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书名：化学认知结构的测量
定价：58.0
ISBN：9787030542267
作者：周青
版次：1
出版时间：2017-09
内容提要：
在中国基础教育质量监测协同创新中心的战略布局下，本书针对目前我国化学教育的发展需求，以方法性和实践性为特色，系统地介绍了测量方法和实证研究结果。全书共九章，其中**章、第二章为理论部分，主要讲解认知结构的相关概念、理论和测量方法；第三章至第九章为实证研究部分，呈现原子结构和元素周期律、分子结构和化学键、化学反应速率和化学平衡、溶液中的离子平衡、氧化还原反应和电化学、元素及其化合物、有机化学等专题认知结构测查与评价的研究成果。
目录：
目录
前言
上篇 认知结构的理论与测量方法
**章 导论 3
**节 认知结构概述 3
第二节 认知结构的教育学基础 8
第三节 认知结构的心理学基础 9
第二章 认知结构测量的方法 12
**节 词语联想法 12
第二节 树形图法 21
第三节 概念图法 25
第四节 流程图法 27
第五节 测量方法的评价 31
下篇 认知结构的测量与应用
第三章 原子结构和元素周期律的认知结构与学习困难分析 35
**节 原子结构 35
第二节 元素周期律 44
第四章 分子结构和化学键的认知结构与学习困难分析 54
**节 分子结构 54
第二节 化学键 64
第五章 化学反应速率和化学平衡的认知结构与学习困难分析 73
**节 化学反应速率 73
第二节 化学平衡 79
第六章 溶液中的离子平衡的认知结构与学习困难分析 88
**节 弱电解质的电离 88
第二节 盐类水解 96
第三节 沉淀溶解平衡 104
第七章 氧化还原反应和电化学的认知结构与学习困难分析 113
**节 氧化还原反应 113
第二节 原电池 121
第三节 电解池 129
第八章 元素及其化合物的认知结构与学习困难分析 137
**节 铝及其化合物 137
第二节 氯及其化合物 144
第九章 有机化学的认知结构与学习困难分析 152
**节 乙烯 152
第二节 卤代烃 159
第三节 苯酚 167
第四节 乙醇 177
第五节 醛 186
第六节 乙酸 196
参考文献 205
在线试读：
上篇 认知结构的理论与测量方法
**章 导论
**节 认知结构概述
一、认知结构的概念
“认知”(cognition) 一词来源于拉丁文“cognoscere”，意为“对……的认知”，即个体获得知识和解决问题的能力和操作，也就是信息加工(information processing) 的能力和过程。1967年，Neisser在《认知心理学》(Cognitive Psychology)一书中将“认知”定义为感觉输入的变换、减少、解释、储存、恢复和使用等所有过程。认知是一个复杂的心理过程，包括知觉、记忆、注意、决策、推理等心理活动，所有这些心理能力构成了复杂的心理学系统，其综合起来的功能就是认知。从认知心理学的角度理解，认知是指对主体认识客观事物的过程或对主体认识客观事物的分析，是主体内在心理活动的产物。“结构”(structure) 一词来源于拉丁文“stoctura ”，意为部分构成整体，既是一种观念形态，又是一种运动形态。结构具有整体性、转换、自动调节等特点。那么，什么是认知结构呢？自认知心理学产生起，认知心理学家对“认知结构”的概念都有不同的解释，在认知心理学发展的过程中，曾出现过众多的术语来描述“认知结构”，如“格式塔”“认知模式”“认知地图”“图式”“架构”“再现表象系统”“知识经验结构”“过去经验的组织”等，这些都是它在不同时期的不同名称。
