方程式書寫問題與相關理論及T—ZPD運用

王李棟

【摘要】學生在學習過程中，經常不能正確的去書寫化學方程式，常見的錯誤有很多種。各國的研究人員對此進行了分析，并提出各種解決方案，理論，策略去解決。本篇對于方程式中的系數及下標則側重進行了分析，探討。關于這方面，有很多教學法，理論試圖去解決。其中包括了ZTP（最近發展區），T-ZPD（最近發展區內采用四維教學法）等。這些理論各有所長。在六安市十里橋中學進行了一次教學實驗，將兩個人數相同，成績相近的班級劃分為實驗組與對照組。相關教師采用T-ZPD教學，一段時間后發現，實驗組的成績更好。

【關鍵詞】化學方程式書寫錯誤；T-ZPD；ZPD；問題解決方法

化學方程式是中學教學過程中最重要的化學語言。學好它，對于學生理解化學反應原理，對于實驗現象的認識，領悟加深，這樣能更好的去掌握相關物質的化學性質，同時，提高學生應用所學的化學知識去解決實際問題的能力。但是，在很多時候，學生在學習化學過程中，出現各種各樣的問題，究其原因，很大部分都是學生不理解教師教學的語言——化學方程式。

經過在十里橋中學的測試試卷調查發現，在化學方程式中，經常出現的錯誤有：

不尊重客觀事實，寫錯反應物或者生成物；寫錯物質化學式；將反應條件遺漏或者寫錯；不理解催化劑的作用，將其誤以為是反應物或生成物；氣體或者沉淀符號遺漏或者錯標；化學方程式未配平或者配平錯誤反應物與生成物之間的短線沒有改為等號；將方程式中的系數以及下標理解錯誤

一、從心理學以及教育學方面解決

Lee認為，學習科學包含掌握兩種獨立的部分：知識儲備以及科學的處理技巧。依據這一觀點，新的知識，由科學的方法，簡單的疊加在一起而成的。相比較而言，另一個關于學習科學的觀點認為，學生通過概念的轉變過程去構建屬于他們自己的知識體系。這個觀點，通常稱為構建主義的觀點。

（一）概念轉變

對于概念轉變的研究主要開始于本世紀70年代，80年代之后大量的研究開始涌現。1982年，Posner等提出了著名的概念轉變模型（conceptual change model，簡稱CCM），對概念轉變的條件以及個體的知識經驗背景對概念轉變的影響提出了自己的解釋。他們認為，一個人原來的概念要發生順應需要滿足四個條件：對現有概念的不滿；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，而且提出，不僅新概念的狀態，原有概念的狀態也會對概念轉變產生影響，兩者之間存在交互作用。這里應注意，概念的上述三種狀態不是概念實際上如何，而只是個體所看到、所意識到的可理解性、合理性和有效性，是個體對新、舊信息整合過程的元認知監控。

（二）最近發展區的概念重建

最近發展區是指兒童的實際發展水平與潛在發展水平之間的差距。實際發展水平是指兒童獨立解決問題的能力。潛在發展水平則是之在成人的指導下或者與能力較強的同伴合作時所表現出的解決問題的能力。也就是說，一個人的發展，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、從化學教學的途徑方面解決

（一）Johnstone的三角途徑

引用最多的化學教學途徑是由蘇格蘭的Johnstone教授[7；8]二十世紀八十年代所提出的，為了解釋化學的本質，以及關于它的剖析，他認為，我們至少應該從三個角度去看待化學這門學科。（a）描述的和功能的；（b）表征的；（c）解釋說明的。在第一個角度上，我們可以用濃度，顏色等去描述物質的性質。

