中學(xué)化學(xué)問題解決中的表征和策略初探

辛權(quán)威+林紅

摘要：研究中學(xué)的問題解決過程，有助于幫助中學(xué)生體驗(yàn)和理解科學(xué)探究的方法與過找到程，培養(yǎng)和高提中學(xué)生解決問題的能力。本文對中學(xué)生解決化學(xué)問題過程的研究，以及問題解決中表征和策略展開探究，希望能夠最適合中學(xué)生問題解決的方法做出論述。

關(guān)鍵詞：中學(xué)化學(xué) ?問題解決 ?問題表征 ?解決策略

學(xué)校化學(xué)教學(xué)的最終目的是使學(xué)生在將來能自主地解決所面臨的一些化學(xué)問題，因此平時應(yīng)注重問題解決的研究。問題解決的研究是提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的有效平臺。正確的問題表征是成功的問題解決的前提條件和重要保證，怎樣選擇問題解決策略和選擇怎樣的策略解決問題，對于快速、正確地解決中學(xué)化學(xué)問題有著重要影響。本文在理論的基礎(chǔ)上深入探究如何引導(dǎo)學(xué)生正確地表征問題和找出最適合的解決問題的策略，而一個正確的表征問題和解決問題的策略對中學(xué)生化學(xué)問題的解決具有重要作用。

一、問題解決的過程

問題解決是一項(xiàng)繁冗復(fù)雜的思維過程。在早些時期，根據(jù)思維過程的時間段來對問題解決的過程進(jìn)行劃分，主要以問題解決主體為始態(tài)。問題解決即是認(rèn)知操作的過程，將問題由最初狀態(tài)經(jīng)過中間狀態(tài)進(jìn)而指向目標(biāo)狀態(tài)的過程，問題解決者通過運(yùn)用適當(dāng)?shù)牟呗运阉鞒鱿鄳?yīng)的算子，從而達(dá)到問題的目標(biāo)狀態(tài)。可以總結(jié)為五個階段：（1）發(fā)現(xiàn)問題;（2）表征問題;（3）選擇恰當(dāng)策略;（4）應(yīng)用策略;（5）反思總結(jié)。

二、化學(xué)問題的表征及其形式

（一）化學(xué)符號表征

所有的問題開始都是在腦海中表征形成的，如果在問題的旁邊標(biāo)下相應(yīng)的符號、數(shù)字等，對問題解決具有很強(qiáng)的輔助功能，同時問題也會變得清晰明了，對找到解決問題的方法有很大的幫助，并突破最初在腦海中形成的不適合表征的約束。如學(xué)生在判斷一個氧化還原反應(yīng)中哪種物質(zhì)做還原劑，哪種物質(zhì)做氧化劑時，可以利用標(biāo)化合價(jià)和雙線橋法輕松判斷出來。

（二）繪制圖表表征

事實(shí)上，我們在解決一些比較復(fù)雜的問題時，可以利用繪制圖表的方法來表征問題。圖表可以清楚地顯示信息之間的關(guān)系，呈現(xiàn)信息遞變規(guī)律，一目了然，可以有效激發(fā)學(xué)生解決問題的靈感。例如在學(xué)習(xí)影響化學(xué)平衡這一階段，學(xué)生很容易走進(jìn)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的誤區(qū)。但如果將其繪制成圖表，學(xué)生的思維將隨著圖表發(fā)生扭轉(zhuǎn)，對概念形成正確的認(rèn)識。

（三）立體模型表征

在學(xué)習(xí)化學(xué)中涉及到很多空間結(jié)構(gòu)的概念，有的學(xué)生只形成了物質(zhì)的平面定性思維，在對有關(guān)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)上沒有確切的概念。那么，怎樣形成定性思維的轉(zhuǎn)換呢？當(dāng)遇到這類問題的時候，就可以用實(shí)物模型來對問題進(jìn)行表征。例如，讓學(xué)生判斷二氧化硅是什么結(jié)構(gòu)，如果這時候?qū)W生只畫出了它的平面結(jié)構(gòu)示意圖，那么學(xué)生就容易認(rèn)為二氧化硅為四邊形。但是，當(dāng)學(xué)生看到二氧化硅的空間結(jié)構(gòu)示意圖時，便會從平面定性思維轉(zhuǎn)換為立體思維，很容易地判斷出二氧化硅的四面體構(gòu)型。