从认知心理学起源到现在，认知结构的理论内涵经历了皮亚杰、布鲁纳、奥苏贝尔等心理学家的传承与发展，其内涵也得到扩展并逐渐成熟。皮亚杰*早提出了认知结构，他认为认知结构是学习者头脑中的知识结构，是学习者全部的观念或者某一知识领域内观念的内容和组织。皮亚杰认为学习意义的获得是学习者在自己原有知识经验的基础上，对新知识的重新认识和编码，即新知识与原有经验或材料的相互作用形成一个内部的知识结构，这一知识结构就是认知结构。他提出认知结构包括图式、同化、顺应和平衡四个要素，而认知结构就是以这四种要素的形式表现出来的。布鲁纳认为认知结构是人关于现实世界的内在的编码系统，是一系列相互关联的、非具体性的类目。他认为构成认知结构的核心就是一套类别及类别编码系统。布鲁纳首次详细界定了认知结构的概念。奥苏贝尔创造性地吸收了皮亚杰和布鲁纳等的观点，提出认知结构就是个体头脑中的知识结构。他认为认知结构有广义和狭义之分，广义上讲是学习者观念的全部内容和组织；狭义上讲是学习者在某一特殊知识领域的观念的内容和组织。建构主义学派则发展了皮亚杰的理论，认为认知结构是同化和顺应的双重建构过程，认知结构的形成需要发生多次的同化和顺应，没有认知结构的建构就没有知识的发展。建构主义提出，认知结构是主体凭借外部活动逐步建构起来并不断完善的知识组织体，是知识形成的心理结构，也是知识发展过程中新知识形成的机制。此外，建构主义强调个体在认知结构建构中的主观能动性。在此基础上，一些学者提出认知结构就是学习者头脑中的知识结构，是知识结构内化在学习者头脑中所形成的观念的内容和组织，这个内化过程主要是由学习者主体决定的，是别人无法替代的。由于不同个体原有知识和信息处理模式不同，个体所形成的认知结构具有个体差异性。认知结构是学习的起点，也是学习的*终目标。研究学习者认知结构可以帮助教师了解学生在学习过程中的心理变化过程及其规律，及时了解学生的学习情况，促进学生有意义学习，发展和研究学生的认知结构对教师的教学和学生的学习都有非常重要的作用。
综观认知结构相关研究历史发现，人们对于认知结构的认识伴随着人们对学习的理解和认识的不断深化。一方面，不同学者从不同角度对认知结构作出多种解释和说明，虽尚无完全统一的认识，但已存在一些基本共识：①认知结构影响新信息的理解、整合，影响解决特定领域问题的能力形成过程；②认知结构与学习材料的知识结构存在重要联系；③认知结构主要涉及概念及概念间的多重联系，并具有网络化特征。另一方面，认知结构自其成为一种构想之初就一直伴随着人们对其如何测量的探索，其内涵的界定往往与对其进行测量和表征的目的息息相关。
二、认知结构的类型与特征
简单来说，认知结构就是学生头脑中的知识结构，即知识结构通过内化在学生头脑中所形成的观念的内容和组织。根据认知结构的产生与发展状态不同，可以把学生具有的认知结构分为三种形式：一般认知结构、原始认知结构和良好认知结构。
(一) 一般认知结构
根据皮亚杰关于结构具有整体性、转化性和特异性的学说，学生具有的一般认知结构也有这三个特点。
(1) 整体性：是指在认知结构中各成分之间呈现有机性联系，而不是各独立成分的混合。这种整体性在学习活动中表现为新的知识与原有知识不断沟通、同化，形成具有一定整体性和相对独立性的“知识块”。在这种“知识块”中，各知识点的联系与组织方式呈交错型网状结构，占据网的“节点”的是基本事实、基本概念和原理。这种“知识块”能充分揭示知识的内在联系，是学生形成系统化、整体化的认知结构的基石。
