張新宇　王祖浩

摘要：本文以“化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷”作為研究載體，探討了專家學(xué)生和新手學(xué)生在化學(xué)知識理解水平上的差異，并在分析差異產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，提出促進學(xué)生對知識的深入理解。

關(guān)鍵詞：專家學(xué)生；新手學(xué)生；化學(xué)平衡；理解水平

文章編號：1005－6629(2009)02－0017－03中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

本文提及的專家學(xué)生，指得是學(xué)習(xí)能力強、成績優(yōu)秀的學(xué)生；而新手學(xué)生，則是學(xué)習(xí)能力較弱的困難學(xué)生。與新手學(xué)生相比，專家學(xué)生更傾向于深入理解知識，這早已得到了各類研究的證實。那么，化學(xué)知識的理解水平可以分為哪幾個層次？專家學(xué)生和新手學(xué)生在各個層次上分別存在什么樣的差異呢？本文試圖以化學(xué)平衡概念的考查為載體，探討專家學(xué)生與新手學(xué)生在化學(xué)知識理解水平上的差異。

1理解水平的層次

關(guān)于知識的理解水平，目前尚未形成統(tǒng)一的分類方法。Vallacher和Wegner將理解水平分為兩個層次，即低級的“怎么做”的層次和高級的“為什么”的層次[1]。Fergus和Robert提出的加工水平模型則將理解水平分為三個層次，即表層水平、中等水平及深層水平[2]。

在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中，我們不僅需要準確地描述各種化學(xué)現(xiàn)象，而且要在分析各種現(xiàn)象的過程中總結(jié)一般規(guī)律，還要從微觀層面上解釋規(guī)律產(chǎn)生的原因。據(jù)此，我們可以借鑒Fergus和Robert的分類方法，將化學(xué)知識的理解水平分為由淺入深的三個層次，分別為描述水平、規(guī)律水平及本質(zhì)水平(見圖1)。

2測驗編制

我們選擇了高中化學(xué)的重要知識點——化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷作為測驗內(nèi)容，設(shè)計了3道測試題和1道補充測試題。測試題(1)要求學(xué)生根據(jù)物質(zhì)的量關(guān)系判斷體系是否處于平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的定義為：當(dāng)可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的量均保持不變的狀態(tài)。該測試題給出的狀態(tài)中是各物質(zhì)的量成比例，而非保持不變，只要根據(jù)對化學(xué)平衡特征的字面理解即可解答，因而屬于描述水平。

測試題(2)要求根據(jù)壓強不變判斷體系處于平衡狀態(tài)，學(xué)生解答此題時需要依據(jù)“對于前后氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)來說，當(dāng)體系壓強不變時，體系處于平衡狀態(tài)”的規(guī)律加以判斷，因而屬于規(guī)律水平。補充測試題同樣要求學(xué)生根據(jù)壓強變化判斷體系是否處于平衡狀態(tài)，但該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)并未發(fā)生變化，設(shè)置此題的主要目的是了解學(xué)生對于壓強變化對化學(xué)平衡影響的規(guī)律的理解情況。

測試題(3)借鑒同位素示蹤的科學(xué)方法進行設(shè)計，提供了分子、原子變化的微觀圖片，要求學(xué)生通過對圖片中分子、原子變化的分析判斷體系是否處于平衡狀態(tài)。由于本題從微觀層面上分析體系是否處于平衡狀態(tài)，因而屬于本質(zhì)水平。

3 研究對象

我們以某中學(xué)兩個班級的學(xué)生作為研究對象，通過對三次考試的化學(xué)成績進行綜合分析，選擇前20名組成專家學(xué)生組，后20名組成新手學(xué)生組。兩組的原始成績?nèi)绫?所示。

由表1可知，獨立樣本T-檢驗的顯著性水平為0.000，說明專家類學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)上存在極為顯著的差異，以他們?yōu)檠芯繉ο罂梢暂^好地反映專家學(xué)生與新手學(xué)生化學(xué)知識理解水平的差異。

4測驗分析

回收試卷后，我們在評閱的基礎(chǔ)上分別從描述水平、規(guī)律水平及本質(zhì)水平對專家學(xué)生和新手學(xué)生進行了比較分析。

4.1描述水平

測試題(1)是一道較為基礎(chǔ)的習(xí)題，學(xué)生平時已接受過較多的訓(xùn)練，按理說正確率應(yīng)該較高。確實，專家學(xué)生的答題情況驗證了我們的假設(shè)，只有1名專家學(xué)生出現(xiàn)了錯誤。然而，新手學(xué)生的答題結(jié)果卻大大出乎意料，出現(xiàn)錯誤的新手學(xué)生多達13人，占新手學(xué)生總?cè)藬?shù)的65%。而在描述理由時，這些學(xué)生普遍認為，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的量保持不變，說明體系處于平衡狀態(tài)。也就是說，他們認為當(dāng)?shù)獨狻錃馀c氨氣的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比時，意味著各物質(zhì)的量保持不變。這說明新手學(xué)生雖然知道根據(jù)化學(xué)平衡的特征來判斷化學(xué)反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，但不能清楚地認識“不變”到底是什么意思?？梢姡率謱W(xué)生雖然能夠描述出相關(guān)概念的定義，但即使是對于概念的字面解釋，仍然處于較低的水平。

4.2規(guī)律水平

在回答測試題(2)時，全部40位學(xué)生居然無一出現(xiàn)錯誤，這能否說明大多數(shù)學(xué)生均掌握了根據(jù)壓強判斷體系是否處于平衡狀態(tài)的規(guī)律了呢？我們對學(xué)生的理由進行了分析統(tǒng)計(見圖2)，試圖獲取一些有價值的結(jié)論。

