高三學(xué)生化學(xué)問(wèn)題解決中多元表征能力的實(shí)證研究

孫銘韜

(貴州省貴陽(yáng)市第六中學(xué))

高三學(xué)生的化學(xué)問(wèn)題解決能力的強(qiáng)弱決定了高考化學(xué)成績(jī)的高低.對(duì)于常規(guī)題目的訓(xùn)練可以提升學(xué)生的得分率,但是如果遇到新背景下的化學(xué)試題,學(xué)生就會(huì)感覺(jué)無(wú)從下手.因此要提高化學(xué)成績(jī)就要提高化學(xué)問(wèn)題的解決能力.在化學(xué)問(wèn)題解決的過(guò)程中,問(wèn)題表征是很重要的一環(huán).表征可以分為內(nèi)部表征和外部表征,通過(guò)對(duì)外部表征的研究,我們可以了解學(xué)生對(duì)表征類型之間的認(rèn)知情況,針對(duì)外部表征中的多元表征進(jìn)行研究,可以了解如何提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力.

1 文獻(xiàn)綜述

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)的分析不難發(fā)現(xiàn),國(guó)外對(duì)于此類研究始于1970年,研究者們通過(guò)實(shí)證研究得到大量結(jié)論.國(guó)外的研究主要偏向于對(duì)表征類型的研究,研究化學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中的思維過(guò)程與表征的關(guān)系,問(wèn)題與概念掌握的關(guān)系等,研究結(jié)果普遍適用于國(guó)外學(xué)生.

前些年,國(guó)內(nèi)的研究更集中于應(yīng)試教育本身,關(guān)注學(xué)生考試成績(jī)的提升和答題的具體技巧.給出的教學(xué)建議大多傾向于增加習(xí)題訓(xùn)練,讓學(xué)生掌握解題的程序與套路,而學(xué)生對(duì)于問(wèn)題解決的原理并沒(méi)有深刻了解,導(dǎo)致無(wú)法運(yùn)用新獲取的知識(shí)進(jìn)行遷移,學(xué)習(xí)能力得不到更好的提高.最近幾年國(guó)內(nèi)的研究學(xué)者開(kāi)始重視研究在解決化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中,怎樣的表征對(duì)原理的解決、概念知識(shí)的落實(shí)更加有效,將各種表征進(jìn)行分類研究,為之后的教學(xué)提供更佳的策略,但是各項(xiàng)表征的量化標(biāo)準(zhǔn)還有待商榷,真正能投入使用的量表并不完善,所以導(dǎo)致對(duì)表征的測(cè)量有困難.

目前我國(guó)的研究大部分都處于理論分析階段,對(duì)于問(wèn)題表征的形成機(jī)制、層次、影響因素的探討居多,普適性較差.

2 實(shí)證研究

2.1 目的及意義

提高學(xué)生解決化學(xué)問(wèn)題表征的能力,培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建化學(xué)表征意識(shí),同時(shí),幫助一線教師在實(shí)際教學(xué)中能夠針對(duì)學(xué)生化學(xué)表征能力欠缺的情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整并尋求解決的方法.分析不同學(xué)生化學(xué)問(wèn)題解決表征能力之間的差異與各方面因素的關(guān)系,通過(guò)對(duì)群體、個(gè)人的調(diào)查分析,幫助教師在之后的教學(xué)中能夠因材施教.我們可以在實(shí)證過(guò)程中找到提高學(xué)生解題表達(dá)能力、表達(dá)性思維,尤其是反映學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)差異方面能力的策略,幫助學(xué)生有效提高化學(xué)成績(jī).

2.2 測(cè)量方法

從皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論衍生研究,由比格斯首先提出了SOLO 分類(Structure of the Observed Learning Outcome),即可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu).該理論研究發(fā)現(xiàn),學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是一個(gè)不斷進(jìn)化的過(guò)程,在學(xué)習(xí)的過(guò)程中知識(shí)進(jìn)階達(dá)到不同的層次水平.主要分為前結(jié)構(gòu)(prestructural responses)、單一結(jié)構(gòu)(unistructural responses)、多元結(jié)構(gòu)(multistructural responses)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)(relational responses)和擴(kuò)展抽象結(jié)構(gòu)(extended abstract responses).這5種結(jié)構(gòu)代表了學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)的不同掌握程度,研究者根據(jù)學(xué)生的作答情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行分析.所以本研究采用SOLO 分類理論來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生多元表征的能力.

