水平研究》（GH-18303）的研究成果）之一。】
（作者单位：山西省太原市第四十八中学校）
（责任编辑 晓寒）
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