学优生与学困生有关化学平衡图像知识表征差异研究

陈瑞婷

摘要 本研究以认知心理学、信息加工心理学等理论为指导，采用口语报告法对学优生与学困生化学平衡图像知识表征的思维过程进行实证研究。研究表明，学优生与学困生在化学平衡图像知识表征思维过程存在明显差异，产生这种差异的原因是两者的知识表征的类型以及选择的学习策略不同。

关键词 化学平衡 知识表征 口语报告法

1问题的提出

化学平衡是基础化学中较难理解的概念。目前，国内外关于化学平衡的研究主要有以下特点：（1）研究方法大多采用问卷调查法，访谈法等等;（2）研究的内容集中在学生理解化学平衡存在的前概念以及原因，平衡问题的解决方法和技巧，侧重化学平衡概念的理解、问题解决的结果，对学生在化学平衡问题解决的思维过程重视不够。因此，本研究注重从现代认知心理学的视角出发，对学优生与学困生化学平衡图像知识表征存在的差异及其原因进行深入讨论，并探究完善化学平衡图像知识表征的教学策略，从而指导化学教学。

2理论基础

知识在人脑中的储存方式也称为知识的表征。认知心理学家认为：知识可分为陈述性知识、程序性知识两类。陈述性知识主要以命题、命题网络、表象及图式等形式表征，程序性知识主要以产生式及产生式系统的形式表征等。

3研究方法与程序

本研究旨在探讨学优生与学困生化学平衡图像知识表征思维过程的差异，主要采用口语报告法的个案研究方法，试图分析并找出两类学生解决化学平衡图像问题的知识表征的差异。

3.1被试

个案研究的样木来自惠州市第一中学高二年级某平行班学生，取其中学优生3人，学困生3人，共6人。

3.2测试材料

根据测试目的，我们设计了口语报告问题1和问题2。

3.3施测

施测前，主试向被试说明研究的目的、步骤，以使被试没有任何精神负担。在录音过程中，主试根据不同被试的实际情况可作简短提示，以尽可能多地得到有关信息，了解被试的思维过程。

4研究结果的处理及讨论

对研究中获得的出声思维录音进行整理、转译，进而编码，并画出各个被试解决问题任务的行为图，逐个进行个案分析。

4.1知识表征类型差异分析

将两类问题录音进行整理转译之后，进行被试知识表征的类型分析。在编码过程中，参照了王祖浩教授编的《化学教育心理学》中第三章的化学知识表征的心理学研究中对不同表征的界定标准：

言语表征，一般用命题表示，是指具有内在联系的两个或两个以上的概念之间组合而构成的事实，如“氢气与氧气反应生成水”则是命题，因为它表述了一个事实。

化学符号表征，包括化学中的原子符号、化学反应方程式、电子式等等。

表象表征，实际上是一种“条件一行动”规则，由“如果”和“那么”两部分组成。“如果”部分指明了规则运用的条件，“那么”部分则说明了符合条件时所产生或激活的行为。表1列出了判断一个化学反应是否为氧化还原反应的规则，如果“一个反应中存在化合价的变化”，那么“此反应为氧化还原反应”。

采用王祖浩教授对于知识表征的分类以及表征的界定标准，对问题1和问题2解题过程中进行了知识表征的频次进行了统计，统计结果如表1。

从表1可见，被试者在解决问题1时，学优生和学困生都用了表象表征、符号表征以及规则表征。在表象表征方面，两类学生的频次无差别，但在符号表征方面和规则表征方面差别较大，学优生较多使用符号表征和规则表征。符号表征具有简约性、形象性、综合性的特点，说明了学优生在表征知识的综合能力较强，知识面比较广。而对于规则表征，频次越多，则表示规则越复杂，知识点之间的联系更紧密。解决问题2时，对比学优生，学困生较多使用表象表征，较少使用规则表征，是因为学优生从图像中提取信息的能力比较强，进而转化为规则进行表征，而学困生图像处理能力较弱，所以要反复地观察图像。

通过研究，我们发现学优生与学困生在知识表征的类型存在差异。学优生从图像中获取信息的能力较强，且运用的规则表征较多，较复杂，说明其知识之间的建立了稳定地联系，知识面较广，而学困生的知识记忆方面比较孤立，联系不够紧密，不善于将知识联系起来建立知识网络。

4.2学习策略差异分析

被试在表征化学平衡图像问题时采用的表征类型存在差异，同时在问题解决过程中采用的学习策略也存在差异。下面以S1和B3的问题行为图进行总结分析。

从S1和B3的问题行为图中，在解答问题2这种图像包含较多信息的问题时，学优生会综合题目所给的信息，结合图像，从而获得了曲线中极值点的含义，即最大限度的点，此时已经达到平衡状态，从而得出A、B未达到平衡状态。紧接着根据勒夏特列原理，判断温度对平衡的影响，从而确定了正反应是放热反应，最后结合化学反应速率和化学平衡移动的知识，解释了A到C是增函数，C到E是减函数。这个过程中，运用的知识联系非常紧密，学优生都能根据已有的平衡移动的原理、化学反应速率的影响因素等已有的知识进行分析整合、加工，最后得到正确的答案。而学困生，依靠直观感受，一看到图像，就先从温度对反应速率的影响进行分析，欠缺对整个图像的综合分析，所以问题行为图中，M到N这一部分和A、B、C、D到G这部分是重复的，浪费了更多的时间。

通过对学优生以及学困生化学平衡图像的知识表征的研究，我们发现学优生与学困生在知识表征的类型、学习策略上存在差异。在知识表征方面：学优生从图像中获取信息的能力较强，且运用的规则表征较多，较复杂，说明其知识之间的建立了稳定地联系，知识面较广，而学困生的知识记忆方面比较孤立，联系不够紧密，不善于将知识联系起来建立知识网络。

在学习策略方面：在解答化学平衡图像的问题时，学优生擅长于整合信息，运用已有的知识，对信息进行精细的加工，采取了精细加工策略;而学困生知识面比较狭窄，整合信息的能力比较弱，解答问题侧重直观印象，缺乏对信息进行深层次的加工。

为了促进学生尤其是学困生对化学平衡图像问题的深刻理解与掌握，教师在教学过程中应该引导学困生，解决问题的能力不能停留在记忆阶段，需要加强知识点之间的联系，，逐渐形成稳固的知识网络。解决问题时才能快速高效地运用规则进行表征，避免知识的僵化;此外，在学习策略上，不能侧重于使用同一种学习策略，需要针对不同的知识的特点，选择不同的学习策略。面对复杂的问题，不能单单依靠直观感受进行解决，需要对知识进行深层次的加工，采用精细加工策略，才能正确有效地解答问题。

参考文献

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