（四）化學(xué)實(shí)驗(yàn)表征

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在中學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中離不開實(shí)驗(yàn)，中學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中會對相應(yīng)的化學(xué)知識產(chǎn)生概念，并鞏固所學(xué)知識。如果只是單純地給學(xué)生灌溉化學(xué)的理論知識，學(xué)生對有些概念會難以理解，而通過實(shí)驗(yàn)，使理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐，將其抽象的理論形象化，可以在他們頭腦中形成深刻的印象。因此，實(shí)驗(yàn)也是化學(xué)問題表征的一個有效的方法。例如，教師提出一個問題：暖寶寶的化學(xué)成分和原理是什么？學(xué)生可以提出自己的各種假設(shè)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，并且運(yùn)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的假設(shè)，從而得出結(jié)論。可見，利用實(shí)驗(yàn)表征問題，不僅能使學(xué)生建構(gòu)化學(xué)知識，還能體會到學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣。

三、中學(xué)生解決化學(xué)問題的一般策略

（一）逆向思維策略

在解決化學(xué)問題中，有些問題按常理解決，反復(fù)斟酌都難以找出答案，一反常規(guī)的逆向思維有時卻會發(fā)揮奇特的效果。逆向思維策略就是指保持問題的起始狀態(tài)不變，變更問題的目標(biāo)狀態(tài)，將其一步一步向后逆推，直到推到起始狀態(tài)的一種問題解決策略。需要注意的是，利用逆向思維解決問題并不是絕對的，利用逆向思維和順向遞歸結(jié)合的方式解決問題不失為一種很好的策略，它使得問題解決簡單迅速。

（二）嘗試搜索策略

所謂嘗試搜索策略是指問題解決者針對問題先找出敏感詞，在自己形成的問題空間中找出對應(yīng)的答案，并完整地解除問題的一種策略。問題解決者通過這種方法成功地解決問題的同時，還能形成一個高效的問題解決空間，高效就是指在搜索敏感詞的過程中能準(zhǔn)確匹配出相應(yīng)的知識，并且整個過程控制在最短的時間內(nèi)。顯而易見，要想高效、準(zhǔn)確無誤地運(yùn)用此策略，其影響因素均與問題解決者的思維能力、知識儲存含量、學(xué)習(xí)品質(zhì)等相關(guān)。

（三）目標(biāo)分解策略

我們往往在解決一些復(fù)雜的問題時，很難找到解決問題的突破口，這時我們可以像庖丁解牛一樣將問題分解為相互聯(lián)系、具有一定層次結(jié)構(gòu)的子問題，即將問題的目標(biāo)狀態(tài)按照一定的規(guī)則分解為一個一個的子目標(biāo)，進(jìn)而對子目標(biāo)逐一進(jìn)行解決，獲得最終目標(biāo)的策略稱為目標(biāo)分解策略。需要注意的是，在目標(biāo)分解之前，一定要理解整個問題，從問題的整體出發(fā)對問題進(jìn)行透徹的分析，從整體上把握子目標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系，在對子目標(biāo)逐一實(shí)現(xiàn)后，要把每個子目標(biāo)所得到的結(jié)論歸納總結(jié)化為一個整體，進(jìn)而得出問題最終的結(jié)論。例如，向Fe2O3鐵屑的混合物中加入足量的稀硫酸至固體完全溶解，所得溶液中不含F(xiàn)e3+，而產(chǎn)生的Fe2+和H2的物質(zhì)的量之比為4：1，則原混合物中氧化鐵和鐵的物質(zhì)的量之比為？利用目標(biāo)分解策略，對題中涉及到的反應(yīng)方程式逐一列出來，（1）Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+;（3）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。將這三個方程式疊加即可得到Fe2O3+ 2Fe+4H2SO4=4FeSO4+H2↑+3H2O。由此可以得出物質(zhì)的量之比為1：2。

問題表征及問題解決策略的選擇是決定問題解決成敗的關(guān)鍵。表征問題時，要注意提高表征的層次，尋找適當(dāng)?shù)谋碚鲉栴}的方法;選擇問題解決策略時，要注重各種策略的綜合運(yùn)用，研究學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，以使教育教學(xué)活動得到更好的開展，使學(xué)生更好的發(fā)展。

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