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
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。
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，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
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，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”，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，注重学习者的化学認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，因而周期较长且形态稳定，如同吸收质在界面的分子扩散所形成的平动流体；流体分子的溶解面积将直接影响到后期的扩散程度及吸收效果，而新认知结构的稳定性及可操作性恰好对化学理论在实践中的应用及迁移起到至关重要的作用。
3.3条件维度
“双膜理论”指导下的物质间传质过程存在气液间的相平衡关系，当外界条件发生变化时，如压强、温度、浓度、比表面积等都会引起平衡的移动。从化学学科特点分析，知识量大、覆盖面广、内容零散、理论性强都是影响学习者在化学认知过程中能否建立有效认知结构的主要因素；从主体性角度分析，学习者对于化学学习的兴趣爱好、智力因素及非智力因素、思维方式[2]等也在一定程度上影响着化学认知结构的稳定性和灵活性；从教师角度分析，不同的授课方式、教学策略、课程设计对于学习者的影响是显而易见的，如同样讲解“晶体类型”一节内容，对于场依存型学习者而言，教师采取对概念讲解并对不同类型晶体进行对比的方法与设置疑问层层引导法相比，前者效果更加明显。
4.“双膜理论”指导下有效化学认知结构建构策略分析
4.1提高吸收系数——丰富内容，高效衔接
气液相传质过程中，伴随着气膜阻力和液膜阻力对传质的影响。膜内阻力与膜的厚度成正比，因此加大气液相流体的相对运动速度，使流体内产生搅动，可有效降低吸收阻力，从而实现增大吸收系数的目的。鉴于此，学习者在建构化学认知结构过程中，教师应有意识为其提供内容丰富、灵活性强、贴近生活的化学知识。其特点应包含：内容的“流动性”、知识的“发展性”、内涵的“生命性”、认知的“动态性”，使学习过程真正的“活”起来。如教师在讲到“醇类”一节时，不仅涉及到醇的性质、分类、实验室制法、反应原理等内容，还应渗透生活中的实际案例、实验现象、用途、制备等，并能够适时的传授行而有效的认知方法，使新内容与原有知识形成有效衔接，减弱不同“状态”内容的隔阂，降低同化阻力，从而构建高效的化学认知结构。
4.2增大吸收动力——激发兴趣，提升动机
根据“双膜理论”，物系及能量间的传递并不是自发进行的，只有在条件范围内存在量的梯度才能够实现转化。在气液两相传质过程中，增加吸收推动力，即提高吸收质气相分压或降低液相平衡分压，有利于气体的吸收。根据其特点，学习者在进行化学学习过程中，一方面应提高个体的认知驱动力、激发学习兴趣；另一方面应降低学习难度，有效铲除学习障碍。奥苏贝尔学习动机理论认为，学习者对待事物的态度将直接影响到学习效果。根据化学学习特点，教师应首先为学习者建立自信，有效提到自我效能感，具体体现在能够将抽象的化学理论生动化和简约化、化学实验趣味化和现实化，理论教学与生活实践有机结合，使每一位学习者成为生活中的“化学家”，从而提高学习化学的兴趣[3]。同时，降低学习化学的难度对学习者知识的掌握及情感态度价值观的培养是有利的。难度过大对学习者会产生一定的负面影响，长此以往不利于学习者身心的健康发展。降低学习难度，一方面要求教师运用合理的教学方法，做到因材施教、循序渐进；另一方面应选取合理的教学内容，使之控制在“最近发展区”之内，在培养学习者学习兴趣的同时，实现知识掌握的教学目标。
4.3把握控制因素——科学设计，有的放矢
传质过程中，不同吸收剂对吸收质的吸收效率是不同的。溶解度大的易容气体，相平衡常数较小，导致其在液膜的阻力降低，使气膜阻力远大于液膜阻力，吸收过程受气膜阻力控制。相反，对于难容气体，液膜阻力较大，吸收过程受到液膜阻力影响较明显。根据现代认知心理学关于知识分类的观点，将化学知识分为陈述性知识、程序性知识、策略性知识三大类，不同类型知识对于学习者化学认知结构的构建存在显著差异[4]。基于此，在化学教学中，应针对不同类型的知识设计不同的教学过程和方法，以符合内容多元化的特点（见表3）。
5.结论与反思
“双膜理论”指导下，将物质间的传质机理移植到化学认知结构建构当中，体现学科间互动功能的同时，在理解化学认知过程及影响因素方面也起到了一定的借鉴作用。但值得注意的是，随着所学内容的加深及学习者认知水平的提高，化学认知过程的逻辑性、复杂性、多样性[6]的特点也随之显著。因此，广大教育工作者，尤其是一線教师在注重学习者知识理解与掌握的同时，应更加关注化学学习过程中出现的问题，并予以及时和正确的引导。同时，也希望本文的尝试能够为广大教师及学习者提供一定的启示和帮助。
参考文献：
[1]冷士良.化工单元过程及操作（第二版）.北京：化学工业出版社，2007：151-153
[2]靳莹，刘璐.教育理论与实践，2004，24（12）：42-45
[3]徐敏，王磊.化学教育，2013，（1）： 6-10
[4]李默.教育理论与实践，2009，29（12）：62-64
[5]李杰红，陈代武.现代教育科学，2007（1）114-116
[6]陈慧华.中国校外教育，2012（7）：77-79
作者简介：
吴晓红：宁夏大学化学化工学院教授，硕士研究生导师，研究方向：化学教学论、教学设计等。
毕吉利：宁夏大学化学化工学院研究生，专业：课程与教学论（化学）。
通讯作者：吴晓红