方程式书写问题与相关理论及T—ZPD运用

王李栋

【摘要】学生在学习过程中，经常不能正确的去书写化学方程式，常见的错误有很多种。各国的研究人员对此进行了分析，并提出各种解决方案，理论，策略去解决。本篇对于方程式中的系数及下标则侧重进行了分析，探讨。关于这方面，有很多教学法，理论试图去解决。其中包括了ZTP（最近发展区），T-ZPD（最近发展区内采用四维教学法）等。这些理论各有所长。在六安市十里桥中学进行了一次教学实验，将两个人数相同，成绩相近的班级划分为实验组与对照组。相关教师采用T-ZPD教学，一段时间后发现，实验组的成绩更好。

【关键词】化学方程式书写错误；T-ZPD；ZPD；问题解决方法

化学方程式是中学教学过程中最重要的化学语言。学好它，对于学生理解化学反应原理，对于实验现象的认识，领悟加深，这样能更好的去掌握相关物质的化学性质，同时，提高学生应用所学的化学知识去解决实际问题的能力。但是，在很多时候，学生在学习化学过程中，出现各种各样的问题，究其原因，很大部分都是学生不理解教师教学的语言——化学方程式。

经过在十里桥中学的测试试卷调查发现，在化学方程式中，经常出现的错误有：

不尊重客观事实，写错反应物或者生成物；写错物质化学式；将反应条件遗漏或者写错；不理解催化剂的作用，将其误以为是反应物或生成物；气体或者沉淀符号遗漏或者错标；化学方程式未配平或者配平错误反应物与生成物之间的短线没有改为等号；将方程式中的系数以及下标理解错误

一、从心理学以及教育学方面解决

Lee认为，学习科学包含掌握两种独立的部分：知识储备以及科学的处理技巧。依据这一观点，新的知识，由科学的方法，简单的叠加在一起而成的。相比较而言，另一个关于学习科学的观点认为，学生通过概念的转变过程去构建属于他们自己的知识体系。这个观点，通常称为构建主义的观点。

（一）概念转变

对于概念转变的研究主要开始于本世纪70年代，80年代之后大量的研究开始涌现。1982年，Posner等提出了著名的概念转变模型（conceptual change model，简称CCM），对概念转变的条件以及个体的知识经验背景对概念转变的影响提出了自己的解释。他们认为，一个人原来的概念要发生顺应需要满足四个条件：对现有概念的不满；新概念的可理解性；新概念的合理性；新概念的有效性。Hewson把概念的可理解性、合理性和有效性称为概念的状态，而且提出，不仅新概念的状态，原有概念的状态也会对概念转变产生影响，两者之间存在交互作用。这里应注意，概念的上述三种状态不是概念实际上如何，而只是个体所看到、所意识到的可理解性、合理性和有效性，是个体对新、旧信息整合过程的元认知监控。

（二）最近发展区的概念重建

最近发展区是指儿童的实际发展水平与潜在发展水平之间的差距。实际发展水平是指儿童独立解决问题的能力。潜在发展水平则是之在成人的指导下或者与能力较强的同伴合作时所表现出的解决问题的能力。也就是说，一个人的发展，一方面受到自己智力因素的影响，另一方面还受到和别人相互交流的影响。

二、从化学教学的途径方面解决

（一）Johnstone的三角途径

引用最多的化学教学途径是由苏格兰的Johnstone教授[7；8]二十世纪八十年代所提出的，为了解释化学的本质，以及关于它的剖析，他认为，我们至少应该从三个角度去看待化学这门学科。（a）描述的和功能的；（b）表征的；（c）解释说明的。在第一个角度上，我们可以用浓度，颜色等去描述物质的性质。

（二）Yitbarek的T-ZPD化学教学法

Yitbarek为了去解答“研究发现的认识误区去哪了”，“老师的作用是什么”，“起主导作用的是何种理论”，“老师，同学，同事所扮演的角色是什么”，“化学和教育怎样在化学教学过程中合二为一”，因此，他将四维教学法与最近发展区融合，提出了T-ZPD理论。主要内容是：教学的内容参考他人对这一主题的在宏观一微观一表征的认识上的陈述；教育学知识参考他人在对教育学过程在最近发展区内容和教学媒体的知识；背景知识参考主题建立显著地社会，技术，政治问题；知识的探索参考：“学生学习了什么？”的知识，即：在化学特定主题上关于概念变更的结果与建议的研究，以及教学内容的上下文研究知识参考使四个知识部分完整。因此，这一途径是使五个知识部分完整以及写作，教育学，内容，上下文，研究，以及教学内容的上下文研究知识。

