认知发展是人的感知、注意、思维、想象等认知过程及其品质的发展,是认知结构及知识的准确性等方面的发展。资料显示,化学教育领域中针对原子结构知识认知发展的研究还不够充分。为此,笔者首先结合国内外的相关资料,对认知发展的内涵和影响因素做了进一步阐述,分析了中学化学原子结构概念学习的相关问题,然后,围绕“原子结构”概念设计相关问题,以个案研究和大范围测试相结合的方式,对中学生原子结构知识学习过程中的认知发展状况进行了探查,主要从认知过程和认知结果两个角度,对学生的感知觉、思维品质和能力、知识的丰富性和准确性、认知结构和认知角度等方面进行分析。研究结果显示：在感知觉的发展状况上：(1)在对原子结构知识的文字、图表感知和知觉过程中,初三和高一年级学生欠缺从原子结构层面的微观表征意识,而高二、高三学生有了明显改变,且高三学生微观表征更为具体。(2)初三、高一年级学生对原子结构感知主要处于平面层次上,这与该阶段的学习内容有关。高二学生对原子结构的整体认识与初三、高一水平相差无几,但对核外电子运动规律的认知丰富起来,已有量子力学模型意识,对原子结构的感知由平面向立体构型转换。高三学生多数采用立体的电子云模型来解释原子结构。(3)随着年级的增高,学生结构到性质的转换率逐渐增长,其中高三年级的转换程度最大。(4)在对原子结构的表征方式上,初三学生以语言表征和模型表征为主,模型表征主要通过行星绕日模型来表示。高一、高二、高三年级学生符号表征占主导地位,高二、高三学生模型表征比率上升,多采用电子云模型表示。在思维品质和能力的发展状况上：(1)高二、高三年级的思维深刻性优于初三、高一年级的,主要体现在概念之间关系的建构上。(2)随着年级的增长,学生更注重从化学符号、图表中获取信息,抽象思维的能力提高,其思维的全面性也逐步提高。(3)在思维的批判性上初三、高三年级不如高一、高二年级的学生,主要体现在主要体现在提出的问题仍然局限于课本知识。(4)随着年级的增长,简单记忆的学习策略使用率逐步下降,联想方法的使用人数基本上不变,采用建模方法的学生数逐步增加。在知识的丰富性和准确性上：(1)高二年级学生有关原子、核外电子、原子核三个概念联想的信息平均数最大,知识丰富程度高于其他年级。而在离子概念的联想上,高三年级学生知识最丰富,其它三个年级基本保持不变。(2)少数的模糊观念随年级的增长而减少,高二年级存在的模糊观念数最多。高三年级模糊观念数量减少,持有模糊观念的人数百分比也在减少。在认知结构和认知角度的发展状况上：(1)随着年级的增长,学生知识结构逐步完备,高一、高二、高三年级在原子核、离子节点的支链增长较慢,高一、高二年级在核外电子的支链增长较快,而到了高三核外电子的支链的增长退化。(2)初中阶段学生的认知角度仍停留在孤立、宏观、静止的角度,高中阶段,学生的认知角度不断拓展,逐渐过渡到联系、微观、动态、符号表征等认知角度上。在上述对学生认知发展探查的基础上,笔者提出了三条教学建议：注重化学学科观念的教育、通过多种方式拓展学生思维、教学中要重视学生建模意识和建模能力的培养。