认知心理学关于化学实验问题解决的研究评述

作 者:

作者简介:
黄宝圣 山东滨州学院,256600

原文出处:
化学教学

内容提要:


期刊代号:G37
分类名称:中学化学教与学
复印期号:2005 年 12 期

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      化学实验问题是指化学实验主体在某个给定的化学实验中的当前状态(实验主体目前已知的知识或理论)与所要达到的目的状态(实验主体目前未知但准备去探索的新知识或新理论)之间存在的差距,即已知与未知之间的桥梁和纽带(注:刘知新,梁慧妹,郑长龙.化学实验论.南宁:广西教育出版社,1996)。从认知心理学的角度来看,化学实验问题解决是指一系列有实验目的指向性的认知操作过程,是人类思维活动的方式之一。本文结合教学实践,针对化学实验问题情境和化学实验问题解决的心理活动过程,以及影响化学实验问题解决的因素,进行初步的研究和评述。无疑,这将给教师提供更为直接、更为准确的化学实验教学信息,同时,也为教师有针对性地选择或制订化学实验教学措施,更加有效地培养和提高学生解决化学实验问题能力与化学实践素质做铺垫。

      一、化学实验问题情境描述

      化学实验问题情境是在化学实验问题类型(启发性化学实验问题;验证性化学实验问题;应用性化学实验问题;技术性化学实验问题)(注:刘知新,梁慧妹,郑长龙.化学实验论.南宁:广西教育出版社,1996)被确定的条件下形成的。用认知心理学的观点来说,化学实验问题情境是指学生在解决某种类型的化学实验问题时的客观情况或刺激模式。然而,在指定类型的化学实验问题情境中,学生有时会遇到对某种问题元素(构成问题情境的所有相关的因子,如化学实验问题情境中的仪器、试剂或相关信息等)的性能与性质不了解的客观事实或现象,此时,学生运用现有的知识和技能就不可能顺利地将该类型的化学实验问题解决。一般地讲,化学实验问题情境与学生认知结构(对问题情境的认识、看法、印象等方面的心理反应)差异越小,化学实验问题就越容易解决。反之,化学实验问题就越难解决;化学实验问题情境中的问题元素在三维空间的排列方式决定化学实验问题解决的难与易。譬如讲,某个化学实验所需的仪器、试剂等(问题元素)都展现在学生面前并有序的摆放,相应的化学实验问题就容易解决,反之,则难解决;化学实验问题情境中的问题元素数量决定化学实验问题解决的难与易。问题元素数量少,可能会造成遗漏实验事项,问题元素数量多,则会对化学实验问题解决产生干扰,而与化学实验问题情境相匹配的问题元素,利于化学实验问题解决。

      二、化学实验问题解决的心理活动过程

      化学实验问题解决同其他问题解决一样,符合认知心理学规律。在化学实验问题解决的全过程中,学生会依次遇到化学实验问题解决的最初情境—初始状态,达到化学实验目标时的变化着的情境—中介状态,以及完成化学实验(达到实验目标)并将相关的化学实验问题彻底解决时的情境—目标状态(注:叶奕乾,何存道,梁宁建.普通心理学.上海:华东师范大学出版社,1999.3)。化学实验问题解决的“初始状态—中介状态—目标状态”之间没有严格的界限(具有连续性),其间,学生的心理活动过程也是很复杂的。

      譬如说,化学(应用性)实验问题“从绿茶中浸提茶氨酸”的实验过程(用以下框图表示)为(注:黄宝圣.从绿茶中浸提茶氨酸.生物学通报,2004.10):

      附图

      可以看出,以上框图中的即是该化学实验问题解决的“初始状态”;便是该化学实验问题解决的“目标状态”。为了使(初始状态)变为(目标状态),学生要利用所学过的理论知识和技能,审视化学实验问题“从绿茶中浸提茶氨酸”中的“精制”等各个相关的操作,则是该化学实验问题解决的中介状态。

      上述化学实验问题解决中的各种状态是客观实际的状态,然而,学生对实际状态的认识则在脑海中产生认知、感悟状态;同样地,在该化学实验问题解决中的一系列操作,学生要考虑如何操作,则是学生脑海中认知上的操作。可见,化学实验问题解决的过程同其他问题解决一样,也是受目标指引的认知性操作的序列,符合认知心理学规律。

      三、影响化学实验问题解决的因素

      1.化学实验问题解决中的“认知结构”

      从本文“化学实验问题情境描述”中可以判定,如果学生对化学实验问题情境有比较清楚、明确的认识、看法和印象等心理反应,那么,相关的化学实验问题就会得到顺利解决,反之,则不然。事实上,学生在解决化学实验问题时,往往会受到“认知结构”的限制,致使相关的化学实验问题得不到顺利解决。而要使化学实验问题得到解决,那就要想方设法突破原有“认知结构”的限制,从化学实验问题情境中的原思路中解脱出来,扩大或重建“认知结构”。

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