（二）Yitbarek的T-ZPD化學教學法

Yitbarek為了去解答“研究發現的認識誤區去哪了”，“老師的作用是什么”，“起主導作用的是何種理論”，“老師，同學，同事所扮演的角色是什么”，“化學和教育怎樣在化學教學過程中合二為一”，因此，他將四維教學法與最近發展區融合，提出了T-ZPD理論。主要內容是：教學的內容參考他人對這一主題的在宏觀一微觀一表征的認識上的陳述；教育學知識參考他人在對教育學過程在最近發展區內容和教學媒體的知識；背景知識參考主題建立顯著地社會，技術，政治問題；知識的探索參考：“學生學習了什么？”的知識，即：在化學特定主題上關于概念變更的結果與建議的研究，以及教學內容的上下文研究知識參考使四個知識部分完整。因此，這一途徑是使五個知識部分完整以及寫作，教育學，內容，上下文，研究，以及教學內容的上下文研究知識。

（三）T-ZPD途徑的特性

T-ZPD中研究關于化學知識誤解的概念；使教學內容的上下文研究知識完整并且幫助教師在實際教學中實現他們所期待的；教師在最近發展區中，去幫助學生到達潛在發展水平；在最近發展區中的語境知識；在不同水平（宏觀微觀）介紹時的符號使用。

三、實驗部分

（一）關于問題的聲明及目的

方程式是聯系，理解化學反應在宏觀，微觀以及代表性層面上不可或缺的工具。教師在教學過程中通常會認為學是概念如果能正確配平化學方程式的話，那么他們同樣能理解這個方程式所代表的含義。而事實上并非如此。

這項研究的主要目的是評估T-ZPD方法在學生配平化學方程式中，能否讓學生更好的理解系數和下標的。

（二）研究的問題

實現上述主要研究目的是專門解決以下研究問題：

比較在實驗組（T-ZPD）和對照組的學生中去比較進行關于化學反應系數與下標指導前后的效果。

（三）參與者

這項研究在某市一所中學進行，是相關教師在新課改的大背景下探索新的教學模式，對國外相關實驗的一個重復性實驗。實驗選取了兩個人數相同且成績相近的班級作為研究對象。每個班41人，共82人。分為實驗組與對照組。由同一位化學老師進行化學課程教學。

（四）工具

實驗組的教學方法主要采用如下方法：

1.分子模型

使用結構模型去構造一個顯示碳與氧之間的反應，產生二氧化碳的模型。顯示分子和原子反應前后的模型。依據這一分子模型去寫出配平的關于碳與氧配平的化學方程式。

2.角色扮演

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

二氧化碳是空氣的一個組分。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化合物分子中，也會以其他形式存在）會與空氣中的氧分子發生化學反應。冬天，北方一些地方會采用烤火這種方式去取暖，平時一些節日里，也會用燃放煙花等來慶祝。你是如何看待這些活動的？（可以從光，熱，煙等方面去考慮）

木材如何在燃燒過程中產生二氧化碳的？

3.宏觀方面

所有的化學反應都涉及到可觀察的變化；化學反應包括了反應物到產物之間的物理性質變化，以及化學性質的變化。

（五）結論

開始對與兩個小組進行預測試。發現實驗組15人跟對照組13人之間預測試成績無顯著差異。結果表明，在實驗組與對照組學生之間，二者在關于化學反應方程的微觀層面理解上面基本一致。預測試時，實驗組與對照組之間的成績無顯著差異。后測試時，采用獨立樣本t檢驗法去比較。數據顯示，在實驗組（M=0.478，SD=0.5032）與對照組（M=0.167，SD=0.3755）t=4.034，df=131，p<0.001相比，后測試成績在統計上有著顯著地差異。

這意味著，T-ZPD方法，在學生學習化學方程式系數與下標方面，有較好的作用。

（六）相關建議

授課應當是在遵循T-ZPD的框架內進行的。那么，在授課時，可以通過不同的符號，比如通過分子模型，學生角色扮演相關粒子，以及將相關概念卡通化，可以讓學生比較容易去理解和區別什么是系數，以及什么是下標，兩者之間的關系等。這三個方面，可以作為教學過程中重點考慮對象。同時，建議提問時，不單單是只去讓他們配平化學方程式，還可以去提問他們這個化學方程式所具備的意義。因此，我們在提問時，可以準備兩個層次上的問題。第一個層次，就是簡單的提問學生，這個化學方程式是否已經配平？第二個問題則可以問他們，這個化學方程式的意義。