由圖2可知，沒有學(xué)生從本質(zhì)的角度(即壓強不變，分子數(shù)目不變，達到平衡狀態(tài))加以分析，有12位學(xué)生(專家學(xué)生9人，新手學(xué)生3人)根據(jù)“對于氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，壓強不變，體系平衡”這一規(guī)律進行推斷，有15位學(xué)生(專家學(xué)生9人，新手學(xué)生6人)根據(jù)“壓強不變，體系平衡”這一不精確的規(guī)律進行推斷，還有13位學(xué)生(專家學(xué)生2人，新手學(xué)生11人)無理由。

為了進一步分析學(xué)生所說明的理由僅僅是由于描述不夠準確，還是確實在理解上存在一定的偏差，我們對補充測試題進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，專家學(xué)生均能正確回答此題，這說明雖然有9位專家學(xué)生所描述的理由為“壓強不變，體系平衡”，但他們還是準確地掌握了判斷依據(jù)，即“對于氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，達到平衡時，壓強保持不變”。而在新手學(xué)生中，有13位出現(xiàn)了錯誤，他們的理由仍然為“壓強不變，體系平衡”。

可見，在掌握化學(xué)規(guī)律時，專家學(xué)生不僅關(guān)注規(guī)律的字面描述，而且關(guān)注規(guī)律的適用條件，因而在問題解決時能做出正確的判斷。而新手學(xué)生雖然同樣能說出規(guī)律的大概內(nèi)容，但不僅描述不太準確，而且不夠關(guān)注規(guī)律的使用范圍，致使在問題解決時出現(xiàn)較多錯誤。

4.3本質(zhì)水平

測試題(3)主要是根據(jù)圖(C)和圖(D)中各種微粒的數(shù)目不再發(fā)生變化來判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。學(xué)生解答結(jié)果如表2所示。

分析表2可知，專家學(xué)生在問題解決的正確率及問題解釋的合理上均要明顯優(yōu)于新手學(xué)生，說明專家學(xué)生從微觀角度對化學(xué)平衡本質(zhì)的認識要優(yōu)于新手學(xué)生。然而，若將專家學(xué)生解答各測試題的情況作一比較(見表3)，則可以發(fā)現(xiàn)專家學(xué)生在此題上的正確率要遠遠低于測試題(1)、(2)及補充測試題，說明專家學(xué)生對化學(xué)平衡的本質(zhì)理解得也不夠透徹。

若對學(xué)生所描述的理由作進一步的分析，可以發(fā)現(xiàn)能正確說明理由的學(xué)生普遍采用如圖3中細箭頭所示的思路。事實上，只要用粗箭頭所示思路通過一步即可解決，因為反應(yīng)達到平衡的最本質(zhì)特征就是各物質(zhì)的分子數(shù)不再發(fā)生變化，而物質(zhì)的量濃度不再變化是體積一定條件下分子數(shù)不再變化的結(jié)果，這進一步說明專家學(xué)生習(xí)慣于從規(guī)律水平上理解化學(xué)知識，而不善于從本質(zhì)水平上理解知識。

5研究結(jié)論與啟示

通過對專家學(xué)生及新手學(xué)生解決化學(xué)平衡問題的比較分析，我們可以得出如下幾點結(jié)論：

(1)無論是在描述水平、規(guī)律水平還是本質(zhì)水平的理解上，專家學(xué)生均要明顯優(yōu)于新手學(xué)生；

(2)專家學(xué)生和新手學(xué)生理解知識時的關(guān)注點存在差異，新手學(xué)生習(xí)慣于記住化學(xué)知識，既不注重理解知識的內(nèi)涵，也不關(guān)注知識的適用范圍，而專家學(xué)生更為關(guān)注知識的內(nèi)涵以及適用范圍；

(3)兩類學(xué)生均不善于從本質(zhì)角度理解化學(xué)現(xiàn)象，對于涉及微觀過程的問題，新手學(xué)生往往不知所措，而專家學(xué)生則傾向于將問題轉(zhuǎn)化為規(guī)律水平的問題，并不善于直接根據(jù)對化學(xué)現(xiàn)象本質(zhì)的認識解決問題。

以上結(jié)論可以反映出教學(xué)過程中的一些現(xiàn)狀，那就是過于重視對相關(guān)概念及特征的識記，不重視對概念的意義的理解。過于重視在解題過程中總結(jié)促使習(xí)題迅速解決的規(guī)律，不關(guān)注對規(guī)律的本質(zhì)的理解。也許這種方法對于在短期內(nèi)取得教學(xué)效果有一定的作用，然而，研究表明，信息被加工的水平越深，它在長時記憶中的存儲就越牢靠，被提取出來的可能性也就越大[3]。因此，從學(xué)生長遠發(fā)展的角度看，在教學(xué)過程中需要改變只重記憶不重理解的現(xiàn)狀，引導(dǎo)學(xué)生形成對知識的深入理解，既包括對知識的意義的理解，也包括對知識的本質(zhì)的理解。

參考文獻：

[1]R.M.Sorrention, E.T.Higgens.Handbook of motivation and cognition: foundations of social behavior. New York: Guilfor, 1986.550-552.

[2][3]R.J.Sternberg, W.M.Williams著.張厚聚譯.教育心理學(xué).北京：中國輕工業(yè)出版社，2003.256.