(2) 转化性：是指认知结构不是静止的，而是处于不断的发展变化之中。随着时间的推移，学生认知结构总是处于不断的运动和变化之中，新旧知识结构不断交替转换。当新的知识与学习者原有认知结构发生作用时，通过同化或顺应，原有认知结构得以扩展、改组或重建，从而使原有认知结构向新的更加完善的认知结构不断转化。一般来说，随着学习者学龄的增加，以及学习内容的不断丰富与深化，学习者的认知结构不断地由原有认知结构向新的认知结构转换。
(3) 特异性：是指认知结构存在个体差异性。由于每个学生的认知方式存在着差异，对同一事物的认知不可能完全相同，这就表现出学生认知结构的多样性或特异性。一般来说，根据学生思维方式的倾向性，可以把学生的认知结构分为两大类：表征性认知结构和功能性认知结构。表征性认知结构占优势的人擅长抓住事物的关系进行思考，喜爱对事物的特征进行判断，功能性认知结构占优势的人则注重行动次序与事物作用的原理。这两种不同的认知结构在不同的个体上占有不同的优势，从而形成不同的认知结构，表现出认知结构的个体差异性。
(二) 原始认知结构
20世纪70年代以来，西方国家一些从事科学教学研究的学者先后对学生的前科学知识进行了大量调查研究，取得了丰富的**手资料和研究成果。这些研究成果表明，早在学生正式学习科学课程以前，他们就通过对日常生活中一些现象的观察和体验，在头脑中反复构建形成一些非科学的概念和儿童阶段特有的思维方式。例如，把植物的地下部分都称为根，把茎一概视为地上部分，把复叶的小叶当成叶，把植物学上的花冠部分称为花，把肉质可食的果皮称为果实，等等。一般将学生在学习科学课程以前形成的有关概念称为“前概念”，而把学生围绕“前概念”建立起来的特有的认知结构称为“原认知结构”或“原始认知结构”。
一般来说，学生通过前概念学习建立的这种原始认知结构具有如下特征。
(1) 自发性。学生头脑中的原始认知结构是自发形成的。过去，教师在教学中常误认为学生学习知识之前头脑如同一张“白纸”，教师可以在上面任意涂画，但事实并非如此。学生在多年的生活实践中，通过个体与环境的接触，逐步形成了对各种现象和规律的独特看法，并逐步内化为自己的思维模式和行为规则。
(2) 特异性。由于每个学生的生活环境、活动范围、认知方式等的差异，对同一事物的认识、感受也不完全相同，这就表现出学生原始认知结构的多样性或特异性。例如，一些初中学生在解释“为什么根有向地性”时，他们回答：“是地球的吸引力作用的结果”，“根要吸收土壤深层的水和无机盐”，“根要扎得更牢些”，等等。
(3) 表象性。由于儿童认知事物的能力有限及认知过程的自发性，他们的前概念往往比较肤浅、直观，一般还停留在表象的概括水平上，不能脱离具体表象而形成抽象的概念，自然也无法摆脱局部事物的片面性而把握事物的本质。例如，学生对遗传的认识只能停留在“龙生龙，凤生凤，老鼠生子会打洞”，“种瓜得瓜，种豆得豆”等表象概括水平上。但是，这种前概念无疑又是学生自己的精神财富，因为这些前概念是儿童在现实生活中认识特殊事物的一种有价值的工具。因此，不应把建立在前概念基础上的原始认知结构看成一种思维垃圾加以排斥，而应该把它们作为学生认识事物必可不少的一个阶段，作为一种低级的认知结构，并有待于向高级的、科学的认知结构转换。
(4) 迁移性。学生的前概念含有自己对自然界的先入为主的印象，又是自己“切身体验”到的东西，同时，儿童又要凭借这种原始认知结构来认识世界，并也能成功地解释某些特殊现象。因此，学生往往对自己的这些前概念深信不疑，并试图将这些原始认知结构迁移到对新环境、新现象的解释中。因而，这种原始认知结构有很强的顽强性，不可能通过教学将科学概念硬性灌输给学生，就能一劳永逸地形成新的认知结构。
