高中生解决情境性化学问题的初步研究

谈婵荷

摘要：文章在理论研究的基础上，对情境性化学问题的特点以及学生解决情境性化学问题的心理机制进行了初步探讨。研究表明，学生解决情境性化学问题的能力普遍偏低，并且受化学知识、问题情境类型、性别差异等因素的影响。

关键词：问题情境；化学问题解决；影响因素

文章编号：1008-0546（2016）10-0030-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.011

在高中化学课程标准中明确指出“正确认识科学、技术与社会的相互关系，能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象，解决与化学有关的一些实际问题，初步树立社会可持续发展的思想”，表明了学习化学知识的意义在于服务于人类生活、发展，为社会进步做出贡献。让学生学习有用的、真实的化学知识是高中化学新课程内容的特点。教学中要充分利用教学资源，让学生在真实的情境中了解化学与社会发展、科技进步的密切关系，提高学生在各个不同的情境中解决化学问题的能力。因此，我们如能知道问题情境会对学生化学问题的解决造成怎样的影响，从而找到消除其影响的教学策略，将会对学生提高解决化学问题的能力起到很大的帮助。

一、情境性化学问题的特征

化学问题包含的范围很大，它的含义不仅包含有一般的问题解决中的问题，也包括化学学科中所有的知识内容：理论知识中的化学概念，化学符号、化学原理的应用，化学实验中的操作、现象、装置等，还包含了化学与其他学科存在的内在关系，化学与社会实际生产、生活、自然界的联系，但凡是在学生头脑中出现的有关于化学的各种疑问都是属于化学问题的范畴。所以，化学问题在具有问题情境、已有的知识和技能、障碍、方法这四方面的要素的同时又具有它自身的学科特征。

问题情境是呈现化学概念、化学原理等有关化学知识的具有现实意义的载体。它可以来自于现实生活中与化学相关的各个领域，也可以是新科技、新产品，还可以是与其他领域相关的内容。总之，问题情境是问题中呈现的与生产、生活密切相关的现实背景，如文化、环境和活动等。

综合化学问题和问题情境这两个核心概念，笔者认为情境性化学问题主要有以下三个特征：

（1）新颖性。情境性化学问题中所含信息是新颖的。这些信息往往来自于最新的科技成果以及与化学有关的最新社会事件等，如：科技研究热点中的化学问题、化学新材料或新物质。

（2）应用性。问题的情境大多来源于生产、生活，又服务于生产、生活，如：环境保护、能源问题、食品安全等。

（3）障碍性。问题情境的存在加大了问题空间的复杂程度，增加了学生的思维容量，给学生问题解决造成了障碍。学生在解决情境性化学问题时总感觉有困难，不自信，甚至产生畏惧心理。

二、情境性化学问题解决的心理机制

在借鉴已有研究的基础上，笔者认为解决情境性化学问题的心理机制如图1所示。由感受器获取问题情境中的信息后，在大脑中把信息储存于短时记忆，同时通过反应器对问题进行初步表征：将问题情境中所含信息进行提取、组织、加工和表达。在表征的基础上通过运用原型匹配（如果大脑中存在相对应的原型）或分析推理等解决问题的策略最终将问题解决。在整个问题解决的过程中，都受到元认知的监控，同时也需要不断地反思监控。

三、问题情境对化学问题解决的影响

1. 研究对象

根据研究的目的和要求，从江苏省某四星级中学中选取了高二年级的3个理化平行班学生作为被试，共计回收有效测试卷152份。其中男生118名，女生34名。这些学生已经有了两年的高中学习经历，具有了一定的基础知识和基本技能，也掌握了一些解决问题的策略和方法，所以相比较高一、高三学生来说，他们既不是问题解决的新手也不是问题解决的专家，选择这些学生作为研究对象有利于分析学生解决问题的心理。

2. 研究材料

历年来的化学高考试题都是经过了众多专家审核，事实证明都具有很高的信度和效度，所以历年高考测试题是我们选择测试项目的理想来源。在初步确定测试项目的内容、形式和结构后，先后征求了专家和经验丰富的高中化学教师的意见，根据他们的反馈意见把题目改编成3种不同形式的测试卷。第1份测试卷主要以文字呈现问题情境，第2份主要以图表呈现问题情境，第3份为去情境化的化学试题（作为对照）。为减少被试做题时的盲目性，强调每道题后写明解题过程（没说明理由的不作记分统计）。

