高中化学知识关联结构化的教学研究
 
 摘要
 
高中化学知识具有繁杂、零散且关联性强的特点，学生易陷入“死记硬背”的困境，难以形成系统的认知结构。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》强调要重视开展教学内容的结构化设计，其中“知识关联结构化”是结构化教学的基础层次。本文在阐述知识关联结构化内涵的基础上，从学科知识的内在逻辑、学生的认知发展规律以及核心素养培育要求三个维度分析了知识关联结构化的理论基础，提出了构建概念层级网络、串联反应原理体系、整合元素化合物知识、运用可视化思维工具等实施策略，并结合教学实践探讨了知识关联结构化的评价路径。研究表明，知识关联结构化能够有效帮助学生构建系统的化学知识网络，促进深度学习与核心素养的落地。
 
关键词：高中化学；知识关联结构化；结构化教学；知识网络；核心素养
 
 
 1 引言
 
高中化学课程涵盖概念原理、元素化合物、有机化学、化学反应原理、物质结构等多个知识领域，内容繁杂、知识点零散且相互关联。传统的以课时为单位、以知识传授为导向的教学模式，容易导致学生“只见树木不见森林”，难以形成系统的认知结构，更遑论将知识迁移应用于真实问题的解决。
 
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）明确提出了三种结构化的方式：知识关联、认识思路、核心观念。其中，知识关联结构化是基础层次，指向学科知识之间的逻辑联系与组织方式；认识思路结构化是进阶层次，指向学生分析问题和解决问题的思维路径；核心观念结构化是最高层次，指向学生对学科本质的理解与内化。三者之间构成“知识关联→认识思路→核心观念”的三层进阶路径。教师采取结构化的教学方式，对教学内容进行既有高度又有深度的结构化处理，引导学生自主搭建知识关联网络，构建认识思维框架，提升核心观念水平。
 
从高等教育与教学评估的视角来看，知识关联结构化教学的有效性需要依托科学的评价体系加以检验——评估不应停留在知识记忆的层面，而应关注学生能否在不同知识之间建立联系、能否在陌生情境中调用结构化知识解决问题。这要求教学评价从“考知识”走向“考结构”、从“考记忆”走向“考迁移”。从高等教育理论与实践的角度审视，知识关联结构化教学的理论根基在于认知结构理论——学生的学习不是孤立地记忆知识点，而是在已有认知结构的基础上主动建构新的知识网络，教学的核心任务是帮助学生完成这一建构过程。
 
 2 知识关联结构化的理论内涵
 
 2.1 知识关联结构化的概念界定
 
结构是指在同一个系统里的各组成元素之间有序排列及相互关联。结构的存在使得组成系统中各元素之间不再处于彼此孤立的状态，而是按照一定的逻辑关系建立联系，使得系统具有整体性、层级性、功能性及稳定性等特征。结构化是指将研究对象按照内部的逻辑关系连接、组合而成具有结构体系的过程。
 
在高中化学教学中，知识关联结构化是指教师引导学生按照化学知识之间的内在逻辑关系——如“组成结构决定性质，性质决定用途”“物质类别与元素价态”等——将分散的化学概念、原理、规律和事实有机地组织起来，形成具有层级性和关联性的知识网络。知识关联结构化不仅是对化学知识的“整理”，更是对学生认知结构的“重构”——学生不是被动地接受教师整理好的知识体系，而是在教师的引导下主动地建立知识之间的联系。
 
 2.2 知识关联结构化的三个层次
 
依据新课标的要求，知识关联结构化本身也呈现出三个递进的层次。
 
第一层：概念间的关联。 这是知识关联结构化最基础的层次，指向化学概念之间的逻辑关系。例如，“氧化还原反应”与“离子反应”之间的关联、“化学键”与“分子间作用力”之间的区分与联系。学生需要厘清概念之间的包含、并列、递进等关系，形成清晰的概念图式。
 
第二层：主题内的关联。 这是知识关联结构化的进阶层次，指向同一主题领域内知识的系统整合。例如，在“元素化合物”主题中，将“钠及其化合物”“氯及其化合物”“硫及其化合物”等按照物质类别和价态变化进行系统梳理；在“有机化学基础”中，将烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等按照官能团和反应类型进行结构化组织。
 
第三层：跨主题的关联。 这是知识关联结构化的最高层次，指向不同主题之间的横向贯通。例如，将“化学反应原理”中的平衡思想应用于“水溶液中的离子反应”，将“物质结构”的知识用于解释“元素化合物”的性质差异，将“有机化学”与“生命科学”建立联系。跨主题的关联是知识从“碎片化”走向“系统化”的关键一步，也是学生形成“化学整体观”的重要标志。
 
