生物化学的认识篇1

[关键词]生物药剂学与药物动力学；发生认识论；教学内容；建构

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1673-7210（2016）12（a）-0134-04

Constructureofcoursecontentsofbiopharmaceuticsandpharmacokineticsaccordingtotheprinciplesofgeneticepistemology

TANGYuanLIUHongmeiJIAJiaojiaoZHANGJianxiangLIXiaohuiJIAYi

DepartmentofPharmaceutics，CollegeofPharmacy，theThirdMilitaryMedicalUniversity，Chongqing400038，China

[Abstract]Biopharmaceuticsandpharmacokineticsisoneofthecorecurriculaofpharmacystudents，whichstudydrugtransportinvivobymathematicalmethodsanddynamicsprinciple.TheprincipleofgeneticepistemologyisestablishedbypsychologistJeanPiaget，andthenatureofcognitivedevelopmentisconsideredasaprocessofcontinuousadaptationandbalanceinthetheory.Theprincipleofgeneticepistemologyisusedtoconstructcoursecontentsofbiopharmaceuticsandpharmacokineticsinthispaper.Theschemaiscarriedouttopromotetheassimilationandadaptationtoleadtoreachinganewcognitiveequilibriumintheteachingprocess；moreover，thisprocessishelpfultoachievebetterteachingeffects.

[Keywords]Biopharmaceuticsandpharmacokinetics；Geneticepistemology；Teachingcontents；Constructure

生物药剂学与药物动力学原为两个独立的边缘学科，由于两者学科内容联系紧密，原卫生部将其教材合二为一，形成了“生物药剂学与药物动力学”，为药剂学的分支学科[1]。目前我国大部分高等医药院校药学专业和药剂学专业本科均开设此门课程。生物药剂学主要研究药物及其剂型在体内的吸收、分布、代谢与排泄过程，而药物动力学应用动力学原理和数学方法，对药物进入体内后量时变化或血药浓度经时变化进行定量描述。该课程为药学类专业学生的核心专业课程之一，通过对药物体内过程的质与量进行研究，对于新药设计、新剂型新制剂开发、药物的质量评价、药品管理等工作都具有重要作用[2-3]。

生物药剂学与药物动力学涉及高等数学、分子生物学、药剂学、药物分析、药理学、生物化学等多学科知识，在本科教学过程中同学往往反映“难学懂、难记忆、难应用”。为了提升教学质量，国内多所学校已对该学科进行了多元教学法、多学科交叉法、以授课为基础的学习（lecture-basedlearning，LBL）、基于问题的学习（problem-basedlearning，PBL）、PBL-LBL结合模式等多种教学方法的研究与实践，取得了显著的教学效果[4-6]。发生认识论是由著名的瑞士心理学家让・皮亚杰（JeanPiaget，1896～1980）提出和建立的。其理论强调，教学过程中应以学生为中心，教师是学生意义建构的帮助者和促进者。坚持“以学生为中心”的教学，就是认为学生是认知行为的主体，新的知识必须与学生的经验和思维产生联系，并内化到学生原有的知识体系中；教师是教学行为的主导，在知识建构活动中发挥设计者、组织者、参与者、指导者和评估者的作用，其传授的知识要与学生的认知结构相适应。目前，尚未见对生物药剂学与药物动力学理论课教学内容进行分析和建构。本文拟应用“发生认识论”的原理和方法对生物药剂学与药物动力学教学内容进行建构，为上述教学方法的应用提供支撑。

1皮亚杰发生认识论基本思想

发生认识论最初来源于对儿童数学学习等的研究。皮亚杰认为，认识起源于主体和客体之间相互作用的过程，知识不是现实的简单复制，获得的唯一途径是动作，动作是获得知识的源泉和基础；思维发展根源于主、客体相互作用的活动，经主体内化了的动作进一步协调而形成认知结构。皮亚杰据此提出了人的认知发展过程中四个最核心的概念：图式、同化、顺应、平衡。图式是指动作结构，是个体认识事物的基础；同化是客体对主体的适应，是个体将客体纳入主体已有的图式之中的C能；顺应是主体过去已经形成的反应对客体的适应，是个体改变主体已有的图式以适应客体的机能。同化和顺应是皮亚杰认知发展理论的核心，既相互对立又相互依存。人对知识的学习是逐步从简单发展为复杂，不断促进认识的发展，其主要动力就是认识过程中的平衡。平衡是指个体通过自我调节机制，使认知发展从一个相对平衡的状态向另一种更高级状态过渡的过程。个体在认识过程中，总是先以已有图式去同化客体，若获得成功即得到认识结构的暂时平衡；若不成功，则做出顺应，改变现有图式，再去同化客体，直至达到认识结构的平衡[7-10]。

2发生认识论适用于生物药剂学与药物动力学教学

生物药剂学与药物动力学的学习依赖分子生物学、药剂学、药物分析等基础学科，同时又与高等数学密切相关。该学科的本质是用数学方法和动力学原理研究药物在体内的转运过程，为合理用药和合理制药提供研究方法和科学依据。发生认识论具有在生物药剂学与药物动力学中应用的天然基础。

2.1建立数学思维方式

生物药剂学与药物动力学主要应用动力学原理和数学的处理方法，研究通过口服、静脉注射、静脉滴注、肌内注射等多种途径给药后药物在体内的吸收、分布、代谢与排泄过程的量变规律，以数学表达式阐明不同部位药物浓度与时间变化的关系，是一门用数学分析手段来处理药物在体内动态过程的科学。基础药学的学习需要大量的机械记忆，对抽象和逻辑思维能力锻炼较少，造成了药学专业学生思维往往拘泥于具体的对象，注重对其特征、形态、功能的观察和描述，不善于开展抽象思维活动。而数学的学习需要学生依靠已有的数学现实空间，将当前的知识纳入已有经验，进行归属或验证，通过新旧知识融合成为一个整体的、新的数学空间。而且学生对数学知识的建构，往往不能一次完成，需要经过多次反复和深化。发生认识论是在研究儿童数学学习过程中建立起来的，具有与本学科学习的共通性[11]。本学科的学习就需要学生从生物现象和临床特征出发，进行抽象思维和逻辑推理活动，经过多次知识融合，透过现象抓住本质，完成认识过程中的平衡化。

2.2依赖于已有图式

发生认识论认为，认识来源于活动，并在活动的基础上建立起认识的图式[12]。人们总是用自己已经具有的图式去认识事物，具有累积性、交织性、由简单到复杂的特性。成功的教学必须是以学生现有的图式为基础，充分适应了学生同化、顺应和平衡过程的教学。学生在学习生物药剂学与药物动力学之前，已学习过高等数学、药剂学、分子生物学、药物分析学、药理学等基础课程和专业课程。在现有的学习过程中，需要教师充分了解上述学科的特点和学生的掌握情况，有针对性地促进学生已有的图式和当前教学活动的联系，使学生将新知识尽可能纳入已有经验，进行归属或验证，直至达成对知识的深层理解。经过多次的反复和深化，完成原有图式和本课程知识内容重新建构的顺应过程。

2.3体现阶段性和连续性特征

发生认识论认为，认识的发展具有阶段性和连续性。人是在对具体知识的学习中，逐步从简单结构发展为复杂结构，并发展自己的认识的。人的认识发展具有阶段性，每个阶段具有不同的特征；同时，其发展阶段具有连续性，各个阶段按顺序发展，没有某个阶段会突然出现，也不会发生跳跃和颠倒。认识发展就是一个从平衡到不平衡、再到新的平衡不断往复提升的过程[13]。生物药剂学与药物动力学的阶段性和连续性特征，既体现在与其他学科的承前启后上，又体现在“先生物意义后数学模型”“先单室后多室”“先线性后非线性”等学科内在逻辑方面。

2.4体现认知的个体差异

发生认识论认为，人认识的本质是认识主体在一定的社会环境下，通过自身的经验能动地建构对客体的认识。由于不同个体现有图式的不一致，导致其同化、顺应和平衡的过程也不一样。在学习过程中，学生都是以已有的背景知识为基础来建构新的知识体系，每个人的学习背景都是有差异的，从而导致了不同主体最终学习的效果不同。在教学过程中，我们发现学生课前对高等数学和药学专业课的掌握程度参差不齐，显著影响了生物药剂学与药物动力学的教学效果。例如，对动力学指标生物学意义的数学抽象能力不足，严重影响了数学公式在药物动力学实践中的准确应用。只有充分认识和考虑学生认知的个体差异，体现不同个体认知活动中同化、顺应和平衡活动的不同，才能提升学生的学习质量。

