方程式書寫問題與相關(guān)理論及T—ZPD運(yùn)用

王李棟

【摘要】學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)常不能正確的去書寫化學(xué)方程式，常見的錯(cuò)誤有很多種。各國的研究人員對(duì)此進(jìn)行了分析，并提出各種解決方案，理論，策略去解決。本篇對(duì)于方程式中的系數(shù)及下標(biāo)則側(cè)重進(jìn)行了分析，探討。關(guān)于這方面，有很多教學(xué)法，理論試圖去解決。其中包括了ZTP（最近發(fā)展區(qū)），T-ZPD（最近發(fā)展區(qū)內(nèi)采用四維教學(xué)法）等。這些理論各有所長(zhǎng)。在六安市十里橋中學(xué)進(jìn)行了一次教學(xué)實(shí)驗(yàn)，將兩個(gè)人數(shù)相同，成績(jī)相近的班級(jí)劃分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組。相關(guān)教師采用T-ZPD教學(xué)，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組的成績(jī)更好。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)方程式書寫錯(cuò)誤；T-ZPD；ZPD；問題解決方法

化學(xué)方程式是中學(xué)教學(xué)過程中最重要的化學(xué)語言。學(xué)好它，對(duì)于學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)原理，對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，領(lǐng)悟加深，這樣能更好的去掌握相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)，提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題的能力。但是，在很多時(shí)候，學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)過程中，出現(xiàn)各種各樣的問題，究其原因，很大部分都是學(xué)生不理解教師教學(xué)的語言——化學(xué)方程式。

經(jīng)過在十里橋中學(xué)的測(cè)試試卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)方程式中，經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：

不尊重客觀事實(shí)，寫錯(cuò)反應(yīng)物或者生成物；寫錯(cuò)物質(zhì)化學(xué)式；將反應(yīng)條件遺漏或者寫錯(cuò)；不理解催化劑的作用，將其誤以為是反應(yīng)物或生成物；氣體或者沉淀符號(hào)遺漏或者錯(cuò)標(biāo)；化學(xué)方程式未配平或者配平錯(cuò)誤反應(yīng)物與生成物之間的短線沒有改為等號(hào)；將方程式中的系數(shù)以及下標(biāo)理解錯(cuò)誤

一、從心理學(xué)以及教育學(xué)方面解決

Lee認(rèn)為，學(xué)習(xí)科學(xué)包含掌握兩種獨(dú)立的部分：知識(shí)儲(chǔ)備以及科學(xué)的處理技巧。依據(jù)這一觀點(diǎn)，新的知識(shí)，由科學(xué)的方法，簡(jiǎn)單的疊加在一起而成的。相比較而言，另一個(gè)關(guān)于學(xué)習(xí)科學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為，學(xué)生通過概念的轉(zhuǎn)變過程去構(gòu)建屬于他們自己的知識(shí)體系。這個(gè)觀點(diǎn)，通常稱為構(gòu)建主義的觀點(diǎn)。

（一）概念轉(zhuǎn)變

對(duì)于概念轉(zhuǎn)變的研究主要開始于本世紀(jì)70年代，80年代之后大量的研究開始涌現(xiàn)。1982年，Posner等提出了著名的概念轉(zhuǎn)變模型（conceptual change model，簡(jiǎn)稱CCM），對(duì)概念轉(zhuǎn)變的條件以及個(gè)體的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)背景對(duì)概念轉(zhuǎn)變的影響提出了自己的解釋。他們認(rèn)為，一個(gè)人原來的概念要發(fā)生順應(yīng)需要滿足四個(gè)條件：對(duì)現(xiàn)有概念的不滿；新概念的可理解性；新概念的合理性；新概念的有效性。Hewson把概念的可理解性、合理性和有效性稱為概念的狀態(tài)，而且提出，不僅新概念的狀態(tài)，原有概念的狀態(tài)也會(huì)對(duì)概念轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響，兩者之間存在交互作用。這里應(yīng)注意，概念的上述三種狀態(tài)不是概念實(shí)際上如何，而只是個(gè)體所看到、所意識(shí)到的可理解性、合理性和有效性，是個(gè)體對(duì)新、舊信息整合過程的元認(rèn)知監(jiān)控。

