运用信息加工理论建构化学教学过程，本文主要内容关键词为：教学过程论文,理论论文,化学论文,加工论文,信息论文，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。
信息加工原本是心理学中最活跃的研究领域之一，其理论可以用来解释人类的许多思维过程，使得人类的高级心理过程不再那么神秘。将信息加工理论运用于化学教学过程中，有助于教师探究学生学习化学的内部过程，也有助于教师优化化学教学过程。
一、信息加工的基本理论
1.信息加工学习论（或信息处理学习论）（information-processing theory of learning），简称信息加工（信息处理）（information-processing）是特为解释人类在环境中，如何经由感官觉察、注意、辨识、转换、记忆等内在心理活动，以吸收并运用知识的历程。信息加工由四股力量合流产生。即布鲁纳的发现学习论，奥苏博尔的意义学习论，电脑发明与应用形成的认知心理学研究，语言心理学发展充实的认知心理学。
2.信息加工论者认为，学习实质上是由习得和使用信息构成的。他们主要关注这样两个问题：人类记忆系统的性质；记忆系统中知识表征和贮存的方式。
（1）人类记忆的性质
在阿特金森—希弗林模式（The Atkinson-Shiffring Model）（图1所示）中，将信息加工分成三个彼此分离但又前后交流的阶段来解释。三个阶段代表三种不同形式与不同性质的记忆。
图1 阿特金森—希弗林记忆信息加工模式
感官收录（sensory register，简称SR）指个体凭视、听、嗅、味等感觉器官感应到外界刺激时所引起的短暂（在3s以下）记忆。感官收录保留时间极短，且在记忆中保持着刺激本身原来的形式。感官收录是选择性的，如决定予以进一步处理时，就加以注意（attention），并予以编码转换为另一种形式，否则，即予以放弃，形成感官收录过程的遗忘（forgetting）。
短期记忆（short-term memory，简称STM）指感官收录后再经注意而在时间上延续到20s以内的记忆。通过复述信息，可以防止短期记忆中的记忆痕迹的消退，以便使信息能够按照我们所希望的那样保持下来。短期记忆在有限的时间内，除接受从感官收录输入进来的信息，并适时做出反应之外，另具有运用记忆（working memory，简称WM）的功能。运用记忆是指个体对信息性质的深一层认识与理解。理解之后刻意予以保留，将知识收到长期记忆之中。
长期记忆（long-term memory，简称LTM）指保持信息长期不忘的永久记忆（permanent memory）。
（2）信息贮存的方式
译码（coding）是一个双向的心理运作历程，既可将外在的具体物理、化学事件，转换为抽象的心理事件（如表征具体物品的抽象概念），以便记忆贮存，也可在以后遇到该具体物理、化学事件时，随时将记忆中贮存之译码取出核对，从而认识该事件。
组块（或意元集组）（chunking），就是在记忆中把许多小单位组合成较大单位的信息加工过程。假定我们给学生看“子—性—非—极—分—子—极—和—分—性”这10个字，然后要学生立即复述出来，可能是很困难的。但如果把它们组成“非极性分子和极性分子”，就很容易记住。
情节记忆（episodic memory）指有关生活情节的实况记忆；语意记忆（semantic memory）指有关语文所表达之意的记忆。
二、信息加工理论与化学教学
运用信息加工理论建构化学教学过程，应以化学实验、实践为基础，让学生主动建构化学知识、技能、能力、态度、科学方法，促进他们身心、个性全面发展。
1.教学过程的基本程序
教学过程的基本程序如图2所示：
图2 教学过程的基本程序
2.实施说明
下面以“金属Cu与浓H[，2]SO[，4]反应”的实验教学为例，对该教学程序的实施进行说明。
（1）创设情境，引发环境刺激
[步骤1] 设问：Cu+H[，2]SO[，4]（稀）→无明显现象
Cu+H[，2]SO[，4]（浓）→？
信息加工的心理历程起于环境中的刺激，刺激可能是人，可能是物（包括具体的实物及一切物理化学变化，以及抽象的符号及象征物等），也可能是事（包括人与人或人与物的一切活动等）。这里教师创设问题情境刺激学生，引起注意刺激，激发学习兴趣和探究欲望。同时，联系旧知识，也符合个体适应环境时以旧经验为基础，处理新问题的原则。