(三) 良好认知结构
学科学习的主要目的就是形成良好的学科认知结构，从而发展学生的学科能力。而学生能否形成良好的学科认知结构，取决于学生原有的认知结构中是否具有清晰的(可辨别的)、可用于同化新知识的观念(固定点)以及这些观念的稳定情况。根据认知心理学家奥苏贝尔的研究，良好的学科认知结构应有如下三个特点。
(1) 可利用性。当学习者学习新的知识时，他原有的认知结构中具有同化新的知识的固定点。
(2) 可辨别性。当原有的认知结构同化新知识时，新旧知识的异同点可以被清晰辨别。
(3) 稳定性。认知结构中的原有观念是相对稳定的。
作者把认知结构用流程图进行表征，从广度、丰富度、整合度、错误描述和信息检索率五个方面进行定量分析，多次实验研究证明良好认知结构一般具备如下特征：①广度大，即被试认知结构中知识点的数目较多；②丰富度大，即被试认知结构联系比较密切；③整合度好，即知识之间协调性和整合性较强；④错误描述少或基本没有；⑤信息检索率高，即被试能在短时间内检索到较多知识内容。
三、影响认知结构形成的因素
认知结构的构建，从静态因素来看，它是知识在头脑中的储存形式；从动态因素来看，则是学习者加工、同化、处理新知识的一个连续的系统(或称体系)化学认知结构，并不等同于教材中的“化学知识结构”，也不等同于教师“讲授的逻辑体系”，而是学生已有的知识经验(自然不仅仅是所学学科领域的经验)与智力活动相融合的结果，这里讲的“智力活动”是指学习者的智力因素(注意力、记忆力、思维力等)与非智力因素(兴趣、动机、情感、意志等)协同运作的过程。研究表明，认知结构的构建受以下三个重要因素的影响：知识的类型、知识的表征与知识的组织。
(一) 知识的类型
当前关于对知识的认识，有的仅局限在陈述性知识方面，即个人关于世界“是什么”的知识。现代认知心理学所倡导的一种广义知识观，把知识、技能和策略都统一在同一个“知识”概念范畴内。美国心理学家梅耶提出了一种广义的知识观，知识的类型广义上可以分为三类：陈述性知识、程序性知识和策略性知识。陈述性知识是指关于自然和社会的事实性知识，用于回答“是什么”的问题；程序性知识是指在一定条件下可以使用的一系列操作步骤或算法，其核心成分是概念和规则的运用，是回答“怎么办”的问题；策略性知识是指如何学习和思维的知识。各类知识的特征不同，在构建认知结构时内化的层次和力度也不同。在传统教学中，一般比较重视陈述性知识和程序性知识，而策略性知识往往被忽视或者重视不够，从而导致学生的认知结构在知识类型方面存在缺陷，造成了认知结构的不完备。对于具体的化学教学，教师应该把陈述性知识、程序性知识和策略性知识有机地协调起来，努力使学生构建完整的化学知识体系。
(二) 知识的表征
表征是指知识或信息以什么样的形式储存在学生的头脑中，即知识或信息在头脑中是如何表示的。在学生学习过程中，输入的知识信息并不是在学习者的头脑中直接表示出来的，而是转化成了有意义的符号。例如，学习者感知到了金属钠的外观，这些刺激在头脑中并非以所看到的外观的原始形式直接呈现出来，而是转化成神经能，神经能又通过加工，从而形成关于钠的内容和组织，也即图式。学习者理解这些图式，并且使之与其他图式的信息相结合，就为他提供了解答相关问题的根据，这一过程就是表征。可见，表征是指思想、事件、事物等在头脑中的获得、储存、转化、形成图式并付之运用的过程。
表征涉及信息在内部加工的整个过程，如果加以概括，则主要涉及两个因素：知识的结构和知识的转化。任何一种认知活动，必须包括这两个因素的协同作用。这种协同作用有点像蜜蜂的蜂房结构和蜂房内部的操作进程。蜂房的结构是由蜜蜂修建的，而且大小、形状、位置、容量等方面是相对稳定或不变的。但是，蜜蜂的活动，如采集、运输和储存等却在不