3发生认识论对生物药剂学与药物动力学教学内容的建构

皮亚杰的发生认识论认为，头脑中的图式可以形成一个有规则的一般图式，其代表着主体某一时期的智力程度和认知水平；他还用同步性实验证实，人如果达到某种智慧水平，就能够完成同样水平的问题[14]。而且人的认识图式不是一成不变，是由低级向高级、由简单向复杂发展的，这就是图式的建构过程。生物药剂学与药物动力学的教学过程就是根据该学科的内在联系，让学生将生物药剂学的基本概念和基本理论同化到现有图式之中，改变原有的高等数学图式以适应药物动力学的理论、公式和应用，使学生的认知发展达到更高的平衡状态。由于每个学生的基础知识和思维模式都不相同，每个人的现有图式也不一样，因此教师在生物药剂学与药物动力学教学过程中对思维过程的展开不能替代学生自己的活动，而应该让学生在课前和课中不断地开展合理的图式准备，以利于新的图式平衡的达成。图式的发展演进情况最终体现在教学效果的好坏上。教材是教学的主要内容，对学生的学习起着重要的参考和引导作用，其编写要求为知识框架逻辑清楚、内容详实全面、公式及推导准确完整，但直接使用不一定适合于学生的思维展开。因此在实际授课过程中，教师应该运用发生认识论的原理对生物药剂学与药物动力学的教学内容进行重新建构。

3.1开展图式准备

首先，_展基础学科图式准备。生物药剂学与药物动力学是一门综合性课程，需要多学科知识的基础。教师在其教学过程中应该非常重视导入性的复习基础知识，比如：学习药物的跨膜转运和吸收，需要了解生物膜的结构和性质、胃肠道的结构与功能、皮肤和黏膜的结构与功能等生理学基础；学习药物的分布，需要了解循环系统、淋巴系统、血脑屏障、胎盘屏障等解剖学和生理学基础；学习药物的代谢，需要了解氧化、还原、水解、结合等代谢反应的生物化学基础；学习药物的排泄，需要了解肾脏排泄、胆汁排泄、其他途径排泄的生理学基础和疾病对其影响的病理学基础；学习药物动力学的各个模型，需要掌握动力学原理和高等数学的处理方法。

其次，完善学科内部图式准备。在学习生物药剂学与药物动力学之前，让学生了解本学科的主要研究内容和基本概念，勾勒出本学科的基本框架，对后期各章节的学习具有重要的指导意义。学习生物药剂学时，要让学生对物理性质、化学性质、剂型、配伍等药物因素，以及年龄、性别、生理、疾病、遗传等生物因素有明确认识；学习药物动力学时，要让学生知道动力学的研究有线性与非线性之分，而线性方法又包括单室模型和多室模型，同时还需要知道剂量、浓度、表观分布容积、速率常数、生物半衰期和清除率等关键参数。

通过上述图式基础的准备，调整了学生现有的认知结构，使之处于准备接受、处理新知识的状态，使本学科的新知识在学生的认知结构中易于找到可对应内容，以便与学生现有的认知结构发生实质性的融合。而且教师在图式基础的准备过程中，应该发挥“主导”作用，让学生认识到哪些知识准备是必须的，以便发挥自身的“主体”作用，针对性地补齐自己的短板。如果图式基础的准备到位，那么接下来的教学过程就容易事半功倍。

3.2促进同化和顺应，达到新的平衡

生物药剂学与药物动力学由相对独立又相互联系的两个部分组成；其中，生物药剂学的学习更多是需要同化过程，药物动力学的学习更多的是需要顺应过程。①生物药剂学部分主要从药物的体内过程出发，研究药物的理化性质、剂型因素以及机体的生物因素对药物疗效的影响。其中，药物的吸收、转运、分布、代谢、排泄等过程及影响因素，已在解剖学、生理学、病理学、生物化学、药剂学、药理学课程中进行了学习，而且其内容具体直观、易于理解。由于个体在认识过程中，总是先以已有图式去同化客体，如果获得成功，就得到认识结构的暂时平衡；因此在此部分的学习中，学生主要将本学科的知识内容纳入已有的图式中，实现同化过程。②通过药物动力学的学习，可以计算药物的生物半衰期、清除率、稳态血药浓度等，开展生物利用度和生物等效性的研究，并据此制订临床给药方案，开展治疗药物浓度监测。药物动力学教学内容中的动力学原理和数学方法，对药学生而言往往不是强项，在理解和应用上都存在一定难度，不能直接将其纳入已有的图式，需要调整改造自身已有的图式。比如：吸收和排泄的基本理论已为学生所熟悉，但如何将关键参数速率常数k的数学含义与其生物学意义联系起来，就不能直接纳入现有图式。在实际教学中，可以画出线性模型中的单室模型示意图，先让学生获得药物体内过程的直观印象，再分析、讲解单室模型中不同给药途径的药物浓度与时间的关系式，让学生掌握速率常数k等相关药物动力学参数的计算方法。再开展双室模型、多室模型、非线性模型的学习：对于其中与单室模型相同的部分，通过同化过程吸收掌握；对于其中与单室模型相异的部分，通过顺应过程，调整自身的知识结构。最终，在掌握基本概念速率常数k的基础上，可以理解和应用ka、ku、k12、k21、k10、k0、kr、kb等复杂的相关概念，最终达到顺应平衡。

在实际教学过程中，教师往往根据教学内容选用合适的教学方法[15-21]：LBL是以授课为基础的教学，信息量大，常用于基本概念的讲授，但学生处于被动地位，无法充分调动其积极性。PBL是启发式教学，以教师为引导，以学生为中心，以问题为链条，让学生在理解的基础上识记掌握知识，常用于与实际应用或学科前沿联系紧密的教学内容；既有调动学生积极性的显著优势，又有耗时较多、对学生要求高、不适用于基本概念的教学等问题。为了达到更好的教学效果，既需要根据教学内容选用合适的教学方法，又需要针对不同的教学方法采用发生认识论的原理对其教学内容进行建构。对于LBL，教师在教学中必须努力寻找并发现学生的“最近发展区”，根据学生的现有图式来决定和调整教学中的学习内容、方向和程度要求；对于PBL，其教学法的核心是问题，而如何根据学生现有图式，精心设计问题，以实现同化和顺应的平衡过程就成为该教学法的关键所在。通过应用发生认识论的原理和方法，开展对生物药剂学与药物动力学教学内容的建构，使教师不断帮助学生对自己已有的认识作出必要的发展或变革，实现其认知的组织和再组织，最终让学生将“书本的知识”转变成“自己的知识”、对生物药剂学与药物动力学的学习内容能够深刻理解并正确应用，最终提高教学质量。

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生物化学的认识篇2

关键词：前概念概念教学同化随即通达教学

⒈问题的提出

化学概念是有关物质组成、结构、性质、变化的本质属性及其规律在人们头脑中的能动反映。化学基本概念是化学概念体系的基础，也是整个化学学科知识的基础，长期以来化学教学论界多是从认识论角度进行研究，概括形成了化学概念教学的“感知—理解—巩固—应用”学习模式和“提出问题—提供实验事实—分析总结下定义—应用巩固练习”的教学模式。这种做法事实上有意无意地将学生的头脑当成了一块“白板”，我们教师可以在上面构画出各种各样的化学知识图景。化学演示实验一直作为教学手段而起着配合化学知识讲授的作用，考虑的重点自然是如何通过实验把一个抽象的问题具体化、形象化。我们认为，在新课程理念下，从结构主义学习理论出发，依据学生原有的生活经历、日常生活经验等原有知识及原有认知，正确认识化学前概念在中学化学教学中的特殊地位及作用，并对化学前概念在中学化学概念教学中的影响及教学策略作了尝试性的探讨.

