注意的认知资源理论与化学用语的学习(改4)

1、注意的资源限制理论在化学用语学习中的应用 尹求元 杨坤摘要：本文在实验研究的根底上，运用注意资源限制理论分析了学生书写化学用语时经常出现的 “粗心现象的原因，并提出了相应的解决措施。关键词：实验研究资源限制理论化学用语在反响方程式、离子方程式、电子式等化学用语的教学中，我们经常发现学生由于粗心而造成的书写错误。这种错误一般不存在认知问题，学生都“会，多数情况下也都能够自己解决。但遗憾的是这种粗心又很顽固，无论教师怎么强调，依然会有学生很“执着地错下去。那么，是什么原因导致了这种现象的出现，我们在教学中又应该采取何种措施来防止此类问题产生呢？本文结合作者多年的教学经验，通过一定实验为根底，分析了

2、学生粗心背后的心理学原因，并尝试运用注意规律来解决此类问题。一、关于酯化反响书写的实验研究酯化反响是有机化学的一个重要反响类型，我们在教学中发现学生书写酯化反响时，经常会漏掉生成物中的水和反响条件，为了进一步研究错误频率与反响特征之间的关系，笔者选取了我校高二年级两个班级共104名学生作为被试进行了实验，结果如下。表中名次根据化学成绩排出1实验内容和方法。方程式1.为乙酸与乙醇的酯化反响。方程式2.苯甲酸与2丙醇反响。方程式3.COOCH2COOCH2COOHCOOHCH2OHCH2OH+浓H2SO4+2H2O2调查结果：下表是三个方程式漏写水的化学式和错写酯的情况统计。表1：漏写H2O的学生

3、各成绩段人数及布情况反响方程式分布情况130名3060名6198总计方程式10279方程式2151117方程式34101529表2：酯的化学式写错的学生各成绩段人数公布情况反响方程式分布情况130名360名6198总计方程式10145方程式202810方程式32514213数据分析。分析上表实验数据可以得出：1由于教材中有乙酸与乙醇的反响方程式，教学中作为核心知识要求学生掌握，所以学生书写的正确率很高，只有少数化学根底薄弱的学生漏写了水的化学式。这说明被试学生的整体根底知识尚好，对于酯化反响的概念和书写技能掌握得较为牢固。2随着反响的陌生度增大和生成酯的组成变得复杂，漏写化学式的学生逐渐增多，

4、尤以化学知识相对薄弱的学生表现最明显。3当酯的复杂度增大到一定程度的时候，化学知识掌握较好的学生也开始出现漏写水的化学式的现象。4比拟而言，作为酯化反响最难写的酯的化学式，错误率反而比漏写水的几率要低得多。尤其是在化学学科素养较好的学生中，表现得更为明显。 研究还发现，被试书写酯的化学式花费的时间越长，那么漏写水的化学式的可能性越大。同样的现象还出现在电子式的书写中，以Cl2 、NaCl 、NH4Cl 、CCl4为例，让被试书写电子式，发现Cl2 和NaCl书写的正确率较高，这说明学生是理解共价键、离子键的电子式表示方法的。但是，随着物质组成的复杂度增大，学生漏写NH4Cl中的括号常常漏写铵根

5、离子或氯离子的括号中的一个或两个和氯原子外围未成键孤对电子的情况逐渐增多。二、认知资源限制理论的解释 1973年,卡尼曼在?注意与努力?一书中提出了注意资源限制理论。该理论认为注意是一种非常有限的心理资源，不同的认知活动对注意提出的要求不相同。当刺激越复杂或加工任务越复杂时，占用的认知资源就越多。当认知资源完全被占用时，其它输入的信息将得不到加工(未被注意)。也就是说，随着注意对象的陌生和复杂度的增加，注意的指向越来越集中，造成注意分配的偏差，同时出现的其它知觉对象就很难被纳入注意范围内。用注意资源限制理论，不难解释学生在化学用语书写中表现出的“粗心现象。在酯化反响的方程式书写中，酯的组成和结

6、构是书写中的重点和难点。根据知觉的选择性，自然会成为学生注意的中心，占用着较多的认知资源。水的化学式作为最简单，学生最熟知的知觉对象，分配到的认知资源较少，注意的分配比例取决于酯化学式书写的难度。在第一个方程式中，由于乙酸乙酯的化学式比拟简单，学生也比拟熟悉，占用的认知资源不多，学生能兼顾到水的化学式。随着酯的复杂度的增大，耗用的注意资源就越来越多，特别是第三个方程式，不仅有两个酯基，还要考虑到空间位置的转换，几乎占用了全部的注意资源，此时，“水等次要注意对象就很容易被疏忽。除注意的分配外，个体的另一个注意品质注意的转移也是影响问题解决的一个关键因素。注意转移的生理机制是大脑皮层上优势兴奋中心

