一、课题研究的理论指导
课堂教学活动是一个多种因素相互作用、相互依赖、相互制约的动态平衡过程。它既有教师和学生的人的因素，又有教学过程中的教学目标、教学内容、教学条件、教学方法、教学媒体、教学组织形式、班风、学风、学习结果等因素。这些因素构成了教学活动的输入、输出过程，教学活动是在这些因素不断由异步、无序到同步、有序的循环中前进和发展的。
在这些因素中，学生是教学活动的主体，其他因素都是其学习的外部情境因素。“教师的教”和“学生的学”的优化是影响教与学功能的变量，主要是教师设计的优化，使学生自身因素得到最优化的学习情境和方式，从而提高教学质量。
学习过程是以学生的全部心理活动为基础的，学习过程的顺利进行，仅有一定的认知过程的心理结构（智力结构）是不行的，还必须有一系列的意向过程中的条件（非智力因素）配合，使其互相促进，才能达到学生自主行为的充分表现。
在诸多的情境因素中，教师既是教学活动的组织者和信息的传播者，又是学生学习反应输出信息的接收者。因此，教师在教学中的功能，应在用课程和教材铺设的道路上，努力创设各种教学情境，激发学生学习的意向心理条件，促进认知过程的心理结构的发展，积极开展学习的动力和阻力的相互消长斗争，用教学效果的反馈强化，增进学生学习动力的加速度，使教学活动成为一个省力、高效、完成教学任务的认识和发展过程。教师的主导作用，应是在如何发挥学生主体作用中的主导作用，着眼于培养学生的主体精神和创新能力。
教学活动中创设的教学情境是为教学目标服务的，应有明确的主体、行为、条件、标准，并以教学需要为基础，以确立解决教学问题的步骤为目的，以教学效果达到最优化。
课题“初中化学教学的最优化行动研究”就是研究如何把化学教学活动中师生间的各种行为关系，放在一定的组织形式、途径、媒体和方法等情境中，构成教学的空间结构和时间序列，激发学习的动机、兴趣、情感、意志等意向心理条件，促进其认知心理结构的发展，使师生在具体的时间、地点和条件下，处于同课题、同步、同时态的最佳状态，并产生共鸣，从而完成规定的教学任务，使学生的心理素质得到比较全面的发展。
二、实验内容和方法
⒈实验中的因变量：教学最优化后学生教学目标的到达和情感发展水平的制定。
学生达到教学的目标、自主学习的心理行为表现中的学习动机、兴趣、情感和意志等心理品质的调节与变化是本实验的因变量。依据《全日制中学化学教学大纲》、素质教育要求和教学实际，我们首先制定了本课题的目标体系：
目标内涵发展水平
感受（A）领悟（B）追求（C）
教学目标学生学习的教学质量达到良好优秀
动机是激励人们去行动，以达到一定目的的内在心理过程，它是以需要为基础的。
⑴家长的要求
⑵老师的要求
⑴老师的希望
⑵家长的愿望
⑴自己的前途
⑵祖国的需要
兴趣是人们认识某种事物，从事某种活动，并能经常关心该活动的心理过程。
⑴对某事物或现象有好奇心
⑵想亲自动手尝试
⑴愿意亲自参与
⑵设法动手实践
⑴十分乐意地去体验
⑵迫切期望去探索
情感是人们在认识客观事物的.基础上，对客观事物与个体需要之间关系的态度和体验的心理过程。
⑴能完成老师布置的任务
⑵努力完成老师布置的任务
⑴自主地学习
⑵争取圆满完成老师交的任务
⑴十分乐意地完成老师交给的任务
⑵全身心地投入到学习中去
意志是人们自觉地确定目的，并能支配、调动自己的学习行动，克服困难，从而实现预定目的的心理过程。
⑴主动地预习、复习
⑵积极完成课内外任务
⑴遇到困难不避让
⑵能克服学习中的一切困难
⑴能排除干扰，努力学习
⑵即使遇到挫折或失败仍能坚持学习
我们把目标的发展水平分为“感受”、“领悟”和“追求”，由低到高的三个层次。
