化学知识表征的特点及类型，本文主要内容关键词为：表征论文,类型论文,化学论文,知识论文，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。
知识表征是指知识在人脑中的存储和组织形式，即知识在人脑中的呈现方式。信息加工心理学家对知识表征持符号取向的观点，认为知识是人脑对具有符号性质的信息进行加工处理的结果，并以某种抽象、概括的形式储存于人脑中。
一、化学知识表征的特点
化学学科经过千百年的发展，已经形成一套较为独特的表达知识的方法。因此，化学知识的表征除了具有广义知识表征的一般特征之外，还具有自身的特点。
（一）化学知识主要以符号进行表征
化学知识中大部分属于语义知识。语义知识主要用言语的形式进行表征。根据认知心理学的观点，言语表征实际上就是一种以文字作为符号的表征方式。另外，许多化学知识还可以用特定的化学符号来表征。例如，用原子结构示意图或轨道表示式来表示原子的核外电子排布；用化学式、电子式、结构式来表示物质的组成与结构，用化学方程式来表示化学反应及反应过程中物质的量的关系，用热化学方程式来表示反应过程中吸收或放出的热量，等等。
（二）化学知识中同样存在着表象表征
化学知识中存在着较多的情景知识，而情景知识主要是以表象形式表征的，如微观结构图、化学原理图、人物图等。对于这些图片，人们除了用符号表征的形式记住其要点外，还在头脑中储存了这些图片的形象特征。化学实验作为化学学科的重要组成部分，对于实验装置、实验操作、实验现象等知识，同样需要通过表象的方式进行储存。
（三）所有的化学知识都储存于一个知识网络之中
化学知识和其他各种知识一样，储存在人的长时记忆中。理论上讲，只要给予足够的提示，各种知识均能提取出来，但事实是，有的知识极易提取，有的知识的提取却十分困难，甚至无法提取。为什么？这主要是由于大脑的工作记忆容量有限，只能同时处理为数不多的信息单元，若各种知识孤立地储存，不和其他知识建立联系，就会大大增加工作记忆的负担，给知识的提取造成障碍。
二、化学知识表征的类型
化学知识的基本表征形式有四种：言语表征、符号表征、表象表征及规则表征。其中，言语表征、符号表征、表象表征用于说明一些化学事实，并不涉及知识的使用，属于陈述性表征；而规则表征则用于说明化学学习及解决化学问题的过程中应遵循的原理，属于程序性表征。
知识可以分为陈述性知识和程序性知识两大类。在化学知识中，大部分是陈述性的知识，是用来说明“是什么”的知识。根据表征方式的不同，化学陈述性知识又可以分为语义知识和情景知识。化学程序性知识即用来说明“怎么做”的知识，主要用规则形式进行表征。
（一）言语表征
言语表征是化学知识表征的一种主要形式。其基本单位为命题。命题是指具有内在联系的两个或两个以上的概念之间组合而构成的事实，一个命题大致与我们头脑中的一个观点相当。例如，有以下四个短语：“氢气和氧气”，“氢气和氧气反应生成水”，“化学平衡状态”，“化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态”。其中哪些属于命题呢？显然是第二个和第四个。因为第一、第三个短语仅仅表示一些概念，而第二个短语表达了有关氢气与氧气反应的观点，第四个短语则表达了有关化学平衡状态的观点。命题这一概念来自逻辑学及语言学，常指一个独立的断言，它可以使我们了解某个判断的真伪。认知心理学借用这一概念，将命题看做陈述性知识的最小单元。
命题是用句子表示的。一个命题像一个句子，但是比句子更抽象，即命题像一个句子所表达出的“句子意思”，而不是句子本身。例如，对于命题“氢气和氧气发生反应生成水”，也可表述为“水可以由氢气和氧气发生反应得到”。尽管两个句子的语序不同，但表达的却是同一意思。心理学研究表明，人是用命题而非用句子将言语信息贮存下来的。也就是说，我们一般只记住观点，而不去记住交流时所用的具体词句。例如，关于“化学平衡状态”我们能记住它的几个特征：可逆反应、正逆反应速率相等、反应混合物中各组分的浓度保持不变，但却很难一字不差地回忆出教材中的有关表述。
在化学教学过程中，我们常会要求学生熟记某些概念的定义，如记住化合价的定义：“一种元素一定数目的原子与其他元素一定数目的原子相互化合的性质”，并在考试中对概念加以考查（如用选择题或填空题考查学生对化合价概念的记忆情况）。事实上，根据命题的抽象特征可知，即使同一概念，也可以用不同的方式去表征。由此说明，教学中更重要的是促使学生掌握概念的抽象特征，而不是掌握概念的字面含义。如对于化合价的概念，应掌握其两个抽象特征：一是在化学反应中（即在化合物中）表现出来，二是根据化合价能确定原子的数目关系。
（二）符号表征