2.3 實(shí)證過(guò)程

本次測(cè)試分為2個(gè)部分.實(shí)驗(yàn)1是高三學(xué)生在化學(xué)反應(yīng)原理問(wèn)題解決中表征類型和水平的研究,本次測(cè)試的題目包含高中化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,且緊緊圍繞化學(xué)核心素養(yǎng),在解題時(shí)涉及化學(xué)符號(hào)、文字圖示理論等方面的表征.利用以上測(cè)試材料可以更好地研究高三學(xué)生在解題過(guò)程中表征的使用情況.本次測(cè)試包含2種類型的題目:客觀題和主觀題.客觀題主要為了了解各表征之間的相關(guān)性和差異性;主觀題則是為了了解學(xué)生在面對(duì)和解決化學(xué)題目過(guò)程中的表征情況.

實(shí)驗(yàn)2是高三學(xué)生化學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中表征類型和水平的總體研究.以調(diào)查問(wèn)卷的形式分析高三學(xué)生在面對(duì)化學(xué)問(wèn)題時(shí)的心理,將表征劃分為不同的維度,如表1所示.通過(guò)對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行賦分可以得到表征情況,將不同維度間的總分?jǐn)?shù)進(jìn)行比較,可以得到不同表征之間的對(duì)比情況.得分越高,表示多元表征能力越強(qiáng).

表1 多元表征能力評(píng)價(jià)框架

3 實(shí)證結(jié)果分析及建議

本文中將多元表征能力分為了4種類別,分別是文字表征、圖像表征、理論表征、符號(hào)表征.文字表征指在題目中敘述問(wèn)題,是出題者傳達(dá)化學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)工具.圖像在化學(xué)中有更直觀、更清晰的表達(dá)作用,將抽象的反應(yīng)量化成了圖像后形成了具象的狀態(tài).理論表征在化學(xué)反應(yīng)原理部分使用較多,它呈現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)與特點(diǎn).符號(hào)表征將化學(xué)問(wèn)題書(shū)面化,將微觀的化學(xué)反應(yīng)用符號(hào)展現(xiàn).

在化學(xué)問(wèn)題解決中,多元表征能力的形成過(guò)程與化學(xué)核心素養(yǎng)的形成過(guò)程相似,所以促進(jìn)多元表征能力的提高也有助于化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng).化學(xué)核心素養(yǎng)的提升,不僅是目前教育中討論最多的方面,也是能真實(shí)展現(xiàn)化學(xué)教學(xué)成果的方面.

在高三的復(fù)習(xí)過(guò)程中,師生都很容易陷入題海戰(zhàn)術(shù)的誤區(qū).提升多元表征能力,學(xué)生在解決化學(xué)問(wèn)題時(shí)才能得心應(yīng)手,這樣獲得的不僅僅是成績(jī),更是一種技能.這些技能不僅能運(yùn)用在解決化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中,對(duì)于其他學(xué)科,乃至對(duì)學(xué)生未來(lái)的發(fā)展都是有益的.

本研究在貴陽(yáng)市第六中學(xué)高三年級(jí)實(shí)施,以高三學(xué)生化學(xué)問(wèn)題解決中多元表征能力為題做了實(shí)證研究,得到以下的結(jié)論:

1)本次測(cè)試涉及貴陽(yáng)市第六中學(xué)高三年級(jí)4 個(gè)班的學(xué)生.貴陽(yáng)市第六中學(xué)是一所一類示范性高中,被試學(xué)生的多元表征能力處于中上水平,是一個(gè)正常水平,但是程度并不算高.

2)在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)原理部分的多元表征能力的測(cè)試中也能看出來(lái),學(xué)生在測(cè)試中呈現(xiàn)中等偏上水平.

3)學(xué)生的表征能力發(fā)展不平衡,學(xué)生更擅長(zhǎng)文字表征、理論表征和符號(hào)表征的使用,圖像表征成為他們的薄弱點(diǎn).

