高中生解決情境性化學問題的初步研究

談嬋荷

摘要：文章在理論研究的基礎上，對情境性化學問題的特點以及學生解決情境性化學問題的心理機制進行了初步探討。研究表明，學生解決情境性化學問題的能力普遍偏低，并且受化學知識、問題情境類型、性別差異等因素的影響。

關鍵詞：問題情境；化學問題解決；影響因素

文章編號：1008-0546（2016）10-0030-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.011

在高中化學課程標準中明確指出“正確認識科學、技術與社會的相互關系，能運用所學知識解釋生產、生活中的化學現象，解決與化學有關的一些實際問題，初步樹立社會可持續發展的思想”，表明了學習化學知識的意義在于服務于人類生活、發展，為社會進步做出貢獻。讓學生學習有用的、真實的化學知識是高中化學新課程內容的特點。教學中要充分利用教學資源，讓學生在真實的情境中了解化學與社會發展、科技進步的密切關系，提高學生在各個不同的情境中解決化學問題的能力。因此，我們如能知道問題情境會對學生化學問題的解決造成怎樣的影響，從而找到消除其影響的教學策略，將會對學生提高解決化學問題的能力起到很大的幫助。

一、情境性化學問題的特征

化學問題包含的范圍很大，它的含義不僅包含有一般的問題解決中的問題，也包括化學學科中所有的知識內容：理論知識中的化學概念，化學符號、化學原理的應用，化學實驗中的操作、現象、裝置等，還包含了化學與其他學科存在的內在關系，化學與社會實際生產、生活、自然界的聯系，但凡是在學生頭腦中出現的有關于化學的各種疑問都是屬于化學問題的范疇。所以，化學問題在具有問題情境、已有的知識和技能、障礙、方法這四方面的要素的同時又具有它自身的學科特征。

問題情境是呈現化學概念、化學原理等有關化學知識的具有現實意義的載體。它可以來自于現實生活中與化學相關的各個領域，也可以是新科技、新產品，還可以是與其他領域相關的內容。總之，問題情境是問題中呈現的與生產、生活密切相關的現實背景，如文化、環境和活動等。

綜合化學問題和問題情境這兩個核心概念，筆者認為情境性化學問題主要有以下三個特征：

（1）新穎性。情境性化學問題中所含信息是新穎的。這些信息往往來自于最新的科技成果以及與化學有關的最新社會事件等，如：科技研究熱點中的化學問題、化學新材料或新物質。

（2）應用性。問題的情境大多來源于生產、生活，又服務于生產、生活，如：環境保護、能源問題、食品安全等。

（3）障礙性。問題情境的存在加大了問題空間的復雜程度，增加了學生的思維容量，給學生問題解決造成了障礙。學生在解決情境性化學問題時總感覺有困難，不自信，甚至產生畏懼心理。

二、情境性化學問題解決的心理機制

在借鑒已有研究的基礎上，筆者認為解決情境性化學問題的心理機制如圖1所示。由感受器獲取問題情境中的信息后，在大腦中把信息儲存于短時記憶，同時通過反應器對問題進行初步表征：將問題情境中所含信息進行提取、組織、加工和表達。在表征的基礎上通過運用原型匹配（如果大腦中存在相對應的原型）或分析推理等解決問題的策略最終將問題解決。在整個問題解決的過程中，都受到元認知的監控，同時也需要不斷地反思監控。

三、問題情境對化學問題解決的影響

1. 研究對象

根據研究的目的和要求，從江蘇省某四星級中學中選取了高二年級的3個理化平行班學生作為被試，共計回收有效測試卷152份。其中男生118名，女生34名。這些學生已經有了兩年的高中學習經歷，具有了一定的基礎知識和基本技能，也掌握了一些解決問題的策略和方法，所以相比較高一、高三學生來說，他們既不是問題解決的新手也不是問題解決的專家，選擇這些學生作為研究對象有利于分析學生解決問題的心理。

2. 研究材料

歷年來的化學高考試題都是經過了眾多專家審核，事實證明都具有很高的信度和效度，所以歷年高考測試題是我們選擇測試項目的理想來源。在初步確定測試項目的內容、形式和結構后，先后征求了專家和經驗豐富的高中化學教師的意見，根據他們的反饋意見把題目改編成3種不同形式的測試卷。第1份測試卷主要以文字呈現問題情境，第2份主要以圖表呈現問題情境，第3份為去情境化的化學試題（作為對照）。為減少被試做題時的盲目性，強調每道題后寫明解題過程（沒說明理由的不作記分統計）。