随着历史的发展，化学学科逐渐形成了一套独特的化学符号系统，这些符号是化学工作者表述工作成果、进行学术交流的重要工具，同样也是化学工作者进行思维的重要工具。化学知识在人的长时记忆系统中仍然是以化学符号的形式加以储存的。
1.化学符号的分类
根据功能的不同，可以将化学符号分为表示组成的符号、表示结构的符号以及表示变化的符号。这三类符号还可以作进一步的划分。表1列出了它们所包含的具体的化学符号。
2.化学符号表征的特点
与应用言语表征化学知识相比，应用化学符号表征化学知识具有简约性、形象性、综合性等特点。
（1）简约性。使用化学符号来表征化学知识，可以使化学知识变得简单明了。例如，氯原子的结构可以用符号
表示；若用文字表示，则必须包含以下内容：氯原子由原子核和核外电子组成，核电荷数为17，核外有三个电子层，K层上有2个电子，L层上有8个电子，M层上有7个电子。由此可见，采用符号表示比使用文字表示更为简约，在人的长时记忆系统中所占的空间更小。
（2）形象性。有些化学符号能够形象地表示化学物质的某些特征。例如，用下图来表示硼原子的结构，不但可以起到与原子结构示意图相同的作用，还可以形象地表示其电子在原子核外的分层排布。又如，用H—C≡C—H来表示乙炔的结构，还可以表示出乙炔分子中碳碳叁键和碳氢键之间的键角为180°。
化学符号表征是化学知识表征的一种重要方式，是学生需重点掌握的化学知识之一。在教学过程中，应注意两个方面的问题：第一，促使学生认识化学符号表征的规则；第二，促使学生深入理解化学符号的涵义。
（三）表象表征
化学是在分子、原子或离子等层次上研究物质的组成、结构、性能、互相变化及变化过程中的能量关系的科学，对微观过程的理解是化学科学研究的一个重要方面。教学中，可以通过两种途径实现对微观过程的理解：一是在进行化学实验并观察宏观现象的基础上，通过对宏观现象的分析逐步迈入微观世界；二是用图片、模型、动画等形式对微观过程进行模拟，以直观的形式反映微观世界。在这两种理解途径中，表象表征均发挥着十分重要的作用。
在认知心理学中，表象的含义很广，它既指人脑中的形象或图像这种相对特殊的心理活动，也指在人脑中积极进行回忆或对空间关系表征的非言语思维活动。表2列举了化学实验中表象表征的部分例子。
物质的微观结构主要是通过模型加以表征的。例如，在回忆原子结构时，会想象由质子和中子组成的原子核位于中央，电子在外围做高速运动；在回忆核外电子的运动特征时，头脑中会呈现出电子云的图像；在回忆分子结构及晶体结构时，头脑中常会浮现出相应的模型。
化学变化涉及微观过程，利用表象方式储存微观过程有利于学生对变化本质的理解。例如，在回忆铜锌原电池时，会呈现锌原子失电子变成锌离子，铜离子得电子变成铜单质，电子由锌电极流向铜电极等表象。
此外，人们在学习了化学阅读材料中涉及的一些人物图片及实物图片之后，也会通过表象的方式加以储存。
（四）规则表征
在知识的程序化表征中，最基本的形式是规则。所谓规则，也就是解决问题必须遵循的依据。规则在某种特定条件得到满足时发生，然后使个体做出某些动作或某些行为。
1.规则的组成
规则一般由两部分组成，即“如果”和“那么”部分。“如果”部分规定了要执行一系列特定的行动必须满足或必须存在的条件，“那么”部分则列出了符合条件时将要执行或激活的行为。表3列举了规则的几个例子。
由表3可知，对于不同规则，其复杂的程度也不相同。规则的复杂程度主要通过语句的数目来说明——“如果”部分的语句数目越多，则说明必须满足的条件越多；“那么”部分的语句数目越多，则说明将要激活的行为越多；表述规则所用的语句越多，说明此规则越复杂。
2.规则与言语表征
从表3可以看出，规则可以用言语的形式进行表达，这说明规则中含有认知成分（陈述性成分）。但是对于规则来说，掌握其中的认知成分与应用规则解决问题（即掌握规则的程序性成分）有着根本的区别。例如，学生要判断一个反应是否为氧化还原反应，仅仅描述“如果一个反应中存在化合价的变化，那么此反应为氧化还原反应”并不代表他能在实际情境中加以判断。要能在实际情境中进行判断，还必须能正确标出元素的化合价，并能找出化合价是否发生变化。因此，判断学生是否掌握了规则，不能以其能否背诵规则作为标准，而应以能否在实际情境中应用规则作为标准。
规则表征中既含有陈述性成分，说明规则是什么；又含有程序性成分，说明应如何利用规则解决问题。虽然判断学生是否掌握规则要以掌握规则的程序性成分为依据，但是对规则的程序性成分的掌握又以能正确认识规则，即掌握规则的陈述性成分为前提。因此，在教学过程中，应首先促使学生理解规则的陈述性成分，再在合理练习的基础上促使学生逐步掌握规则的程序性成分，最终实现在实际情境中应用规则。