（三）T-ZPD途径的特性

T-ZPD中研究关于化学知识误解的概念；使教学内容的上下文研究知识完整并且帮助教师在实际教学中实现他们所期待的；教师在最近发展区中，去帮助学生到达潜在发展水平；在最近发展区中的语境知识；在不同水平（宏观微观）介绍时的符号使用。

三、实验部分

（一）关于问题的声明及目的

方程式是联系，理解化学反应在宏观，微观以及代表性层面上不可或缺的工具。教师在教学过程中通常会认为学是概念如果能正确配平化学方程式的话，那么他们同样能理解这个方程式所代表的含义。而事实上并非如此。

这项研究的主要目的是评估T-ZPD方法在学生配平化学方程式中，能否让学生更好的理解系数和下标的。

（二）研究的问题

实现上述主要研究目的是专门解决以下研究问题：

比较在实验组（T-ZPD）和对照组的学生中去比较进行关于化学反应系数与下标指导前后的效果。

（三）参与者

这项研究在某市一所中学进行，是相关教师在新课改的大背景下探索新的教学模式，对国外相关实验的一个重复性实验。实验选取了两个人数相同且成绩相近的班级作为研究对象。每个班41人，共82人。分为实验组与对照组。由同一位化学老师进行化学课程教学。

（四）工具

实验组的教学方法主要采用如下方法：

1.分子模型

使用结构模型去构造一个显示碳与氧之间的反应，产生二氧化碳的模型。显示分子和原子反应前后的模型。依据这一分子模型去写出配平的关于碳与氧配平的化学方程式。

2.角色扮演

让一名学生在纸上写出C-，拿起并站在教室的前排。再让两名同学在纸上写出O-，拿起并与前面一名扮演C的同学按照氧气与碳反应的原理去扮演这一反应过程。其他学生写出并配平氧与碳之间的化学方程式。

二氧化碳是空气的一个组分。其含量很低，大约只有0.03%。如果它的含量超过这一限度，我们就认为是空气污染。在木材中的燃烧中，其中的碳原子（这其中的碳原子主要是存在于有机化合物分子中，也会以其他形式存在）会与空气中的氧分子发生化学反应。冬天，北方一些地方会采用烤火这种方式去取暖，平时一些节日里，也会用燃放烟花等来庆祝。你是如何看待这些活动的？（可以从光，热，烟等方面去考虑）

木材如何在燃烧过程中产生二氧化碳的？

3.宏观方面

所有的化学反应都涉及到可观察的变化；化学反应包括了反应物到产物之间的物理性质变化，以及化学性质的变化。

（五）结论

开始对与两个小组进行预测试。发现实验组15人跟对照组13人之间预测试成绩无显著差异。结果表明，在实验组与对照组学生之间，二者在关于化学反应方程的微观层面理解上面基本一致。预测试时，实验组与对照组之间的成绩无显著差异。后测试时，采用独立样本t检验法去比较。数据显示，在实验组（M=0.478，SD=0.5032）与对照组（M=0.167，SD=0.3755）t=4.034，df=131，p<0.001相比，后测试成绩在统计上有着显著地差异。

这意味着，T-ZPD方法，在学生学习化学方程式系数与下标方面，有较好的作用。

（六）相关建议

授课应当是在遵循T-ZPD的框架内进行的。那么，在授课时，可以通过不同的符号，比如通过分子模型，学生角色扮演相关粒子，以及将相关概念卡通化，可以让学生比较容易去理解和区别什么是系数，以及什么是下标，两者之间的关系等。这三个方面，可以作为教学过程中重点考虑对象。同时，建议提问时，不单单是只去让他们配平化学方程式，还可以去提问他们这个化学方程式所具备的意义。因此，我们在提问时，可以准备两个层次上的问题。第一个层次，就是简单的提问学生，这个化学方程式是否已经配平？第二个问题则可以问他们，这个化学方程式的意义。