2.中学化学概念教学的思考——重视学生的前概念

2.1化学前科学概念及其特点

德国多特蒙德大学的D•K•Nachtigall教授说:我们对前概念了解得越多,多维结构转变的过程认识越深,就越能成功地把它们转变为科学概念,也就能更有效地避免错误得产生。什么是前概念：前概念是前科学概念的简称，结构主义认知心理学又形象地称之为日常概念，它是指学生在接受化学教育之前或在化学学习过程中，通过、自己的观察、体会和对各种化学现象与化学过程的理解和认识，这些认识和理解大多是非本质的。例如，物质的燃烧一定要在空气中才能进行；催化剂一定是能加快反应速率；“糖类”一定是甜的，“酸类物质”一定是酸的；“平衡”是静止的等等。

化学前概念除具备其他学科前概念的特点外（广泛性、隐蔽性、肤浅性、顽固性等），化学前概念的形成有其自身的学科特点：其一，化学前概念来自日常生活中的某一物理现象等宏观领域，人们在认识事物的过程中，在开始接触时他们的思维过程大多依赖于直觉经验，很容易把事物的变化、物质的现象等想当然，因为这很适合人类生理及心理的需求，也符合人的认知发展规律（从事物表面到事物内部，从事物的现象再到本质，从事物发展的表观运动规律再到事物运动变化发展的真理性的实质，从物质的物理现象再到物质的化学变化、物质结构、物质组成以及化学运动规律等）。而要真正的揭示、理解这些“现象”的真实实质，必须从研究化学科学的角度出发，因为化学科学探讨的主要是分子层面上的微观领域。因此化学前概念对化学学科学习的影响主要是来自宏观与微观的差别上，在科学主题讨论的范畴中是属于化学研究的物质层次（尺度与结构）造成的。其二，从认识论的角度分析看，化学前概念的形成更多地是来自人们认识方法的差异造成，由于认识主体所生活的环境、社会关系、知识背景等不同，对同一事物的认识是不同的。如：山区学生和城市学生对“燃烧”的理解是不同的，山区学生更多地是把“燃烧”与柴火等联系在一起，而城市学生更多地是把“燃烧”与焰火、液化气等联系在一起。

2.2化学学习中前概念产生的心理途径

结构主义认为:个体的学习过程，是个体自己主动建构知识的过程。在这过程中，个体通过已有的认知结构对输入的新信息主动地进行选择、加工和编码，从而建构自己对新信息的理解。由于个体经验背景的差异，在特定的学习情境下，个体都只能理解到事物的某些方面，不存在唯一、全面、标准的理解。中学化学学习中，学生形成前概念的途径很多，这里把中学生形成前概念的心理途径归纳为以下几点：①先入为主的日常生活经验。学生在日常生活中，已从大量的化学现象中获得了不少化学方面的感性知识，积累了许多生活经验，但这些凭直观感觉学习到的东西不一定都是正确的。例如，“融解”即是“溶解”；“催化剂”与“催长素”混为一谈等。②旧有概念的局限。根据心理学原理我们知道，认识过程同个体的生理和心理发展过程是有很强的相关性的，个体在认识事物的过程中也是有阶段性的，学生学习化学概念也是一个渐进的、递进式的过程。例如，对“氧化还原反应”概念的学习，初中阶段的外延比高中阶段的外延要小的多。③由语词带来的曲解。概念是用一定的语词来记载和标志的，借助语词可以对感性材料进行抽象与概括，揭露事物的本质属性和共同特征。化学教学中的概念，通过语词说明和定义，使直观材料的特征更鲜明、更突出，还可以弥补直观材料的不足，揭示事物之间的内部联系。但实践告诉我们，学生常用在生活中形成的对语词的理解来理解化学概念，并由此产生对化学概念的曲解。例如，“催化”就是促进，因而认为在化学反应中加入“催化剂”就一定会加快反应速率。④进行不当的类比。类比是推理的一种重要方式，是人们认识新事物或做出新发现的重要思维形式。但类比的结果是否正确，还需要经过实践检验。学生在学习一些化学概念时，运用类比思维可得到很大帮助，但有时用其它概念来类比推理一些化学概念时，会导致错误的结论。

2.3前概念对化学学习的影响

传统的化学教学无视学生的前概念，认为只要通过传授科学知识，科学知识就会代替学生的错误概念。研究表明这种观点是不适当的，学生的前概念（片面的、甚至错误的）有极强的顽固性。学生甚至在学习了化学课程几周后，又恢复了最初的原有概念。为什么前概念如此顽固呢？这是因为学生花费了相当的时间与精力建构了自己的认知结构、知识体系（都是朴素的），他们在心理上还是在理智上都离不开它们。学生头脑中的那些前概念含有对自然界的先入为主的印象，又是自己切身体验到的东西。因此，学生往往对自己早先形成的各种前概念深信不疑，不试图将这种原有的观念迁移到新学知识中去。在化学实际教学中，我们教师如果无视学生的前概念，学生认知结构中的前概念不但会妨碍新知识的获得，而且会导致学生产生更多的片面的、甚至是错误的概念。另一方面，大量的教学实践证明，学生头脑中的不少前概念会促进科学概念的建构与掌握。这样的前概念对教师和学生来说都是一种资源，我们应该把这种“资源”作为让学生理解新知识的“生长点”，引导学生从原有的前概念生长出新的科学概念。例如，水能灭火是钠的化学性质的前概念；酸味是学习酸类性质的前概念等。教师应该抓住这一挈机，帮助学生建构正确的化学概念。在某种意义上说，化学前概念在教学中本无所谓正确与错误，前概念是引发学生思考、提出问题的前提条件，关键是我们在实际教学中能否正确的看待学生的前概念，运用好学生头脑中的前概念。

3.中学化学概念教学的新思考——前概念转化的策略

3.1诱导学生暴露其原有的概念

布卢姆《人的特性和学校学习》一书中，证明了认知前行为（前概念）是影响学习效果的一个重要变量，因而教师在进行设计教学时应调查、诱导学生暴露其原有的概念。一般可以采用谈话、书面表达、墙报、分类卡片、大脑实验、设计与制度、调查问卷、预测和解释等方法。谈话法：老师通过和学生个别谈话或集体谈话来了解学生头脑中的原有认知结构；书面表达：学生根据教师的要求，写出对于即将学习的概念的认识；墙报：学生制作一些墙报，突出他们对某一概念的认识；分类卡片：教师在卡片上写下某一概念或理论的应用事例，要求学生把那些事例分类并说出其分类的依据；大脑实验：给学生描述一个假定性的问题情形，要求学生想象可能的结果，并解释他们的思维；设计与制作：提供学生所需要的材料，要求学生围绕着某一个概念设计和制作出一件有用的东西；调查问卷：设计一个调查问卷，其问题包含各种各样的可能的学生头脑原有的认知结构，让学生回答哪些是对的，哪些是不对的；预测和解释：给学生展示一个实验情形，要求学生预测将会发生什么现象，并解释为什么会发生哪些现象，教师也可通过提问或学生练习等方法诊断出学生的旧认知结构。例如在讲授“分子、原子”内容的第一节课时，我们通过访谈了解到学生头脑中早已有了自身“原子”概念（原子的前概念）：“原子是很小的”、“原子是圆的”、“物质是由原子组成的”、“原子像面粉颗粒一样”等等。

3.2概念获得的同化形式

教师在已了解学生前概念的基础上，首先要认真分析、辨别学生头脑中已有概念对新概念学习的作用——是消极的还是积极的；其次选择适当的教学策略针对学生的心理结构进行教学，即要善于同化和重组学生的观念，要把培养思路教学作为知识体系教学的前提，帮助学生把已学得的内容不断纳入新学得的内容体系中去，使学生认知结构中原有的观念和新知识建立起实质性的联系，即不断地进行知识点的联结、构建、组块和结构化，以发展认知网络，这里涉及到多种因素：知识的组合方式、学生的认知方式、心理状态、学习态度……教师在进行具体教学时就得妥善处理各因素间的关系：或学生自学式、启发式、探索式、学生讨论式……这就得根据具体内容选取具体的方式。

奥苏伯尔倡导的有意义学习理论认为：在有意义学习中，新知识与原有知识网络中可以利用的适当观念构成三种关系，第一种，原有观念为上位的，新的知识是下位的；第二种，原有的原有观念为下位的，新的知识是上位的；第三种，原有观念和新知识是并列的（见下表）。这种新观念需要与认知结构中原有观念发生非人为的和实质性的联系，新旧观念发生相互作用，其结果是新概念获得意义，原有认知结构发生改组。

3.3随即通达教学———强化、巩固科学概念的方法

建立起来的化学概念如何能全面、深刻地印留在学生头脑中，从长远观点来看，是关键之关键。结构主义的随即通达教学就为我们提供了这一方法。结构主义理论认为，在学习过程中，由于对意义的建构可从不同角度入手，从而获得不同侧面的理解。同时，在运用已有知识解决实际问题时，又存在着概念的复杂性和实例间的差异性，任何对事物简单的理解都会漏掉事物的某些方面，而这些方面在另外情境中，从另一角度看时可能是非常重要的。看来，由于事物的复杂性和问题的多面性，要做到对事物的内在性质和事物间相互联系的全面了解和掌握，即全面而深刻的意义建构是很困难的。为克服这方面的弊端，斯皮罗等人根据对高中阶段学习的基本认识提出了“随即通达教学”。

随即通达教学认为，对同一内容的学习要在不同时间多次进行，每次的情境都是经过改组的，而且目的不同，分别着眼于问题的不同侧面。学习者可随意通过不同途径、不同方式进入同样内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识和理解。显然，学习者通过多次“进入”同一教学内容，将能达到对该内容所涵盖的知识比较全面而深入的掌握。这种多次“通达”，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般知识、技能而进行的简单的重复，即所谓的复习。这里的每次“通达”都有不同学习目的，都有不同的问题侧重点。在这种学习中，学习者可形成对概念的多角度理解，并与具体情境联系起来，形成背景性经验。因此，多次“通达”的结果，绝不仅仅是对同一内容的简单重复和巩固，而是使学习者获得对事物全貌的理解和认识上的飞跃。