（A）感受：感知和初步接受。通常表现为对教学目标内容和要求产生积极的反映。
（B）领悟：领会和觉悟。通常表现为对教学目标内容和要求能够理解，并能用来指导自己的思想和行动。
（C）追求：获求和取得。通常表现为对教学目标内容和要求能够严格遵循，且深刻体验。
⒉实验中的自变量：各种教学情境设置和教学方法的创设。
教学情境的创设是教师主导作用的心理行为表现，本课题研究的情境创设在实体情境、语言情境和想象情境这些基本情境的同时，更多是创设一种质疑、探究、联想的氛围，建立教学师生互动的主体结构，达到“以境透思”的效果。我们总的构思是：变适应型为创造性，变同步伐为多样型，变封闭型为开放型。
⑴教学情境的类型应是多角度、多层次的，如：
创设明确易读的学习目标，调节学习的动机指向，调控激趣。
创设价值展示，需求激趣；学有新知，以新激趣；情感交融，以情激趣；学有成功，信心激趣。增强求知欲望。
创设形象生动的教学意境，调动学习兴趣，吸引学生注意观察，积极思维。
创设形式多样的实验场景，增强学生的动手能力。
创设民主和谐的教学氛围，内化学生的学习情感。
创设先学后讲，留给学生以思考与想象的时空，师生互补，满足学生自主学习的时空需求；体会成功的喜悦。
创设立竿见影的反馈渠道，磨炼学生的学习意志，体现主体的生命活力。
创设团结奋进的班集体，形成互帮、互学的奋发向前的风气。
创设学生“说学”形式（学前说学、学中说学、学后说学、学法说学），增强师生、生师、生生的双向多向交流，让学生主动参与教学过程、寻找最佳学习途径、探索学习规律。
创设形式多种的活动课，培养学生的自学能力、创新精神和实践能力，让学生个性得到发展。
⑵教学情境创设的时间、空间和频率。
我们把引出课题、解决难点的情境称为主情境，其他情境称为自然情境，可以贯穿整个教学过程。其中刻意性明显且对学生感官刺激较强的情境，创设不宜过多，一般每节课2-3次。自然性情境只要有利于学生思维的激发、认知的发展，则可随时进行。
每种教学情境可以对因变量的一个或几个目标产生激发。
课堂教学只是教学的一个主要环节而非全部过程，教学活动应该向课外延伸，所以情境教学的实施不应只限制在课堂教学的时间和空间内。
⑶情境创设合理性的判断。
可用下面两个指标衡量情境创设的合理性：一是教师发生的信号能否在学生中产生积极的反应；二是师生是否有愉悦的心理体验，进入“情境”之中。根据初中生情绪活动的体验的迅速性和外露性，教师可予以判断。
一个好的“教学情境”的创设，应使学生能进入“情境”之中，参与“情境”之中，乐在“情境”之中，完善在“情境”之中。
⒊学生心理行为个别差异发展观察内容
自变量（各种教学情境的创设和教学的优化）对因变量（学生自主学习的心理）激发，是通过学生心理行为差异发展表现的。本实验着重观察以下几方面的行为表现：
⑴课内行为
①一般参与度（如精神状态、记笔记、举手发言、参与讨论、提问正确率、板演、完成课堂作业等情况）。
②自我能力展示（如质疑、动手实验、发表自己的见解、向教师挑战、上讲台小结等情况）。
⑵课外行为
①作业完成情况，预习、复习情况（作业能提出不同解法，超前预习，自学高年级内容等情况）。
②参加课外学科活动情况（课外读物的阅读、魔术表演、参观访问、社会调查、小论文的撰写、小实验的设计等情况）。
③问卷、交谈情况。
④同学间、师生间关系（互帮、团结友爱、互学、谦虚、自律、自立、自信等情况）。
⑤偶发事情的态度（成功、失败、表扬、挫折态度等自我行为自控情况）。
⑶测试成绩变化。
⑷综合评价。
以上观察内容的目的，是从对学生认识中产生，通过运作重新认识学生，即始于学生，终于学生。学生是实验对象和参与者，又是实验成果的鉴定者和受益者。