网络环境下高中生化学问题解决思维过程自陈语义编码的分析与研究

1、附件1：全国优秀教育硕士专业学位论文推荐表 单位名称：湖南师范大学 填表日期：2008年 12 月 3 日论文题目网络环境下高中生化学问题解决思维过程自陈语义编码的分析与研究作者姓名论文答辩日期学科专业方向袁淑琼2006年5月23日学科教学·化学攻硕期间及获得硕士学位后一年内获得与硕士学位论文有关的成果发表学术论文(题目，刊名,时间，社会影响)1、2004年 CAI课件的开发及其资源整合 吉首大学学报2、2005年 高中有机化学学习整体思维的建构 吉首大学学报论文所产生的实际影响(对作者工作及所在单位工作)由于本研究工作是网络课程中的一项基础研究，其实践意义不大，该子课题已结题。在做

2、此研究工作中，根据提取的数据发现问题表征对化学问题解决非常重要，特别是在教学中，要求学生对问题表征的重视，将书面的语言转变成自己的语言，这一环节的训练比较重要。另外在解决重要问题时，先建立问题的原型，然后在解决相似的问题时，重现原型，找出差异，强化训练，更加有利于学生问题解决。这一些经验在现在及今后的教学工作中显得非常宝贵，也使学生收获了不少。出版专著(名称、出版社、出版时间)获奖项目(名称、等级及时间）1、课题高中化学研究性学习与学生创新能力培养项目荣获第一届湖南省基础教育教学成果三等奖；2、学校举行的电子白板教学比赛中获一等奖3、“全国教育硕士教学技能比赛”说课及教学设计获一等奖；论文获二

3、等奖。中文论文摘要(论文选题的意义,论文运用的主要研究方法,主要研究成果,主要参考文献)自20世纪60年代，问题解决思维策略一直是心理学和教育学领域研究的热点之一，20世纪80年代以后，问题解决研究最为显著地集中在思维策略提取和训练方面，然而在国内，利用口语报告形式，将化学学科教学与网络学习结合起来，进行问题解决思维策略的提取和训练的实证研究还不常见。本研究是在网络环境下，将化学学科中有关问题解决思维策略，利用口语报告，将高中生自陈语义的编码进行分析与比较。实验中有意选取优、中等两个层次的高中生在网络环境下，录入解决化学问题思维过程的自陈述语义编码内容，然后分不同的思维策略进行编码统计，采用S

4、PSS10.0进行分析，从而总结出优等生在网络环境下有效解决化学问题的成功思维策略，经研究发现：1、高中优等生和中等生在化学计算问题解决时，“推理”、“顿悟”2个行为代码出现频次存在明显差异；2、高中优等生和中等生在有机化学问题解决时，“重复”、“试误”、 “推理”3个行为代码出现频次存在明显差异；3、高中优等生和中等生在化学实验问题解决时，“设问”、“顿悟”2个行为代码出现频次存在明显差异；4高中生解决不同类型的化学问题时，在“解释”、“假设”、“推理”3个行为代码出现频次上存在明显差异，且化学计算“解释”、“假设”频次明显高于化学实验“解释”、“假设”频次，化学计算“假设”频次明显高于有机

5、化学“假设”频次，有机化学“推理”频次明显低于实验“推理”频次。因此针对学生在解决不同类型化学问题时，采用不同的思维策略并进行专题训练,有利于提高问题解决的正确率和有效率。为网络环境下开展化学问题解决思维策略训练奠定实验基础，为高中化学问题解决思维策略网络训练教程的编制提供依据。专家推荐理由该同志能够将所学的教育技术知识和方法应用于所承担的课题及课程教学改革中，所做的实验扎实，具有翔实的原始数据，并提取了一定的规律，取得显著的实验效果。为后继的教学提供了理论依据。实现了该专业教育硕士培养的目的。 专家签字：肖小明单位推荐意见同意推荐参加优秀论文评选。学位评定委员会分会主席（签章）： 单位公章

6、2008年12 月 5日说明：学科专业方向包括教育管理、教育技术、小学教育和学科教学，其中学科教学要说明具体方向，如学科教学（数学）。本表可复印、附页。硕士学位论文网络环境下高中生化学问题解决思维过程自陈语义编码的分析与研究学 科 专 业 教育硕士 学 位 类 型 科学学位 专业学位 研 究 生 姓 名 袁淑琼 指导老师姓名、职称 吴鑫德副教授 论 文 编 号 湖南师范大学学位评定委员会办公室二 OO六年 五 月分 类 号 密级 学校代码 10542 学号 031050006 网络环境下高中生化学问题解决思维过程自陈语义编码的分析与研究The Analysis of Verbal as Cod