教学实践证明，建构主义的随即通达教学能强化、巩固科学概念，它对学生起积极作用的过程可这样表述:进一步让学生信服化学概念更正确，适用范围更广，先是在定性问题上，然后在定量问题上也是更加符合事实；让他们再一次把自己的前概念与化学概念对照比较，让他们发表看法，因为只有通过讨论，才可知道他们是否真正明确了课堂上所讲的内容；让他们意识到自己的脑子里发生的转变，同时认识到这种戏剧性的变化是智力发展中不可缺少的过程；让他们把所学的知识运用到有意义的日常生活中去。最后，还要提醒化学教师要注意:前概念；心理冲突；耐心、细致地把前概念转变为化学概念。:

3.4化学前概念转变的实例分析

在化学平衡、化学反应速率的体系中，化学反应速率是最基本的化学概念，对“反应速率”的概念有一个比较清晰的认识，对于学生建构整个化学平衡体系具有十分重要的意义。

在学习“化学反应速率”前，由于在这之前学生已经学习了物理学中的宏观物体运动的速率，并且刚刚从日常生活中的速度（矢量）转变为速率（标量），在学生头脑中往往已有了关于“位移”、“距离”、“时间”、“加速度”等概念的存在，这就是所谓的“速度”的概念存于意识中的图式。当教师引入“化学反应速率”的概念时，首先必须非常清楚的认识到学生头脑中这些原有的认知与知识；其次，通过对比实验直观的（反应过程中溶液颜色的变化等）展现化学反应过程是有慢有快，然后可以借用现代多媒体技术，制作、模拟微观粒子在化学反应过程的微观过程（碰撞原理），这时的微观粒子的运动参数（速率、位移等）将被原有宏观的图式同化。最后可以通过学生再一次把自己的前概念（宏观的速率）与新概念（化学反应速率）对照比较，让他们发表看法，相互讨论。这样经过多次的“通达”，就有了原有的“速率”过渡到“化学反应速率”的进步，形成了正确的“化学反应速率”的概念。

总而言之，我们认为，关于化学概念转变学习的研究，是当前化学教学改革的需要，是运用结构主义学习理论指导化学教学的需要，是新课程理念下化学教学改革的一种新动向。如何发现学习头脑中那些朴素的、不全面的、甚至是错误的概念，采用何种教学策略更好的帮助学习将这些前概念转变为科学概念，仍然是摆在我们中学化学教师面前需要深入探讨的重大课题。

参考文献：

[1]王磊，苏伶俐，黄燕宁．初中生化学前科学概念的探查—科学学习心理的研究．心理发展与教育，2000（1）

[2]刘瑞东．结构主义教学模式初探．中学化学教学参考，2001（1-2）：77-79

[3]钟启泉，崔允漷，张华．<基础教育课程改革纲要（试行）>解读．上海华东师范大学出版社，2001

生物化学的认识篇3

一、认知结构同化论的基本内容

认知结构同化论认为，学生从事新的有意义的学习时，必须有适于新知识学习的原有的认知结构，学生学习就是一个同化和发展自身认知结构的过程。同化的实质是新旧知识的相互作用，它既是新知识习得的心理机制，也是新知识被保持的心理机制。

奥苏伯尔根据新知识与认知结构原有知识（观念）的概括和包容水平不同，提出了三个不同的新旧知识相互作用模式。

①上位学习。

认知结构中原有的观念在概括和包容水平上低于要学习的新观念。例如，根据已知的小麦、水稻、玉米等植物的特征，从中概括出单子叶植物的概念的学习。新旧观念相互作用的结果是习得新的上位观念。

②下位学习（又称类属学习）。

认知结构中原有观念的概括和包容水平高于要学习的新观念。例如，已知单子叶植物的概念，并已知水稻、玉米、小麦是单子叶植物的实例，现在要进行高粱是单子叶植物的新例证的学习。

③并列学习。

要学习的新观念与原有观念无上位、下位关系，但在横向上有彼此吻合的关系（图1C）。例如，通过呼吸作用与已知的光合作用的关系的比较，知道光合作用与呼吸作用的联系与区别的学习。新、旧知识相互作用的结果是产生一种新的联合的意义。

二、认知结构同化论在生物学教学中的应用

学生学习生物学的过程，就是一个认知结构的转换与建构的过程，也是认知结构的同化过程。因此，教师必须根据学生原有的认知结构进行教学设计，帮助学生建构良好的认知结构。

1.根据原有的认知结构进行教学

奥苏伯尔有句名言：“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习的唯一的最重要的因素是学习者已经知道了什么。”并且指出，要“根据学生原有知识进行教学。”可以说，这是运用同化理论指导生物学教学的最基本的原则。在教学中，了解学生、选择教学方法、教学模式和教学策略都必须遵循这一条原则。

(1)了解学生原有的认知状况。在上课前，教师要充分了解学生已有的知识情况，尤其是与新知识有密切关系的已有概念和原理掌握的情况，这是教学设计时选择有效的教学策略和方法的依据。同时，由于学生的认知方式、学习风格、个性特征的差异，对同一事物的认识、感受也不会完全相同，这就使学生建构的认知结构具有多样性或特异性。因此，教学设计时还必须充分考虑到学生认知结构的个体差异性，采取灵活多样的教学方法和教学策略，促使学生顺利地实现认知结构的同化学习。在教学中，一般可以通过课前提问、诊断性测试等方式了解学生原有知识状况，也可以通过日常观察、心理问卷调查，了解学生的认知方式和学习风格。

(2)注重新旧知识的联系。教学中要善于从已有的知识过渡到新知识，讲清新知识与已有知识的内在联系与区别，以利于学生进行同化学习。

首先，在设计引言时，不仅要考虑到能否引发学生的学习兴趣，还要注重新旧知识的衔接，采用温故知新的方法引入。例如，学习呼吸作用时，可以设问，绿色植物通过光合作用把光能转变成贮存在有机物中的化学能，而植物的生命活动无时无刻都离不开能量的供应。那么，有机物中贮存的化学能又是怎样被释放出来，供给植物生命活动的呢？由此引入呼吸作用。这样既总结了所学旧知识又引出新知识，承上启下，易于学生理解光合作用与呼吸作用之间的联系。

其次，在教学过程中，要运用对比方法，充分揭示新旧知识的联系与区别，以旧促新，以新带旧，帮助学生掌握和理解知识，例如，高中生物“细胞”一节中描述了叶绿体与线粒体的结构与功能，但较抽象笼统，而在后继的“绿色植物的新陈代谢”中则着重讲述了与之相关的光合作用和呼吸作用。在进行教学设计时，可以抓住新旧知识间的密切联系，在前面的学习中让学生重点掌握叶绿体和线粒体中酶和色素的分布和结构特点，而后面学习光合作用和呼吸作用时，先用

一定时间复习旧知识，从而使新旧知识两相结合，使学生更易于掌握诸如光合作用中光反应和暗反应以及有氧呼吸的场所等知识，更易于理解结构与功能相适应这一生物学的基本原理。

(3)选择建构化教学模式

如果说学生的学习就是利用原有的认知结构同化新知识，建构新的认知结构的过程，那么教师的教学就应该遵循认知结构建构化教学模式。这一模式的基本思路是，在学生的认知结构中找到同化新知识的原有的有关知识，经过分析、推理等思维过程，使新知识与原有的知识建立联系，进而概括出新的规律性知识并重建新的认知结构，然后通过运用新规律，进一步检验、巩固新知识，并实现知识的迁移。

运用此模式的前提是学生必须具有大量相关的原有知识。另外，知识的内化或认知结构的建构过程是一个复杂的思维活动，只有通过对知识的分析、综合、推理、重组等思维加工过程，才能建立起新旧知识之间的联系，使知识系统化、结构化，进而通过知识的应用实现知识的迁移。比如，学习基因的遗传规律时，一旦学生认知结构中有了有关减数分裂、基因的分离规律等知识，就可以用于同化基因的自由组合规律和伴性遗传等知识，学生再通过运用遗传规律解遗传习题，就可以进一步促进对知识的理解。

(4)设计先行组织者

先行组织者是奥苏伯尔提出并倡导的一种教学策略。其核心是，在课堂教学中讲授新知识之前，首先为学生设计一个能把握所授知识的本质，对新知识具有引导性、起同化作用的知识结构——组织者，并将其内化为学生的认知结构。因为组织者必须在正式教授新知识之前呈现给学生，因此称为“先行组织者”。

