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高中生“化学平衡”心智模型的研究

严延  
【摘要】:心智模型是个体经由经验及学习而形成的思考问题、观察世界的基本模式,它具有静态和动态两个方面的含义,从静态角度,心智模型就是个体对外部世界(他所接触到的)进行内在表征的总和;从动态的角度又有两个方面的含义,一是指个体的心智模型处于变化中,二是指个体在不断运用这一内部表征作用于外部世界。近年来心智模型已逐渐成为国内外各行各业研究的热点,涉及到心理学、管理学等多个领域,而对大陆地区对学生化学学习心智模型的研究才刚刚起步。在人类已进入学习化社会的今天,在我国新一轮基础教育课程改革提倡“以学生发展为本”,提倡学生“自主学习”的今天,对学生学习过程中心智模型的研究则显得尤为迫切,它能帮助学生更好地了解自己建构知识的过程和特点,帮助学生优化自己的认知过程,从而让学生更好地进行自主学习,提高自己的认识能力;能帮助教师根据学生已有的知识经验和认知风格,更好地组织教学,提高教学的质量。 本研究在对心智模型进行概念界定的基础上,结合国内外的相关资料,对心智模型的形成机制和影响因素做了进一步的阐述,围绕“化学平衡”概念设计相关问题,笔者的研究分为个案研究和大范围测试两部分,被试全部为四星级中学的高三学生。在个案研究部分,笔者提出了“解释-联想-建构-应用-访谈”相结合的组合方式来对学生的心智模型进行探查,然后根据个案研究的结果在大范围测试阶段对学生进行了进一步的探查,从而探查出高中生化学平衡相关概念学习过程中的心智模型,笔者主要从认知角度、认知模式、三重表征、知识经验的丰富程度和结构化以及存在的模糊观念等方面进行探究分析,从而得出学生有关化学平衡的心智模型的特点,并得出教材和教师对学生心智模型的构建所产生的影响,研究结果显示: (1)对“可逆反应与化学反应方向”的概念,学生主要采用宏观和符号表征,缺乏微观表征;认知角度狭窄,很少从概念应用、研究方法和价值观角度加以认识;大部分学生立足于现象认知概念,对本质内涵理解不够,且存在一定量的模糊观念,其中人数比例大于20%的模糊观念有7个。产生这些模糊观念的主要原因是学生对概念理解的不深刻和主观臆测,男女生在该部分模糊观念总体水平上存在着显著性差异。 (2)对“化学反应速率”概念,学生同样较多采用宏观和符号,微观表征频率较低;认知立足于化学反应速率的本质内涵,局限于学科角度,但认知模式多样;比例大于20%的模糊观念有5个。产生这些模糊观念的主要原因是由于学生对反应速率的本质和影响因素并未深刻理解,同时将反应速率和化学平衡混为一谈,错误的建构了化学反应速率和化学平衡之间的关系。 (3)对“化学平衡”概念,学生仍以宏观和符号表征为主,缺乏微观表征;虽然学生的认知角度仍局限于学科视角,但知识经验的丰富程度较可逆反应和化学反应速率高;学生心智模型中也包含着一定量的模糊观念,且在性别和学业成绩维度上存在显著性差异,其中人数比例大于20%的模糊观念有10个。 (4)30.0%的学生认为,他们心智模型中占主导地位的信息是教师上课时反复强调的内容,27.7%的学生认为平时练习题中涉及较多的信息也会在心智模型中占据一定的比例。 (5)学生已经意识到自身心智模型中存在偏离科学的认识,且希望自己的心智模型得到完善。其中40.0%的学生希望老师能采用一边讲解一边提问的教学方式,帮助学生展示自己的思维过程和模糊认识,以得到老师及时的纠正。但也有39.2%的学生表明会坚持自己的观点,这可能是模糊观念难以消除的原因之一,他们确信自己看法的正确性。 (6)引发学生认知冲突对心智模型的转变尤为重要,方式可多样。28.1%的学生希望教师能够展示生活、生产、科技领域中的应用场景,激发自己的深思;23.1%的学生希望教师能够展示实验,从实验中引发自身的认知冲突,促进自己反思。 (7)教材中内容的不充分会导致学生心智模型内容的概化。36.2%的学生认为教材正文中内容简单,习题难,30.8%的学生认为教材中知识点介绍简单,例题也少,这些会影响他们获取信息的丰富和结构化程度。


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