定价：58.0
ISBN：9787030542267
作者：周青
版次：1
出版时间：2017-09
内容提要：
在中国基础教育质量监测协同创新中心的战略布局下，本书针对目前我国化学教育的发展需求，以方法性和实践性为特色，系统地介绍了测量方法和实证研究结果。全书共九章，其中**章、第二章为理论部分，主要讲解认知结构的相关概念、理论和测量方法；第三章至第九章为实证研究部分，呈现原子结构和元素周期律、分子结构和化学键、化学反应速率和化学平衡、溶液中的离子平衡、氧化还原反应和电化学、元素及其化合物、有机化学等专题认知结构测查与评价的研究成果。
目录：
目录
前言
上篇 认知结构的理论与测量方法
**章 导论 3
**节 认知结构概述 3
第二节 认知结构的教育学基础 8
第三节 认知结构的心理学基础 9
第二章 认知结构测量的方法 12
**节 词语联想法 12
第二节 树形图法 21
第三节 概念图法 25
第四节 流程图法 27
第五节 测量方法的评价 31
下篇 认知结构的测量与应用
第三章 原子结构和元素周期律的认知结构与学习困难分析 35
**节 原子结构 35
第二节 元素周期律 44
第四章 分子结构和化学键的认知结构与学习困难分析 54
**节 分子结构 54
第二节 化学键 64
第五章 化学反应速率和化学平衡的认知结构与学习困难分析 73
**节 化学反应速率 73
第二节 化学平衡 79
第六章 溶液中的离子平衡的认知结构与学习困难分析 88
**节 弱电解质的电离 88
第二节 盐类水解 96
第三节 沉淀溶解平衡 104
第七章 氧化还原反应和电化学的认知结构与学习困难分析 113
**节 氧化还原反应 113
第二节 原电池 121
第三节 电解池 129
第八章 元素及其化合物的认知结构与学习困难分析 137
**节 铝及其化合物 137
第二节 氯及其化合物 144
第九章 有机化学的认知结构与学习困难分析 152
**节 乙烯 152
第二节 卤代烃 159
第三节 苯酚 167
第四节 乙醇 177
第五节 醛 186
第六节 乙酸 196
参考文献 205
在线试读：
上篇 认知结构的理论与测量方法
**章 导论
**节 认知结构概述
一、认知结构的概念
“认知”(cognition) 一词来源于拉丁文“cognoscere”，意为“对……的认知”，即个体获得知识和解决问题的能力和操作，也就是信息加工(information processing) 的能力和过程。1967年，Neisser在《认知心理学》(Cognitive Psychology)一书中将“认知”定义为感觉输入的变换、减少、解释、储存、恢复和使用等所有过程。认知是一个复杂的心理过程，包括知觉、记忆、注意、决策、推理等心理活动，所有这些心理能力构成了复杂的心理学系统，其综合起来的功能就是认知。从认知心理学的角度理解，认知是指对主体认识客观事物的过程或对主体认识客观事物的分析，是主体内在心理活动的产物。“结构”(structure) 一词来源于拉丁文“stoctura ”，意为部分构成整体，既是一种观念形态，又是一种运动形态。结构具有整体性、转换、自动调节等特点。那么，什么是认知结构呢？自认知心理学产生起，认知心理学家对“认知结构”的概念都有不同的解释，在认知心理学发展的过程中，曾出现过众多的术语来描述“认知结构”，如“格式塔”“认知模式”“认知地图”“图式”“架构”“再现表象系统”“知识经验结构”“过去经验的组织”等，这些都是它在不同时期的不同名称。