其实，设计先行组织者，就是对学生原有的认知结构的提炼概括、拓宽引伸。例如，在根吸收矿质元素过程的教学中，通过分析植物细胞膜的结构以及相关的物理、化学知识（学生已有的），引导学生得出如下“先行组织者”（学生原有）认知结构：(1)植物细胞具有呼吸作用；(2)植物细胞膜带有电荷，能吸附带相反电荷的离子；(3)植物细胞膜上有运输离子的载体，能将离子进行跨膜运输等。一旦学生建立起这一先行组织者，教学过程即可按上述（图2）的认知结构建构化教学模式展开。

2.建构良好的认知结构

所谓认知结构，就是学生头脑中内化的知识的组织，也就是学生头脑里内化了的知识结构。衡量学生学习质量的重要标志就在于学生头脑中是否建立了良好的认知结构，即学生到底掌握了多少知识，这些知识是否构成了良好的组织结构。因此，生物学教学的重要目标之一就是帮助学生建立良好的认知结构。那么，如何才能帮助学生建立良好的认知结构呢？

(1)重视知识结构与认知结构的匹配

学生良好的认知结构的建立，取决于教学中是否能为学生呈示良好的知识结构。因此，生物学教学必须重视知识结构和认知结构的匹配。教学中要注意以下两点：第一，坚持按知识结构进行教学的原则。

进行知识结构教学，是指教师在教学中，通过分析教科书，找出知识之间的联系和内在规律，把各章节的中心内容及与之有联系的知识串联起来，按单元或章节的知识结构进行教学设计、组织教材、板书提纲，使学生能提纲挈领地掌握学习内容，这样，有利于学生掌握基本概念和原理，也有利于发展学生的智力。

第二，科学地设计知识结构网络。

要根据各单元知识的内在联系，首先确定核心知识点（最基本的概念和原理），在课堂教学中，时时都要围绕这个核心知识点，通过知识的纵横联系，建立知识结构网络，学生只有通过这种知识结构网络的学习与内化，才可能构建高层次的认知结构。

(2)建构良好的认知结构的原则

奥苏伯尔认为，新旧知识相互作用，必须遵循渐进分化和综合贯通原则，才能促进知识的组织，从而促进良好的认知结构的建构。

①渐进分化，建立深层次的认知结构。

奥苏伯尔指出：“个人在一特殊学科的教学内容的组织是由其头脑中的一个层级构成的。而在这个层级结构中，最概括的概念占据了结构的顶端位置，它们下面是较低概括水平的概念，比较高度分化的从属概念和具体材料。”可见，渐进分化指认知结构上位、下位知识之间或一般与个别知识之间的组织。生物学教学中必须按照这一原则呈示教材，才能促使学生的认知结构由浅层向深层转化。比如，在讲述新陈代谢时，先讲新陈代谢的一般概念，包括同化作用和异化作用；新陈代谢的工具——酶；新陈代谢与ATP等。再讲植物的新陈代谢（水分代谢、矿质代谢、光合作用、呼吸作用）和动物的新陈代谢（物质代谢、能量代谢）等。这样渐进分化，使学生对新陈代谢的概念的认知不断深化。

②综合贯通，建立整体化的认知结构。

生物化学的认识篇4

近年来我国生物化学领域科学技术发展迅速,生物化学科技查新工作在科技与经济活动中发挥着越来越重要的作用,查新工作的质量直接影响着生物化学科研工作者研究水平的评定及该类科研工作的方向。本文结合工作实践,讨论了生物化学领域科技查新工作的相关问题。

1科技查新工作的定义

科技查新(简称查新),是指具有查新业务资质的查新机构根据查新委托人提供的需要查证其新颖性的科学技术内容,按照《科技查新规范》(国科发计字2000544号)进行操作,并做出结论(查新报告)。

2科技查新工作的作用主要的几个方面

科技查新工作的作用主要体现在三个方面:

(1)为科研立项提供客观依据,用以证明其是否具有新颖性。

(2)为科技成果的鉴定、评估、验收、转化、奖励等提供客观的文献依据并保证其科学性和可靠性。

(3)为科技人员进行研究开发提供可靠而丰富的信息资源。

3科技查新工作的主要步骤:

科技查新流程如下图所示:

4查新报告的撰写及对查新项目新颖性的评价:

4.1科技查新工作的结果是为被查新项目出具一份报告,称为“科技查新报告”,该报告包括封面、正文及签字盖章等内容,正文为报告的核心,包括以下内容:

4.1.1课题的科学技术要点

根据用户提供的研究报告及其它技术资料写出的课题的概要,重点表述主要技术特征、参数、指标、创新点等。包括对应于查新课题选用的检索策略、数据库、检索年限、检索词(关键词)、检索式及检索命中的结果。

4.1.3查新结果

对查新课题与以上命中的结果进行新颖性及先进性对比分析,最后得出查新结论。

4.2对项目新颖性的评价

一般遵循以下几条原则:

4.2.1相同排斥原则

查新项目的技术领域和目的相同,技术手段实质相同,预期效果均与现有技术相同,那么该项目缺乏新颖性。反之,则新颖性成立。

4.2.2单独对比原则

进行查新工作时,应当将查新项目的科学技术要点与每一份对比文献中公开的与该查新项目相关的科学技术内容单独地进行比较,不得将其与几份对比文献内容的组合进行比较。

4.2.3具体(下位)概念否定一般(上位)概念原则

在同一科学技术主题中,具体(下位)概念的公开即可使一般(上位)概念的查新项目失去新颖性。例如,对比文献公开某产品是“酪蛋白制品”,就使“利用蛋白质制成的同一产品”的查新项目失去新颖性。

反之,一般(上位)概念的公开并不影响具体(下位)概念的查新项目的新颖性。例如,对比文献公开的某产品是“利用蛋白质制成的”,并不能使“酪蛋白制品”的查新项目丧失新颖性。

生物化学的认识篇5

1化学教师课程知识的内涵与结构

1．1教师课程知识的内涵与结构舒尔曼把课程知识描述为教师的“职业工具”［2］，意思是指每一学科可用的材料和程序。这是最广泛意义上的课程知识，即为学生设置的全部课程、学习的编程和用来教授每一学科的各种课程资料，以及用来教授课程各方面的材料和资源等。课程论专家古德莱德把课程区分为5个层次［3］，认为课程知识既包括“理念的课程”（诸如政府、基金会或特定的专业团体探讨的课程问题、提出的课程变革方向）和“正式的课程”（由教育行政部门规定的课程计划、课程标准和教材），又包括“理解的课程”（学校教师对正式的课程加以解释后所认定的课程）、“运作的课程”（教师在课堂教学中实际执行的课程）和“经验的课程”（学生实际学习或经验的过程）。台湾学者单文经将教师的课程知识分为纵横两面的课程知识［4］。横面的课程知识，是指教师必须了解学生在同一时间内所学习其他各科的内容，以便在教学上做横向的贯通；纵面的课程知识，则是指教师必须了解学生在同一学科的内容上，过去曾经以及未来要学的教材主题及概念，以便在教学上作纵面的衔接。范良火将教师的课程知识分为教材知识（主要是关于教科书）、技术知识（主要是关于多媒体）以及其他教学资源知识（主要是关于教辅材料）等3部分［5］。随着课程概念的不断发展和丰富，课程知识的范围更加广阔，包括课程目标的确定、课程内容的选择和组织、课程实施、课程评价、课程开发和管理等一系列活动。教师课程实践的基本活动是以课程标准为指导，以教科书为内容资源、任务资源和活动资源，结合学生学习需要进行的认知性实践活动。因此，从教师课程实践的基本活动来看，教师课程知识中最为核心的是课程标准知识和教科书知识。