（二）最近發(fā)展區(qū)的概念重建

最近發(fā)展區(qū)是指兒童的實(shí)際發(fā)展水平與潛在發(fā)展水平之間的差距。實(shí)際發(fā)展水平是指兒童獨(dú)立解決問題的能力。潛在發(fā)展水平則是之在成人的指導(dǎo)下或者與能力較強(qiáng)的同伴合作時(shí)所表現(xiàn)出的解決問題的能力。也就是說，一個(gè)人的發(fā)展，一方面受到自己智力因素的影響，另一方面還受到和別人相互交流的影響。

二、從化學(xué)教學(xué)的途徑方面解決

（一）Johnstone的三角途徑

引用最多的化學(xué)教學(xué)途徑是由蘇格蘭的Johnstone教授[7；8]二十世紀(jì)八十年代所提出的，為了解釋化學(xué)的本質(zhì)，以及關(guān)于它的剖析，他認(rèn)為，我們至少應(yīng)該從三個(gè)角度去看待化學(xué)這門學(xué)科。（a）描述的和功能的；（b）表征的；（c）解釋說明的。在第一個(gè)角度上，我們可以用濃度，顏色等去描述物質(zhì)的性質(zhì)。

（二）Yitbarek的T-ZPD化學(xué)教學(xué)法

Yitbarek為了去解答“研究發(fā)現(xiàn)的認(rèn)識(shí)誤區(qū)去哪了”，“老師的作用是什么”，“起主導(dǎo)作用的是何種理論”，“老師，同學(xué)，同事所扮演的角色是什么”，“化學(xué)和教育怎樣在化學(xué)教學(xué)過程中合二為一”，因此，他將四維教學(xué)法與最近發(fā)展區(qū)融合，提出了T-ZPD理論。主要內(nèi)容是：教學(xué)的內(nèi)容參考他人對(duì)這一主題的在宏觀一微觀一表征的認(rèn)識(shí)上的陳述；教育學(xué)知識(shí)參考他人在對(duì)教育學(xué)過程在最近發(fā)展區(qū)內(nèi)容和教學(xué)媒體的知識(shí)；背景知識(shí)參考主題建立顯著地社會(huì)，技術(shù)，政治問題；知識(shí)的探索參考：“學(xué)生學(xué)習(xí)了什么？”的知識(shí)，即：在化學(xué)特定主題上關(guān)于概念變更的結(jié)果與建議的研究，以及教學(xué)內(nèi)容的上下文研究知識(shí)參考使四個(gè)知識(shí)部分完整。因此，這一途徑是使五個(gè)知識(shí)部分完整以及寫作，教育學(xué)，內(nèi)容，上下文，研究，以及教學(xué)內(nèi)容的上下文研究知識(shí)。

（三）T-ZPD途徑的特性

T-ZPD中研究關(guān)于化學(xué)知識(shí)誤解的概念；使教學(xué)內(nèi)容的上下文研究知識(shí)完整并且?guī)椭處熢趯?shí)際教學(xué)中實(shí)現(xiàn)他們所期待的；教師在最近發(fā)展區(qū)中，去幫助學(xué)生到達(dá)潛在發(fā)展水平；在最近發(fā)展區(qū)中的語境知識(shí)；在不同水平（宏觀微觀）介紹時(shí)的符號(hào)使用。

三、實(shí)驗(yàn)部分

（一）關(guān)于問題的聲明及目的

方程式是聯(lián)系，理解化學(xué)反應(yīng)在宏觀，微觀以及代表性層面上不可或缺的工具。教師在教學(xué)過程中通常會(huì)認(rèn)為學(xué)是概念如果能正確配平化學(xué)方程式的話，那么他們同樣能理解這個(gè)方程式所代表的含義。而事實(shí)上并非如此。

這項(xiàng)研究的主要目的是評(píng)估T-ZPD方法在學(xué)生配平化學(xué)方程式中，能否讓學(xué)生更好的理解系數(shù)和下標(biāo)的。

（二）研究的問題

實(shí)現(xiàn)上述主要研究目的是專門解決以下研究問題：

比較在實(shí)驗(yàn)組（T-ZPD）和對(duì)照組的學(xué)生中去比較進(jìn)行關(guān)于化學(xué)反應(yīng)系數(shù)與下標(biāo)指導(dǎo)前后的效果。