3. 研究程序与方法

先由152名被试在45分钟内完成测试卷，测试结果的数据全部由统计软件SPSS17.0进行统计和分析，以寻求问题情境对高中生解决化学问题的影响。

4. 研究结果与讨论

（1）高中生解决化学情境性问题的整体情况分析

从表1中可以看出情境性化学试题的得分率普遍不高，说明学生解决情境性化学问题的能力偏低。分析其可能原因是学生对情境性问题解决具有畏惧心理、类比迁移能力较差等因素所导致。情境性化学问题是存在于某个实际情境中的化学问题，“实际情境”可能与学生习惯解决的化学问题之间有一定的距离。学生怎样才能用已有的化学知识来解决新情境中的化学问题，最有效快捷的方法就是利用类比和迁移，即学生将新情境和已有的情境经验进行类比后，从大脑中找到原型，把已经掌握的化学知识迁移过来解决新的化学问题，并且运用适当的问题解决策略最终解决问题。由于一些学生概括水平低，找不出新旧情境间的共同之处，导致他们类比迁移能力差，或者产生负迁移，妨碍了问题的解决。

（2）高中生解决化学情境性问题的性别差异

本文同时分析了学生性别对解决化学情境性问题的影响（见表2）。由表2可知，虽然男女生的化学成绩和情境性问题解决的成绩不存在统计意义的显著性差异，女生解决情境性化学问题的能力略高于男生。造成这个现象的原因，可能是：一是除了生理上的差异，女生的语言表达能力和语法能力都高于男生之外，可能与“女生对阅读的兴趣也往往比男生强烈”有关，使得女生更容易从问题情境中获取有用信息用于解决化学问题。二是在所调查的被试中男、女生比例不匹配，一般来说能选择化学作为选修科目的女生，她们的综合成绩都相对较好，而男生却不一定。

（3）化学知识对高中生解决情境性化学问题的影响

问题情境的类型可以是多样的，但是解决问题的知识与能力却是基本的并且相对稳定不变的。学生解决情境性化学问题需要以化学知识为基础，学生解决问题的过程就是应用化学基础知识解决新的情境下的化学问题的过程。因此，学生的化学知识掌握程度对他们解决情境性化学问题有着重要的影响。

图2和图3表示的是被试的原有化学成绩和解决情境性化学问题的得分情况。从图中可以看出，无论是化学成绩还是测试卷成绩基本都是呈正态分布。

学生解决去情境性化问题的水平与化学成绩呈现统计意义的显著相关，相关系数为0.360。这说明化学基础知识的掌握程度是影响学生解决情境性化学问题的因素。分析原因：一是学生解决去情境性问题时需要综合运用化学知识、化学原理和方法解决问题，这些同样是化学考试的基本要求；二是通常化学试题一定包含情境性化学试题，在考试中一般属于难题，其比例并不高，也就是说去情境性化学问题占的比例较大。因而，学生的去情境性化学问题的水平与其考试成绩显著相关，但相关系数并不很大。

（4）情境类型对高中生解决化学问题的影响

从每个题目看，平均分无一不是无情境设置的化学问题大于有情境设置的，再次论证了问题情境的存在必然会阻碍问题解决。被试的班级是三个平行班，1班和2班完成有问题情境的化学测试题，3班是完成去情境化的化学测试题。由图4可知三个班原有的化学成绩相差不是太大，做去情境化测试题的学生（3班）甚至略差一些。但在解决有情境和无情境问题时却表现出明显的差异，学生完成无情境设置的化学问题的情况要远远好于有情境设置的化学问题。显然，问题情境的存在增加了学生在解决问题过程中提取信息和加工信息的难度，从而阻碍了学生对问题的正确表征，这正体现了问题情境的特征之一“障碍性”。 总体上看文字呈现的情境性化学问题有利于学生对问题的表征和问题的解决。

四、结束语

本研究表明，学生解决情境性化学问题的能力普遍偏低；解决情境性化学问题时存在性别差异，女生的能力略高于男生；学生解决情境性化学问题受化学知识、问题情境类型等因素的影响。在后续研究中还有很多有价值的工作可以进行，例如不同类型的问题情境对高中生解决化学问题有哪些影响，学生解决情境性化学问题时有怎样的心理状态，解决情境性化学问题有哪些教学策略，等等。

参考文献

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