胡胜利  周爱保

   摘要　化学概念表征是化学教育心理学的重要研究对象。化学概念是以命题、表象、产生式和图式等方式表征的。化学概念表征有表象优先性、丰富性、相关性、个体性、可变性等特点。学习者对化学概念理解的本质是形成恰当的心理表征,用“正确度”、“深度”和“速度”等概念,对化学概念的表征可作更为精致的描述。

　　化学概念是化学现象、化学过程的本质属性的反映,是化学学习或化学思维的基本单位,是化学基础知识最重要的内容。在化学学习中学生是如何表征化学概念?学生对化学概念的表征有什么特点?化学概念的理解与心理表征有何关系?从理论上对这些问题进行研究,对于提高化学概念教学的质量和效率,具有重要的意义。正如著名认知心理学家J.R.安德森(J.R.Anderson,1990)认为的:“通过以多种方式应用我们从自己的经验中获得的知识,认知才得以进行。理解知识如何应用的前提是理解它如何在人脑中表征的。”[1]

1　化学概念的表征方式

认知心理学认为,表征是指信息在人脑中的记载和呈现的形式。在人脑的长时记忆系统中的信息又称为表征的内容。尽管人们关于知识如何在人脑中表征的问题有许多理论和争论,但较为普遍的观点是知识以命题、表象、产生式和图式等方式表征[2,3]。化学概念是如何表征呢?本文根据认知心理学关于知识表征的理论,对该问题作些分析和探讨。

1.1   命题表征

　　学生学习化学概念的重要目的之一,是掌握概念的“客观意义”(具体的表现为教材中的“标准定义”),那么用语词句子反映化学概念本质属性的定义,在学生头脑中是如何记载和呈现的呢?是按语词句子的形式记载和呈现的吗?不是的。认知心理学的实验研究表明,人的长时记忆保持的是句子的意义,而不是原先学习的词句本身[1]。

　　认知心理学认为,语词句子所表达的意义在人脑中是以命题和命题网络的方式表征的。命题指语词表达意义的最小单元。命题由两个成分构成。一个成分是关系,另一个是一组论题。如“酸是一种化合物”这个命题中,论题是:“酸”和“化合物”。命题中的关系对论题起限制作用。上述命题中“是一种”表示关系,显著地限制了“酸”的所属种类。一个命题大致相当于一个观念。许多简单句子,如象“酸是一种化合物”表达一个意思,仅含有一个命题。但用语词句子反映化学概念本质属性的定义,所表达的不止一个意思。如“酸是(一种)在水溶液中电离出的阳离子全都是H+的化合物”,表达4个意思,是4个命题。即“酸是一种化合物”、“酸在水溶液中”、“酸电离阳离子”、“阳离子全都是H+”。这4个命题可分别表示如下:

　　图中一个圆表示一个命题,P1、P2、P3和P4分别表示命题1、命题2、命题3和命题4。由两个或两个以上命题通过共同成分而使之彼此联系而成的网络,称为命题网络。上述4个命题通过“酸”和“阳离子”两个论题,形成一个命题网络(图2)。

　　由此可见,化学概念的意义(当然包括客观意义和主观意义)在学生头脑中是以命题和命题网络的方式表征的。

1.2　表象表征

　　　化学概念中有许多很难用语词句子来定义,而只能借助于概念实例或概念的情景来描述的概念,如蒸馏烧瓶、振荡、过滤、结构式等。这些概念意义在学生头脑中是如何表征的呢?用佩维沃(A.Paivio)的双编码理论[1]来看,它们可能是以表象方式表征的。

　　表象是外界事物的空间的连续的信息在人脑中的表征的贮存[2],它是与外界事物相似的心理图像。表象不同于命题表征。例如,“燃烧”概念,如果使用命题表征的话,则由“燃烧是一种化学反应”、“燃烧发光”、“燃烧发热”、“燃烧是剧烈的”四个命题表征;如果使用表象表征的话,则可能表征为以下心理图像(图3)。表象与命题相比有简约性的特点,但前者只是对事物的知觉特征的保留,是一种连续的、模拟的表征。

　　除化学概念的具体原型和样例能以表象方式表征外,化学概念的符号、反映化学概念属性的示意图和情景也能以表象方式表征。如“电子云”图,反映“化学平衡”属性的可逆反应的反应速率随时间变化的示意图就是以表象方式表征的。许多化学概念的属性是置于概念的表象之中的。在没有化学概念的具体原型和样例、符号、示意图时,人们可以借助表象回想或发现概念的属性。

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