（三）參與者

這項(xiàng)研究在某市一所中學(xué)進(jìn)行，是相關(guān)教師在新課改的大背景下探索新的教學(xué)模式，對(duì)國外相關(guān)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選取了兩個(gè)人數(shù)相同且成績(jī)相近的班級(jí)作為研究對(duì)象。每個(gè)班41人，共82人。分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組。由同一位化學(xué)老師進(jìn)行化學(xué)課程教學(xué)。

（四）工具

實(shí)驗(yàn)組的教學(xué)方法主要采用如下方法：

1.分子模型

使用結(jié)構(gòu)模型去構(gòu)造一個(gè)顯示碳與氧之間的反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳的模型。顯示分子和原子反應(yīng)前后的模型。依據(jù)這一分子模型去寫出配平的關(guān)于碳與氧配平的化學(xué)方程式。

2.角色扮演

讓一名學(xué)生在紙上寫出C-，拿起并站在教室的前排。再讓兩名同學(xué)在紙上寫出O-，拿起并與前面一名扮演C的同學(xué)按照氧氣與碳反應(yīng)的原理去扮演這一反應(yīng)過程。其他學(xué)生寫出并配平氧與碳之間的化學(xué)方程式。

二氧化碳是空氣的一個(gè)組分。其含量很低，大約只有0.03%。如果它的含量超過這一限度，我們就認(rèn)為是空氣污染。在木材中的燃燒中，其中的碳原子（這其中的碳原子主要是存在于有機(jī)化合物分子中，也會(huì)以其他形式存在）會(huì)與空氣中的氧分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。冬天，北方一些地方會(huì)采用烤火這種方式去取暖，平時(shí)一些節(jié)日里，也會(huì)用燃放煙花等來慶祝。你是如何看待這些活動(dòng)的？（可以從光，熱，煙等方面去考慮）

木材如何在燃燒過程中產(chǎn)生二氧化碳的？

3.宏觀方面

所有的化學(xué)反應(yīng)都涉及到可觀察的變化；化學(xué)反應(yīng)包括了反應(yīng)物到產(chǎn)物之間的物理性質(zhì)變化，以及化學(xué)性質(zhì)的變化。

（五）結(jié)論

開始對(duì)與兩個(gè)小組進(jìn)行預(yù)測(cè)試。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組15人跟對(duì)照組13人之間預(yù)測(cè)試成績(jī)無顯著差異。結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組學(xué)生之間，二者在關(guān)于化學(xué)反應(yīng)方程的微觀層面理解上面基本一致。預(yù)測(cè)試時(shí)，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組之間的成績(jī)無顯著差異。后測(cè)試時(shí)，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)法去比較。數(shù)據(jù)顯示，在實(shí)驗(yàn)組（M=0.478，SD=0.5032）與對(duì)照組（M=0.167，SD=0.3755）t=4.034，df=131，p<0.001相比，后測(cè)試成績(jī)?cè)诮y(tǒng)計(jì)上有著顯著地差異。

這意味著，T-ZPD方法，在學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)方程式系數(shù)與下標(biāo)方面，有較好的作用。

（六）相關(guān)建議

授課應(yīng)當(dāng)是在遵循T-ZPD的框架內(nèi)進(jìn)行的。那么，在授課時(shí)，可以通過不同的符號(hào)，比如通過分子模型，學(xué)生角色扮演相關(guān)粒子，以及將相關(guān)概念卡通化，可以讓學(xué)生比較容易去理解和區(qū)別什么是系數(shù)，以及什么是下標(biāo)，兩者之間的關(guān)系等。這三個(gè)方面，可以作為教學(xué)過程中重點(diǎn)考慮對(duì)象。同時(shí)，建議提問時(shí)，不單單是只去讓他們配平化學(xué)方程式，還可以去提問他們這個(gè)化學(xué)方程式所具備的意義。因此，我們?cè)谔釂枙r(shí)，可以準(zhǔn)備兩個(gè)層次上的問題。第一個(gè)層次，就是簡(jiǎn)單的提問學(xué)生，這個(gè)化學(xué)方程式是否已經(jīng)配平？第二個(gè)問題則可以問他們，這個(gè)化學(xué)方程式的意義。