高中生解決情境性化學(xué)問題的初步研究

談嬋荷

摘要：文章在理論研究的基礎(chǔ)上，對情境性化學(xué)問題的特點以及學(xué)生解決情境性化學(xué)問題的心理機制進行了初步探討。研究表明，學(xué)生解決情境性化學(xué)問題的能力普遍偏低，并且受化學(xué)知識、問題情境類型、性別差異等因素的影響。

關(guān)鍵詞：問題情境；化學(xué)問題解決；影響因素

文章編號：1008-0546（2016）10-0030-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.011

在高中化學(xué)課程標準中明確指出“正確認識科學(xué)、技術(shù)與社會的相互關(guān)系，能運用所學(xué)知識解釋生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象，解決與化學(xué)有關(guān)的一些實際問題，初步樹立社會可持續(xù)發(fā)展的思想”，表明了學(xué)習(xí)化學(xué)知識的意義在于服務(wù)于人類生活、發(fā)展，為社會進步做出貢獻。讓學(xué)生學(xué)習(xí)有用的、真實的化學(xué)知識是高中化學(xué)新課程內(nèi)容的特點。教學(xué)中要充分利用教學(xué)資源，讓學(xué)生在真實的情境中了解化學(xué)與社會發(fā)展、科技進步的密切關(guān)系，提高學(xué)生在各個不同的情境中解決化學(xué)問題的能力。因此，我們?nèi)缒苤绬栴}情境會對學(xué)生化學(xué)問題的解決造成怎樣的影響，從而找到消除其影響的教學(xué)策略，將會對學(xué)生提高解決化學(xué)問題的能力起到很大的幫助。

一、情境性化學(xué)問題的特征

化學(xué)問題包含的范圍很大，它的含義不僅包含有一般的問題解決中的問題，也包括化學(xué)學(xué)科中所有的知識內(nèi)容：理論知識中的化學(xué)概念，化學(xué)符號、化學(xué)原理的應(yīng)用，化學(xué)實驗中的操作、現(xiàn)象、裝置等，還包含了化學(xué)與其他學(xué)科存在的內(nèi)在關(guān)系，化學(xué)與社會實際生產(chǎn)、生活、自然界的聯(lián)系，但凡是在學(xué)生頭腦中出現(xiàn)的有關(guān)于化學(xué)的各種疑問都是屬于化學(xué)問題的范疇。所以，化學(xué)問題在具有問題情境、已有的知識和技能、障礙、方法這四方面的要素的同時又具有它自身的學(xué)科特征。

問題情境是呈現(xiàn)化學(xué)概念、化學(xué)原理等有關(guān)化學(xué)知識的具有現(xiàn)實意義的載體。它可以來自于現(xiàn)實生活中與化學(xué)相關(guān)的各個領(lǐng)域，也可以是新科技、新產(chǎn)品，還可以是與其他領(lǐng)域相關(guān)的內(nèi)容?？傊?，問題情境是問題中呈現(xiàn)的與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的現(xiàn)實背景，如文化、環(huán)境和活動等。

綜合化學(xué)問題和問題情境這兩個核心概念，筆者認為情境性化學(xué)問題主要有以下三個特征：

（1）新穎性。情境性化學(xué)問題中所含信息是新穎的。這些信息往往來自于最新的科技成果以及與化學(xué)有關(guān)的最新社會事件等，如：科技研究熱點中的化學(xué)問題、化學(xué)新材料或新物質(zhì)。

（2）應(yīng)用性。問題的情境大多來源于生產(chǎn)、生活，又服務(wù)于生產(chǎn)、生活，如：環(huán)境保護、能源問題、食品安全等。

（3）障礙性。問題情境的存在加大了問題空間的復(fù)雜程度，增加了學(xué)生的思維容量，給學(xué)生問題解決造成了障礙。學(xué)生在解決情境性化學(xué)問題時總感覺有困難，不自信，甚至產(chǎn)生畏懼心理。

二、情境性化學(xué)問題解決的心理機制

在借鑒已有研究的基礎(chǔ)上，筆者認為解決情境性化學(xué)問題的心理機制如圖1所示。由感受器獲取問題情境中的信息后，在大腦中把信息儲存于短時記憶，同時通過反應(yīng)器對問題進行初步表征：將問題情境中所含信息進行提取、組織、加工和表達。在表征的基礎(chǔ)上通過運用原型匹配（如果大腦中存在相對應(yīng)的原型）或分析推理等解決問題的策略最終將問題解決。在整個問題解決的過程中，都受到元認知的監(jiān)控，同時也需要不斷地反思監(jiān)控。

三、問題情境對化學(xué)問題解決的影響

1. 研究對象

根據(jù)研究的目的和要求，從江蘇省某四星級中學(xué)中選取了高二年級的3個理化平行班學(xué)生作為被試，共計回收有效測試卷152份。其中男生118名，女生34名。這些學(xué)生已經(jīng)有了兩年的高中學(xué)習(xí)經(jīng)歷，具有了一定的基礎(chǔ)知識和基本技能，也掌握了一些解決問題的策略和方法，所以相比較高一、高三學(xué)生來說，他們既不是問題解決的新手也不是問題解決的專家，選擇這些學(xué)生作為研究對象有利于分析學(xué)生解決問題的心理。

2. 研究材料

歷年來的化學(xué)高考試題都是經(jīng)過了眾多專家審核，事實證明都具有很高的信度和效度，所以歷年高考測試題是我們選擇測試項目的理想來源。在初步確定測試項目的內(nèi)容、形式和結(jié)構(gòu)后，先后征求了專家和經(jīng)驗豐富的高中化學(xué)教師的意見，根據(jù)他們的反饋意見把題目改編成3種不同形式的測試卷。第1份測試卷主要以文字呈現(xiàn)問題情境，第2份主要以圖表呈現(xiàn)問題情境，第3份為去情境化的化學(xué)試題（作為對照）。為減少被試做題時的盲目性，強調(diào)每道題后寫明解題過程（沒說明理由的不作記分統(tǒng)計）。

