认知心理学关于化学实验问题解决的研究评述，本文主要内容关键词为：认知论文,心理学论文,化学实验论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学实验问题是指化学实验主体在某个给定的化学实验中的当前状态（实验主体目前已知的知识或理论）与所要达到的目的状态（实验主体目前未知但准备去探索的新知识或新理论）之间存在的差距，即已知与未知之间的桥梁和纽带（注：刘知新，梁慧妹，郑长龙.化学实验论.南宁：广西教育出版社，1996）。从认知心理学的角度来看，化学实验问题解决是指一系列有实验目的指向性的认知操作过程，是人类思维活动的方式之一。本文结合教学实践，针对化学实验问题情境和化学实验问题解决的心理活动过程，以及影响化学实验问题解决的因素，进行初步的研究和评述。无疑，这将给教师提供更为直接、更为准确的化学实验教学信息，同时，也为教师有针对性地选择或制订化学实验教学措施，更加有效地培养和提高学生解决化学实验问题能力与化学实践素质做铺垫。
一、化学实验问题情境描述
化学实验问题情境是在化学实验问题类型（启发性化学实验问题；验证性化学实验问题；应用性化学实验问题；技术性化学实验问题）（注：刘知新，梁慧妹，郑长龙.化学实验论.南宁：广西教育出版社，1996）被确定的条件下形成的。用认知心理学的观点来说，化学实验问题情境是指学生在解决某种类型的化学实验问题时的客观情况或刺激模式。然而，在指定类型的化学实验问题情境中，学生有时会遇到对某种问题元素（构成问题情境的所有相关的因子，如化学实验问题情境中的仪器、试剂或相关信息等）的性能与性质不了解的客观事实或现象，此时，学生运用现有的知识和技能就不可能顺利地将该类型的化学实验问题解决。一般地讲，化学实验问题情境与学生认知结构（对问题情境的认识、看法、印象等方面的心理反应）差异越小，化学实验问题就越容易解决。反之，化学实验问题就越难解决；化学实验问题情境中的问题元素在三维空间的排列方式决定化学实验问题解决的难与易。譬如讲，某个化学实验所需的仪器、试剂等（问题元素）都展现在学生面前并有序的摆放，相应的化学实验问题就容易解决，反之，则难解决；化学实验问题情境中的问题元素数量决定化学实验问题解决的难与易。问题元素数量少，可能会造成遗漏实验事项，问题元素数量多，则会对化学实验问题解决产生干扰，而与化学实验问题情境相匹配的问题元素，利于化学实验问题解决。
二、化学实验问题解决的心理活动过程
化学实验问题解决同其他问题解决一样，符合认知心理学规律。在化学实验问题解决的全过程中，学生会依次遇到化学实验问题解决的最初情境—初始状态，达到化学实验目标时的变化着的情境—中介状态，以及完成化学实验（达到实验目标）并将相关的化学实验问题彻底解决时的情境—目标状态（注：叶奕乾，何存道，梁宁建.普通心理学.上海：华东师范大学出版社，1999.3）。化学实验问题解决的“初始状态—中介状态—目标状态”之间没有严格的界限（具有连续性），其间，学生的心理活动过程也是很复杂的。
譬如说，化学（应用性）实验问题“从绿茶中浸提茶氨酸”的实验过程（用以下框图表示）为（注：黄宝圣.从绿茶中浸提茶氨酸.生物学通报，2004.10）：
附图
可以看出，以上框图中的
即是该化学实验问题解决的“初始状态”；
便是该化学实验问题解决的“目标状态”。为了使（初始状态）变为（目标状态），学生要利用所学过的理论知识和技能，审视化学实验问题“从绿茶中浸提茶氨酸”中的
“精制”等各个相关的操作，则是该化学实验问题解决的中介状态。
上述化学实验问题解决中的各种状态是客观实际的状态，然而，学生对实际状态的认识则在脑海中产生认知、感悟状态；同样地，在该化学实验问题解决中的一系列操作，学生要考虑如何操作，则是学生脑海中认知上的操作。可见，化学实验问题解决的过程同其他问题解决一样，也是受目标指引的认知性操作的序列，符合认知心理学规律。
三、影响化学实验问题解决的因素
1.化学实验问题解决中的“认知结构”
从本文“化学实验问题情境描述”中可以判定，如果学生对化学实验问题情境有比较清楚、明确的认识、看法和印象等心理反应，那么，相关的化学实验问题就会得到顺利解决，反之，则不然。事实上，学生在解决化学实验问题时，往往会受到“认知结构”的限制，致使相关的化学实验问题得不到顺利解决。而要使化学实验问题得到解决，那就要想方设法突破原有“认知结构”的限制，从化学实验问题情境中的原思路中解脱出来，扩大或重建“认知结构”。
