化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)的心理機(jī)制研究

 　　本文從中學(xué)化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)及其研究的現(xiàn)狀出發(fā)，依據(jù)結(jié)構(gòu)化與定向化教學(xué)心理學(xué)原理，揭示化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)的心理實(shí)質(zhì)及目的任務(wù);重新認(rèn)識化學(xué)計(jì)算題的類型和基本結(jié)構(gòu);建立一人計(jì)算類化學(xué)問題的解析活動(dòng)心智模型;對計(jì)算類化學(xué)問題的解題能力的心理實(shí)質(zhì)、構(gòu)成要素及其結(jié)構(gòu)關(guān)系，以及化學(xué)計(jì)算解題能力的形成、發(fā)展途徑進(jìn)行了探討。

　　一、問題的提出

　　化學(xué)計(jì)算是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中要求學(xué)生必須掌握的“基本技能”之一，進(jìn)行化學(xué)計(jì)算，能使學(xué)生從量的方面來認(rèn)識物質(zhì)及其變化的規(guī)律，體驗(yàn)化學(xué)計(jì)算是化學(xué)科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都必需的“工具”。從認(rèn)識物質(zhì)及解決化學(xué)問題的能力構(gòu)成角度分析，化學(xué)計(jì)算類問題是化學(xué)問題的一種重要類型，可見，解決計(jì)算類化學(xué)同題是解決化學(xué)問題活動(dòng)的主要構(gòu)成之一。通過化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)培養(yǎng)和形成的是學(xué)生解決計(jì)算類化學(xué)問題的能力。

　　長期以來，由于沒有明確化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn)，對于計(jì)算解題能力的實(shí)質(zhì)、構(gòu)成及其形成發(fā)展途徑和規(guī)律又缺乏研究，導(dǎo)致不少教師在中學(xué)化學(xué)計(jì)算題教學(xué)中往往把大量時(shí)間和精力投入到:知識教學(xué)和例題示范教學(xué)中;讓學(xué)生反復(fù)感知、大搞題海戰(zhàn)術(shù);或是進(jìn)行繁瑣表面的題型歸類，搞算法總結(jié);或編出許多抽象、繁雜、脫離生產(chǎn)生活實(shí)際的“假題”。另一方面，學(xué)生則普遍感到害怕化學(xué)計(jì)算，或解題練習(xí)的盲目性、被動(dòng)性越來越突出，甚至在搞記憶式解題、單純試誤性解題。同時(shí)，高考一再強(qiáng)調(diào)題目的智能性、綜合性、靈活性;而教學(xué)大綱卻只是簡單規(guī)定刪減或降低要求。

　　面對這些問題，不少學(xué)者都比較重視對于化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)及有關(guān)問題的研究，發(fā)表了大量的研究文章。我們認(rèn)為，國外研究的重點(diǎn)在于對化學(xué)計(jì)算解題的影響因素的探討，或是側(cè)重從計(jì)算解題活動(dòng)的表現(xiàn)水平方面進(jìn)行研究;而國內(nèi)研究的側(cè)重點(diǎn)則主要在于如何巧解或巧算，創(chuàng)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(xué)計(jì)算解題教學(xué)的實(shí)質(zhì)及其目的和任務(wù);關(guān)鍵在于明確認(rèn)識解決計(jì)算類化學(xué)問題的能力實(shí)質(zhì)、構(gòu)成要素、結(jié)構(gòu)方式及形成發(fā)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(jì)算類化學(xué)問題的心智活動(dòng)原型。

　　二、理論構(gòu)想

　　1.化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)的心理實(shí)質(zhì)及目的任務(wù)