7、ing Data in the Process of Chemical Problem-Solving in the Net for senior students研 究 生 姓 名： 袁 淑 琼 指导教师姓名、职称： 吴 鑫 德 副教授 学 科 专 业： 教 育 硕 士 研 究 方 向： 学科教学·化学 湖南师范大学学位评定委员会办公室二OO六年五月中 文 摘 要自20世纪60年代，问题解决思维策略一直是心理学和教育学领域研究的热点之一，20世纪80年代以后，问题解决研究最为显著地集中在思维策略提取和训练方面，然而，在国内，利用口语报告形式，将化学学科教学与网络学习结合起来，进行问

8、题解决思维策略的提取和训练的实证研究还很少见。本研究是在网络环境下，将化学学科中有关问题解决思维策略，利用口语报告，将高中生自陈语义的编码进行分析与比较。实验中有意选取优、中等两个层次的高中生在网络环境下，录入解决化学问题思维过程的自陈述语义编码内容，然后分不同的思维策略进行编码统计，采用SPSS10.0进行分析，从而总结出优等生在网络环境下有效解决化学问题的成功思维策略，经研究发现：1、高中优等生和中等生在化学计算问题解决时，“推理”、“顿悟”2个行为代码出现频次存在明显差异；2、高中优等生和中等生在有机化学问题解决时，“重复”、“试误”、 “推理”3个行为代码出现频次存在明显差异；3、高中

9、优等生和中等生在化学实验问题解决时，“设问”、“顿悟”2个行为代码出现频次存在明显差异；4高中生解决不同类型的化学问题时，在“解释”、“假设”、“推理”3个行为代码出现频次上存在明显差异，且化学计算“解释”、“假设”频次明显高于化学实验“解释”、“假设”频次，化学计算“假设”频次明显高于有机化学“假设”频次，有机化学“推理”频次明显低于实验“推理”频次。因此，针对学生在解决不同类型化学问题时，采用不同的思维策略并进行专题训练,有利于提高问题解决的正确率和有效率。为网络环境下开展化学问题解决思维策略训练奠定实验基础，为高中化学问题解决思维策略网络训练教程的编制提供依据。关键词：网络环境 化学问题

10、解决 语义编码 AbstractSince 1960s, the study of thinking strategy in solving problem is one of the important researches in psychology and pedagogy. After 1980s, the research of solving problems focus on the collecting and training of thinking strategy, but it is not easy to see some positive research of c

11、ombining chemistry study with net study by using the form of oral report at home. Under the net, this research tries to analyze and compare the presentation code of chemistry by using thinking strategy. In the experiment, by inputting the presentation code of chemistry problem solution and carrying

12、on the code statistics of different thinking strategy, the data of testing will be collected and analyzed by means of SPSS 10.0. We can summarize the effective and successful thinking strategy of solving chemical problems. The result showed:1.Differences of reasoning and insight learning for senior

13、students in solving problems of calculation. 2. Differences of repeating and mistaken attempt for senior students in solving problems of organic chemistry.3. The existing differences of students setting up problems and insight learning in solving experimental problems.4. when senior students solve d

14、ifferent chemistry problems, there are not only obvious differences on code frequency of explaination hypothesis and reasoning, The code frequency of explanation and hypothesis is also obvious higher than senior chemistry experiment. frequencies on hypothesis on chemistry calculation is higher than

15、on organic chemistry, and reasoning frequency on organic chemistry is lower than on experiment.According to different types of chemistry problems, senior students can improve their correct and efficient rate on problem solution by adapting different thinking strategy and carrying on special subject

16、training .It can help set up a foundation for the experiment of training the thought strategy in solving chemical problems under the network environment, It can also provide believable proofs for the writing of the materials of Network Training Course in solving problems of thinking strategy for sen

17、ior students.Key words: Network environment; Chemistry problem solving; The analysis of Coding Data 目 录中文摘要英文摘要III1文献综述与理论基础11.1文献综述11.1.1关于网络环境和网络课程11.1.2关于问题、解决问题及化学问题解决31.1.3关于语义编码(口语报告)的研究61.2 理论依据 111.2.1信息加工学习论111.2.2人本主义学习论151.2.3建构主义学习论162 问题的提出 182.1已有已存在的问题 182.2本研究问题 202.3本研究的意义212.4本研究的假

18、设223 研究方法 223.1被试 223.2材料 233.3研究设计233.3.1自变量 233.32因变量 233.3.3控制变量 233.4研究步骤 243.4.1材料准备243.4.2预测243.4.3培训工作253.4.4实验过程243.4.5数据统计分析方法273.4.6思维策略的归纳与总结274 研究结果 284.1不同层次学生在解决化学问题行为代码出现频次的总体分析284.2不同层次学生在解决各类化学问题行为代码出现频次的分析294.2.1不同层次学生在解决化学计算问题行为代码出现频次的分析294.2.2不同层次学生在解决有机化学问题行为代码出现频次分析294.2.3 不同层次