从认知心理学起源到现在，认知结构的理论内涵经历了皮亚杰、布鲁纳、奥苏贝尔等心理学家的传承与发展，其内涵也得到扩展并逐渐成熟。皮亚杰*早提出了认知结构，他认为认知结构是学习者头脑中的知识结构，是学习者全部的观念或者某一知识领域内观念的内容和组织。皮亚杰认为学习意义的获得是学习者在自己原有知识经验的基础上，对新知识的重新认识和编码，即新知识与原有经验或材料的相互作用形成一个内部的知识结构，这一知识结构就是认知结构。他提出认知结构包括图式、同化、顺应和平衡四个要素，而认知结构就是以这四种要素的形式表现出来的。布鲁纳认为认知结构是人关于现实世界的内在的编码系统，是一系列相互关联的、非具体性的类目。他认为构成认知结构的核心就是一套类别及类别编码系统。布鲁纳首次详细界定了认知结构的概念。奥苏贝尔创造性地吸收了皮亚杰和布鲁纳等的观点，提出认知结构就是个体头脑中的知识结构。他认为认知结构有广义和狭义之分，广义上讲是学习者观念的全部内容和组织；狭义上讲是学习者在某一特殊知识领域的观念的内容和组织。建构主义学派则发展了皮亚杰的理论，认为认知结构是同化和顺应的双重建构过程，认知结构的形成需要发生多次的同化和顺应，没有认知结构的建构就没有知识的发展。建构主义提出，认知结构是主体凭借外部活动逐步建构起来并不断完善的知识组织体，是知识形成的心理结构，也是知识发展过程中新知识形成的机制。此外，建构主义强调个体在认知结构建构中的主观能动性。在此基础上，一些学者提出认知结构就是学习者头脑中的知识结构，是知识结构内化在学习者头脑中所形成的观念的内容和组织，这个内化过程主要是由学习者主体决定的，是别人无法替代的。由于不同个体原有知识和信息处理模式不同，个体所形成的认知结构具有个体差异性。认知结构是学习的起点，也是学习的*终目标。研究学习者认知结构可以帮助教师了解学生在学习过程中的心理变化过程及其规律，及时了解学生的学习情况，促进学生有意义学习，发展和研究学生的认知结构对教师的教学和学生的学习都有非常重要的作用。
综观认知结构相关研究历史发现，人们对于认知结构的认识伴随着人们对学习的理解和认识的不断深化。一方面，不同学者从不同角度对认知结构作出多种解释和说明，虽尚无完全统一的认识，但已存在一些基本共识：①认知结构影响新信息的理解、整合，影响解决特定领域问题的能力形成过程；②认知结构与学习材料的知识结构存在重要联系；③认知结构主要涉及概念及概念间的多重联系，并具有网络化特征。另一方面，认知结构自其成为一种构想之初就一直伴随着人们对其如何测量的探索，其内涵的界定往往与对其进行测量和表征的目的息息相关。
二、认知结构的类型与特征
简单来说，认知结构就是学生头脑中的知识结构，即知识结构通过内化在学生头脑中所形成的观念的内容和组织。根据认知结构的产生与发展状态不同，可以把学生具有的认知结构分为三种形式：一般认知结构、原始认知结构和良好认知结构。
(一) 一般认知结构
根据皮亚杰关于结构具有整体性、转化性和特异性的学说，学生具有的一般认知结构也有这三个特点。
(1) 整体性：是指在认知结构中各成分之间呈现有机性联系，而不是各独立成分的混合。这种整体性在学习活动中表现为新的知识与原有知识不断沟通、同化，形成具有一定整体性和相对独立性的“知识块”。在这种“知识块”中，各知识点的联系与组织方式呈交错型网状结构，占据网的“节点”的是基本事实、基本概念和原理。这种“知识块”能充分揭示知识的内在联系，是学生形成系统化、整体化的认知结构的基石。