　　中學(xué)化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)的目的、任務(wù)的實(shí)質(zhì)在于:培養(yǎng)和形成學(xué)生解決計(jì)算類化學(xué)問題的初步能力，構(gòu)建一個(gè)以有關(guān)元素化合物知識和化學(xué)基本概念為基礎(chǔ)，以活動(dòng)任務(wù)的問題類型和有關(guān)的操作性知識相契合的知識結(jié)構(gòu);以及以基本計(jì)算技能和化學(xué)用語技能為基本技能，以計(jì)算類化學(xué)問題的解析活動(dòng)技能為核心的解題技能的技能結(jié)構(gòu);進(jìn)而經(jīng)過類化與系統(tǒng)化而形成一個(gè)對解決計(jì)算類化學(xué)問題活動(dòng)具有穩(wěn)定的心理調(diào)節(jié)作用的經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。

　　2.化學(xué)計(jì)算題的類型及結(jié)構(gòu)的重新認(rèn)識

　　化學(xué)計(jì)算題的傳統(tǒng)分類及結(jié)構(gòu)，多局限于按題目情景及表面關(guān)系進(jìn)行分類，類型龐雜，未能揭示出問題內(nèi)部或類型之間的橫向關(guān)系和本質(zhì)的數(shù)量關(guān)系，且不能較好地反映形成解決生產(chǎn)生活實(shí)際問題能力的需要，對此，我們提出了一個(gè)新的計(jì)算類習(xí)題的類型及結(jié)構(gòu)模型:

　　首先：

　　其中:它們之間的數(shù)量關(guān)系具有下面的本質(zhì)聯(lián)系:

　　這一問題類型及結(jié)構(gòu)具有下列特點(diǎn):①更具有概括性，體現(xiàn)了問題的本質(zhì)及其根本的數(shù)量關(guān)系;②更符合化學(xué)計(jì)算解題心智活動(dòng)，特別是問題解決活動(dòng)的特點(diǎn)和需要;③更具有直接應(yīng)用性;④更能滿足解決化學(xué)實(shí)際問題的需要。為化學(xué)計(jì)算解題教學(xué)及其能力培養(yǎng)提供了較好的宏觀目標(biāo)和方向。3.解決計(jì)算類化學(xué)問題的心理活動(dòng)分析

　　計(jì)算活動(dòng)的實(shí)質(zhì)是解決一定的數(shù)量關(guān)系問題，實(shí)現(xiàn)由已知求得未知的過程;化學(xué)計(jì)算解題活動(dòng)是以化學(xué)原理為核心和基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)計(jì)算為手段，解決化學(xué)反應(yīng)及變化過程中或溶液變化過程中物質(zhì)之間的數(shù)量關(guān)系問題，實(shí)現(xiàn)由已知求得未知的過程。

　　化學(xué)計(jì)算解題活動(dòng)由以下四種心智活動(dòng)構(gòu)成:審題、解析、列式計(jì)算、檢驗(yàn)。其中，1.審題是認(rèn)知課題結(jié)構(gòu)，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(gè)連續(xù)的智力動(dòng)作。2.解析是主體在審題基礎(chǔ)上對課題的初始表征進(jìn)行一系列復(fù)雜的認(rèn)知信息加工過程。是實(shí)現(xiàn)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(shù)量關(guān)系、確定具體解題方法和步驟的活動(dòng)過程。是由“提”、“判”、“析”、找”四個(gè)連續(xù)的智力動(dòng)作構(gòu)成。是解題活動(dòng)中最核心，也是最困難，且最綜合的思維活動(dòng)過程。3.列式計(jì)算是表達(dá)解題的過程，是由解題的內(nèi)部思維活一動(dòng)的結(jié)果向外部表達(dá)活動(dòng)轉(zhuǎn)變的過程。一般可由“設(shè)、列、找、代、算、答”等步驟組成。寸.檢驗(yàn)是對解題結(jié)果是否正確的檢查和論證，包括對運(yùn)算的準(zhǔn)確性所作的確切性檢驗(yàn)和對解題結(jié)果的合理性所作的邏輯性檢驗(yàn)兩種。

