随着国家教育的发展,学校教育是我国现阶段最佳的教育形式,课程教学一直是教育领域研究的重点,基于现下课堂教学中,教师往往从教材出发,按照线性顺序来讲解知识点,忽视了学生的学习需求、对知识的理解方式和程度与原有认知结构存在一定差距的问题,因而缺乏依据知识点的一般规律来设计教学过程和主动思维的意识,以碎片化的形式存储知识点,难以整合完整的知识结构,不能在头脑中形成清晰的认知结构,实现高效率有意义的学习。因此如何整合和改造教材中的知识点,形成直观的拓扑知识网络,通过属性分析实现认知结构的优化,提升学生的学习能力和学习方式,促进教育优化是当下研究的关键问题。本研究以认知结构的建构为切入点,聚焦碎片化知识点和传统式线性教学导致的知识结构关联性匮乏问题,学生无法建立与教材知识结构相匹配的认知结构,面对复杂的知识内容,无法寻求适当的学习路径进行有效学习,因此通过对教材知识点内容构建拓扑知识网络结构,分析相关属性指标,为教育教学提供指导性建议。通过运用复杂网络的相关概念,分析教材中的知识点关系,构建相关的拓扑知识网络结构,为学生知识的迁移提供依据,为教师课堂的教学设计提供一定的辅助,更好地实现学生线性认知向网络化认知的转变。主要研究内容如下:（1）通过运用建构主义理论和认知结构迁移理论,明确认知结构对学生的学习效果起着至关重要的作用,构建知识结构与认知结构的相关性模型,明确构建网络化知识结构的重要性。以复杂网络理论为基础,选择初中八年级上册物理知识内容为本次研究对象,根据教材和课程标准,确定相应的知识点,来完成拓扑知识网络中节点的选取;根据先行组织者策略确定知识点间的关系,以邻接矩阵的形式存储知识点的数量和知识点间的关系,从而来进行知识网络的构建,并以拓扑知识的结构可视化呈现。（2）分析知识网络的结构和相关属性,从网络密度、节点中心度、聚类系数等指标来分析网络知识结构的相关属性和特征,综合学生的认知特点和个性差异,从认知结构三变量入手进行优化;依据拓扑排序算法对知识点间路径进行规划,从认知结构优化和学习路径规划两个方面为教育教学效果的提升提供实质性建议。