 3 知识关联结构化的理论基础
 
 3.1 认知结构理论的支撑
 
认知结构理论强调，学生的学习不是孤立地记忆零散的知识点，而是在已有认知结构的基础上同化或顺应新知识，形成更加完善的知识网络。奥苏贝尔的有意义学习理论指出，只有当新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立实质性的、非人为的联系时，有意义学习才能发生。知识关联结构化教学正是通过帮助学生建立新旧知识之间的联系、厘清知识之间的逻辑关系，促进有意义学习的发生。依据课标和近二十年结构化的相关文献调研，研究者提出了“从知识结构化到认知结构化”的发展进阶，依靠学生结构化学习的开展和教师结构化教学的推动，这也是促进学生知识向素养转化的关键步骤。
 
 3.2 结构主义课程理论的启示
 
布鲁纳的结构主义课程理论强调“学科结构”的核心地位，认为任何学科都有其基本的结构——即该学科的基本概念、基本原理及其相互关系。学生掌握了学科的结构，就能够举一反三、触类旁通，实现学习的迁移。知识关联结构化教学正是基于这一理念，引导学生把握化学学科的基本结构和核心概念之间的逻辑关联，从而超越零散知识的机械记忆，达到对学科本质的理解。
 
化学知识本身具有天然的层级性和关联性——从原子、分子到物质、反应，从微观结构到宏观性质，从个别物质到物质类别，从单一反应到反应规律——这些构成了化学学科独特的知识结构。新课标要求高中化学教师重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化；以主题为引领设计教学，使课程内容情境化。
 
 3.3 化学学科核心素养的导向
 
化学学科核心素养包括“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”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五个维度。知识关联结构化教学与核心素养的培育具有内在的一致性——只有建立了结构化知识的学生，才能在面对真实问题时迅速调用相关知识进行分析和推理，才能从宏观现象深入到微观本质，才能构建合理的模型解释化学现象。单元教学是实现知识结构化的重要途径，知识结构化是实现化学学科知识向化学学科核心素养转化的关键。
 
 4 知识关联结构化的教学策略
 
 4.1 构建概念层级网络
 
概念是化学知识的基本单元，概念之间的逻辑关系构成了化学知识网络的基本骨架。知识关联结构化教学的首要策略是帮助学生构建概念层级网络。
 
在教学中，教师可以引导学生从“核心概念”出发，逐层分解出“下位概念”和“相关概念”，形成具有层级性的概念图。例如，“化学反应”这一核心概念可以分解为“化合反应”“分解反应”“置换反应”“复分解反应”等下位概念，同时与“化学方程式”“反应速率”“化学平衡”等相关概念建立横向联系。在“物质结构”主题中，从“原子结构”到“分子结构”再到“晶体结构”，构成了从微观到宏观的概念层级。
 
概念层级网络的构建不应由教师“代劳”，而应引导学生自主完成。学生在绘制概念图的过程中，需要思考概念之间的逻辑关系，这正是知识关联结构化思维形成的关键环节。思维导图作为可视化思维工具，能以层级发散形式梳理知识脉络。
 
 4.2 串联反应原理体系
 
化学反应原理是高中化学的核心内容之一，包括氧化还原反应、离子反应、化学反应与能量、化学反应速率与化学平衡等。这些原理之间存在着深刻的逻辑关联——氧化还原反应的电子转移本质与电化学原理相通，离子反应的实质与溶液中的平衡相关，化学平衡的思想贯穿于整个反应原理体系。
 
在教学中，教师应引导学生发现不同原理之间的内在联系，构建“反应原理体系”。例如，将“氧化还原反应”与“原电池”“电解池”进行关联教学，使学生理解“氧化还原反应是电化学的本质”；将“化学平衡”与“电离平衡”“水解平衡”“沉淀溶解平衡”进行系统整合，使学生体会“平衡思想”在化学中的普适性。有教师在有机物性质的结构化进阶教学中，分享了合理组织化学教学内容的结构化三步螺旋进阶方法。这种“以核心原理统摄相关知识”的教学方式，正是知识关联结构化的集中体现。
 
 4.3 整合元素化合物知识
 
元素化合物知识是高中化学中内容最繁杂、学生最容易感到零散的领域。知识关联结构化教学要求教师帮助学生找到整合元素化合物知识的“线索”。
 
“物质类别”和“元素价态”是整合元素化合物知识的两条基本线索。按照“物质类别”的线索，可以将单质、氧化物、酸、碱、盐等不同类别的物质进行系统梳理；按照“元素价态”的线索，可以梳理同一元素在不同价态下的化合物及其转化关系。基于“物质类别和元素价态二维视角”认识元素及其化合物的性质与转化，是高中化学的核心认识思路。
 
在具体教学中，教师可以引导学生绘制“元素价态—物质类别”二维图，将零散的元素化合物知识纳入结构化的框架中。跨主题的关联同样重要——例如，将“硫及其化合物”与“化学反应原理”中的“化学平衡”关联，引导学生从平衡移动的角度理解硫酸工业生产的条件选择。
 