1．2化学教师课程知识的内涵与结构化学教师的课程知识按照其功能可以分为理解性的化学课程知识、实施性的化学课程知识、评价性的化学课程知识。理解性的化学课程知识，主要是指对于化学课程目标、课程结构、课程内容及其基本关系理解的课程知识。实施性的化学课程知识，主要是指依据课程标准确定教学目标，将内容标准的表述性要求转化为学生的学习要求，对教科书进行教学分析，选择课程资源，并在此基础上进行有效教学设计的知识。评价性的课程知识，主要是指依据课程标准对学生的化学学习效果进行评价的知识。化学教师关于化学课程的知识具有年段性、时段性、区域性和发展性。年段性指的是初中化学教师主要关注的是初中化学课程知识，高中化学教师主要关注的是高中化学课程知识。时段性指的是课程标准和教科书在一个时段是相对稳定的，一旦进行课程改革，或进行课程标准调整，或进行教科书变化，教师关于化学课程的知识就必须做出重大调整。区域性指的是在不同地区的学校所选用的教科书版本是不同的，教师的课程知识存在着区域性差异。发展性指的是教师的课程知识是随着教师的教学经验不断发展的，这种发展是永恒的。我国现阶段高中化学教师的课程知识分为3个层次：第一层次，关于化学课程总体目标和宏观课程结构的知识。高中化学课程作为科学学习领域的一个主要科目，是科学教育的重要组成部分。总体目标是从化学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观3个维度进一步提高学生的科学素养。高中化学课程由2个必修模块（化学1、化学2）和6个选修模块（化学与生活、化学与技术、物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础、实验化学）构成。第二层次，关于各化学课程模块的目标和教科书基本结构的知识。高中化学必修课程模块是在义务教育化学课程基础上为全体高中生开设的课程，具有在义务教育化学课程基础上进一步发展学生化学素养，同时为每个高中生未来的个人发展奠定良好基础的双重意义。化学必修模块的目标是：认识常见的化学物质，学习重要的化学概念，形成基本的化学观念和科学探究能力，认识化学对人类生活和社会发展的重要作用及其相互关系，进一步提高学生的科学素养。选修课程是在必修课程基础上为满足学生的不同需要而设置的。选修课程在提高学生科学素养的总目标下各有侧重。如“化学与生活”模块的目标是：了解日常生活中常见物质的性质，探讨生活中常见的化学现象，体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，形成合理使用化学品的意识，以及运用化学知识解决有关问题的能力。“物质结构与性质”模块的目标是：了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法，研究物质构成的奥秘，认识物质结构与性质之间的关系，提高分析问题和解决问题的能力。高中化学教科书是按照模块进行编写的。每一模块教科书的结构总体上是与主题相对应的。不同版本的教科书在结构上又有自己的特点。如人教版《化学1》教科书的基本单元是，第一章“从实验学化学”，第二章“化学物质及其变化”，第三章“金属及其化合物”，第四章“非金属及其化合物”。鲁科版《化学1》教科书的基本单元是，第一章“认识化学科学”，第二章“元素与物质世界”，第三章“自然界中的元素”，第四章“元素与材料世界”。第三层次，关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。课程标准的“内容标准”规定了特定化学课题内容的教学要求，这是确定具体化学学习内容和学习要求的依据。特定课题的教科书组织是依据课程标准将特定课题内容具体化，考虑到学生的一般认知规律，按照认识活动的方式进行编写的。教科书是教师进行教学活动设计的主要资源，包括内容资源、情境资源、任务资源、活动资源、话语资源和教学表征资源等等。初中化学教师的课程知识分为2个层次：第一层次，关于化学课程目标和教科书基本结构的知识；第二层次，关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。在化学教师的课程知识结构中，前一层次的课程知识对后一层次的课程知识起着指导定位作用，教师关于特定课题课程标准要求的把握和教科书组织的课程知识直接影响着教师的具体课程实践。

2教师课程知识发展的基本理论

理解性实践是教师课程知识发展的根本途径。首先，理解是教师课程知识发展的基础。教师实施课程的前提是教师对课程的理解。影响教师课程理解的因素主要有3个：（1）教师对化学科学的理解。教师对化学科学的理解影响着教师课程知识的发展。以初中化学课程标准中的5个基本主题为例，化学科学认识的基本问题是“物质及其转化”，因此“身边的化学物质”和“物质的化学变化”就自然成为2个基本的主题。化学科学认识的基本活动是科学探究，因此“科学探究”成为化学课程的重要主题。化学科学认识活动对其基本问题“物质及其转化”的认识有2大基本任务：一是探寻“物质及其转化”的基本规律，一是建构“物质及其转化”的科学理论。从问题性质来说，既要探讨“物质及其转化”有什么规律，又要探讨“物质及其转化”为什么会呈现这样的规律。从方法论上来说，为了对复杂的物质及其转化世界形成有序的认识，化学学科采取了独特的认识视角———元素视角。物质按照元素组成可以进行分类，组成相似的物质性质上具有相似性。因此，在“身边的化学物质”主题中，在认识具体物质的基础上，进一步认识金属、酸、碱、盐等类别物质的性质相似性。为了解释“物质及其转化”的事实和规律性，化学科学在认同分子、原子等微观粒子存在的基础上建构了相关的化学科学理论。因此，化学课程中就需要安排“物质构成的奥秘”这一主题。前4个主题是围绕化学科学本身的理解设定的，“化学与社会”主题是从化学与社会的关系角度来设定的。如果教师对于化学科学没有很好的理解，就不可能很好地理解5个主题及其基本关系。其实，高中化学必修课程的内容主题及其选修课程的结构就是围绕这样的基本理解形成螺旋递进的认识阶梯。（2）教师对教学的理解。教师对教学的理解制约着教师课程知识发展的思维方式。教学是一种有目的的认识活动，是以学科的标准和目标为依据的，这是教学的内在永恒法则。教学活动的本质任务就是知识传承和理性训练，在此基础上实现素质的发展和能力的培养。化学教学的根本任务就是以理解具体化学内容为基础，使学生达到对化学科学的理解。因此，化学教师的基本教学活动就是将自己理解的化学知识“转化”为学生理解的化学知识的过程。教师为了实现这一“转化”，就必须思考课程标准中相关内容标准的要求是什么？教科书对于相关的具体内容有哪些？这些具体内容的学习要求是什么？这些内容学习对于学生的化学理解有什么意义？怎样判断学生们是否已经理解了这个课题，理解到了什么程度？教科书有哪些可利用的的教学表征资源等等。（3）教师对学生学习的理解。教师对学生学习的理解制约着教师对教科书的教学分析。学生的学习有2条重要的原理：第一，学习需要原理。学生的学习是在产生学习需要的情况下发生的，这种学习需要往往是通过学习任务的挑战性来激发的。学习任务设计得太难或太容易都不能起到激发学习需要的目的。第二，有意义学习原理。有意义学习的基本要义是，当新的学习内容发生在原有学习经验基础之上的时候，能够发生知识间的有意义联系。按照学习需要原理，教师需要对教科书进行任务分析，充分利用教科书资源，设计能够促进学生“最近发展区的发展”的学习任务，以激发学生的学习需要。按照有意义学习原理，教师的教学设计要尽可能地将新的学习活动发生在原有的学习基础之上。这就要求教师把握教科书内容的基本结构，教学设计要尽可能考虑前后知识间的联系。需要强调的是，学生的化学学习活动也是一种科学认识活动，这是学生化学学习的一个重要特征。教师需要对教科书进行活动分析，充分利用教科书“活动”类资源，设计学习活动。其次，教师课程知识的发展是在教学实践中建构的。从知识性质来说，教师的课程知识是指向教学实践的。从知识的构成要素来说，教师的课程知识既包含有理论性认识要素，又包含有实践性知识要素。从知识的形成过程来说，教师的课程知识主要是通过教学实践建构而形成的。根据建构主义观点，知识不是通过传授或移植得到的，而是认知个体在一定的学习情境和社会文化背景下，利用必要的学习资源和工具，通过积极的意义建构的方式获得的。换言之，知识是认知个体与外在情境交互作用而建构出的产物［6］。因此，教师的课程知识是教师在教学实践中自主建构的。第三，教师课程知识的发展是一个非线性的、螺旋的动态发展过程。一方面，教师对课程的理解制约着教师的教学实践水平。如前所述，教师实施课程的前提是教师对课程的理解。另一方面，教师教学实践水平的提高又促进着教师对课程的理解。教师的课程知识是在理解与实践的互动过程中发展的。

3化学教师课程知识发展的策略

3．1理解化学科学化学课程的核心目标就是使学生认识化学科学、理解化学科学［7］。教师对化学科学的理解制约着教师的课程实践，影响着教师化学课程知识的发展。理解化学科学的标志是形成较为良好的化学知识结构。良好的化学知识结构包括3个维度：（1）化学内容知识，主要包括化学的基本事实、基本概念、化学规律和化学理论。（2）化学认识论知识，主要包括对化学学科特征和化学科学认识方法论的理解。（3）化学科学的核心观念，主要有元素观、能量观和科学本质观。化学教师要积极发展和建构化学知识结构。首先，要从整体上把握化学科学。对化学科学的基本问题、化学科学的独特视角、化学科学认识的基本任务及其方法论以及化学科学的核心观念形成基本的理解。只有对这些问题形成基本的理解，才能在认识论层面上搞清楚化学的基本事实、基本概念、化学规律和化学理论之间的基本关系，从整体上理解化学科学，进而理解科学的本质。其次，要深化对具体化学概念和化学理论内容的理解。已有研究表明，WWHW的认识论思考模型可以帮助教师深化理解知识内容［8］。第三，建构有意义的化学知识结构。“物质及其转化”是化学学科的基本问题，对于具体化学内容的意义学习具有“回归性”作用，将似乎“无关”的内容很好地联系起来。基于化学核心观念的概念图技术可以帮助教师建构有意义的化学知识结构。

