摘　要：在国内外关于问题解决中表征和策略研究的基础上，本研究提出了高中学生解决计算类化学问题的五个表征层次和四种解决策略，并用出声思维法对15位典型被试学生进行了详尽的个案分析。研究结果表明：高中学生在解决计算类化学问题时的表征程度(包括表征时间的长短和表征正确率的高低)决定了其问题解决策略的选取，表征程度高的学生倾向于选择相对优化的策略。

关键词：计算类化学问题；表征；策略

1　问题的提出

    表征和策略是问题解决理论中的两个核心概念。ＨｅｒｂｅｒｔＡ Ｓｉｍｏｎ曾经指出，表征是问题解决的一个中心环节，它说明问题在头脑里是如何呈现的，如何表现出来的。问题解决策略又简称为解题策略，是指搜索解题路径的方法，即问题解决的方案、计划或办法。从心理学角度看问题解决策略通常指选择、组合、改变背景命题的一系列规则，以便于填补问题的固有空隙。人们在解决问题时，首先对问题进行表征，继而采取相应的策略，以便于缩小搜索范围、明确分析方向，更有效地利用各种信息，节约解决问题所需要的时间，从而提高搜索的效率和正确解答的概率。显然，问题表征的正确性和表征程度以及策略选取的合理、科学与否是学生成功、高效的问题解决活动的关键影响因素，是学生问题解决过程的重要组成部分。学校教育的最终目的是要使学生在将来能自主地解决所面临的涉及到具体学科领域的问题，因此，有关学科教育中问题的表征和解题策略的研究为心理学工作者、更为学科教育研究工作者所关注。

    在化学学科教育研究中，国外自20世纪70年代后期起，对于化学问题解决进行了大量深入的研究。Ａｓｈｍｏｒｅ对化学问题的分类及问题解决过程进行了理论探讨，并提出化学问题解决可分为定义问题、选择信息、组合信息、验证评价等四个阶段。此外，Ｆｒａｚｅｒ(1982)、Ｇｏｂｅｌ(1983)、Ｙａｒｒｏｃｈ(1985)、Ｎｕｒｒｅｎ ｂｅｒｎ(1987)、Ｎａｋｈｌｅｈ(1993)等人对化学概念的学习与化学问题解决二者之间的关系作了研究，并报道了自己的研究成果。

    在对问题表征的研究中，Ｇｒｅｅｎｂｏｗｅ(1983)和Ｈｅｒｒｏｎ(1983)都认为化学家在解决问题时使用微观表征、符号表征和宏观表征。Ｈｅｒｒｏｎ还进一步指出，专家根据一般自然规律，用符号表征所发生的化学事实；新手则使用死记硬背的、和物质世界还没有产生联系的符号来表征符号。ＣｒａｉｇＷ Ｂｏｗｅｎ总结后指出，成功者在解决问题时使用多种类型的表征，他们并且明白这些不同种类表征之间的关系。Ｂｏｗｅｎ研究后认为，研究生解决有机合成问题时使用了七种类型的表征：言语表征、图像表征、方法学表征、原理定向表征、文献表征、实验室定向表征、经济表征。而国内黄巍在研究优差生解决有机合成问题后将此修正为符号表征、方法表征和机理表征。

    我们在前期工作中经过调研发现，以上诸多研究均未涉及计算类化学问题解决中的问题表征以及表征和解题策略之间的关系问题。

    对于化学问题的表征，在参考了Ｂｏｗｅｎ的七种类型表征和黄巍的三类表征，尤其是廖伯琴、黄希庭的解决物理问题的四个表征层次(文字表征、朴素表征、物理表征和数学表征)之后，考虑到高中学生在解决计算类化学问题时多涉及能与其它说明性语句结合而形成推理的说明性知识，我们认为在计算类化学问题解决中，问题解决者的表征系统虽然很复杂，但在实际的研究操作中可以而且能够划分为如下的表征层次：文字表征，具体表征，抽象表征，形象表征和数学表征。

这里需要注意：

(1)在问题解决的各个不同阶段，会出现不同的表征层次，学生在解决计算类化学问题过程中的表征是动态的，他们在解决问题时也会在不同的表征层次之间来回往复。不同的学生在不同的计算类化学问题解决过程中，基本上会按照这种表征层次进行动态的思考，但这并不意味着每一个表征层次都是必须经过的，实际问题解决过程中常常会发生跳跃。有些表征可能因某种原因未能外显，如被试在出声思维过程中，有时可能会因不太熟悉口语报告或因有些内在的思考内容不容易表述或描述，使得某些表征只是存在于问题解决的思维过程之中而无法从外部直接获得。因此，主试可以在被试问题解决结束之后及时与之交流或者对录音资料进行详细的整理并作合理的推测，从而间接获得有关信息。

(2)这里所说的表征层次是根据问题解决者在解决计算类化学问题时对于问题任务理解的逐步深化过程而划分的，反映了问题解决者动态认知结构的差异，具有明显的层次性，便于本研究的操作，是操作性定义。这种表征层次的划分能够反映化学学科教学特征中以化学用语为工具的一面，有利于说明不同中学生解题思维差异的关键。

(3)由于解决具体问题时的表征层次之间并无线性关系，同时为了便于实际研究操作，不同层次的表征时间可能会出现覆盖、交叉的现象。因此，各个层次的表征时间的总和并不一定等于表征总时间。

至于中学生解决计算类化学问题时采取的策略，根据问题的性质、内容以及问题解决者的认知结构，我们将其分为盲目搜索策略、情境推理策略、原理统率策略、数学模型策略等四种。

盲目搜索策略是指学生在问题解决时或不了解题意，或无法与已有的化学认知结构相结合，无法进行恰当的理解分析：内在表现为表征错误、思路混乱，外在表现为解题条理不清、乱套公式，导致问题解决的失败；情境推理策略是指学生在问题解决时基本了解题意，思路清晰，知道相关的每一步化学事实，进而一步一步(一个方程式一个方程式)地计算解答；原理统率策略是指学生理解题意，表征深刻而且科学，思维清晰敏捷，在总结化学事实的基础上，能运用有关的化学原理和化学思想，进行整体的分析和解答，比如根据元素守恒、电荷守恒等导出关系式；数学模型策略是指学生在解决化学问题时了解题意，但是并没有考虑到有关的化学事实，而只是利用数学知识进行化学问题的解决。

在本研究中，我们将考察上述关于高中学生在解决计算类化学问题时的表征层次以及表征层次和解决策略之间的关系。

2　研究方法

2.1　被试

本研究在江苏省七所不同类型的完全中学或高级中学进行。参加团体测试(以班级为单位)的学生为在校刚升入高三年级的学生，合计401人(男274，女127)。另外，在选取典型学生进行高中化学口语报告测试时，首先请任课教师根据学生进入高中以来的平时化学学习状况(成绩、灵活性)将学生分成3类(共9等)；然后利用ＳＰＳＳ8 0软件包对这次研究中的化学概念测试结果进行聚类分析(分为3类，要求方差足够大[12])；两种分类中皆属于优或差的学生就构成了典型学生的选取范围。根据口语报告测试的要求在此范围内共选取15人(男11，女4)。

[1] [2] [3] 下一页