4)各維度間的表征都具有相關(guān)性,不能只側(cè)重發(fā)展一種表征能力.因?yàn)樵诟呖伎疾闀r(shí),通常是以多種表征形式出現(xiàn),這更說(shuō)明了培養(yǎng)學(xué)生多元表征能力對(duì)化學(xué)問(wèn)題解決的重要性.通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),在各維度上均衡發(fā)展的學(xué)生具有更高的化學(xué)問(wèn)題解決能力.

a)當(dāng)試題難度小時(shí),表征能力不易檢測(cè),但是當(dāng)測(cè)試題難度增加時(shí),學(xué)生的多元表征能力就有明顯的差異.所以,在選拔性考試中,往往實(shí)際考查的是學(xué)生對(duì)于化學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中的多元表征能力.

b)化學(xué)問(wèn)題解決中的多元表征能力在性別方面并沒(méi)有明顯的差異.

c)學(xué)生在解決問(wèn)題中習(xí)慣先使用符號(hào)表征進(jìn)行理解,但是徹底解決問(wèn)題卻依賴其他的幾種表征形式.

d)化學(xué)問(wèn)題解決中多元表征能力的提高,有助于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng).要結(jié)合化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科進(jìn)行教學(xué),從而提升學(xué)生的圖像表征能力.

以下是做完實(shí)證研究得到的結(jié)論,希望能給化學(xué)教師在實(shí)際教學(xué)中一些建議.

1)從高一開(kāi)始培養(yǎng)學(xué)生在化學(xué)問(wèn)題解決中的多元表征能力意識(shí).

高一側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué),為后續(xù)的學(xué)習(xí)搭好骨架.各地區(qū)也在經(jīng)歷著新課改,學(xué)生的學(xué)習(xí)模式不能再沉浸于題海戰(zhàn)術(shù),新高考重點(diǎn)考查學(xué)生的能力而非單純的知識(shí).所以,從高一開(kāi)始就應(yīng)該有培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)問(wèn)題解決中多元表征能力的意識(shí),例如在課堂中把更多的時(shí)間留給學(xué)生,禁止出現(xiàn)“滿堂灌”的現(xiàn)象,從知識(shí)的授予者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的引導(dǎo)者.這樣的身份轉(zhuǎn)換對(duì)于教師來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)很大的挑戰(zhàn),需要對(duì)課堂有很強(qiáng)的駕馭能力.但是既然教材、選拔標(biāo)準(zhǔn)都在發(fā)生變化,教學(xué)第一線的實(shí)施者也必須做出改變.

2)在教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩嘣碚鞯囊龑?dǎo).

教師可以嘗試多角度地發(fā)掘多元表征形式,不拘泥于文字表征、符號(hào)表征、數(shù)學(xué)表征之類的傳統(tǒng)表征,在教學(xué)中嘗試引導(dǎo)學(xué)生使用其他表征進(jìn)行學(xué)習(xí).例如圖像表征,可以在完成一章節(jié)的學(xué)習(xí)后引導(dǎo)學(xué)生完成思維導(dǎo)圖的構(gòu)建等.

教師可以一定程度地“暴露”自己的思維過(guò)程,讓學(xué)生先進(jìn)行模仿,這種無(wú)意識(shí)的模仿會(huì)因?yàn)榱孔兌_(dá)到質(zhì)變.所以在教學(xué)過(guò)程中,要重視教學(xué)的方式,知識(shí)的呈現(xiàn)需要有邏輯而非一股腦的“傾瀉”.認(rèn)真?zhèn)湔n的過(guò)程可以尋找到教材中的邏輯思路,并轉(zhuǎn)化成為自己的邏輯方式.習(xí)題課上,可以給學(xué)生更多的發(fā)揮空間,不同學(xué)生可能會(huì)有不同的表征形式,讓他們能大膽展現(xiàn)并交流溝通,會(huì)迸發(fā)更多激情的火花.當(dāng)然,鼓勵(lì)各學(xué)校備課組、教研組多進(jìn)行集體備課.因?yàn)閷W(xué)生的多元表征方式會(huì)不同,教師的多元表征方式也需要激情的碰撞才能更好地運(yùn)用到教學(xué)中.

3)開(kāi)發(fā)適合本校學(xué)生的多元表征能力測(cè)試工具.