譬如说，在化学（技术性）实验问题“如何由一次性使用注射器(10mL)、带胶皮盖的青霉素药剂瓶(8mL)、输液器各部件和
注射器针头等，设计全封闭式氯气制取微型实验？（注：黄宝圣.师范化学创新实验的探索与实践，化学教学，2003.1/2）”中，如果学生的“认知结构”只限于传统的实验室制取氯气的实验思路和方法，那么，该化学实验问题将无法解决。然而，在上述化学实验问题情境中，当学生认识到“注射器能以吸抽和注射液体（可控制滴液量），青霉素药剂瓶可以代替气体发生器和集气瓶，双管塑料穿刺排气针具有滴液和导气双重功能，输液管和注射器针头可以分别代替胶皮管和直玻璃导管，氯气所产生的压力能将如右上图所示的青霉素药剂瓶H中的NaCl水溶液压出等（问题元素）”时，就能以突破原有“认知结构”的限制，从传统的实验室制取氯气的问题解决的原实验思路和方法中解脱出来，重建“认知结构”。这样，学生就能利用所给物品来设计“全封闭式氯气制取微型实验”，上述化学实验问题就会得到圆满解决。
附图
2.化学实验问题解决中的“定势思维”
在化学实验问题解决中，学生的“定势思维”是由先前的化学实验问题解决而造成的一种对化学实验问题解决的特殊的心理准备状态。在环境条件（问题情境）不变时，“定势思维”能够使学生运用已掌握的知识和技能，迅速地解决与当前相同的化学实验问题；然而，当环境条件（问题情境）发生改变时，“定势思维”则会妨碍学生采用新的方法去解决化学实验问题（注：黄宝圣.关于师范化学教材建设若干问题的思考.化学教学，2000.1）。
附图
3.化学实验问题解决中的“功能固着”
学生在解决化学实验问题时，往往只会想到相应的化学实验问题情境中的某些问题元素（仪器或试剂等）的通常功能（或受问题元素“通常功能”的干扰），而忽略了该化学实验问题解决的其他方面，这就是“功能固着”对相关化学实验问题解决所造成的影响。
附图
通过比较就会发现，KI、NaOH两种试剂，在分别与
的反应前后，离子的物质的量比均为“1”（离子的物质的量浓度在反应前后不变），而
的反应前后，离子的物质的量比却为“3:7”（离子的物质的量浓度增大）。此时，学生的注意力会高度集中，意识处于十分清晰和敏锐状态，大脑思维极为活跃，在受到问题元素（灵敏度是通过测定溶液的导电性来显示）的启发下，进而产生灵感（顿悟），该化学实验问题迎刃而解。
由此可见，在化学实验问题解决中，当学生受到“功能固着”因素影响时，能否突破化学实验问题情境中某些问题元素的固有功能观念的限制（适应化学实验问题解决的新的需要），是解决相关化学实验问题的关键。
4.化学实验问题解决中的“个性特点”与“动机”
“个性特点”即心理面貌，是具有一定倾向性的各种心理特征的总和（注：叶奕乾，何存道，梁宁建.普通心理学.上海：华东师范大学出版社，1999.3）。从现实意义出发，善于解决化学实验问题的学生，其“个性特点”肯定是具备勤奋、乐观、自信、坚定、勇于探索等方面的心理特征；而不善于解决化学实验问题的学生，其“个性特点”肯定是怠惰、无信心，遇事动摇不定、畏缩怕难。因此，学生的“个性特点”决定化学实验问题解决的进程与成败。前者能够克服困难去解决许多疑难的化学实验问题；而后者却往往使化学实验问题解决的工作半途而废。
“动机”是为实现一定目的而行动的原因（注：叶奕乾，何存道，梁宁建.普通心理学.上海：华东师范大学出版社，1999.3）。无疑，“动机”可以影响学生心理活动的各个方面，当然也会影响到化学实验问题解决的思维活动。然而，如果学生没有恰当、与化学实验问题情境相匹配和具备社会意义的“动机”，那么，学生就不可能进行活跃的思维或有始有终地坚持解决某个化学实验疑难问题。可以说，学生对化学实验问题解决的态度，他的社会责任感、求知欲、认知心理（兴趣）等都将成为发现和解决相关化学实验问题的强烈动机。学生动机的性质和动机的强弱，将直接关系到整个化学实验问题解决的进程与成败。可见，恰当、匹配和具备社会意义的“动机”，对解决相关化学实验问题具有引发、指引和激励的功能，反之，则不然。因此，学生的“动机”也是影响化学实验问题解决的重要因素。
实践证明，从认知心理学的角度，研究化学实验问题情境和化学实验问题解决，以及影响化学实验问题解决的因素，能为教师提供更为直接、更为准确的化学实验教学信息；能为学生找到更为简捷的化学实验问题解决办法。这对于教师选择或制订更有针对性的化学实验教学措施，更加有效地培养学生解决化学实验问题能力和提高学生化学实践素质等都是大有裨益的。