基于流程图法测查高中生化学认知结构
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【摘要】测查高中学生对于“醛”的认知结构可以运用流程图法。通过定量分析表明，不同程度的同学在认知结构上存在比较大的差异，认知能力强的同学较其他同学相比在认知结构上更加完善;也有相关性数据表明，同学的日常检测成绩和同学认知结构的广度以及丰富度紧密相关，同时和同学对知识结构的整合度和知识的检索速率不相关，本文以有机化合物——醛为例，通过流程图法测查高中生对“醛”的认知结构，从不同角度对学生的有机化学认知结构进行分析，为高中化学教师的教学工作提供参考。
【关键词】流程图法 高中化学 认知结构 醛
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）14-0183-02
认知结构是学习者通过不断的学习，对知识充分掌握后，在脑海里形成的知识的脉络和框架。国内外不同学者对认知结构有不同的理解，学者们提出了很多不同的认知结构的测量以及表征方法。比较常用的有流程图法、树状图法、自由词语联想法、受控制词语联想法以及概念图法。流程图法自提出后，被广泛用于测查学生的认知结构。
流程图法通过试验将数据可视图形化，用于定性的表征学习者的认知结构，通过流程图法得到的数据更加准确，同时也更具有代表性，因此流程图法被广泛运用。醛是有机化合物中一类具有代表性的重要衍生物。醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物，简写为R-CHO，充分掌握其有关性质，可以帮助学生更好的建立知识结构，通过正确理解醛的有关性质，更好的掌握醛类、羧酸以及醇类之间的反应和相互转化关系，可以构建清晰的有机知识框架，进而把醛作为合成题重点（几乎年年考，年年许多同学们都摸不着头脑）在高考中取胜。
一、研究假设
认知结构通俗的讲就是学生通过不断学习积累知识，在头脑中建构知识结构的过程。因为每个独立的个体的学习认知能力有所差异，积累的知识和经验也不同，学习知识时的思维参与不同，造成了不同个体认知结构层次的差异。通常认为，高中化学知识的认知结构分为3个层次：
1.信息记忆水平
我们在刚开始学习化学的时候，通常是通过观察宏观现象，建立符号之间的联系，最后再結合微观信息来进行理解记忆。在我们的头脑中进行信息记忆，主要是进行从宏观到微观，再由符号相结合的信息整合。（如2018年全国一卷理科综合试卷第10题）
2.程序操作水平
我们大多数是通过“记忆”来学习化学，在我们的头脑当中通过记忆，对如何更好的学习化学进行不断的整合，然后可以形成一种规律或者是一种程序。（如2018年全国一卷理科综合试卷第8题）
3.理论整合水平
当我们处于这一水平的时候，就能够充分的理解和把握化学的本质，可以更加熟练地完成对于化学的学习，同时能把化学的内容应用于生活中的各个角落。（如2018年全国一卷理科综合试卷第13题）
案例1： 在“醛的性质和应用”这一章节
我们可以先认识醛的组成以及醛的结构特点，然后学习醇、醛、羟酸三者之间相互转化的关系;再根据之前学习过的有机化合物组成、结构的特点，认识醛的加成、取代和消去反应。在高中有机化学基础（选修）中这样来描述醛的性质（见右图）。最后通过结合生活中的实际情况，学习醛对环境或者人的健康所造成的影响，关注醛安全使用的问题。
二、明确高中生对于化学的认知情况
1.高中化学学科涉及范围广，同学难以对化学产生整体性综合性的认知
我们高中所学习的化学，涉及到了物质性质的研究、涉及到了各种元素及元素的相关特点、涉及到了不同物质的特性、分类，还要求我们会做一些相关实验，会学习一些物质的制法、如何反应、以及怎样检验等，在学习化学的过程中需要运用物理、数学以及生物等等学科，所以化学的学习是一定程度上依赖我们对理科的综合运用能力。在学习化学的时候，化学相关能力是建立在坚实的基础知识上的，想一口吃成个胖子，就很难学好化学。
2.对化学实验的认知不够
化学是一门以实验为基础的科学。在我们高中化学中每一个章节都间或有几个实验。但因为我们对化学实验的认知不够，对实验知识的拓展能力有限，化学实验总是做不好。（可能是因为暂时的实验课缺乏或者实验课质量差、同学们不重视）
3.化学部分知识与我们现有思维方式相悖
