學優生與學困生有關化學平衡圖像知識表征差異研究

陳瑞婷

摘要 本研究以認知心理學、信息加工心理學等理論為指導，采用口語報告法對學優生與學困生化學平衡圖像知識表征的思維過程進行實證研究。研究表明，學優生與學困生在化學平衡圖像知識表征思維過程存在明顯差異，產生這種差異的原因是兩者的知識表征的類型以及選擇的學習策略不同。

關鍵詞 化學平衡 知識表征 口語報告法

1問題的提出

化學平衡是基礎化學中較難理解的概念。目前，國內外關于化學平衡的研究主要有以下特點：（1）研究方法大多采用問卷調查法，訪談法等等;（2）研究的內容集中在學生理解化學平衡存在的前概念以及原因，平衡問題的解決方法和技巧，側重化學平衡概念的理解、問題解決的結果，對學生在化學平衡問題解決的思維過程重視不夠。因此，本研究注重從現代認知心理學的視角出發，對學優生與學困生化學平衡圖像知識表征存在的差異及其原因進行深入討論，并探究完善化學平衡圖像知識表征的教學策略，從而指導化學教學。

2理論基礎

知識在人腦中的儲存方式也稱為知識的表征。認知心理學家認為：知識可分為陳述性知識、程序性知識兩類。陳述性知識主要以命題、命題網絡、表象及圖式等形式表征，程序性知識主要以產生式及產生式系統的形式表征等。

3研究方法與程序

本研究旨在探討學優生與學困生化學平衡圖像知識表征思維過程的差異，主要采用口語報告法的個案研究方法，試圖分析并找出兩類學生解決化學平衡圖像問題的知識表征的差異。

3.1被試

個案研究的樣木來自惠州市第一中學高二年級某平行班學生，取其中學優生3人，學困生3人，共6人。

3.2測試材料

根據測試目的，我們設計了口語報告問題1和問題2。

3.3施測

施測前，主試向被試說明研究的目的、步驟，以使被試沒有任何精神負擔。在錄音過程中，主試根據不同被試的實際情況可作簡短提示，以盡可能多地得到有關信息，了解被試的思維過程。

4研究結果的處理及討論

對研究中獲得的出聲思維錄音進行整理、轉譯，進而編碼，并畫出各個被試解決問題任務的行為圖，逐個進行個案分析。

4.1知識表征類型差異分析

將兩類問題錄音進行整理轉譯之后，進行被試知識表征的類型分析。在編碼過程中，參照了王祖浩教授編的《化學教育心理學》中第三章的化學知識表征的心理學研究中對不同表征的界定標準：

言語表征，一般用命題表示，是指具有內在聯系的兩個或兩個以上的概念之間組合而構成的事實，如“氫氣與氧氣反應生成水”則是命題，因為它表述了一個事實。

化學符號表征，包括化學中的原子符號、化學反應方程式、電子式等等。

表象表征，實際上是一種“條件一行動”規則，由“如果”和“那么”兩部分組成。“如果”部分指明了規則運用的條件，“那么”部分則說明了符合條件時所產生或激活的行為。表1列出了判斷一個化學反應是否為氧化還原反應的規則，如果“一個反應中存在化合價的變化”，那么“此反應為氧化還原反應”。

采用王祖浩教授對于知識表征的分類以及表征的界定標準，對問題1和問題2解題過程中進行了知識表征的頻次進行了統計，統計結果如表1。

從表1可見，被試者在解決問題1時，學優生和學困生都用了表象表征、符號表征以及規則表征。在表象表征方面，兩類學生的頻次無差別，但在符號表征方面和規則表征方面差別較大，學優生較多使用符號表征和規則表征。符號表征具有簡約性、形象性、綜合性的特點，說明了學優生在表征知識的綜合能力較強，知識面比較廣。而對于規則表征，頻次越多，則表示規則越復雜，知識點之間的聯系更緊密。解決問題2時，對比學優生，學困生較多使用表象表征，較少使用規則表征，是因為學優生從圖像中提取信息的能力比較強，進而轉化為規則進行表征，而學困生圖像處理能力較弱，所以要反復地觀察圖像。

通過研究，我們發現學優生與學困生在知識表征的類型存在差異。學優生從圖像中獲取信息的能力較強，且運用的規則表征較多，較復雜，說明其知識之間的建立了穩定地聯系，知識面較廣，而學困生的知識記憶方面比較孤立，聯系不夠緊密，不善于將知識聯系起來建立知識網絡。

4.2學習策略差異分析

被試在表征化學平衡圖像問題時采用的表征類型存在差異，同時在問題解決過程中采用的學習策略也存在差異。下面以S1和B3的問題行為圖進行總結分析。

從S1和B3的問題行為圖中，在解答問題2這種圖像包含較多信息的問題時，學優生會綜合題目所給的信息，結合圖像，從而獲得了曲線中極值點的含義，即最大限度的點，此時已經達到平衡狀態，從而得出A、B未達到平衡狀態。緊接著根據勒夏特列原理，判斷溫度對平衡的影響，從而確定了正反應是放熱反應，最后結合化學反應速率和化學平衡移動的知識，解釋了A到C是增函數，C到E是減函數。這個過程中，運用的知識聯系非常緊密，學優生都能根據已有的平衡移動的原理、化學反應速率的影響因素等已有的知識進行分析整合、加工，最后得到正確的答案。而學困生，依靠直觀感受，一看到圖像，就先從溫度對反應速率的影響進行分析，欠缺對整個圖像的綜合分析，所以問題行為圖中，M到N這一部分和A、B、C、D到G這部分是重復的，浪費了更多的時間。

通過對學優生以及學困生化學平衡圖像的知識表征的研究，我們發現學優生與學困生在知識表征的類型、學習策略上存在差異。在知識表征方面：學優生從圖像中獲取信息的能力較強，且運用的規則表征較多，較復雜，說明其知識之間的建立了穩定地聯系，知識面較廣，而學困生的知識記憶方面比較孤立，聯系不夠緊密，不善于將知識聯系起來建立知識網絡。

在學習策略方面：在解答化學平衡圖像的問題時，學優生擅長于整合信息，運用已有的知識，對信息進行精細的加工，采取了精細加工策略;而學困生知識面比較狹窄，整合信息的能力比較弱，解答問題側重直觀印象，缺乏對信息進行深層次的加工。

為了促進學生尤其是學困生對化學平衡圖像問題的深刻理解與掌握，教師在教學過程中應該引導學困生，解決問題的能力不能停留在記憶階段，需要加強知識點之間的聯系，，逐漸形成穩固的知識網絡。解決問題時才能快速高效地運用規則進行表征，避免知識的僵化;此外，在學習策略上，不能側重于使用同一種學習策略，需要針對不同的知識的特點，選擇不同的學習策略。面對復雜的問題，不能單單依靠直觀感受進行解決，需要對知識進行深層次的加工，采用精細加工策略，才能正確有效地解答問題。

參考文獻

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