19、学生在解决化学实验问题时行为代码出现频次的分析304.3 不同类型问题解决行为代码出现频次的分析315 讨论 345.1关于化学计算解题特殊思维活动 345.1.1 化学计算思维特点345.1.2化学计算问题表征与化学计算问题解决的关系385.1.3化学计算问题解决对化学学科学习的作用405.2 关于有机化学解题特殊思维活动 415.2.1关于有机化学解题思维活动的特殊方法415.2.2关于有机化学解题表征策略分析435.3关于化学实验解题特殊思维活动465.3.1关于化学实验解题思维活动特殊性 465.3.2关于化学实验解题思维活动口语报告分析 485.4关于化学问题解决的特殊思维策略及其训

20、练 505.5 关于本研究的反思 526结语54参考文献 55附录 571 文献综述与理论基础1.1 文献综述问题解决是心理学研究的热点，现代认知心理学甚至将其作为重要的领域和研究方向。关于问题解决思维策略的研究，大体上可分为两个时期：20世纪80年代以前和80年代以后。研究的内容主要呈现两个趋势：由通用思维策略研究向特殊思维策略研究的转变，由各学科领域中特殊思维策略的培养研究向思维策略的内部加工心理机制研究的转变。20世纪80年代以前，问题解决思维策略的研究，基本沿袭了早期实验心理学的传统。在20世纪80年代以后，问题解决的研究最为显著地集中在思维策略的提取和训练上。然而在国内有关利用口语报

21、告形式，运用心理学的理论，在网络环境下解决化学学科问题实证研究还比较少见，因此，了解问题解决思维策略研究历史和取得的成果，对于今天的研究具有重要的参考价值。1.1.1 关于网络环境与网络课程网络环境狭义地讲，就是指建立在电子计算机与现代通讯技术相互结合基础上的宽带、高速、结合的广域型数字化通信网络，即以Internet为主要标志的网络系统所涵盖的时空范围。当今时代里网络是无所不在的，那么网络化的学习与教育也必然给教育教学带来全新的改变。网上大学，网上学校已为常见，我国大部分城市重点中学都已经入网，网络化的趋势日益加强。网络对教学影响主要表现在以下几点：突破教学时空；网络拓展教学信息源；扩大教学

22、信息交流的范围；综合教学信息表达传播方式；提供个性化的教学环境1。网络课程就是用于网络教育的课程，首先，它是课程，其次强调它必须具有网络的特点。即通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和。它包括两个组成部分：按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。其中网络教学支撑环境特指支持网络教学的软件工具、教学资源以及在网络教学平台上实施的教学活动2。网络课程的内容观：该课程观认为网络课程（Online Course or Webbased Course）就是在Web上表现的电子化了的系统而完整的学科知识内容。课程是学科内容，以这种课程观为指导设计开发出来的网络课程有

23、以下几个表现形式：网络课程就是把原来学科教材转化为文本形态以及图片形态的静态网页；网络课程就是把教师的讲稿做成PowerPoint文件放在网上或者直接把PowerPoint形态的讲稿转化为网页；网络课程就是把教师的讲课录像用多媒体的方式在网上播放。该课程观特点是强调网络课程的学科内容维度，强调学科知识的内逻辑，强调知识传授的系统性、完整性。缺陷是忽视网络课程内涵中的“学习者”及“学习活动”维度3。网络课程的活动观：该课程观认为网络课程就是学习者在网上的自主性、探究性、协作性等活动的总和。这种网络课程观深受建构主义的影响。所采用的教学策略是PBL(problem based learning 基

24、于问题的学习)，是一种教师引导的、小组合作形式的、以学生为中心的教学策略。学生获取学科知识是通过对基于案例的问题的小组讨论、分析和再分析，并进行研究以发现解决问题所需要的材料。该网络课程包括：课堂教学视频形态的案例、教学问题和任务、BBS论坛以及其它交互工具。该网络课程观的特点是强调学习者是网络课程的主体，以及作为主体的能动性，强调以学习者的兴趣、需要、能力、经验为中介实施课程。缺陷是忽视学科系统知识在学生发展中的重要作用以及学生学习间接经验的重要性3。1.1.2 关于问题、解决问题及化学问题解决问题是指在目标确定的情况下却不明确达到目标的途径和手段5。从各种对问题定义中归纳出问题有两个基本特

