不同類型知識的表征問題及學習策略研究

鄧偉

[摘? ?要]學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，學科知識是核心素養培養的載體。依據認知心理學理論，結合化學學科知識特點，化學學科知識可分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識。以離子反應核心概念為知識載體，分析學生在學習離子反應三類知識時存在的表征問題形式，探討相關的學習策略，以期在教學過程中落實學生化學學科核心素養的培養。

[關鍵詞]知識類型;表征問題;學習策略;離子反應

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）32-0056-03

“離子反應”是中學化學的核心概念，離子方程式是用化學語言表示化學反應的一種重要方法。元素化合物知識、化學反應原理和化學實驗等都包含離子反應的學習和探究。此外，離子反應知識與人類的工農業生產、社會生活以及生命活動都密切相關，我們面臨的一些諸如環境污染等社會問題可以用離子反應知識來解決。按照國家課程標準的基本理念，離子反應知識的學習能增強學生的社會責任感與參與意識[1]。離子反應知識的學習過程是對學生進行知識學習、能力培養和人格塑造三位一體化的過程。

從教育目標看，我們現在所提倡的教育不再是“以知識為本”，而是基于知識之上的核心素養養成。中學教育應為學生走向社會、面向未來而強本固基，并著力于培養學生的自學能力、實踐能力、決策能力和創新能力等高階思維能力，促進學生高階思維的培養[2]。離子反應知識既有知識的深度，又有知識的廣度。學生在習得離子反應知識的過程中，能逐步培養自己的核心觀念、核心能力以及基本品質。

一、知識表征概述

認知心理學認為：知識的表征是指知識在人腦中呈現和記載的方式[3]。知識表征是揭示人們在思維和想象的時候大腦如何激活和運用知識的機制，也就是探討人們在思維的時候，大腦中的關鍵知識是怎樣運作的。

現代認知心理學把廣義的知識分為三大類：陳述性知識、程序性知識和策略性知識。陳述性知識稱為語義知識，是能夠回憶或陳述的關于事物是什么的知識。它主要以概念、符號、圖式等方式進行表征，如硫酸、硫酸根的符號分別是H2SO4和SO42- ，Fe3+具有氧化性等。程序性知識是關于“怎么辦”的操作程序知識。程序性知識是以產生式或產生式系統儲存在頭腦中的知識。如離子方程式的配平、電極反應式的書寫、化學計算、硫酸根離子的檢驗等。策略性知識相當于加涅所提出的“認知策略”，它是學習者對內調控關于“怎么辦”的知識[4]。學生的策略性知識越多，學生解決問題的能力越強，學生在遇到學習困難和障礙時越容易想出解決問題的辦法。同時，策略性知識還能培養學生的創新能力，提升學生的學習能力、解決問題的能力，有利于學生化學學科核心素養的培養。

二、離子反應的知識類型及其表征問題

1.離子反應陳述性知識及其表征問題

在離子反應學習中，有關的陳述性知識主要包括化學用語、化學基本概念、化學反應原理、化學實驗這幾個方面的知識內容，比如元素符號、離子符號、離子反應、離子的顏色、離子反應的現象等。

學生對于離子反應陳述性知識的學習問題主要體現在聽不懂，聽不明白，跟不上教師的思路。而離子反應陳述性知識的表征問題主要表現在化學用語、化學概念、化學原理、化學實驗等的表征上。比如，學生可以準確表征NaCl在水中電離出Na+和Cl-，但不能準確表征出AgCl在水中電離出Ag+和Cl-。學生出現這種表征問題是因為對電解質與非電解質、強電解質與弱電解質的概念不清晰，錯誤地認為離子的濃度和物質的溶解度有關。

2.離子反應程序性知識及其表征問題

在離子反應學習中，有關的程序性知識主要包括化學辨別技能、化學用語使用技能、離子方程式書寫技能、化學計算技能和化學實驗設計技能。學生在學習過程中常見的離子反應程序性知識的表征問題如表1所示。

3.離子反應策略性知識及其表征問題

根據加涅的學習分類結果，策略性知識同屬程序性知識，但它又具有獨立的特征。支配程序性知識的技能規則是對外的，而支配策略性知識的技能規則是對內的。與陳述性知識和程序性知識不同的是，策略性知識因人而異，不同水平、不同學習經驗的學生對同一知識點的認知會隨著問題情境的變化而變化。

在離子反應學習中，學生所表現出的策略性知識的主要表征問題有：審題不清、沒注意隱含條件，答題不規范，不能同時考慮質量守恒、電荷守恒、得失電子守恒，沒注意反應物是適量、少量還是過量，沒有考慮溶液的酸堿性、物質的狀態，現象描述不清，化合價升降、得失電子判斷結果相反等。

三、離子反應中不同類型知識的學習策略

學習策略是學生在學習過程中形成和運用并指導自己習得知識的方法和技巧。教師在教學過程中要幫助學生建立并熟練掌握和運用一些學習策略。

1.離子反應陳述性知識學習策略

陳述性知識的學習策略主要包括復述策略、精加工策略、組織策略[5]。在離子反應的學習中，陳述性知識的學習主要是符號表征學習和事實學習，例如離子符號、離子方程式的學習，離子的氧化性、還原性的學習。對于離子反應中簡單的陳述性知識，學習難度不大，但容易遺忘，主要采用復述策略;對于較復雜、難理解、難記憶的陳述性知識，通常采用精加工策略和組織策略。