3．2理解化学课程结构首先，要理解化学课程的宏观结构。模块化和主题化是高中化学课程宏观结构的基本特点。教师在宏观上理解化学课程，就是要理解化学模块和内容主题的宏观组织结构。高中化学课程有2个必修模块和6个选修模块，每一模块都是由几个主题构成的。2个必修模块中的6个内容主题（认识化学科学、化学实验基础、常见无机物的性质与应用、物质结构基础、化学反应与能量、化学与可持续发展）与义务教育阶段化学课程的5个内容主题（科学探究、身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化、化学与社会发展）在内容性质上是一致的。其次，要理解各化学课程模块的目标价值取向。现行的高中6个选修模块从性质与功能上可以分为3类：第一类是与化学学科核心领域的发展相联系的模块，如“物质结构与性质”、“化学反应原理”、“有机化学基础”。这类模块突出化学学科的核心观念、基本概念原理和重要的思想方法，目的是让学生比较系统地学习化学核心知识，利用所学知识分析和解决化学问题。第二类是与化学实验有关的模块，即“实验化学”。该模块采用以实验活动为主的课程设计取向，目的是让学生学习化学实验的研究方法并通过实验的方式去学习化学核心知识，提高学生科学探究能力，使学生进一步体认到“化学是一门以实验为基础的自然科学”。第三类是STSE（科学、技术、社会和环境）取向的模块，如“化学与生活”和“化学与技术”。这类模块凸显社会生活问题中心、技术问题中心的课程设计取向，使学生认识到化学在生活、工农业生产、高新技术、能源开发及环境保护等方面发挥着重要的作用。第三，要理解各模块内容之间的层次关系。必修模块课程内容标准的一级主题是对义务教育阶段化学课程的5个一级主题的提升，2者是性质一致、螺旋上升与发展的关系。6个选修模块与2个必修模块的一级主题存在着螺旋上升、层级发展的关系。“认识化学科学”主题贯穿整个高中化学的各个模块，“实验化学”模块是必修化学1内容主题“化学实验基础”的发展，“有机化学基础”模块是必修化学1内容主题“常见无机物及其应用”的物质类别知识扩展，“物质的结构与性质”是必修化学2内容主题“物质结构基础”的深化发展，“化学反应原理”模块是必修化学2内容主题“化学反应与能量”的深化发展，“化学与生活”和“化学与技术”模块是必修化学2内容主题“化学与可持续发展”的扩展。

3．3理解化学教科书结构

教科书是教师开展教学活动所利用的主要教学资源，教师对教科书组织结构的把握程度影响着教师的教学实践。教师要将课程标准中的内容主题、化学科学理解的基本结构和学生认识规律结合起来理解化学教科书的组织结构。如现行人教版初中化学教科书围绕5个基本主题分12个单元进行编排。5个基本主题是：科学探究、身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化、化学与社会。12个单元依次是：（1）走进化学世界；（2）我们周围的空气；（3）自然界的水；（4）物质构成的奥秘；（5）化学方程式；（6）碳和碳的氧化物；（7）燃料及其利用；（8）金属和金属材料；（9）溶液；（10）酸和碱；（11）盐、化肥；（12）化学与生活。“科学探究”主题贯穿整个化学学习过程。“身边的化学物质”主题分单元2、3、6、8、9、10、11按照学生的认识规律进行编排。“物质构成的奥秘”主题主要集中在单元4。“物质的化学变化”主题以集中（单元1和单元5）和分散（身边的化学物质各单元）的方式进行编排。“化学与社会”采取分散（身边的化学物质）和集中（单元12）的方式进行编排。

3．4把握具体内容的深广度教学活动是一种有目的的活动，教学活动的有效性是以教学目的为参照的。也就是说，按照标准进行教学是有效教学的前提条件。有效教学的“效标”就是课程标准。教师只有把握具体内容的深广度，明确具体内容的学习要求，才有可能实施有效的教学活动。不少具体课程内容在必修模块和选修模块中都有涉及，教师应该注意到学习要求的阶段性和层次性。如“化学反应中的能量转化”内容，在高中化学必修1阶段的学习要求是“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用”。在选修4“化学反应原理”模块中的学习要求是，“了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式”，“能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热和焓变的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算”等。

生物化学的认识篇6

关键词：初中化学；元素化合物教学；微粒观；化学微观思维

文章编号：1005–6629（2013）9–0021–04中图分类号：G633.8文献标识码：B

2011年版的《义务教育化学课程标准》指出“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学，其基本特征是研究分子和创造分子”[1]。这充分体现了在分子等微粒的基础上研究物质既是化学学科研究和学习的基本方法，也是与其他学科的根本区别。运用这种研究方法学习元素化合物知识，学生真正从化学的角度认识物质世界，才可能正确地认识物质的性质和变化规律，厘清化学知识与其他学科知识的区别与联系，进而建构严谨、科学的化学知识系统，发展完善的化学思维能力和科学素养。为此，教师在“元素化合物”的教学过程中，要注意挖掘具体知识的深刻内涵，确定有关教学内容中蕴含着哪些可以帮助学生更加透彻地认识物质及其变化规律的微粒观，从而确定学生从宏观与微观两个方面来认识物质及其变化的思维方式，增进学生对化学学科特征和本质规律的认识。

1初中课程标准中化学微观知识与元素化合物教学内容的分析

2011年版的《义务教育化学课程标准》把初中化学微观知识安排为一个主题“物质构成的奥秘”，包括“化学物质的多样性”、“微粒构成物质”、“认识化学元素”和“物质组成的表示”，共4个二级主题。这些内容是学生学会在分子等微粒的水平上研究元素化合物的基础，有助于学生用微粒观念和观察、想象、类比、模型化的方法去理解化学现象的本质。初中的元素化合物知识主要被安排在“身边的化学物质”这个主题中，包括“我们周围的空气”、“水与常见的溶液”、“金属与金属矿物”和“生活中的常见化合物”共4个二级主题。这些物质的性质和变化规律与物质的微粒性密切相关，引导学生在分子等微粒的基础上运用比较、归纳和推理等思维方法进行学习和研究，能更加深刻地认识不同化学物质之间的区别和联系，以及促进学生深刻理解化学微观知识。

2立足微粒认识的初中元素化合物教学实践

初中阶段，学生对微粒的认识要求包括：物质是由微粒构成的；物质的结构决定物质的性质，构成物质的微粒不同，物质的性质就不同；化学变化的实质只是原子之间的重新组合，在这过程中原子是不变的。这些认识是对具体知识的概括提升，具有超越事实的迁移价值，能促进学生从分子水平上认识物质的性质与变化，增进学生对知识的理解、促进知识向能力的转化。

但是，初中生的抽象思维能力尚未成熟，化学微观知识水平处于启蒙阶段。教学要从学生已有的知识经验开始，先建构起微粒观和对微粒产生一定的认识，然后再应用这些观念去分析和解决问题[2]，使学生逐步增强抽象思维，形成微观思维，以及在微粒认识上研究物质的思维习惯。

2.1引导学生认识微观粒子与宏观物质的联系，初步建立化学微粒观

首先，以典型的生活现象（如“花香四溢”）、化学史实（如卢瑟福α粒子散射实验）、科学技术成就（如“原子操纵”技术）和探究实验等等，让学生认识到物质确实是由看不见的微粒构成的，初步建立起原子和分子的概念；然后，在一些具体的实例上，引导学生认识物质的性质与变化跟其构成微粒的联系。如通过对水蒸发和过氧化氢分解这两个过程的物质变化类型、有关物质的化学性质改变情况，以及构成物质的分子进行直观的对比分析（如表1），引导学生把物质化学性质的改变归因于其构成分子的改变，从而建立起分子的概念，并形成“物质的性质主要是由物质的结构决定”的观念。最后，借助一些简单的微粒模型，例如让学生以氧原子和氢原子的模型组合成水分子的模型。并以此为基础，模拟水分子分裂成氧原子和氢原子，氧原子和氢原子重新组合成氧分子和氢分子的过程，让学生感悟、体验化学变化中分子可分而原子不能再分的过程，初步认识化学变化的本质。使学生在微粒的水平上认识物质结构、性质和变化规律，初步建立化学微粒观。

2.2引导学生了解利用微粒观研究物质的方法，形成化学微观思维

初中生建立了必备的化学微观知识后，还需要经过在微粒观的指导下，通过理论的演绎分析和事实的实验验证去分析问题，才能逐渐形成化学微观思维和在微粒水平上研究物质的学习方法。教学的过程如图1所示：