7、的转移。有关注意规律的心理学实验说明，原来注意的紧张度是影响注意能否顺利转移的主要因素之一。原来注意紧张度越大，注意转移就越困难。所以，在上述实验中，酯的复杂度、陌生度越大，学生注意持续的时间越长，注意的紧张度就越大，完成以后，“成功带来的情绪的激奋水平就越高，注意的转移就越难发生。三、认知资源限制理论在化学用语教学的应用运用认知资源限制理论来科学有效地进行化学用语的教学，关键是找准占用资源较多的知觉对象，并采取一定策略来降低它的难度和复杂度，从而减少其对认知资源的占用。1加深概念本质的理解，正确进行符号表征。符号表征主要是指由拉丁文或英文字母组成的符号和图形符号在学习者头脑中的反映，即能够正

8、确解读化学符号所表达的宏观意义。化学用语是用来表示一些物质的组成、结构和变化的一套符号系统。要正确完成符号表征，首先要对相关的概念从本质上加以理解。在化学用语的学习中，有些粗心往往是由于学生没有理解概念的本质从而机械地模仿造成的。如要理解酯基COO实质，就要知道酯化反响中羧酸脱去羟基，醇中脱去氢原子这一断键方式。同样，共价键的电子式书写错误，根源在于不知道如何根据8电子稳定结构和原子的最外层电子数来确定共用电子对的数目，误认为只要每个原子周围有8个电子即可。COOCH2COOCH22把握关键特征，排除次要因素干扰。化学用语的学习往往有多种因素制约，其中有些因素是概念或变化的本质特征，是关键因素

9、，有些属于次要因素。但有时次要因素因为外在鲜明、新异的刺激特征，更易引起个体的注意，优先占用过多的认知资源，对问题的解决产生干扰。上述第三个方程式的实验就说明了这一点，在酯的结构简式的书写中，酯基是关键特征，但酸和醇的空间结构苯环的刺激强度明显大于酯基，学生的注意力容易过多地指向并集中在如何翻转苯环、克服空间位阻方面，结果造成了书写困难。如果我们能抓住关键，作如下处理，写出关键基团-酯基。再根据相对位置考虑其余基团的位置：左、右两边应该连在苯环相邻的位置上。COOCH2COOCH2类似情况也出现在加聚反响方程式的书写中，如在苯乙烯的加聚反响中，学生往往因为不知道怎么处理苯环而感到书写困难。在书

10、写时，我们可以先引导学生先考虑 断键和连接方式。再根据聚乙烯连接方式，把其它基团写在相应碳原子的上下两边。3构建思维模型，降低问题难度。合理构建思维模型，并外化为一定的解题步骤，能够增强思维有序性，有效减少问题的复杂度。如共价键的电子式书写，综合考虑各种因素，可以将其归纳为这样几个步骤：判断键型排列原子计算键数补写电子。首先要正确判断所要表示的化学键是不是共价键，防止把离子键误作共价键来书写；其次要注意成键原子的排列，如HClO书写电子式时要排成HOCl，也就是说氯和氢原子都是与氧原子形成共价键；最关键的一步是准确计算出成键原子间形成的共价键数，计算是根据价电子数与到达8电子稳定结构相差的电子

11、数，差几个形成几个键。不少学生写电子式习惯性地在每个元素符号四边每边都点两点，就是因为他们不知道如何计算成键数目；最后一步，根据8电子稳定结构原那么，计算并补齐每个原子未成键的孤对电子。对于书写酯化反响时漏写水的现象，我们只要简单地调换一下书写步骤，按照“先小后大的顺序去写，就能很好地消除这一现象。即先写小分子“H2O，再写大分子酯的化学式。需要指出的是，构建问题解决的思维模型时，要以学生的认知心理为根底。否那么，构建的解题程序就不合理，难以发挥应有的作用。如关于“离子方程式的书写，教材中所给的步骤简称为“一写、二拆、三删、四查。但是，从多年的教学实践来看，直接按这几部操作的教学并不是很成功。

12、问题主要出在“拆这一步上，它实际上包括了两步，一是找出难溶、难电离和易挥发的物质，把它们仍写成化学式； 二是把易溶且易电离的物质写成离子形式，这两个过程对初学者都有相当的难度。笔者曾对这一问题进行了长期的跟踪研究，发现原因有如下几点：一是根底知识薄弱，对于物质的溶解性掌握不牢固，不能顺利判断出难溶的物质，对除水之外的弱电解质更不熟悉。二是思维定势，受初中所学复分解反响进行条件的影响，学生在判断难溶难电离的物质时，总是将注意力集中在生成物中，而无视反响物中的难溶难电离的物质。特别是反响物中的氧化物，由于复分解条件中没有这一项，学生常常将其写成离子形式。三是把易溶且易电离的物质拆写成离子形式的时候，对于复杂的电解质，学生在省略电离方程式的情况下，直接判断出电离产物来同样有一定难度。所以在“拆这一步，要同时考虑这么多问题，受注意资源限制，自然会顾此失彼，粗心而错。资料个人收集整理，勿做商业用途笔者在教学中尝试将其进一步分解为“留和“拆两步，所谓“留，就是判断哪些物质不能拆，要留下来写成化学式。甚至把这一步单独拿出来进行专门训练。从反响情况看，掌握情况比以前要好，错误率降低