化學計算解題教學的心理機制研究

 　　本文從中學化學計算解題教學及其研究的現狀出發，依據結構化與定向化教學心理學原理，揭示化學計算解題教學的心理實質及目的任務;重新認識化學計算題的類型和基本結構;建立一人計算類化學問題的解析活動心智模型;對計算類化學問題的解題能力的心理實質、構成要素及其結構關系，以及化學計算解題能力的形成、發展途徑進行了探討。

　　一、問題的提出

　　化學計算是中學化學教學中要求學生必須掌握的“基本技能”之一，進行化學計算，能使學生從量的方面來認識物質及其變化的規律，體驗化學計算是化學科學研究和工農業生產都必需的“工具”。從認識物質及解決化學問題的能力構成角度分析，化學計算類問題是化學問題的一種重要類型，可見，解決計算類化學同題是解決化學問題活動的主要構成之一。通過化學計算解題教學培養和形成的是學生解決計算類化學問題的能力。

　　長期以來，由于沒有明確化學計算解題教學的實質、特點，對于計算解題能力的實質、構成及其形成發展途徑和規律又缺乏研究，導致不少教師在中學化學計算題教學中往往把大量時間和精力投入到:知識教學和例題示范教學中;讓學生反復感知、大搞題海戰術;或是進行繁瑣表面的題型歸類，搞算法總結;或編出許多抽象、繁雜、脫離生產生活實際的“假題”。另一方面，學生則普遍感到害怕化學計算，或解題練習的盲目性、被動性越來越突出，甚至在搞記憶式解題、單純試誤性解題。同時，高考一再強調題目的智能性、綜合性、靈活性;而教學大綱卻只是簡單規定刪減或降低要求。

　　面對這些問題，不少學者都比較重視對于化學計算解題教學及有關問題的研究，發表了大量的研究文章。我們認為，國外研究的重點在于對化學計算解題的影響因素的探討，或是側重從計算解題活動的表現水平方面進行研究;而國內研究的側重點則主要在于如何巧解或巧算，創擬出了許多解題技巧方法和技巧。

　　要解決上述問題，核心在于明確化學計算解題教學的實質及其目的和任務;關鍵在于明確認識解決計算類化學問題的能力實質、構成要素、結構方式及形成發展途徑，而突破在于建立合理的、有效的、具有高度概括性和廣泛適用性的解決計算類化學問題的心智活動原型。

　　二、理論構想

　　1.化學計算解題教學的心理實質及目的任務

　　中學化學計算解題教學的目的、任務的實質在于:培養和形成學生解決計算類化學問題的初步能力，構建一個以有關元素化合物知識和化學基本概念為基礎，以活動任務的問題類型和有關的操作性知識相契合的知識結構;以及以基本計算技能和化學用語技能為基本技能，以計算類化學問題的解析活動技能為核心的解題技能的技能結構;進而經過類化與系統化而形成一個對解決計算類化學問題活動具有穩定的心理調節作用的經驗網絡。

　　2.化學計算題的類型及結構的重新認識

　　化學計算題的傳統分類及結構，多局限于按題目情景及表面關系進行分類，類型龐雜，未能揭示出問題內部或類型之間的橫向關系和本質的數量關系，且不能較好地反映形成解決生產生活實際問題能力的需要，對此，我們提出了一個新的計算類習題的類型及結構模型:

　　首先：

　　其中:它們之間的數量關系具有下面的本質聯系:

　　這一問題類型及結構具有下列特點:①更具有概括性，體現了問題的本質及其根本的數量關系;②更符合化學計算解題心智活動，特別是問題解決活動的特點和需要;③更具有直接應用性;④更能滿足解決化學實際問題的需要。為化學計算解題教學及其能力培養提供了較好的宏觀目標和方向。3.解決計算類化學問題的心理活動分析