（2）实验探究，增强感官收录
[步骤2] 实验前，教师指导学生观察。
感官收录是选择性的，个体在选择时所根据的标准，可能与他们的动机、需求以及经验等因素有关。因此，在演示实验前，教师给予必要的观察指导，可使学生对于需进一步处理的信息加以注意。
[步骤3] 实验演示完毕，学生总结实验现象。
教师演示实验时，学生通过感官获得实验现象，但此时的记忆时间极短，且保持着实验本身原来的形式。教师及时要求学生用语言或文字总结并表达出该实验的现象，使感官记忆上升为短期记忆。若不继续处理该信息，所记随即流失，便遗忘。
（3）归纳抽象，形成刺激编码
[步骤4] 引导学生根据实验现象和元素守恒知识，推导出产物，并完成该化学反应方程式。
学生通过利用实验现象和元素守恒知识分析得出产物，对Cu与浓H[，2]SO[，4]实验这一信息有了深一层认识与理解，即运作记忆。当理解之后刻意予以保留，例如复习等，即可将知识收到长期记忆之中。
[步骤5] 引导学生分析在该反应中，氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物分别是什么物质？浓H[，2]SO[，4]表现出什么性质？浓H[，2]SO[，4]与具有还原性的物质反应，所得产物有何规律？
教师通过层层设问，让学生将Cu与浓H[，2]SO[，4]这个具体反应所得产物抽象为所有还原性物质与浓H[，2]SO[，4]反应所得产物的一般规律。在信息处理理论中，这一过程即为编码（encoding），是将外在的具体物理、化学事件，转换为抽象的心理事件（如表具体物品的抽象概念）。译码是一个双向的心理运作历程，而编码是译码的输入过程。
（4）巩固应用，贮存并提取信息
[步骤6] 学生完成以下化学方程式：
将还原性物质与浓H[，2]SO[，4]反应所得产物的一般规律运用于新的具体反应中，实现了由心理事件转换为行为事件，使得从输入编码到输出解码这一心理表征很完整。而且该步骤还运用到了“组块”这个概念，将这三个较复杂的化学方程式，利用已有规律集合而组成记忆组块来记忆，使记忆更迅速，也更准确。
[步骤7] 课堂练习
当学生在理解该内容后刻意保留，使知识收到长期记忆中。以后无论出现有关该信息的情节记忆方面的知识，例如，“金属Cu与浓H[，2]SO[，4]反应现象是什么？”“实验要使用哪些仪器？”还是有关语意记忆方面的知识，例如，“在Cu与浓H[，2]SO[，4]反应中，浓H[，2]SO[，4]表现出什么性质？”都可以检测出学生的长期记忆和对该信息已接受并掌握的情况。
三、在化学教学过程中，运用信息加工理论的几点启示
1.刺激选择不应是随机的。不能仅仅考虑刺激的特征，而且还要关注学生已有的信息或认知图式。例如，氢氧化钾能否与二氧化硫反应？这个问题不仅激起学生疑问，而且要求学生应用已有的信息（碱的概念，氧化物的概念）解决问题，并具有一定的逻辑思维能力。
2.短时记忆加工信息的能量是有限的，如果一味要求学生在短时间内掌握大量的信息，不给他们留有加工或思考的时间，结果必然会象狗熊掰玉米一样，掰一个丢一个。所以在化学学习中，出现了大量的化学式、化学方程式等，教师应在教学中注重理论分析、规律总结，让学生对各知识点深一层认识与理解，通过复习，将知识收到长期记忆中。
3.“组块”理论，为了尽可能使学生在短时间内学习较多的知识，我们必须把知识组织成为有意义的块状，减少机械学习。化学学科的特征之一，即知识繁多与规律性结合。例如，在元素及其化合物教学中常用知识网，元素及其化合物的性质、元素周期律周期表与结构之间的“性—位—构”规律等，揭示元素及其化合物间的内在联系。这既符合化学学习的特征，也符合信息加工的基本理论。
4.信息编码不仅有助于学生的理解，而且也有助于信息的贮存和提取。教师在帮助学生使用各种策略来编码时，是可以大有作为的。这与奥苏博尔提出的上位关系（Superordinate relationships）和下位关系（Subordinate relationships）概念十分相似。在化学教学中也常应用到这些概念。例如，学习了“甲烷”“乙烷”后，再学习“烷烃”这个上位概念；学习了“酸”的知识后，再分别学习“硫酸”“盐酸”“硝酸”这些下位概念，这样有助于实现学生心理表征的完整。