任红艳 李广洲 程萍

一、研究目的

化学问题解决是指以化学知识为主要载体而进行的认知活动。相对其他学科问题解决研究而言,化学问题解决研究的起步稍晚。在全面总结国内外化学问题解决研究进展后,我们发现已有的研究比较侧重于考察化学概念的理解、问题解决的结果等可直接观察的外显方面,而对化学问题解决过程中的内隐操作重视不够,运用心理学理论和研究方法对问题解决者的思维过程进行的实证研究仍不多见。因此,注重从现代认知心理学的视角出发探寻化学问题解决的心理机制,从考察化学问题解决的结果转向探究化学问题解决的过程,尤其是集中于内隐的思维过程的研究,并对不同类型学生解决化学问题时存在的差异及其原因进行深入讨论,探究出影响学生问题解决的本质因素以指导化学教学,从而提高学生解决化学问题的能力就显得极为重要。

二、研究方法及程序

1·出声思维法(Think-aloud)记录原始材料

人的思维活动通常是内隐的,是借助于不出声的内部语言来进行的。个体在解决化学问题时的内部操作无法被人直接观察到,相对其给出的问题结果而言,其解决问题过程中的思维过程是一个“黑箱”,如果仅凭结果去推测“黑箱”的内容不一定准确、可信;而事后询问所得到的回答或让个体自由地回忆、追述其当时的思维情景,又常常因损失很多有用信息使原有信息不完整甚至“失真”。

德国心理学家Duncker提出的出声思维方法,较为成功地使内隐思维过程外部语言化。主试要求被试边讲边做,同时用录音机录下他们的全部口述,得到即时的口语记录。主试在不影响被试思考的前提下,注意全面观察其表情、神态、手势、感叹词语等多方面信息并及时记录在纸上,以作日后深入分析之用。如果被试有较长时间的沉默,主试可以询问他在想什么,有时可以给予适当的提示。出声思维法仅仅要求被试说出他在想什么,而不要求解释他的思维过程,因而是一种可靠的研究方法。研究证明,出声思维不影响思维的正常进程。

2·概念图、问题行为图技术的使用

(1)将录音转译成文字材料。

用出声思维方法得到的原始数据是口语录音,数据记载在录音机磁带上。如果直接用录音来做分析显然很不方便。首先要对录音记录进行整理,逐字逐句地转译成书面的文字材料。注意在整理的过程中要忠实原始记录,避免人为的改动。

(2)编码。

录音的文字记录相当于最原始的数据,较为繁乱,要进行编码。即把原始录音用标准的语汇描述,用简单的字母表示其中的信息。研究者首先浏览整个报告,明确学生解决问题的思路,即学生是如何进行操作的,然后对中心事件进行编码。所谓中心事件就是指学生在解决问题过程中,遇到困难时所进行的克服困难的操作。

(3)绘制概念图。

JosephD.Novak于1984提出了概念图(ConceptMap)这一技术。绘制概念图时,首先挑选出学生在解决化学问题时所用到的所有化学概念,作为“节点”,然后根据录音的文字记录,分析其概念网络中“节点”之间的“联系”(形成的各种“命题”),从而达到使学生内隐认知结构外显化的目的。研究者通过概念图的分析,可以了解学生在解决该化学问题时的知识背景和认知结构的活动状态,便于分析。

(4)绘制问题行为图。

问题行为图是一种能形象描述被试在问题解决过程中所进行的各种操作序列的视觉图画,是对当时认知状态的全部进展的直观表现方式。知识状态和操作是其两个主要组成成分。前者指个体在某一具体时刻所拥有的关于该问题的全部信息,以方块表示;后者指个体每次用来改变其知识状态的手段,以箭头表示。箭头方向指出知识状态变化的路线。画图时一般根据被试解决问题的进程对知识状态依次排列,遵守从左到右和自上而下的原则。若出现知识状态的重复,即倒退到原先的状态。问题行为图的形式可因编码方式而异。根据同一套编码系统绘制出每一位被试的问题行为图,进行比较、分析,可获得有价值的信息。

三、研究对象

1·被试

被试为9名高三年级的学生(男生7名,女生2名)。

2·测试问题

已知PbSO4不溶于盐酸也不溶于硝酸,但可溶于CH3COONH4溶液中形成无色的溶液,其化学方程式为:PbSO4+CH3COONH4=Pb(CH3COO)2+(NH4)2SO4。当在溶液中通入H2S时,有黑色PbS沉淀生成,请写出此反应的离子反应方程式。

四、结果分析

1·化学认知结构对化学问题解决的影响

“化学认知结构”是指学生头脑里的化学知识根据其认知特点和自身理解水平组合成的具有内部规律的结构体系。在化学认知结构中,化学概念是其核心成分。概念的数量多少、质量高低(包括正确与否、联系紧密与否)具有相当重要的地位。根据被试解决问题时的出声思维记录对其错误概念和提示次数进行宏观统计和分析(见表1),可以发现:

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