　　計算活動的實質是解決一定的數量關系問題，實現由已知求得未知的過程;化學計算解題活動是以化學原理為核心和基礎，以數學計算為手段，解決化學反應及變化過程中或溶液變化過程中物質之間的數量關系問題，實現由已知求得未知的過程。

　　化學計算解題活動由以下四種心智活動構成:審題、解析、列式計算、檢驗。其中，1.審題是認知課題結構，從而在頭腦中確立課題表征的過程，它包括讀題、識別題目情景、識別已知條件和問題三個連續的智力動作。2.解析是主體在審題基礎上對課題的初始表征進行一系列復雜的認知信息加工過程。是實現問題情景的具體化、完成由定性分析到定量分析，從而明確各種數量關系、確定具體解題方法和步驟的活動過程。是由“提”、“判”、“析”、找”四個連續的智力動作構成。是解題活動中最核心，也是最困難，且最綜合的思維活動過程。3.列式計算是表達解題的過程，是由解題的內部思維活一動的結果向外部表達活動轉變的過程。一般可由“設、列、找、代、算、答”等步驟組成。寸.檢驗是對解題結果是否正確的檢查和論證，包括對運算的準確性所作的確切性檢驗和對解題結果的合理性所作的邏輯性檢驗兩種。

　　4.化學計算類問題的解析活動模式的建立

　　化學計算解題活動最核心和最關鍵的環節是解析活動過程。國外大量有關問題解決的研究，積累了許多的研究成果，提出了許多問題解析的策略，但卻沒有直接針對化學計算解題活動開展研究，過于一般化和籠統且較強調個體解析活動的差異性，「與教學培養的需要距離較遠，而國內有關化學計算解題的研究，大都只從適合某一、兩個方面或角度，提出了一些局部的某些題自的解法、技巧，多失之于繁雜、碎，同樣無法在教學中全面培養和提高學生的化學計算解題能力和水平。

　　我們在對化學計算類問題的類型、結構關系進行本質的、高度概括的科學再認識的基礎上，通過具體分析、總結中學化學中各級、各類、各方面、各種形式的大量計算類問題及其解題過程和方法，創擬了計算類化學問題的解析活動模式(原型)(如下圖所示)。

　　經過非實驗性的使用檢驗，初步表明，該解析活動模式具有高度的概括性和廣泛的適用性，具體表現在:1.由簡單到復雜，適用于不同類型的化學計算題;2.由初中階段到高中階段，適用于不同層次;3.由習題到高考題，適用于不同難度;4.由理論計算到實際計算，適用于不同需要。這一模式與化學計算題的問題結構互相吻合，對于其它解法技巧具有包容性，可分可合，便于普及與訓練，學生一旦形成解析技能，具有很強的遷移力和靈活性。而且有利于促進學生更深刻地理解化學問題的實質、化學變化過程的實質及其數量關系。

　　5.計算類化學問題的解題能力的實質，構成要素及其結構關系

　　解題能力是順利完成解題活動的穩定的心理調節機制。它的實質是系統化與概括化的解

　　題活動經驗，即類化了的、對解題活動具有定向調節和執行調節作用的知識技能網絡。

　　根據上述研究，不難分析出化學計算解題能力的構成要素，圖示如下:

　　圖式中給定的相互關系及對干計算解題活動的作用可以用下圖概括表示:

　　三、教學模式

　　本研究的基礎上，可以提出中學化學計算解題的教學模式，即計算解題能力的形成發展途徑。其中，知識教學要遵循直觀、概括、具體化的學習規律，符合知識結構構建的科學規律;技能教學要遵循心智技能的形成規律，依據原型定向、原型操作、原型內化的學習訓練過程組織微觀教學活動。宏觀教學順序可分為三個階段:第一階段為最初的基本計算技能培訓階段;第二階段為分別進行化學反應計算、溶液計算的簡單綜合計算技能培訓階段;第三階段為簡單綜合計算至復雜綜合計算技能的培訓階段。要適時進行遷移練習，以促進知識技能的結構化與網絡化。