在我们学习高中化学的时候，有一些概念是不同于我们日常生活中的概念的，这样就会与我们已有的认知相悖（比如纯碱不是碱而是盐，工业酒精不只是乙醇而还含有甲醇），我们就会形成思维的障碍，一时难于理解。
三、研究方法与过程
1.研究的对象
选取某一高中某一年级，根据化学考试的成绩，选择某一班级中，化学单科成绩中间三分之一以及最后三分之一的同学作为研究的对象。
2.研究的过程
通过流程图法测查同学们对于化学的认知结构。
第一步，引出认知结构。在学习完“醛”这一章节的第一周，设置一些不含有任何的提示语句的问题，比如：
（1）对于我们学过的“醛”这一章节，哪些知识点或概念你认为比较重要;（2）请对上一个问题所说的知识点或概念进行更详细的表述;（3）请说出你所认为重要知识点之间的联系。
第二步，表征认知结构。对于第一步的问题的结果进行表征，表征的每一幅流程图中都含有两个箭头，一个是用来表示同学对于知识的表达顺序的线性箭头，这一箭头可以认为是顺序编码;另一个是用来表达上一步同学所阐述的知识之间的逻辑关系的回归箭头。
在绘制流程图的时候应该遵循的三条原则：（1）在第一步中被试者所提到的每一句完整的描述，都要将它写到流程图当中;（2）如果被试者的话语中有复合性的描述，就需要将这一描述拆分成单一的知识点;（3）在绘制回归箭头的时候，需要把回归箭头指到第一次出现逻辑关系的地方。 第三步，量化分析认知结构。
第四步，对特定的知识结构内容进行分析。在第一步的调查当中，同学可能对于知识的掌握情况不够熟练，脑子中容易有一些错误的概念，就需要对这些特定的知识结构内容进行分析，为老师的教学以及同学观念的转变，提供一定的参考和建议。
四、结果与讨论
1.同学认知结构的定量分析
以同学2为例子，对于流程图同学2中知识点总共为11个，其中有6个回归箭头，还有一个错误描述，就说明该流程图的广度为11，丰富度为6，错误描述为1，计算的整合度为：6/（11+6）=0.35，信息的检索率为：11/146=0.08。
2.同学“醛”的学习情况分析
我们在学习化学时，对“醛”并没有进行深入的研究，学习的主要内容包括醛的组成结构、化学性质、物理性质以及醛的有关应用。通过对36名学生有关醛的流程图进行总结，发现学生主要存在两方面的困难，首先是对醛与银氨溶液反应，还有新制氢氧化铜的两个特征反应掌握不足，具体体现在对化学反应的反应产物判断错误、或者出现遗漏以及系数的配平问题上。
3.结论
通过对同学醛的认知结构分析得到以下结论：
（1）我们学生对醛在认知结构上存在定量和定性两方面的差异。程度好的学生在认知结构上较其他学生层次性、整体性和深广度上都更加优秀，对知识的认知结构更好，其知识的丰富度、整合度、广度、信息检索效率较高，且错误描述较少。所以流程图法能为教师提供更合理的标准对同学进行评价，通过这些信息对同学知识结构的整体性、丰富性和正确性做出合理的评估。
（2）我们在学习醛的过程中，存在的困难主要有：对醛与银氨溶液的反应掌握不够，对新制氢氧化铜的两个特征反应也理解不足，错误主要集中表现在对反应产物的分析错误或者遗漏，還有方程式的配平上。
4.建议
要引导我们使用更加科学的信息处理方法。如果经常采用错误的信息处理方法，就会导致我们知识结构不清晰，不能形成知识网络，这不利于我们知识的积累，同时也会极大地影响学生的学习效果。教师们可以通过引导我们运用先进的技术水平，来进行信息的处理，因为毕竟只有经历过的才印象深刻，从而组织学生更好地学习知识，提高我们对于化学的认知结构使其更加整体和正确。要更加注重化学的学习过程性，教师们在对我们进行授课的过程中，应该要尽可能的给我们讲解知识产生的过程，让我们从本质上了解知识是如何产生的。这可能会浪费一点时间， 但是却能让学生的化学认知提升到一个更高的水准。如果这样做，面对高考，我相信同学们一定能做题有依据，做题有自信，从本质上理解，没有解不开的难题。
总结
总而言之，本文首先提出了研究假设，然后简单介绍了高中生对于化学的认知情况、提出了运用流程图法测查高中生化学认知结构研究方法与过程、最后进行了总结，并对结果进行了讨论，向大家介绍了如何以“醛”这一化合物为例，通过流程图法测查高中生化学认知结构。
参考文献：
[1]金天斌.学校暗示教育作用及系统构建[J].中国教育学刊，2010（03）：87-89.
[2]孟宪平.暗示教育的理论与策略[J].山东教育科研，2002（04）：55-56.
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