3. 研究程序與方法

先由152名被試在45分鐘內(nèi)完成測試卷，測試結(jié)果的數(shù)據(jù)全部由統(tǒng)計軟件SPSS17.0進行統(tǒng)計和分析，以尋求問題情境對高中生解決化學(xué)問題的影響。

4. 研究結(jié)果與討論

（1）高中生解決化學(xué)情境性問題的整體情況分析

從表1中可以看出情境性化學(xué)試題的得分率普遍不高，說明學(xué)生解決情境性化學(xué)問題的能力偏低。分析其可能原因是學(xué)生對情境性問題解決具有畏懼心理、類比遷移能力較差等因素所導(dǎo)致。情境性化學(xué)問題是存在于某個實際情境中的化學(xué)問題，“實際情境”可能與學(xué)生習(xí)慣解決的化學(xué)問題之間有一定的距離。學(xué)生怎樣才能用已有的化學(xué)知識來解決新情境中的化學(xué)問題，最有效快捷的方法就是利用類比和遷移，即學(xué)生將新情境和已有的情境經(jīng)驗進行類比后，從大腦中找到原型，把已經(jīng)掌握的化學(xué)知識遷移過來解決新的化學(xué)問題，并且運用適當?shù)膯栴}解決策略最終解決問題。由于一些學(xué)生概括水平低，找不出新舊情境間的共同之處，導(dǎo)致他們類比遷移能力差，或者產(chǎn)生負遷移，妨礙了問題的解決。

（2）高中生解決化學(xué)情境性問題的性別差異

本文同時分析了學(xué)生性別對解決化學(xué)情境性問題的影響（見表2）。由表2可知，雖然男女生的化學(xué)成績和情境性問題解決的成績不存在統(tǒng)計意義的顯著性差異，女生解決情境性化學(xué)問題的能力略高于男生。造成這個現(xiàn)象的原因，可能是：一是除了生理上的差異，女生的語言表達能力和語法能力都高于男生之外，可能與“女生對閱讀的興趣也往往比男生強烈”有關(guān)，使得女生更容易從問題情境中獲取有用信息用于解決化學(xué)問題。二是在所調(diào)查的被試中男、女生比例不匹配，一般來說能選擇化學(xué)作為選修科目的女生，她們的綜合成績都相對較好，而男生卻不一定。

（3）化學(xué)知識對高中生解決情境性化學(xué)問題的影響

問題情境的類型可以是多樣的，但是解決問題的知識與能力卻是基本的并且相對穩(wěn)定不變的。學(xué)生解決情境性化學(xué)問題需要以化學(xué)知識為基礎(chǔ)，學(xué)生解決問題的過程就是應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)知識解決新的情境下的化學(xué)問題的過程。因此，學(xué)生的化學(xué)知識掌握程度對他們解決情境性化學(xué)問題有著重要的影響。

圖2和圖3表示的是被試的原有化學(xué)成績和解決情境性化學(xué)問題的得分情況。從圖中可以看出，無論是化學(xué)成績還是測試卷成績基本都是呈正態(tài)分布。

學(xué)生解決去情境性化問題的水平與化學(xué)成績呈現(xiàn)統(tǒng)計意義的顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.360。這說明化學(xué)基礎(chǔ)知識的掌握程度是影響學(xué)生解決情境性化學(xué)問題的因素。分析原因：一是學(xué)生解決去情境性問題時需要綜合運用化學(xué)知識、化學(xué)原理和方法解決問題，這些同樣是化學(xué)考試的基本要求；二是通常化學(xué)試題一定包含情境性化學(xué)試題，在考試中一般屬于難題，其比例并不高，也就是說去情境性化學(xué)問題占的比例較大。因而，學(xué)生的去情境性化學(xué)問題的水平與其考試成績顯著相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)并不很大。

（4）情境類型對高中生解決化學(xué)問題的影響

從每個題目看，平均分無一不是無情境設(shè)置的化學(xué)問題大于有情境設(shè)置的，再次論證了問題情境的存在必然會阻礙問題解決。被試的班級是三個平行班，1班和2班完成有問題情境的化學(xué)測試題，3班是完成去情境化的化學(xué)測試題。由圖4可知三個班原有的化學(xué)成績相差不是太大，做去情境化測試題的學(xué)生（3班）甚至略差一些。但在解決有情境和無情境問題時卻表現(xiàn)出明顯的差異，學(xué)生完成無情境設(shè)置的化學(xué)問題的情況要遠遠好于有情境設(shè)置的化學(xué)問題。顯然，問題情境的存在增加了學(xué)生在解決問題過程中提取信息和加工信息的難度，從而阻礙了學(xué)生對問題的正確表征，這正體現(xiàn)了問題情境的特征之一“障礙性”。 總體上看文字呈現(xiàn)的情境性化學(xué)問題有利于學(xué)生對問題的表征和問題的解決。

四、結(jié)束語

本研究表明，學(xué)生解決情境性化學(xué)問題的能力普遍偏低；解決情境性化學(xué)問題時存在性別差異，女生的能力略高于男生；學(xué)生解決情境性化學(xué)問題受化學(xué)知識、問題情境類型等因素的影響。在后續(xù)研究中還有很多有價值的工作可以進行，例如不同類型的問題情境對高中生解決化學(xué)問題有哪些影響，學(xué)生解決情境性化學(xué)問題時有怎樣的心理狀態(tài)，解決情境性化學(xué)問題有哪些教學(xué)策略，等等。

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