(2) 转化性：是指认知结构不是静止的，而是处于不断的发展变化之中。随着时间的推移，学生认知结构总是处于不断的运动和变化之中，新旧知识结构不断交替转换。当新的知识与学习者原有认知结构发生作用时，通过同化或顺应，原有认知结构得以扩展、改组或重建，从而使原有认知结构向新的更加完善的认知结构不断转化。一般来说，随着学习者学龄的增加，以及学习内容的不断丰富与深化，学习者的认知结构不断地由原有认知结构向新的认知结构转换。
(3) 特异性：是指认知结构存在个体差异性。由于每个学生的认知方式存在着差异，对同一事物的认知不可能完全相同，这就表现出学生认知结构的多样性或特异性。一般来说，根据学生思维方式的倾向性，可以把学生的认知结构分为两大类：表征性认知结构和功能性认知结构。表征性认知结构占优势的人擅长抓住事物的关系进行思考，喜爱对事物的特征进行判断，功能性认知结构占优势的人则注重行动次序与事物作用的原理。这两种不同的认知结构在不同的个体上占有不同的优势，从而形成不同的认知结构，表现出认知结构的个体差异性。
(二) 原始认知结构
20世纪70年代以来，西方国家一些从事科学教学研究的学者先后对学生的前科学知识进行了大量调查研究，取得了丰富的**手资料和研究成果。这些研究成果表明，早在学生正式学习科学课程以前，他们就通过对日常生活中一些现象的观察和体验，在头脑中反复构建形成一些非科学的概念和儿童阶段特有的思维方式。例如，把植物的地下部分都称为根，把茎一概视为地上部分，把复叶的小叶当成叶，把植物学上的花冠部分称为花，把肉质可食的果皮称为果实，等等。一般将学生在学习科学课程以前形成的有关概念称为“前概念”，而把学生围绕“前概念”建立起来的特有的认知结构称为“原认知结构”或“原始认知结构”。
一般来说，学生通过前概念学习建立的这种原始认知结构具有如下特征。
(1) 自发性。学生头脑中的原始认知结构是自发形成的。过去，教师在教学中常误认为学生学习知识之前头脑如同一张“白纸”，教师可以在上面任意涂画，但事实并非如此。学生在多年的生活实践中，通过个体与环境的接触，逐步形成了对各种现象和规律的独特看法，并逐步内化为自己的思维模式和行为规则。
(2) 特异性。由于每个学生的生活环境、活动范围、认知方式等的差异，对同一事物的认识、感受也不完全相同，这就表现出学生原始认知结构的多样性或特异性。例如，一些初中学生在解释“为什么根有向地性”时，他们回答：“是地球的吸引力作用的结果”，“根要吸收土壤深层的水和无机盐”，“根要扎得更牢些”，等等。
(3) 表象性。由于儿童认知事物的能力有限及认知过程的自发性，他们的前概念往往比较肤浅、直观，一般还停留在表象的概括水平上，不能脱离具体表象而形成抽象的概念，自然也无法摆脱局部事物的片面性而把握事物的本质。例如，学生对遗传的认识只能停留在“龙生龙，凤生凤，老鼠生子会打洞”，“种瓜得瓜，种豆得豆”等表象概括水平上。但是，这种前概念无疑又是学生自己的精神财富，因为这些前概念是儿童在现实生活中认识特殊事物的一种有价值的工具。因此，不应把建立在前概念基础上的原始认知结构看成一种思维垃圾加以排斥，而应该把它们作为学生认识事物必可不少的一个阶段，作为一种低级的认知结构，并有待于向高级的、科学的认知结构转换。
(4) 迁移性。学生的前概念含有自己对自然界的先入为主的印象，又是自己“切身体验”到的东西，同时，儿童又要凭借这种原始认知结构来认识世界，并也能成功地解释某些特殊现象。因此，学生往往对自己的这些前概念深信不疑，并试图将这些原始认知结构迁移到对新环境、新现象的解释中。因而，这种原始认知结构有很强的顽强性，不可能通过教学将科学概念硬性灌输给学生，就能一劳永逸地形成新的认知结构。
(三) 良好认知结构