實(shí)驗(yàn)證明,多元表征能力的測(cè)試可以反映學(xué)生的化學(xué)問(wèn)題解決能力,從而體現(xiàn)在化學(xué)考試的分?jǐn)?shù)上.化學(xué)問(wèn)題解決中的多元表征能力符合化學(xué)思維能力,可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)工具.

每一個(gè)階段結(jié)束后進(jìn)行測(cè)評(píng),這樣更有利于教師調(diào)整教學(xué)方式,最重要的是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)也具有指導(dǎo)作用,可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)薄弱的方面.

開(kāi)發(fā)工具的過(guò)程需要不斷進(jìn)行測(cè)驗(yàn),建議從平常測(cè)驗(yàn)的試題中進(jìn)行篩選.尤其是高三的學(xué)生,考試頻率很高,建議高三的教師做好題目的收集和整理工作,不僅僅關(guān)注學(xué)生的平均分,更要去分析數(shù)據(jù),篩選出更適合測(cè)評(píng)的題目以備使用.

4)化學(xué)反應(yīng)原理部分教學(xué)要側(cè)重宏微結(jié)合.

化學(xué)反應(yīng)原理在高考中的占比較大并且難度也較高,在貴州考生中得分率相對(duì)較低.結(jié)合教學(xué)實(shí)際思考后發(fā)現(xiàn),這部分內(nèi)容教師在教學(xué)時(shí)非常側(cè)重理論,這有助于學(xué)生提升理論表征,但也同時(shí)會(huì)忽略圖像表征、數(shù)學(xué)表征等.建議教師在進(jìn)行這部分內(nèi)容授課或復(fù)習(xí)時(shí),結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解.在重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中刺激學(xué)生的感官,加深學(xué)生的印象,同時(shí)提高學(xué)生的多元表征能力.

5)高三復(fù)習(xí)備考時(shí)嘗試不同的復(fù)習(xí)模式.

高三復(fù)習(xí)一般分為三輪.在第一輪復(fù)習(xí)時(shí),教師會(huì)重現(xiàn)知識(shí),側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí).不同層次的學(xué)生可以采用不同的復(fù)習(xí)模式,會(huì)有不同的復(fù)習(xí)效果.

對(duì)于成績(jī)本來(lái)就比較好的學(xué)生來(lái)說(shuō),只是重現(xiàn)過(guò)程反而枯燥無(wú)意義,那么可以嘗試讓優(yōu)等生進(jìn)行交互式學(xué)習(xí).教師提出復(fù)習(xí)的主題,學(xué)生課下進(jìn)行自主整理,在課上進(jìn)行交流與討論.甚至可以讓學(xué)生自主出題,小組間互相交流,完善該復(fù)習(xí)主題的一整套完整試題,對(duì)于優(yōu)等生的多元表征能力提升具有很大的作用.

而對(duì)于成績(jī)較為中等的學(xué)生,他們對(duì)部分知識(shí)點(diǎn)存在遺忘現(xiàn)象,需要教師在復(fù)習(xí)過(guò)程中適當(dāng)講解.但是他們真正缺乏的是多元表征能力的高層次階段,對(duì)于表征之間的比較和抽象還有困難.所以在查漏補(bǔ)缺之后,教師要側(cè)重培養(yǎng)中等生的比較和抽象能力,其實(shí)就是培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.但是在培養(yǎng)過(guò)程中,要循序漸進(jìn).教師在課前要備好課,準(zhǔn)備好有進(jìn)階的、有深度的問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)和引發(fā)學(xué)生思考.

對(duì)于學(xué)困生來(lái)說(shuō),他們要么沒(méi)有多元表征能力,要么僅僅只停留在理解的層次上.這樣的學(xué)生對(duì)于知識(shí)本身的掌握還有困難,所以在復(fù)習(xí)過(guò)程中不能太過(guò)著急,以基礎(chǔ)知識(shí)為主的復(fù)習(xí)才更有效.教師應(yīng)先從最基礎(chǔ)的文字表征、符號(hào)表征培養(yǎng)、提高他們對(duì)于化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣.教師要對(duì)他們的多元表征能力測(cè)試試卷進(jìn)行個(gè)案的深入分析,尋找每一個(gè)學(xué)生的問(wèn)題出在哪里,先診斷后拯救.

(完)