例如有关碳单质的教学。我们要引导学生明确不同碳单质物理性质的差异性。可以先提出这样的问题：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，它们的性质是否会存在差异呢？接着，启发学生根据“结构决定性质”的思想收集这些碳单质结构的有关信息，驱动学生比较这些碳单质的结构，得出“它们的结构不同，性质就可能存在差异”的预测；最后，从结构出发去探究各种碳单质的性质，获得“金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的性质存在着明显差异”的结论。另一方面，还要引导学生认识不同碳单质化学性质的相似性。学生已经知道了碳原子排列方式不同而导致不同碳单质的物理性质存在差异，往往就容易产生不同碳单质的化学性质也不相同的错误认识。因此，教师就有必要引导学生分析：不同的碳单质在结构上都是由碳原子构成的，它们的化学性质主要由碳元素决定，因此不同碳单质的化学性质是相似的。进一步，我们还可以引导学生从碳原子最外层电子数来推测碳单质的化学性质。最后，就让学生通过实验认识碳单质的各种化学性质。这样，学生就开始从物质的结构上去分析物质的性质，了解从微观角度认识化学物质的切入点。

又如CO2和CO的教学。教材明确指出：“1个二氧化碳（CO2）分子比1个一氧化碳（CO）分子多1个氧原子，这就使得它们的性质有很大不同”[3]。为了让学生体验这种差异，笔者先展示二氧化碳灭火器和煤气标签，让学生体验CO2的不可燃和不助燃的性质，以及认识CO的可燃性。进一步，引导学生在比较碳单质、CO2和CO的结构异同的基础上思考：如何使CO转化为CO2？学生根据CO分子比CO2分子少了一个氧原子，想到它再与一个氧原子结合就能形成CO2分子。那么什么物质可以提供氧原子给CO分子呢？学生通过回忆碳的化学性质就想到O2和CuO，从而推测出CO能分别与O2和CuO反应，体现出可燃性和还原性；同样，将CO2转化为CO，就需要夺取CO2中的一个氧原子。学生能想到用碳单质去夺取。基于以上的引导和分析，学生再通过实验对物质性质进行验证。通过对碳和碳的氧化物的性质与转化的预测，就可以学会从得失氧原子的角度研究物质的还原性和氧化性的方法，理解碳和碳的氧化物之间的区别与联系，体验从微粒变化基础上研究物质性质的微观思维方法。

2.3引导学生运用微粒观理解物质的性质，形成化学知识系统

物质的结构决定物质的性质，化学微粒应该成为解释和预测宏观物质变化的工具。学生通过比较不同物质的构成，找出各类物质在结构上的共同点，借助化学微观思维进行认知迁移，可以快速弄清各类物质的联系与区别，提高学习的效率。这个过程如图2所示：

3立足微粒认识的元素化合物教学策略

立足微粒认识的元素化合物教学要解决的一个关键问题是如何把微粒观念转化成分析和解释宏观物质的思维方法。所采取的教学策略要有利于学生把微粒观与元素化合物知识联系起来，激发学生的深度思考，增强学生的理解力。

3.1深入挖掘元素化合物知识的微观内涵

教材上呈现的往往是具体的知识，而有关的包含基本观念的过程和方法常常是内隐的。只有先对元素化合物知识内容（特别是新旧知识的联系）进行深入分析，充分挖掘其中隐含的微观内涵，才能在教学中有的放矢，引领学生立足微粒认识学习元素化合物知识。

在思想方法层面要挖掘从微观角度认识物质性质与变化的微观思维方式，使之转变为学生分析问题和解决问题的思想方法。例如，在学习物质的性质时，教师就要引导学生去挖掘物质结构与其性质的联系，认识“结构决定性质”的研究方法。在事实认识层面要挖掘对具体微粒的认识，引导学生从个别物质的性质出发总结出该类物质的性质[4]，再提炼为构成这类物质的特征微粒或结构的性质，从而提高学生对有关元素化合物的性质和变化现象的认识和有关科学探究的预测能力。比如，从CuSO4、CuCl2等溶液的颜色提炼出含有Cu2+的水溶液一般是蓝色的，以及从FeSO4、FeCl2等溶液的颜色提炼出含有Fe2+的水溶液一般是浅绿色的等等，使学生在进行金属的置换反应时能推测铁钉与硫酸铜溶液反应时液体由蓝色变浅绿色。

3.2突出运用化学微粒观念学习和研究物质的方法

微粒观的构建意义在于当学生面对一个具体物质时，能对构成该物质的微粒进行分析，并根据这些微粒的特点及其与其他微粒的相互作用预测该物质的性质和变化，进行生成性学习。教学中，教师要突出化学学科的思维方式，引导学生从微观的视角分析和解释物质的宏观变化，把对物质宏观变化的观察与微观结构的想象紧密结合起来，深刻理解和认识物质及其变化的本质规律[5]。要注重引导学生从物质构成的异同进行物质的分类，从构成物质的微粒特点去推测物质的性质和相关变化现象，形成运用化学微粒观念以及对相关化学微粒的认识去学习和研究物质的思路。

例如，人教版初中化学教材以Na2CO3、CaCO3和NaHCO3为例来介绍碳酸盐的化学性质。教师可以引导学生从物质构成的角度去分析，Na2CO3、NaHCO3和CaCO3一样都是含有碳酸根离子的碳酸盐，因此，都能像CaCO3那样与稀盐酸反应。进而引导学生写出相关的化学方程式，分析这些物质的反应实质是碳酸根离子与氢离子的结合生成H2O和CO2。

进一步学习复分解反应规律的时候，可以引导学生通过书写化学方程式理解初中阶段学习的复分解反应的实质就是几种常见离子之间的组合。这样，当学生再学习其他元素化合物，如铵盐等离子化合物时，就能自觉运用对有关微粒的认识进行学习：既然铵盐含有铵根离子，就可能会与碱类物质发生反应而生成H2O和NH3。

学生一旦形成了运用化学微粒观念去学习和研究物质的方法和思路，就能促进对元素化合物知识的理解。即使以后把有关的具体知识遗忘了，运用这种方法和思路，也能使知识很快就重现出来。

3.3注重运用实验进行验证

立足微粒认识的化学教学应该要引导学生自觉地从微粒的角度对物质进行分类，探讨该类物质的结构特点，进而通过对比、迁移去认识其他同类物质的性质。但是形成的新认识是否正确，需要通过实验探究来验证。

例如，学习碱的化学性质时，学生根据NaOH和Ca（OH）2在分类上都属于碱、在构成上都含有OH-离子的特点，推测NaOH也能像Ca（OH）2那样与CO2反应[6]。在此基础上，让学生设计实验探究NaOH与CO2的反应。通过对NaOH能与CO2反应的预测和验证，学生不仅学会运用微粒观研究物质的性质，还强化了对运用微粒观研究物质的有效性的体验，使学生获得并相信从微粒角度研究和学习物质是科学可靠的方法，从而在往后的学习中自觉运用起来。此外，结合化学实验，运用科学探究模式组织立足微粒认识的教学，能让学生的理论分析和实践认识有机结合起来，使学生的思维过程更加严密。

3.4善用问题驱动微粒层次的思考

初中生的微观知识还在形成当中，应该要以问题引领和驱动学生从微粒的角度出发研究物质。可以设计聚焦于微粒层面的问题，启发学生在微粒认识的水平上进行深层次的思考，让学生在运用微粒观解决问题的过程中实现对具体元素化合物知识的理解。

例如，在关于酸和碱的中和反应的教学中，教师要抓住教学内容的核心，即酸中的H+和碱中的OH-结合生成H2O。教师可以设计以下问题：

（1）酸（如HCl）在水溶液中能解离出什么离子呢？

（2）碱（如NaOH）在水溶液中能解离出什么离子呢？

（3）如果把酸（如HCl）和碱（如NaOH）加入同一试管中，它们解离出来的离子能结合成什么微粒呢？

这三个问题体现了从微粒的变化过程来研究物质的变化，引导学生学习从微粒层面分析问题的方法。学生在回忆HCl和NaOH的构成的基础上，通过对微粒（离子）的重新组合，得出中和反应的本质是：H++OH-=H2O，这样，学生就能比较容易理解其他的酸与碱也能发生类似的反应了。通过对这样的问题的思考，学生会意识到物质的性质与其构成的微粒密切相关，久而久之就会形成从微观角度分析问题和解决问题的习惯，掌握从微粒研究物质性质的方法。

立足微粒认识的化学教学是以“观念建构”来促进“知识建构”。把微粒观用作指导教与学的方法，一定程度上为学生另辟蹊径，使学生避开纷繁芜杂的表象，从本质上更加清晰地认识各种物质的区别和联系，以及各种化学规律，从而构建更加科学、深刻的化学知识系统。更为重要的是让学生了解从微观角度去研究化学知识的学习方法。这种方法正是学习高中化学知识（如离子反应、有机物的性质等等）的重要方法，有利于学生的可持续学习，是做好初中与高中的衔接的有效方法。总的来说，立足微粒认识的化学教学，能使学生把观念转化为行动，在物质构成的奥秘中体验化学知识的妙趣。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2011：47.

[2][4]陈彦玲.基于化学基本观念建构的元素化合物教学策略[J].中学化学教学参考，2012，（11）：15～18.

[3]课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012.