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试论“证据推理与模型认知”对认知能力提升的促进作用

摘要：依据普通高中化学课程标准，分析化学学科“证据推理与模型认知”的培养要求。从认知心理学角度结合教学实例分析“模型认知”对图式建构、化学陈述性知识表征能力提升的促进作用；“证据推理”对产生式建立、化学程序性知识表征能力提升的促进作用。

关键词：证据推理与模型认知；认知能力；陈述性知识表征；程序性知识表征

1前言

《普通高中化学课程标准（2017年版）》在前言中指出，“普通高中的培养目标是进一步提升学生综合素质，着力发展核心素养，使学生具有理想信念和社会责任感，具有科学文化素养和终身学习能力，具有自主发展能力和沟通能力”［1］。提升高中学生的终身学习能力，是普通高中的一项重要任务。

学习能力的核心是认知能力。“认知能力是人们成功地完成活动最重要的心理条件。知觉、记忆、注意、思维和想象的能力都被认为是认知能力。认知能力是人脑加工、储存和提取信息的能力，即人们对事物的构成、性能、与他物关系、发展动力、发展方向以及基本规律的把握能力”［2］。“人类对客观世界事或物的认知是通过回答三个问题，即什么、怎么、为什么来完成的”［3］。人们是通过一定的方式对事物做观察、分析思考（包括记忆、想象、分析、判断和决策等）来回答上述三个问题的。人们看待事物、分析思考事物的角度、方式和方法，即通常所说的“思维方式”。如，线性思维、系统性思考等等。

就化学课程的学习而言，研究物质的存在状态、性质、变化和合成，需要運用以化学实验为主的方法通过科学探究来辨识；从微观视角，从物质的微粒构成、微粒间的相互作用做探析，用正确的观念和思维方式做分析思考、判断和决策。2017年版普通高中化学课程标准，凝练的化学学科核心素养包括5个方面，其中“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”，“分别是从科学观念和思维方式视角对化学科学思维的描述”［4］。“证据推理与模型认知”明确指出化学的学习，要培养化学科学思维方式，要求“具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立认知模型，并能运用于解释化学现象，揭示现象的本质和规律”［5］。这些论述说明，“证据推理与模型认知”是从思维方式视角对化学科学思维做描述。模型认知的要求侧重于用科学的方法建立研究对象的认知模型，并运用于解释化学现象、揭示本质规律；证据推理的要求侧重于能科学地提出事物及其变化的假设，通过分析推理证实或证伪所做的假设，建立观点、结论和证据间的逻辑关系，做到言之有据，依理论断。两者相辅相成，完整体现了化学科学的思维方式。

化学学科的学习，包括陈述性知识（知道某种事物是什么）、程序性知识（包括策略性知识，知道如何做某件事，为什么要这样做）。60年代兴起的认知观，从信息的存贮、认知过程、个体对自己或他人认知特征的认识和调节能力等方面，探索和研究人类学习两类知识的思维机制。认为人们是用图式来表征陈述性知识，用头脑中的产生式（或产生式系统）来表征程序性知识［6］。

化学学习中需要用图式表征物质的组成、结构、性质、变化过程与结果等陈述性知识，认识化学事物的特征与本质；也需要运用产生式（或产生式系统）表征物质变化的条件与结果、从变化的规律性推断变化的可能性，做推理判断。图式的建构、产生式系统的形成从认知心理学角度阐释了化学科学认知的机制。化学学习过程中，图式的建构、产生式系统的建立，都需要化学思维方式的支撑。“证据推理与模型认知”的发展要求，体现了化学课程实施中培养科学思维方式的重要性。从认知心理学角度看，“证据推理与模型认知”的培养对于促进学生认知能力的提升也是极为重要的。“模型认知与证据推理”对于化学学科陈述性知识和程序性知识的学习都是不可或缺的。为了简便地说明问题，下文分别从“模型认知”“证据推理”结合化学教学实例作粗浅的分析说明。

2“模型认知”对建构图式、提升化学陈述性知识表征能力的促进作用

认知心理学认为，人们对说明某件事物是什么的陈述性知识的认知过程，是通过对同一类客体或活动的基本结构的信息进行抽象概括，在大脑中形成一个框图，这种框图被称为图式［7］。

图式实质上是一种认知心理结构，是能帮助人们知觉、组织、获得和利用信息的认知结构。图式表征是陈述性知识的一个整合单位，它是命题、表象和线性排序三种基本表征形式的综合［8］。图式是人的头脑在认知过程中经过一系列操作建构的。认知心理学用“认知模型”表征人类对真实世界进行认知的过程。人们通常所说的“认知模型”也指人在认识某一特定事物过程中，在头脑中形成的可以用符号、图形、文字、数字等形式描绘的图式。

例如，对原电池反应的认知，包括