皮亞杰圖式理論和氯氣與水的反應

趙自立 姚文祿

作為一名學過一點心理學的化學教師，我試圖將心理學和化學教學聯系起來。我嘗試用皮亞杰的圖式理論認識氯氣與水的反應的教學。

皮亞杰（1896-1980），瑞士兒童心理學家，因研究兒童智力和認識發展而聞名。他通過兒童心理學把生物學與認識論、邏輯學溝通結合起來，從而將傳統的認識論改造成為一門實證的實驗科學。曾任瑞士心理學會主席、法語國家心理聯合會主席和第十四屆國際心理科學聯盟主席。1969年獲美國心理學會頒發的杰出科學貢獻獎。下面是我嘗試用他的理論對氯氣溶于水的反應的再認識。

一、圖式

皮亞杰理論體系中的一個核心概念是圖式（schema，在他后期著作中用scheme一詞）。圖式是指個體對世界的知覺、理解和思考的方式。我們可以把圖式看做是心理活動的框架或組織結構。圖式是認知結構的起點和核心，或者說是人類認識事物的基礎。因此，圖式的形成和變化是認知發展的實質，有了圖式，主體才能夠對客體的刺激作出反應。

例如，對氯氣溶解在水中的認識，可以選擇如下圖式：觀看氯氣與水混合——知覺；猜想氯氣與水混合是否溶解、是否反應——理解；氯氣是否溶解的實驗依據——思考；氯氣與水反應的實驗依據——思考。

二、認知發展的三個基本過程——同化、順化、平衡

1.同化（assimilation）

同化原本是一個生物學概念，它是指有機體把外部要素整合進自己結構中去的過程。在認知發展理論中，同化是指個體對刺激輸入的過濾或改變的過程。也就是說，個體在感受到刺激時，把它們納入頭腦中原有的圖式之內，使其成為自身的一部分，就像消化系統的營養物吸收一樣。同化在學習氯氣溶解性的時候又是如何形成的呢？

首先，如何證明水中溶解有氧氣？魚兒可在水中嬉戲?？梢妼⑺脱鯕饣旌峡梢宰C明這一點?！袌D式1

其次，如何證明水中溶解有氯氣？先給學生一個新的刺激：

觀察：氯氣顯黃綠色——刺激

學生對這個新的刺激經過輸入的過濾和改變，設想向盛有氯氣的集氣瓶中加水呢？

氯水顯淡黃綠色，證明氯氣溶于水——同化產生，并形成新的圖式2——首先如何證明水中溶解有氯氣？氯水顯淡黃綠色?？梢姡瑢⑺吐葰饣旌峡梢宰C明這一點。

隨著個體認識的發展，同化經歷下列三種形式：再現性同化、再認性同化和概括性同化。再現性同化，即基于兒童對出現的某一刺激作相同的重復反應；再認性同化，即基于兒童辨別物體之間差異借以作出不同反應的能力。它在再現性同化基礎上出現并有助于向更復雜的同化形式發展；概括性同化，即基于兒童知覺物體之間的相似性并把它們歸于不同類別的能力。

顯然，學生這里已經用到概括性同化，即認識氣體的溶解性可以將氣體和水混合，觀察溶液是否保持了氣體的某些性質來驗證。

2.順化（accommodation）

順化是指有機體調節自己內部結構以適應特定刺激情境的過程。順化是與同化伴隨而行的。當個體遇到不能用原有圖式來同化新的刺激時，便要對原有圖式加以修改或重建以適應環境，這就是順化的過程。可見，就本質而言，同化主要是指個體對環境的作用，順化主要是指環境對個體的作用。

原有圖式1：二氧化碳溶于水生成碳酸

刺激1：向盛有氯氣的集氣瓶中加水

概括性同化：氯氣溶于水生成鹽酸。

如果提問：如何檢驗生成的H+離子？Cl-離子？

學生會順利回答出用pH試紙檢驗H+離子，用AgNO3溶液和稀HNO3檢驗Cl-離子。請注意學生原有的圖式很容易就過濾掉了，氯氣溶于水是否會生成新的酸這一問題。

刺激2：將氯水滴在pH試紙上，學生看到不但變紅而且褪色，有一組學生看到濾紙褪為綠色。

順化：由于原有圖式無法同化新的刺激則立即順化出氯氣溶于水還生成了新物質

教師此時可解釋：這就是次氯酸。

顯然，從整體而言，如果只有同化而沒有順化，那就談不上發展。學生不認為氯氣可溶于水，并且生成鹽酸，就不可能建構生成次氯酸的發展。盡管同化作用在保證圖式中是十分必要的。但是同化如果沒有它的對立面“順化”的存在，它本身也不能單獨存在。只認識到生成鹽酸而沒有認識到生成次氯酸，就談不上知識的生成。換言之，不存在純粹的同化。當然，如果沒有與順化產生次氯酸相對應的同化產生鹽酸，也就沒有順化可言。用皮亞杰的同化和順化過程來說明認識，旨在表明這樣的觀點：一切認識都離不開認知圖式的同化與順化。認知既是認知圖式順化于外物，如氯氣溶解生成了新物質，又是外物同化于認知圖式，如氯氣可溶于水并生成了鹽酸。

3.平衡（equilibration）

平衡是指個體通過自我調節機制使認知發展從一個平衡狀態向另外一個較高平衡狀態過渡的過程。平衡過程是個體的認知圖式通過同化和順化而不斷發展的，以適應新的環境的過程。就一般而言，個體每當遇到新的刺激，如氯氣溶解，總是試圖用原有圖式去同化，認為是生成鹽酸。若獲得成功，pH試紙變紅，便得到暫時的平衡。如果用原有圖式無法同化環境刺激，如pH試紙褪色，個體便會作出順化，即調節原有圖式或重建新圖式，直至達到認識上的新的平衡，如認為生成新物質——次氯酸。同化與順化之間的平衡過程，也就是認識上的適應，也就是人類智慧的實質所在。所以，皮亞杰認為：“智慧行為依賴于同化與順化這兩種機能從最初不穩定的平衡過渡到逐漸穩定的平衡?！?/p>

聚焦課堂，讓我再次領悟到了課改是以新的理論為基礎的，課改的教育學根基是新的教育心理學理論的結果。沒有理論依據的課改是盲目的實驗。作為化學教師，重新閱讀王祖浩的《著眼高中學生的科學素養——高中化學新課程解析與實施中的問題探討》，是很有必要的。

？誗編輯 薄躍華