不同类型知识的表征问题及学习策略研究

邓伟

[摘   要]学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，学科知识是核心素养培养的载体。依据认知心理学理论，结合化学学科知识特点，化学学科知识可分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识。以离子反应核心概念为知识载体，分析学生在学习离子反应三类知识时存在的表征问题形式，探讨相关的学习策略，以期在教学过程中落实学生化学学科核心素养的培养。

[关键词]知识类型;表征问题;学习策略;离子反应

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）32-0056-03

“离子反应”是中学化学的核心概念，离子方程式是用化学语言表示化学反应的一种重要方法。元素化合物知识、化学反应原理和化学实验等都包含离子反应的学习和探究。此外，离子反应知识与人类的工农业生产、社会生活以及生命活动都密切相关，我们面临的一些诸如环境污染等社会问题可以用离子反应知识来解决。按照国家课程标准的基本理念，离子反应知识的学习能增强学生的社会责任感与参与意识[1]。离子反应知识的学习过程是对學生进行知识学习、能力培养和人格塑造三位一体化的过程。

从教育目标看，我们现在所提倡的教育不再是“以知识为本”，而是基于知识之上的核心素养养成。中学教育应为学生走向社会、面向未来而强本固基，并着力于培养学生的自学能力、实践能力、决策能力和创新能力等高阶思维能力，促进学生高阶思维的培养[2]。离子反应知识既有知识的深度，又有知识的广度。学生在习得离子反应知识的过程中，能逐步培养自己的核心观念、核心能力以及基本品质。

一、知识表征概述

认知心理学认为：知识的表征是指知识在人脑中呈现和记载的方式[3]。知识表征是揭示人们在思维和想象的时候大脑如何激活和运用知识的机制，也就是探讨人们在思维的时候，大脑中的关键知识是怎样运作的。

现代认知心理学把广义的知识分为三大类：陈述性知识、程序性知识和策略性知识。陈述性知识称为语义知识，是能够回忆或陈述的关于事物是什么的知识。它主要以概念、符号、图式等方式进行表征，如硫酸、硫酸根的符号分别是H2SO4和SO42- ，Fe3+具有氧化性等。程序性知识是关于“怎么办”的操作程序知识。程序性知识是以产生式或产生式系统储存在头脑中的知识。如离子方程式的配平、电极反应式的书写、化学计算、硫酸根离子的检验等。策略性知识相当于加涅所提出的“认知策略”，它是学习者对内调控关于“怎么办”的知识[4]。学生的策略性知识越多，学生解决问题的能力越强，学生在遇到学习困难和障碍时越容易想出解决问题的办法。同时，策略性知识还能培养学生的创新能力，提升学生的学习能力、解决问题的能力，有利于学生化学学科核心素养的培养。

二、离子反应的知识类型及其表征问题

1.离子反应陈述性知识及其表征问题

在离子反应学习中，有关的陈述性知识主要包括化学用语、化学基本概念、化学反应原理、化学实验这几个方面的知识内容，比如元素符号、离子符号、离子反应、离子的颜色、离子反应的现象等。

学生对于离子反应陈述性知识的学习问题主要体现在听不懂，听不明白，跟不上教师的思路。而离子反应陈述性知识的表征问题主要表现在化学用语、化学概念、化学原理、化学实验等的表征上。比如，学生可以准确表征NaCl在水中电离出Na+和Cl-，但不能准确表征出AgCl在水中电离出Ag+和Cl-。学生出现这种表征问题是因为对电解质与非电解质、强电解质与弱电解质的概念不清晰，错误地认为离子的浓度和物质的溶解度有关。

2.离子反应程序性知识及其表征问题

在离子反应学习中，有关的程序性知识主要包括化学辨别技能、化学用语使用技能、离子方程式书写技能、化学计算技能和化学实验设计技能。学生在学习过程中常见的离子反应程序性知识的表征问题如表1所示。

3.离子反应策略性知识及其表征问题

根据加涅的学习分类结果，策略性知识同属程序性知识，但它又具有独立的特征。支配程序性知识的技能规则是对外的，而支配策略性知识的技能规则是对内的。与陈述性知识和程序性知识不同的是，策略性知识因人而异，不同水平、不同学习经验的学生对同一知识点的认知会随着问题情境的变化而变化。

在离子反应学习中，学生所表现出的策略性知识的主要表征问题有：审题不清、没注意隐含条件，答题不规范，不能同时考虑质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒，没注意反应物是适量、少量还是过量，没有考虑溶液的酸碱性、物质的状态，现象描述不清，化合价升降、得失电子判断结果相反等。

三、离子反应中不同类型知识的学习策略

学习策略是学生在学习过程中形成和运用并指导自己习得知识的方法和技巧。教师在教学过程中要帮助学生建立并熟练掌握和运用一些学习策略。

1.离子反应陈述性知识学习策略

陈述性知识的学习策略主要包括复述策略、精加工策略、组织策略[5]。在离子反应的学习中，陈述性知识的学习主要是符号表征学习和事实学习，例如离子符号、离子方程式的学习，离子的氧化性、还原性的学习。对于离子反应中简单的陈述性知识，学习难度不大，但容易遗忘，主要采用复述策略;对于较复杂、难理解、难记忆的陈述性知识，通常采用精加工策略和组织策略。