　　4.化學(xué)計(jì)算類問題的解析活動(dòng)模式的建立

　　化學(xué)計(jì)算解題活動(dòng)最核心和最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是解析活動(dòng)過程。國外大量有關(guān)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(xué)計(jì)算解題活動(dòng)開展研究，過于一般化和籠統(tǒng)且較強(qiáng)調(diào)個(gè)體解析活動(dòng)的差異性，「與教學(xué)培養(yǎng)的需要距離較遠(yuǎn)，而國內(nèi)有關(guān)化學(xué)計(jì)算解題的研究，大都只從適合某一、兩個(gè)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(xué)中全面培養(yǎng)和提高學(xué)生的化學(xué)計(jì)算解題能力和水平。

　　我們在對化學(xué)計(jì)算類問題的類型、結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行本質(zhì)的、高度概括的科學(xué)再認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過具體分析、總結(jié)中學(xué)化學(xué)中各級、各類、各方面、各種形式的大量計(jì)算類問題及其解題過程和方法，創(chuàng)擬了計(jì)算類化學(xué)問題的解析活動(dòng)模式(原型)(如下圖所示)。

　　經(jīng)過非實(shí)驗(yàn)性的使用檢驗(yàn)，初步表明，該解析活動(dòng)模式具有高度的概括性和廣泛的適用性，具體表現(xiàn)在:1.由簡單到復(fù)雜，適用于不同類型的化學(xué)計(jì)算題;2.由初中階段到高中階段，適用于不同層次;3.由習(xí)題到高考題，適用于不同難度;4.由理論計(jì)算到實(shí)際計(jì)算，適用于不同需要。這一模式與化學(xué)計(jì)算題的問題結(jié)構(gòu)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(xùn)練，學(xué)生一旦形成解析技能，具有很強(qiáng)的遷移力和靈活性。而且有利于促進(jìn)學(xué)生更深刻地理解化學(xué)問題的實(shí)質(zhì)、化學(xué)變化過程的實(shí)質(zhì)及其數(shù)量關(guān)系。

　　5.計(jì)算類化學(xué)問題的解題能力的實(shí)質(zhì)，構(gòu)成要素及其結(jié)構(gòu)關(guān)系

　　解題能力是順利完成解題活動(dòng)的穩(wěn)定的心理調(diào)節(jié)機(jī)制。它的實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)化與概括化的解

　　題活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，即類化了的、對解題活動(dòng)具有定向調(diào)節(jié)和執(zhí)行調(diào)節(jié)作用的知識技能網(wǎng)絡(luò)。

　　根據(jù)上述研究，不難分析出化學(xué)計(jì)算解題能力的構(gòu)成要素，圖示如下:

　　圖式中給定的相互關(guān)系及對干計(jì)算解題活動(dòng)的作用可以用下圖概括表示:

　　三、教學(xué)模式

　　本研究的基礎(chǔ)上，可以提出中學(xué)化學(xué)計(jì)算解題的教學(xué)模式，即計(jì)算解題能力的形成發(fā)展途徑。其中，知識教學(xué)要遵循直觀、概括、具體化的學(xué)習(xí)規(guī)律，符合知識結(jié)構(gòu)構(gòu)建的科學(xué)規(guī)律;技能教學(xué)要遵循心智技能的形成規(guī)律，依據(jù)原型定向、原型操作、原型內(nèi)化的學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程組織微觀教學(xué)活動(dòng)。宏觀教學(xué)順序可分為三個(gè)階段:第一階段為最初的基本計(jì)算技能培訓(xùn)階段;第二階段為分別進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)計(jì)算、溶液計(jì)算的簡單綜合計(jì)算技能培訓(xùn)階段;第三階段為簡單綜合計(jì)算至復(fù)雜綜合計(jì)算技能的培訓(xùn)階段。要適時(shí)進(jìn)行遷移練習(xí)，以促進(jìn)知識技能的結(jié)構(gòu)化與網(wǎng)絡(luò)化。