 4.4 运用可视化思维工具
 
可视化思维工具是知识关联结构化教学的重要辅助手段。思维导图、概念图、流程图、二维图等工具能够将隐性的知识关联显性化，帮助学生“看见”知识之间的逻辑关系。
 
思维导图可用于梳理概念体系——以一个核心概念为中心，向外发散出相关的子概念和具体知识点。概念图可用于呈现概念之间的逻辑关系——通过连接词标明概念之间的“包含”“导致”“属于”等关系。二维图可用于整合多维度知识——如“物质类别—元素价态”二维图、“反应物—生成物—反应条件”关系图等。
 
需要注意的是，可视化思维工具的价值不在于“画得漂亮”，而在于“理得清楚”。教师应引导学生将绘制工具的过程本身视为知识关联结构化的过程——在思考“如何连线”“如何分层”“如何归类”的过程中，学生对知识之间的逻辑关系便有了更加深入的理解。
 
 5 知识关联结构化的教学评价
 
知识关联结构化教学的有效性需要通过科学的教学评价来检验。从高等教育与教学评估的视角来看，评价不应停留在知识记忆的层面，而应关注学生能否在不同知识之间建立联系、能否在陌生情境中调用结构化知识解决问题。
 
 5.1 评价的内容维度
 
知识关联结构化的教学评价应关注三个维度：知识本体的结构化程度——学生是否能够清晰地陈述概念之间的逻辑关系，是否能够绘制出合理的知识网络图；认知的结构化程度——学生是否能够在面对具体问题时自动激活相关知识网络，是否能够从多个角度调用知识进行分析；实践的结构化程度——学生是否能够在真实情境中综合运用结构化知识解决复杂问题。
 
 5.2 评价的方法路径
 
在评价方法上，可以综合运用多种路径。概念图绘制——要求学生在学习结束后绘制单元或主题的概念图，通过分析概念图的层级性、关联性和完整性判断知识结构化的程度。结构化试题——设计需要跨主题调用知识的综合性试题，考查学生能否在不同知识领域之间建立联系。思维过程外显——通过“出声思考”或“思维导图”等方式，让学生展示问题解决过程中的知识调用路径。
 
 5.3 循证取向的评价实践
 
循证取向的知识结构化教学评价，核心任务是基于证据对学生在知识本体、认知和实践三个维度的结构化程度进行判断。在评价实践中，教师应首先根据知识结构化评价要求设计相应的评价目标，然后通过多样化的评价任务收集学生结构化的证据，最后基于证据对学生的结构化水平做出判断并提供改进建议。这种“证据导向”的评价方式，使知识关联结构化的教学评价从“主观判断”走向“客观诊断”。
 
结构化教学与SOLO分类评价理论的结合是一条值得探索的路径。教师可以在结构化教学与SOLO分类评价理论的指导下，通过精心设计问题链实现结构化教学，利用SOLO分类评价理论量化评价学生的思维水平。
 
 6 结语
 
高中化学知识关联结构化教学，是落实新课标“重视教学内容结构化设计”要求的关键路径，也是促进学生从“浅层学习”走向“深度学习”的重要抓手。知识关联结构化作为结构化教学的基础层次，通过帮助学生建立概念之间的逻辑联系、整合分散的知识点、构建系统的知识网络，为后续的认识思路结构化和核心观念结构化奠定坚实的基础。
 
从高等教育与教学评估的视角来看，知识关联结构化的教学有效性需要依托科学的评价体系加以检验——评价不应停留在知识再现的层面，而应关注学生在陌生情境中调用结构化知识解决实际问题的能力。从高等教育理论与实践的角度审视，知识关联结构化教学的理论根基在于认知结构理论和有意义学习理论——教学的核心任务不是“灌输知识”，而是帮助学生建构系统的认知结构，使零散的知识点转化为可迁移、可应用的学科素养。
 
在具体教学中，教师应通过构建概念层级网络、串联反应原理体系、整合元素化合物知识和运用可视化思维工具等策略，引导学生主动建立知识之间的逻辑关联。当学生能够“看见”化学知识之间的内在联系，当零散的知识点被整合为系统的认知网络，化学学习便从“死记硬背”走向了“理解建构”，化学学科核心素养的培育便有了坚实的知识基础。
 
 
 参考文献
 
[1] 黄清辉, 张贤金, 吴新建. 高中化学认识思路结构化的教学实践[J]. 教学与管理（中学版）, 2025(9): 57-61.
 
[2] 从“知识结构化”到“认知结构化”——高中化学结构化教学简析[J]. 中小学教师培训, 2022(8).
 
[3] 高中化学必修教材大单元结构化教学设计模型构建[J]. 2026(1).
 
[4] 基于化学聚集思想构建结构化的教学内容——以“晶体与非晶体”为例[J]. 教学考试, 2025(50).