中学化学问题解决中的表征和策略初探

中学化学问题解决中的表征和策略初探

辛权威 林 红 （哈尔滨师范大学 教师教育学院 150025）

研究中学的问题解决过程，有助于帮助中学生体验和理解科学探究的方法与过找到程，培养和高提中学生解决问题的能力。本文对中学生解决化学问题过程的研究，以及问题解决中表征和策略展开探究，希望能够最适合中学生问题解决的方法做出论述。

中学化学 问题解决 问题表征 解决策略

学校化学教学的最终目的是使学生在将来能自主地解决所面临的一些化学问题，因此平时应注重问题解决的研究。问题解决的研究是提升学生的创新意识和实践能力的有效平台。正确的问题表征是成功的问题解决的前提条件和重要保证，怎样选择问题解决策略和选择怎样的策略解决问题，对于快速、正确地解决中学化学问题有着重要影响。本文在理论的基础上深入探究如何引导学生正确地表征问题和找出最适合的解决问题的策略，而一个正确的表征问题和解决问题的策略对中学生化学问题的解决具有重要作用。

一、问题解决的过程

问题解决是一项繁冗复杂的思维过程。在早些时期，根据思维过程的时间段来对问题解决的过程进行划分，主要以问题解决主体为始态。问题解决即是认知操作的过程，将问题由最初状态经过中间状态进而指向目标状态的过程，问题解决者通过运用适当的策略搜索出相应的算子，从而达到问题的目标状态。可以总结为五个阶段：（1）发现问题；（2）表征问题；（3）选择恰当策略；（4）应用策略；（5）反思总结。

二、化学问题的表征及其形式

（一）化学符号表征

所有的问题开始都是在脑海中表征形成的，如果在问题的旁边标下相应的符号、数字等，对问题解决具有很强的辅助功能，同时问题也会变得清晰明了，对找到解决问题的方法有很大的帮助，并突破最初在脑海中形成的不适合表征的约束。如学生在判断一个氧化还原反应中哪种物质做还原剂，哪种物质做氧化剂时，可以利用标化合价和双线桥法轻松判断出来。

（二）绘制图表表征

事实上，我们在解决一些比较复杂的问题时，可以利用绘制图表的方法来表征问题。图表可以清楚地显示信息之间的关系，呈现信息递变规律，一目了然，可以有效激发学生解决问题的灵感。例如在学习影响化学平衡这一阶段，学生很容易走进化学平衡和反应速率的误区。但如果将其绘制成图表，学生的思维将随着图表发生扭转，对概念形成正确的认识。

（三）立体模型表征

在学习化学中涉及到很多空间结构的概念，有的学生只形成了物质的平面定性思维，在对有关物质的空间结构上没有确切的概念。那么，怎样形成定性思维的转换呢？当遇到这类问题的时候，就可以用实物模型来对问题进行表征。例如，让学生判断二氧化硅是什么结构，如果这时候学生只画出了它的平面结构示意图，那么学生就容易认为二氧化硅为四边形。但是，当学生看到二氧化硅的空间结构示意图时，便会从平面定性思维转换为立体思维，很容易地判断出二氧化硅的四面体构型。

（四）化学实验表征

化学是一门以实验为基础的自然科学，在中学生化学学习中离不开实验，中学生在做实验的过程中会对相应的化学知识产生概念，并巩固所学知识。如果只是单纯地给学生灌溉化学的理论知识，学生对有些概念会难以理解，而通过实验，使理论转变为实践，将其抽象的理论形象化，可以在他们头脑中形成深刻的印象。因此，实验也是化学问题表征的一个有效的方法。例如，教师提出一个问题：暖宝宝的化学成分和原理是什么？学生可以提出自己的各种假设，设计相应的实验方案，并且运用实验验证自己的假设，从而得出结论。可见，利用实验表征问题，不仅能使学生建构化学知识，还能体会到学习化学的乐趣。

三、中学生解决化学问题的一般策略

（一）逆向思维策略

在解决化学问题中，有些问题按常理解决，反复斟酌都难以找出答案，一反常规的逆向思维有时却会发挥奇特的效果。逆向思维策略就是指保持问题的起始状态不变，变更问题的目标状态，将其一步一步向后逆推，直到推到起始状态的一种问题解决策略。需要注意的是，利用逆向思维解决问题并不是绝对的，利用逆向思维和顺向递归结合的方式解决问题不失为一种很好的策略，它使得问题解决简单迅速。

（二）尝试搜索策略

所谓尝试搜索策略是指问题解决者针对问题先找出敏感词，在自己形成的问题空间中找出对应的答案，并完整地解除问题的一种策略。问题解决者通过这种方法成功地解决问题的同时，还能形成一个高效的问题解决空间，高效就是指在搜索敏感词的过程中能准确匹配出相应的知识，并且整个过程控制在最短的时间内。显而易见，要想高效、准确无误地运用此策略，其影响因素均与问题解决者的思维能力、知识储存含量、学习品质等相关。

（三）目标分解策略

我们往往在解决一些复杂的问题时，很难找到解决问题的突破口，这时我们可以像庖丁解牛一样将问题分解为相互联系、具有一定层次结构的子问题，即将问题的目标状态按照一定的规则分解为一个一个的子目标，进而对子目标逐一进行解决，获得最终目标的策略称为目标分解策略。需要注意的是，在目标分解之前，一定要理解整个问题，从问题的整体出发对问题进行透彻的分析，从整体上把握子目标之间的内在联系，在对子目标逐一实现后，要把每个子目标所得到的结论归纳总结化为一个整体，进而得出问题最终的结论。例如，向Fe2O3铁屑的混合物中加入足量的稀硫酸至固体完全溶解，所得溶液中不含Fe3+，而产生的Fe2+和H2的物质的量之比为4：1，则原混合物中氧化铁和铁的物质的量之比为？利用目标分解策略，对题中涉及到的反应方程式逐一列出来，（1）Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+；（3）F e+H2S O4=F e S O4+H2↑。将这三个方程式叠加即可得到F e2O3+ 2Fe+4H2SO4=4FeSO4+H2↑+3H2O。由此可以得出物质的量之比为1：2。

问题表征及问题解决策略的选择是决定问题解决成败的关键。表征问题时，要注意提高表征的层次，寻找适当的表征问题的方法；选择问题解决策略时，要注重各种策略的综合运用，研究学生的学习规律，以使教育教学活动得到更好的开展，使学生更好的发展。

[1]付勇.化学符号在中学生化学问题解决中的作用研究[D].扬州大学，2006.

[2]俞巧红.中学生解决化学问题时思维过程的实验研究[J].现代中小学教育，2009（7）.

[3]何永红.中学生化学问题表征现状及特点的实验研究[J].化学教学，2006（8）.

（责编 冯红伟）