学科学习的主要目的就是形成良好的学科认知结构，从而发展学生的学科能力。而学生能否形成良好的学科认知结构，取决于学生原有的认知结构中是否具有清晰的(可辨别的)、可用于同化新知识的观念(固定点)以及这些观念的稳定情况。根据认知心理学家奥苏贝尔的研究，良好的学科认知结构应有如下三个特点。
(1) 可利用性。当学习者学习新的知识时，他原有的认知结构中具有同化新的知识的固定点。
(2) 可辨别性。当原有的认知结构同化新知识时，新旧知识的异同点可以被清晰辨别。
(3) 稳定性。认知结构中的原有观念是相对稳定的。
作者把认知结构用流程图进行表征，从广度、丰富度、整合度、错误描述和信息检索率五个方面进行定量分析，多次实验研究证明良好认知结构一般具备如下特征：①广度大，即被试认知结构中知识点的数目较多；②丰富度大，即被试认知结构联系比较密切；③整合度好，即知识之间协调性和整合性较强；④错误描述少或基本没有；⑤信息检索率高，即被试能在短时间内检索到较多知识内容。
三、影响认知结构形成的因素
认知结构的构建，从静态因素来看，它是知识在头脑中的储存形式；从动态因素来看，则是学习者加工、同化、处理新知识的一个连续的系统(或称体系)化学认知结构，并不等同于教材中的“化学知识结构”，也不等同于教师“讲授的逻辑体系”，而是学生已有的知识经验(自然不仅仅是所学学科领域的经验)与智力活动相融合的结果，这里讲的“智力活动”是指学习者的智力因素(注意力、记忆力、思维力等)与非智力因素(兴趣、动机、情感、意志等)协同运作的过程。研究表明，认知结构的构建受以下三个重要因素的影响：知识的类型、知识的表征与知识的组织。
(一) 知识的类型
当前关于对知识的认识，有的仅局限在陈述性知识方面，即个人关于世界“是什么”的知识。现代认知心理学所倡导的一种广义知识观，把知识、技能和策略都统一在同一个“知识”概念范畴内。美国心理学家梅耶提出了一种广义的知识观，知识的类型广义上可以分为三类：陈述性知识、程序性知识和策略性知识。陈述性知识是指关于自然和社会的事实性知识，用于回答“是什么”的问题；程序性知识是指在一定条件下可以使用的一系列操作步骤或算法，其核心成分是概念和规则的运用，是回答“怎么办”的问题；策略性知识是指如何学习和思维的知识。各类知识的特征不同，在构建认知结构时内化的层次和力度也不同。在传统教学中，一般比较重视陈述性知识和程序性知识，而策略性知识往往被忽视或者重视不够，从而导致学生的认知结构在知识类型方面存在缺陷，造成了认知结构的不完备。对于具体的化学教学，教师应该把陈述性知识、程序性知识和策略性知识有机地协调起来，努力使学生构建完整的化学知识体系。
(二) 知识的表征
表征是指知识或信息以什么样的形式储存在学生的头脑中，即知识或信息在头脑中是如何表示的。在学生学习过程中，输入的知识信息并不是在学习者的头脑中直接表示出来的，而是转化成了有意义的符号。例如，学习者感知到了金属钠的外观，这些刺激在头脑中并非以所看到的外观的原始形式直接呈现出来，而是转化成神经能，神经能又通过加工，从而形成关于钠的内容和组织，也即图式。学习者理解这些图式，并且使之与其他图式的信息相结合，就为他提供了解答相关问题的根据，这一过程就是表征。可见，表征是指思想、事件、事物等在头脑中的获得、储存、转化、形成图式并付之运用的过程。
表征涉及信息在内部加工的整个过程，如果加以概括，则主要涉及两个因素：知识的结构和知识的转化。任何一种认知活动，必须包括这两个因素的协同作用。这种协同作用有点像蜜蜂的蜂房结构和蜂房内部的操作进程。蜂房的结构是由蜜蜂修建的，而且大小、形状、位置、容量等方面是相对稳定或不变的。但是，蜜蜂的活动，如采集、运输和储存等却在不