中學化學問題解決中的表征和策略初探

中學化學問題解決中的表征和策略初探

辛權威 林 紅 （哈爾濱師范大學 教師教育學院 150025）

研究中學的問題解決過程，有助于幫助中學生體驗和理解科學探究的方法與過找到程，培養和高提中學生解決問題的能力。本文對中學生解決化學問題過程的研究，以及問題解決中表征和策略展開探究，希望能夠最適合中學生問題解決的方法做出論述。

中學化學 問題解決 問題表征 解決策略

學?；瘜W教學的最終目的是使學生在將來能自主地解決所面臨的一些化學問題，因此平時應注重問題解決的研究。問題解決的研究是提升學生的創新意識和實踐能力的有效平臺。正確的問題表征是成功的問題解決的前提條件和重要保證，怎樣選擇問題解決策略和選擇怎樣的策略解決問題，對于快速、正確地解決中學化學問題有著重要影響。本文在理論的基礎上深入探究如何引導學生正確地表征問題和找出最適合的解決問題的策略，而一個正確的表征問題和解決問題的策略對中學生化學問題的解決具有重要作用。

一、問題解決的過程

問題解決是一項繁冗復雜的思維過程。在早些時期，根據思維過程的時間段來對問題解決的過程進行劃分，主要以問題解決主體為始態。問題解決即是認知操作的過程，將問題由最初狀態經過中間狀態進而指向目標狀態的過程，問題解決者通過運用適當的策略搜索出相應的算子，從而達到問題的目標狀態?？梢钥偨Y為五個階段：（1）發現問題；（2）表征問題；（3）選擇恰當策略；（4）應用策略；（5）反思總結。

二、化學問題的表征及其形式

（一）化學符號表征

所有的問題開始都是在腦海中表征形成的，如果在問題的旁邊標下相應的符號、數字等，對問題解決具有很強的輔助功能，同時問題也會變得清晰明了，對找到解決問題的方法有很大的幫助，并突破最初在腦海中形成的不適合表征的約束。如學生在判斷一個氧化還原反應中哪種物質做還原劑，哪種物質做氧化劑時，可以利用標化合價和雙線橋法輕松判斷出來。

（二）繪制圖表表征

事實上，我們在解決一些比較復雜的問題時，可以利用繪制圖表的方法來表征問題。圖表可以清楚地顯示信息之間的關系，呈現信息遞變規律，一目了然，可以有效激發學生解決問題的靈感。例如在學習影響化學平衡這一階段，學生很容易走進化學平衡和反應速率的誤區。但如果將其繪制成圖表，學生的思維將隨著圖表發生扭轉，對概念形成正確的認識。

（三）立體模型表征

在學習化學中涉及到很多空間結構的概念，有的學生只形成了物質的平面定性思維，在對有關物質的空間結構上沒有確切的概念。那么，怎樣形成定性思維的轉換呢？當遇到這類問題的時候，就可以用實物模型來對問題進行表征。例如，讓學生判斷二氧化硅是什么結構，如果這時候學生只畫出了它的平面結構示意圖，那么學生就容易認為二氧化硅為四邊形。但是，當學生看到二氧化硅的空間結構示意圖時，便會從平面定性思維轉換為立體思維，很容易地判斷出二氧化硅的四面體構型。

（四）化學實驗表征

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，在中學生化學學習中離不開實驗，中學生在做實驗的過程中會對相應的化學知識產生概念，并鞏固所學知識。如果只是單純地給學生灌溉化學的理論知識，學生對有些概念會難以理解，而通過實驗，使理論轉變為實踐，將其抽象的理論形象化，可以在他們頭腦中形成深刻的印象。因此，實驗也是化學問題表征的一個有效的方法。例如，教師提出一個問題：暖寶寶的化學成分和原理是什么？學生可以提出自己的各種假設，設計相應的實驗方案，并且運用實驗驗證自己的假設，從而得出結論?？梢?，利用實驗表征問題，不僅能使學生建構化學知識，還能體會到學習化學的樂趣。

三、中學生解決化學問題的一般策略

（一）逆向思維策略

在解決化學問題中，有些問題按常理解決，反復斟酌都難以找出答案，一反常規的逆向思維有時卻會發揮奇特的效果。逆向思維策略就是指保持問題的起始狀態不變，變更問題的目標狀態，將其一步一步向后逆推，直到推到起始狀態的一種問題解決策略。需要注意的是，利用逆向思維解決問題并不是絕對的，利用逆向思維和順向遞歸結合的方式解決問題不失為一種很好的策略，它使得問題解決簡單迅速。

（二）嘗試搜索策略

所謂嘗試搜索策略是指問題解決者針對問題先找出敏感詞，在自己形成的問題空間中找出對應的答案，并完整地解除問題的一種策略。問題解決者通過這種方法成功地解決問題的同時，還能形成一個高效的問題解決空間，高效就是指在搜索敏感詞的過程中能準確匹配出相應的知識，并且整個過程控制在最短的時間內。顯而易見，要想高效、準確無誤地運用此策略，其影響因素均與問題解決者的思維能力、知識儲存含量、學習品質等相關。

（三）目標分解策略

我們往往在解決一些復雜的問題時，很難找到解決問題的突破口，這時我們可以像庖丁解牛一樣將問題分解為相互聯系、具有一定層次結構的子問題，即將問題的目標狀態按照一定的規則分解為一個一個的子目標，進而對子目標逐一進行解決，獲得最終目標的策略稱為目標分解策略。需要注意的是，在目標分解之前，一定要理解整個問題，從問題的整體出發對問題進行透徹的分析，從整體上把握子目標之間的內在聯系，在對子目標逐一實現后，要把每個子目標所得到的結論歸納總結化為一個整體，進而得出問題最終的結論。例如，向Fe2O3鐵屑的混合物中加入足量的稀硫酸至固體完全溶解，所得溶液中不含Fe3+，而產生的Fe2+和H2的物質的量之比為4：1，則原混合物中氧化鐵和鐵的物質的量之比為？利用目標分解策略，對題中涉及到的反應方程式逐一列出來，（1）Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+；（3）F e+H2S O4=F e S O4+H2↑。將這三個方程式疊加即可得到F e2O3+ 2Fe+4H2SO4=4FeSO4+H2↑+3H2O。由此可以得出物質的量之比為1：2。

問題表征及問題解決策略的選擇是決定問題解決成敗的關鍵。表征問題時，要注意提高表征的層次，尋找適當的表征問題的方法；選擇問題解決策略時，要注重各種策略的綜合運用，研究學生的學習規律，以使教育教學活動得到更好的開展，使學生更好的發展。

[1]付勇.化學符號在中學生化學問題解決中的作用研究[D].揚州大學，2006.

[2]俞巧紅.中學生解決化學問題時思維過程的實驗研究[J].現代中小學教育，2009（7）.

[3]何永紅.中學生化學問題表征現狀及特點的實驗研究[J].化學教學，2006（8）.

（責編 馮紅偉）