专家与新手学生化学知识理解水平的比较研究 601117中国化学股吧
时间：2019-02-07 03:22:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文以“化学平衡状态的判断”作为研究载体，探讨了专家学生和新手学生在化学知识理解水平上的差异，并在分析差异产生原因的基础上，提出促进学生对知识的深入理解。 关键词：专家学生；新手学生；化学平衡；理解水平
文章编号：1005－6629(2009)02－0017－03中图分类号：G633.8文献标识码：B
本文提及的专家学生，指得是学习能力强、成绩优秀的学生；而新手学生，则是学习能力较弱的困难学生。与新手学生相比，专家学生更倾向于深入理解知识，这早已得到了各类研究的证实。那么，化学知识的理解水平可以分为哪几个层次？专家学生和新手学生在各个层次上分别存在什么样的差异呢？本文试图以化学平衡概念的考查为载体，探讨专家学生与新手学生在化学知识理解水平上的差异。
1理解水平的层次
关于知识的理解水平，目前尚未形成统一的分类方法。Vallacher和Wegner将理解水平分为两个层次，即低级的“怎么做”的层次和高级的“为什么”的层次[1]。Fergus和Robert提出的加工水平模型则将理解水平分为三个层次，即表层水平、中等水平及深层水平[2]。
在学习化学知识的过程中，我们不仅需要准确地描述各种化学现象，而且要在分析各种现象的过程中总结一般规律，还要从微观层面上解释规律产生的原因。据此，我们可以借鉴Fergus和Robert的分类方法，将化学知识的理解水平分为由浅入深的三个层次，分别为描述水平、规律水平及本质水平(见图1)。
2测验编制
我们选择了高中化学的重要知识点――化学平衡状态的判断作为测验内容，设计了3道测试题和1道补充测试题。测试题(1)要求学生根据物质的量关系判断体系是否处于平衡状态。化学平衡状态的定义为：当可逆反应进行到一定程度时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的量均保持不变的状态。该测试题给出的状态中是各物质的量成比例，而非保持不变，只要根据对化学平衡特征的字面理解即可解答，因而属于描述水平。
测试题(2)要求根据压强不变判断体系处于平衡状态，学生解答此题时需要依据“对于前后气体分子数变化的反应来说，当体系压强不变时，体系处于平衡状态”的规律加以判断，因而属于规律水平。补充测试题同样要求学生根据压强变化判断体系是否处于平衡状态，但该反应前后气体分子数并未发生变化，设置此题的主要目的是了解学生对于压强变化对化学平衡影响的规律的理解情况。
测试题(3)借鉴同位素示踪的科学方法进行设计，提供了分子、原子变化的微观图片，要求学生通过对图片中分子、原子变化的分析判断体系是否处于平衡状态。由于本题从微观层面上分析体系是否处于平衡状态，因而属于本质水平。
3 研究对象
我们以某中学两个班级的学生作为研究对象，通过对三次考试的化学成绩进行综合分析，选择前20名组成专家学生组，后20名组成新手学生组。两组的原始成绩如表1所示。
由表1可知，独立样本T-检验的显著性水平为0.000，说明专家类学生在化学学习上存在极为显著的差异，以他们为研究对象可以较好地反映专家学生与新手学生化学知识理解水平的差异。
4测验分析
回收试卷后，我们在评阅的基础上分别从描述水平、规律水平及本质水平对专家学生和新手学生进行了比较分析。
4.1描述水平
测试题(1)是一道较为基础的习题，学生平时已接受过较多的训练，按理说正确率应该较高。确实，专家学生的答题情况验证了我们的假设，只有1名专家学生出现了错误。然而，新手学生的答题结果却大大出乎意料，出现错误的新手学生多达13人，占新手学生总人数的65%。而在描述理由时，这些学生普遍认为，反应体系中各物质的量保持不变，说明体系处于平衡状态。也就是说，他们认为当氮气、氢气与氨气的物质的量之比等于化学计量数之比时，意味着各物质的量保持不变。这说明新手学生虽然知道根据化学平衡的特征来判断化学反应是否处于平衡状态，但不能清楚地认识“不变”到底是什么意思。可见，新手学生虽然能够描述出相关概念的定义，但即使是对于概念的字面解释，仍然处于较低的水平。