3. 研究程序與方法

先由152名被試在45分鐘內完成測試卷，測試結果的數據全部由統計軟件SPSS17.0進行統計和分析，以尋求問題情境對高中生解決化學問題的影響。

4. 研究結果與討論

（1）高中生解決化學情境性問題的整體情況分析

從表1中可以看出情境性化學試題的得分率普遍不高，說明學生解決情境性化學問題的能力偏低。分析其可能原因是學生對情境性問題解決具有畏懼心理、類比遷移能力較差等因素所導致。情境性化學問題是存在于某個實際情境中的化學問題，“實際情境”可能與學生習慣解決的化學問題之間有一定的距離。學生怎樣才能用已有的化學知識來解決新情境中的化學問題，最有效快捷的方法就是利用類比和遷移，即學生將新情境和已有的情境經驗進行類比后，從大腦中找到原型，把已經掌握的化學知識遷移過來解決新的化學問題，并且運用適當的問題解決策略最終解決問題。由于一些學生概括水平低，找不出新舊情境間的共同之處，導致他們類比遷移能力差，或者產生負遷移，妨礙了問題的解決。

（2）高中生解決化學情境性問題的性別差異

本文同時分析了學生性別對解決化學情境性問題的影響（見表2）。由表2可知，雖然男女生的化學成績和情境性問題解決的成績不存在統計意義的顯著性差異，女生解決情境性化學問題的能力略高于男生。造成這個現象的原因，可能是：一是除了生理上的差異，女生的語言表達能力和語法能力都高于男生之外，可能與“女生對閱讀的興趣也往往比男生強烈”有關，使得女生更容易從問題情境中獲取有用信息用于解決化學問題。二是在所調查的被試中男、女生比例不匹配，一般來說能選擇化學作為選修科目的女生，她們的綜合成績都相對較好，而男生卻不一定。

（3）化學知識對高中生解決情境性化學問題的影響

問題情境的類型可以是多樣的，但是解決問題的知識與能力卻是基本的并且相對穩定不變的。學生解決情境性化學問題需要以化學知識為基礎，學生解決問題的過程就是應用化學基礎知識解決新的情境下的化學問題的過程。因此，學生的化學知識掌握程度對他們解決情境性化學問題有著重要的影響。

圖2和圖3表示的是被試的原有化學成績和解決情境性化學問題的得分情況。從圖中可以看出，無論是化學成績還是測試卷成績基本都是呈正態分布。

學生解決去情境性化問題的水平與化學成績呈現統計意義的顯著相關，相關系數為0.360。這說明化學基礎知識的掌握程度是影響學生解決情境性化學問題的因素。分析原因：一是學生解決去情境性問題時需要綜合運用化學知識、化學原理和方法解決問題，這些同樣是化學考試的基本要求；二是通常化學試題一定包含情境性化學試題，在考試中一般屬于難題，其比例并不高，也就是說去情境性化學問題占的比例較大。因而，學生的去情境性化學問題的水平與其考試成績顯著相關，但相關系數并不很大。

（4）情境類型對高中生解決化學問題的影響

從每個題目看，平均分無一不是無情境設置的化學問題大于有情境設置的，再次論證了問題情境的存在必然會阻礙問題解決。被試的班級是三個平行班，1班和2班完成有問題情境的化學測試題，3班是完成去情境化的化學測試題。由圖4可知三個班原有的化學成績相差不是太大，做去情境化測試題的學生（3班）甚至略差一些。但在解決有情境和無情境問題時卻表現出明顯的差異，學生完成無情境設置的化學問題的情況要遠遠好于有情境設置的化學問題。顯然，問題情境的存在增加了學生在解決問題過程中提取信息和加工信息的難度，從而阻礙了學生對問題的正確表征，這正體現了問題情境的特征之一“障礙性”。 總體上看文字呈現的情境性化學問題有利于學生對問題的表征和問題的解決。

四、結束語

本研究表明，學生解決情境性化學問題的能力普遍偏低；解決情境性化學問題時存在性別差異，女生的能力略高于男生；學生解決情境性化學問題受化學知識、問題情境類型等因素的影響。在后續研究中還有很多有價值的工作可以進行，例如不同類型的問題情境對高中生解決化學問題有哪些影響，學生解決情境性化學問題時有怎樣的心理狀態，解決情境性化學問題有哪些教學策略，等等。

參考文獻

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