“双膜理论”对化学认知结构构建的启示

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1、“双膜理论”对化学认知结构构建的启示　　【摘要】文章试图以“双膜理论”为指导，将物质间的传质过程移植到化学认知过程中，借鉴平衡状态原理、吸收控制因素、气液相转换过程、形态、条件等内容为化学认知结构的构建从理论指导及实践教学两个层面提供必要启示。　　【关键词】“双膜理论”认知结构教学策略　　【项目来源】2012年宁夏自治区高等学校教育教学改革项目―宁夏自治区级化学教育特色专业。　　【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2013）10-0145-02　　认知理论认为，个体的成长过程即

2、是头脑中形成认知框架并不断完善的过程。基于此，对于教师而言，帮助学习者构建合理、清晰、易于接受的认知结构尤为重要。好的认知结构应体现出课程设置的合理性、内容选择的多样性、方法运用的灵活性和评价标准的多元性等特点，强调注重认知结果向认知过程的转变、以教师为中心向以学生为中心的转变、诊断性评价向过程性评价的转变，从而打破“分”“数”至上的格局。本文试图在“双膜理论”视角下重新审视化学认知结构的构建过程，望为广大学习者及教师予以一定启示。　　1.化学认知结构7　　化学是一门理论与实践密切联系的学科，其能够从生活中的现

3、象体现化学反应原理，也可通过化学理论知识解释实际案例。基于此特点，构建行而有效的化学认知结构应从实践和理论两条线同时进行，脱离了理论的实践容易失去支撑，而缺乏实践检验理论更是毫无价值，两条线的交点即是化学认知结构构建的契合点。化学认知结构的构建主要指学习者通过学习所得的化学基本概念、反应规律、原理理论等化学知识，在原有认知水平基础上，结合个体的感觉、思维、联想、习惯等认知行为组合而成的一个具有内部规律的体系结构。其反映出的化学认知过程主要包括案例分析、现象呈现、概念提出、与原有内容整合、内化以及知识的运用与迁移

4、。　　2.“双膜理论”简析　　“双膜理论”原指在化工单元操作过程中物料间传质或能量间传热的应用理论。其主要包括（以传质为例）气相主体、液相主体、界面、气膜边界、液膜边界等若干部分。根据双膜理论，当不同状态的物质进行吸收时，气相主体（吸收质）首先通过涡流扩散的形式即流体质点的相对运动，到达气膜边界，在气膜内经过分子扩散作用进入界面，并在界面上溶解，到达液膜边界，最后再以涡流扩散的形式进入液相主体[1]，从而完成物质由气相主体进入液相主体的过程（如图1）。　　传质过程中存在如下特点：a.界面层与边界层流体相对稳定，

5、而膜以外区域流体处于湍流状态。b.界面层，气液相处于平衡状态，状态稳定。c.不同吸收质在出入界面边界层时克服的阻力不同，其主要受气相溶解度影响。　　3.“双膜理论”在化学认知结构构建中的启示7　　化学认知结构的构建过程即完成知识的内涵化发展及运用迁移的过程，有效的将新旧知识进行融合是建立高效认知结构的关键。“双膜理论”指导下重新审视化学认知结构的构建过程不难发现，物质的传质过程与个体的认知过程极为相似，体现为：　　3.1过程维度　　“双膜理论”下的物质传质过程主要包括：气相主体→气膜边界→界面→液膜边界→液相主

6、体，每一部分状态不同，而又存在必然关系，并能够在界面层形成平衡状态。化学认知结构的建构过程即完成不同“状态”下知识的转化过程，当学习者通过生活现象或教师的驱动性任务接触到新的化学内容时，在内驱力（爱好、兴趣、求知欲等）或外推力（奖励、考试压力等）的作用下有意识的将新知识内化，并形成更加完善的认知结构。在此过程中，当不同性质内容的知识进入头脑之后会与原有认知结构融合，即建立“不同状态”内容的“平衡关系”，平衡初期，原有认知水平作为主体，新内容逐渐向主体过渡，并不断对认知结构进行重组和改造，随着认知水平的不断提升，

7、个体对新内容的观察维度和考察视角也发生着转变，即完成不同“状态”内容的第一次“扩散”及头脑中知识的“溶解”过程；建立“平衡”之后，个体试图将头脑中新的化学认知结构在实践中予以检验和证明，即将理论应用于新“状态”内容中，从而完成知识的应用和迁移（如图2）。　　3.2形态维度　　传统的教学方式更加强调知识的传承性，将学习内容作为联系师生之间的唯一载体，使知识变为一滩“死水”7，缺乏流动性；认知结构僵化，缺乏灵活性。新一轮课改打破了传统教学思想，注重学习者的化学认知过程及过程中情感态度价值观的塑造，鼓励学习者在更加轻

8、松愉快的学习环境中探究知识的本源及应用。因此，化学认知结构的建立，在起初阶段教师应为学习者提供大量的背景内容和生活素材，鼓励学习者运用头脑风暴寻求知识的内在关联，形成生活实践现象及化学理论知识的动态感知。知识内容丰富，情感形态多样，如同传质过程中气相主体进入气膜边界的湍流形态；知识与原有认知主体同化过程则是在个体思维方式和表达习惯上经过漫长的“酝酿”形成稳固认知结构的过程，因而周期较长