4.2规律水平
在回答测试题(2)时，全部40位学生居然无一出现错误，这能否说明大多数学生均掌握了根据压强判断体系是否处于平衡状态的规律了呢？我们对学生的理由进行了分析统计(见图2)，试图获取一些有价值的结论。
由图2可知，没有学生从本质的角度(即压强不变，分子数目不变，达到平衡状态)加以分析，有12位学生(专家学生9人，新手学生3人)根据“对于气体分子数变化的反应，压强不变，体系平衡”这一规律进行推断，有15位学生(专家学生9人，新手学生6人)根据“压强不变，体系平衡”这一不精确的规律进行推断，还有13位学生(专家学生2人，新手学生11人)无理由。
为了进一步分析学生所说明的理由仅仅是由于描述不够准确，还是确实在理解上存在一定的偏差，我们对补充测试题进行了分析。结果发现，专家学生均能正确回答此题，这说明虽然有9位专家学生所描述的理由为“压强不变，体系平衡”，但他们还是准确地掌握了判断依据，即“对于气体分子数变化的反应，达到平衡时，压强保持不变”。而在新手学生中，有13位出现了错误，他们的理由仍然为“压强不变，体系平衡”。
可见，在掌握化学规律时，专家学生不仅关注规律的字面描述，而且关注规律的适用条件，因而在问题解决时能做出正确的判断。而新手学生虽然同样能说出规律的大概内容，但不仅描述不太准确，而且不够关注规律的使用范围，致使在问题解决时出现较多错误。
4.3本质水平
测试题(3)主要是根据图(C)和图(D)中各种微粒的数目不再发生变化来判断反应达到平衡状态。学生解答结果如表2所示。
分析表2可知，专家学生在问题解决的正确率及问题解释的合理上均要明显优于新手学生，说明专家学生从微观角度对化学平衡本质的认识要优于新手学生。然而，若将专家学生解答各测试题的情况作一比较(见表3)，则可以发现专家学生在此题上的正确率要远远低于测试题(1)、(2)及补充测试题，说明专家学生对化学平衡的本质理解得也不够透彻。
若对学生所描述的理由作进一步的分析，可以发现能正确说明理由的学生普遍采用如图3中细箭头所示的思路。事实上，只要用粗箭头所示思路通过一步即可解决，因为反应达到平衡的最本质特征就是各物质的分子数不再发生变化，而物质的量浓度不再变化是体积一定条件下分子数不再变化的结果，这进一步说明专家学生习惯于从规律水平上理解化学知识，而不善于从本质水平上理解知识。
5研究结论与启示
通过对专家学生及新手学生解决化学平衡问题的比较分析，我们可以得出如下几点结论：
(1)无论是在描述水平、规律水平还是本质水平的理解上，专家学生均要明显优于新手学生；
(2)专家学生和新手学生理解知识时的关注点存在差异，新手学生习惯于记住化学知识，既不注重理解知识的内涵，也不关注知识的适用范围，而专家学生更为关注知识的内涵以及适用范围；
(3)两类学生均不善于从本质角度理解化学现象，对于涉及微观过程的问题，新手学生往往不知所措，而专家学生则倾向于将问题转化为规律水平的问题，并不善于直接根据对化学现象本质的认识解决问题。
以上结论可以反映出教学过程中的一些现状，那就是过于重视对相关概念及特征的识记，不重视对概念的意义的理解。过于重视在解题过程中总结促使习题迅速解决的规律，不关注对规律的本质的理解。也许这种方法对于在短期内取得教学效果有一定的作用，然而，研究表明，信息被加工的水平越深，它在长时记忆中的存储就越牢靠，被提取出来的可能性也就越大[3]。因此，从学生长远发展的角度看，在教学过程中需要改变只重记忆不重理解的现状，引导学生形成对知识的深入理解，既包括对知识的意义的理解，也包括对知识的本质的理解。
参考文献：
[1]R.M.Sorrention, E.T.Higgens.Handbook of motivation and cognition: foundations of social behavior. New York: Guilfor, 1986.550-552.
[2][3]R.J.Sternberg, W.M.Williams著.张厚聚译.教育心理学.北京：中国轻工业出版社，2003.256.