如精加工策略是一種深層次加工策略。它要求學生能夠把自己新學的知識和原來大腦儲存的舊知識聯系起來，增加對新學知識的理解程度;同時要求把新學的知識融入原來已有的知識網絡之中。這樣當學生需要時便能迅速提取，哪怕提取有一定的困難，也可以通過自己組建的知識網絡慢慢地推導出來[6]。例如，向氫氧化鈉溶液中分別通入少量和過量二氧化碳的離子方程式的書寫，可以類比曾經學過的向澄清石灰水中分別通入少量和過量二氧化碳的知識。

對于比較復雜的知識，編制概念網絡圖進行組織是一種容易記憶、保持和提取的學習策略。把相關的知識概念編織成一定的網絡圖，形成一定的層次關系，在學生的大腦中形成概念圖表征。例如，與離子反應相關的知識可以離子反應為中心用圖1所示的知識網絡圖表示。

2.離子反應程序性知識學習策略

程序性知識的學習過程可以分為三個階段[7]：第一階段為認知階段，該階段學生還沒有形成一定的技能，在這一階段學生能夠知道某些規則或陳述某些規則。第二階段是聯結階段，也是程序性知識形成的最關鍵階段，在這一階段，規則開始向“對外辦事”的方向轉化。學生通過一定的變式訓練，歸納總結，包括對錯誤知識的管理，將陳述性知識轉化為程序性知識。第三階段為自動化階段，當學習和問題解決變成習慣時，就形成了自動化。

程序性知識的學習策略包括觀察示范樣例策略、模仿練習策略、對照與創新策略等。程序性知識需要學生在平時的做題訓練中習得或根據教師的程序性知識示范表征內化為自己的表征系統。學生在讀題、審題過程中，需要明確要解決什么類型的問題，問題的解決需要哪些知識，如何解決這些問題及解決這些問題的次序如何;然后根據大腦中已經建立起來的程序觀念、計劃和方法來解決問題;最后通過變式訓練進行強化。

示例：將0.1000 mol/L的酸性KMnO4溶液逐滴滴加到20.00 mL的H2C2O4溶液，滴定至終點時，消耗酸性KMnO4溶液20.00 mL。回答下列問題：

（1）寫出該反應的離子方程式;

（2）計算H2C2O4 溶液的濃度。

分析：（1）關于書寫離子方程式的程序性知識一般需要三步。第一步，判斷氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物;第二步，利用化合價升降法對該氧化還原反應配平;第三步，進一步判斷其他的反應物和生成物。

（2）計算型的題目通常有三個步驟。第一步，正確寫出化學方程式或離子方程式，并根據方程式找出反應物KMnO4和H2C2O4之間的化學計量數關系：2KMnO4～5H2C2O4;第二步，根據反應物或生成物的化學計量數之比列出關系式：5c（KMnO4）V[KMnO4（aq）]= 2c（H2C2O4）V[H2C2O4 （aq）];第三步，代入數據，列式計算。

3.離子反應策略性知識學習策略

離子反應策略性知識指的是認知策略。學習者使用認知策略來幫助自己更好地編碼新信息，以便提高在測驗時回憶關鍵信息的成功率。學習者可以通過自身失誤經驗而得出這些策略，或者學習其他學習者身上已經證實有效的策略[8]。

策略性知識的學習策略是元認知訓練。元認知訓練體現在學習過程的前后，學習某一知識前，要設定一個學習目標，并事先想好實現目標的手段，以及如何解決目標實現過程中遇到的困難和應對措施。例如，學生在學習鹽類的水解時，要思考如下問題：什么是鹽類的水解？鹽類水解的實質是什么？能否寫出水解離子方程式？在鹽類水解離子方程式的書寫時會遇到什么困難？遇到的困難是由于哪方面的知識欠缺引起的？在教師授課過程中，學生應根據教師的授課方式進行同步表征，如果不能同步表征，出現聽不懂、不太明白、思維跟不上的情況，要及時做好標記，以便及時或課后解決。

為了全面實施、深化課程改革，實現“立德樹人”的根本任務，切實發展學生的化學學科核心素養，培養適應時代要求的創新人才，要從學科特點和學生的實際情況出發，把核心素養和學業質量要求落實到學科教學中，幫助學生形成適應社會和個人發展需要的必備品格和關鍵能力。在學科教學中，化學學科核心知識是建立化學核心觀念，培養化學學科核心素養的支撐和載體，沒有核心知識的支撐，核心素養的培養只是空中樓閣，沒有核心素養引領的知識教學，仍然是以“知識為本位”的傳統知識觀教學，是以分數為終極目標的教學，難以培養學生的優秀品格和關鍵能力。新的課程觀是以教師為主導，學生為主體，著力培養學生的學習能力、創新能力和實踐能力。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S] .北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 孫天山.化學教師高階思維教學現狀探析[J].化學教學，2017（7）：21-25.

[3]? 張丙香. 高中生化學反應三重表征心智模型的研究[D].濟南：山東師范大學，2013.

[4]? 解守宗.化學教師要重視策略性知識的教學[J].化學教學，2011（10）：8-9.

[5]? 張大均.教學心理學[M] .北京：人民教育出版社，1999.

[6]? ?金洪源.學科學習困難的診斷與輔導[M] .上海：上海教育出版社，2004.

[7]? 毛群燕. 精加工策略運用于化學探究學習的研究[D].蘇州：蘇州大學，2009.

[8]? 蔡文鎖.加強程序性知識教學 提高學生解決問題的能力[J].化學與教學，2011（3）：23-24.

[9]? 德里斯科爾.學習心理學：面向教學的取向 [M].3版.王小明，譯.上海：華東師范大學出版社，2007.

（責任編輯 羅? ?艷）