如精加工策略是一种深层次加工策略。它要求学生能够把自己新学的知识和原来大脑储存的旧知识联系起来，增加对新学知识的理解程度;同时要求把新学的知识融入原来已有的知识网络之中。这样当学生需要时便能迅速提取，哪怕提取有一定的困难，也可以通过自己组建的知识网络慢慢地推导出来[6]。例如，向氢氧化钠溶液中分别通入少量和过量二氧化碳的离子方程式的书写，可以类比曾经学过的向澄清石灰水中分别通入少量和过量二氧化碳的知识。

对于比较复杂的知识，编制概念网络图进行组织是一种容易记忆、保持和提取的学习策略。把相关的知识概念编织成一定的网络图，形成一定的层次关系，在学生的大脑中形成概念图表征。例如，与离子反应相关的知识可以离子反应为中心用图1所示的知识网络图表示。

2.离子反应程序性知识学习策略

程序性知识的学习过程可以分为三个阶段[7]：第一阶段为认知阶段，该阶段学生还没有形成一定的技能，在这一阶段学生能够知道某些规则或陈述某些规则。第二阶段是联结阶段，也是程序性知识形成的最关键阶段，在这一阶段，规则开始向“对外办事”的方向转化。学生通过一定的变式训练，归纳总结，包括对错误知识的管理，将陈述性知识转化为程序性知识。第三阶段为自动化阶段，当学习和问题解决变成习惯时，就形成了自动化。

程序性知识的学习策略包括观察示范样例策略、模仿练习策略、对照与创新策略等。程序性知识需要学生在平时的做题训练中习得或根据教师的程序性知识示范表征内化为自己的表征系统。学生在读题、审题过程中，需要明确要解决什么类型的问题，问题的解决需要哪些知识，如何解决这些问题及解决这些问题的次序如何;然后根据大脑中已经建立起来的程序观念、计划和方法来解决问题;最后通过变式训练进行强化。

示例：将0.1000 mol/L的酸性KMnO4溶液逐滴滴加到20.00 mL的H2C2O4溶液，滴定至终点时，消耗酸性KMnO4溶液20.00 mL。回答下列问题：

（1）写出该反应的离子方程式;

（2）计算H2C2O4 溶液的浓度。

分析：（1）关于书写离子方程式的程序性知识一般需要三步。第一步，判断氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物;第二步，利用化合价升降法对该氧化还原反应配平;第三步，进一步判断其他的反应物和生成物。

（2）计算型的题目通常有三个步骤。第一步，正确写出化学方程式或离子方程式，并根据方程式找出反应物KMnO4和H2C2O4之间的化学计量数关系：2KMnO4～5H2C2O4;第二步，根据反应物或生成物的化学计量数之比列出关系式：5c（KMnO4）V[KMnO4（aq）]= 2c（H2C2O4）V[H2C2O4 （aq）];第三步，代入数据，列式计算。

3.离子反应策略性知识学习策略

离子反应策略性知识指的是认知策略。学习者使用认知策略来帮助自己更好地编码新信息，以便提高在测验时回忆关键信息的成功率。学习者可以通过自身失误经验而得出这些策略，或者学习其他学习者身上已经证实有效的策略[8]。

策略性知识的学习策略是元认知训练。元认知训练体现在学习过程的前后，学习某一知识前，要设定一个学习目标，并事先想好实现目标的手段，以及如何解决目标实现过程中遇到的困难和应对措施。例如，学生在学习盐类的水解时，要思考如下问题：什么是盐类的水解？盐类水解的实质是什么？能否写出水解离子方程式？在盐类水解离子方程式的书写时会遇到什么困难？遇到的困难是由于哪方面的知识欠缺引起的？在教师授课过程中，学生应根据教师的授课方式进行同步表征，如果不能同步表征，出现听不懂、不太明白、思维跟不上的情况，要及时做好标记，以便及时或课后解决。

為了全面实施、深化课程改革，实现“立德树人”的根本任务，切实发展学生的化学学科核心素养，培养适应时代要求的创新人才，要从学科特点和学生的实际情况出发，把核心素养和学业质量要求落实到学科教学中，帮助学生形成适应社会和个人发展需要的必备品格和关键能力。在学科教学中，化学学科核心知识是建立化学核心观念，培养化学学科核心素养的支撑和载体，没有核心知识的支撑，核心素养的培养只是空中楼阁，没有核心素养引领的知识教学，仍然是以“知识为本位”的传统知识观教学，是以分数为终极目标的教学，难以培养学生的优秀品格和关键能力。新的课程观是以教师为主导，学生为主体，着力培养学生的学习能力、创新能力和实践能力。

[  参   考   文   献  ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S] .北京：人民教育出版社，2018.

[2]  孙天山.化学教师高阶思维教学现状探析[J].化学教学，2017（7）：21-25.

[3]  张丙香. 高中生化学反应三重表征心智模型的研究[D].济南：山东师范大学，2013.

[4]  解守宗.化学教师要重视策略性知识的教学[J].化学教学，2011（10）：8-9.

[5]  张大均.教学心理学[M] .北京：人民教育出版社，1999.

[6]   金洪源.学科学习困难的诊断与辅导[M] .上海：上海教育出版社，2004.

[7]  毛群燕. 精加工策略运用于化学探究学习的研究[D].苏州：苏州大学，2009.

[8]  蔡文锁.加强程序性知识教学 提高学生解决问题的能力[J].化学与教学，2011（3）：23-24.

[9]  德里斯科尔.学习心理学：面向教学的取向 [M].3版.王小明，译.上海：华东师范大学出版社，2007.

（责任编辑 罗   艳）