25、征：一是问题与主体有关，所有问题都是相对于问题解决者（主体）来定义的，二是“问题”对于主体来说一定存在“困难”或“障碍”，问题是矛盾或困难在特定主体的头脑中的反映。问题解决运用已有的知识去成功地寻找达到目标的手段或途径的过程5。有时又称解决问题，但有一定的区别。按照认知心理学观点，可以将其理解为：具有明确的目的，并有认知成分参与的一系列心理操作过程，是一种具有目的指向性的系列心理行为过程，也可以解释为个人在面对问题之时，综合运用知识技能以期达到解决目地的思维活动4。现代信息加工心理学认为问题解决是一种以目标定向的搜寻问题空间的认知过程，是属学习的较高层次。最早对问题解决作出界定的是威廉詹姆斯（

26、WJames），他将解决问题描述成通向结局的一种探索5。问题解决发展并形成了以下几种观点：分阶段的问题解决观、联想主义的问题解决观、格式塔学派的问题解决观、信息加工理论的问题解决观6。一般问题解决的研究模式分为：问题解决的心理模式、问题解决中的表征研究、问题解决中的策略研究、问题解决中的元认知研究。25国外问题解决早期以杜威、华莱士为代表的分阶段的问题解决观，杜威在我们怎么思维（1910年）首次对问题解决的心理过程进行了探讨。华莱士于1926年写出思维艺术提出了问题解决的心理过程分四个阶段：准备、酝酿、明朗和验证4。近期以奥苏伯尔和罗宾逊为代表，认为问题解决属于学习的较高层次，把解决问题列为有

27、意义学习的第五级，仅低于创造性。奥苏伯尔在1978年指出，对于解决问题的心理过程的描述，60多年无人超过杜威。这说明问题解决虽是心理学的一个老问题，但长期以来，研究进展不快5。关于问题思维策略的提取与训练主要集中于数学和物理，更主要集中在一般环境下的解决问题的训练。对于网络环境下的学科思维策略的提取和训练研究文献很少，那么涉及到化学学科问题解决的心理学研究文献资料就更少。问题解决思维策略起源于20世纪初（杜威对问题解决的研究），形成于20世纪中期（信息加工心理学的兴起），发展于20世纪后期。围绕问题解决，其思维策略的研究广度加深，不仅局限于算法和启发示等认知策略，还包括元认知策略等内容；研究的

28、深度从问题解决中的经验描述转向关注思维策略解决问题的有效性和内部机制的实验探究。研究的手段也采用了多种形式，研究的趋势从单一的一般性思维策略研究转向与学科特殊思维策略结合研究。从学科特殊思维策略的提取与训练入手，继而迁移到其它学科的学习。达到促进一般性思维与特殊思维的有机结合。化学问题解决是以“在化学问题解决中学习”的思想来设计教学，针对学生所要学习的内容设计出具有较高思考价值和较大思维容量的问题，让学生进行独立思考，构思化学问题解决的方案，尝试解决化学问题6。王祖浩、张天若在化学问题设计与问题解决一书中将化学问题解决分为四个环节：发现并明确问题表征问题选择并实施策略评价反思。其中表征问题是关

29、键，他认为，问题解决者对问题的表征越正确、表征水平越高、表征方式越合适，问题解决策略的选择就越准确、越迅速，策略实施过程也就越顺利4。美国、英国、澳大利亚、加拿大和日本等西方国家的化学教育界在20世纪70年代即开始了化学问题解决的研究，取得了大量的令人瞩目的研究成果。其主要内容涉及到学生化学问题解决的思维过程和问题的表征、专家和新手解决化学问题的行为差异、问题解决与化学概念理解的关系等方面；实证性研究的对象多为正在学习或即将学习普通化学的学生，方法主要是出声思维、概念图等。北京师大的王磊31是国内最早对问题解决机制进行研究并建立在计算类化学问题解析活动的心智模型。她认为化学解题能力考核成绩的形

30、成、发展及其水平高低取决于知识网络中各种知识技能的质量及网络的结构化水平。岳波、王磊31根据科学问题的能力实质和能力构成要素，以及通过对中学生科学问题解决过程及解决机制的心理模拟和个案临床访谈研究，提出影响中学生解决科学问题的因素有：知识因素（知识类型及网络化水平、编码方式）、问题表征（深度、角度和方式）、原型匹配（原型的数量和质量）、策略的选择、元认知的监控和心理素质，元认知的监控贯穿问题解决活动的始终。经研究发现影响学生策略的选择因素有两个：一是以往的解题成功经验，二是原型与当前问题情境的接近程度。另外南京师范大学化学教学论教师李广洲等25对化学问题解决进行较为系统的实证研究。将化学问题解

31、决过程分为五个阶段：阅读、解析、探究、执行、验证。把计算类化学问题解决策略具体划分为：盲目搜索法、情境推理法、原理统率法、数学模型法。并提出学生在解决计算类化学问题解决时的表征层次：文字表征、具体表征、抽象表征、形象表征和数学表征。1.1.3 关于语义编码(口语报告)的研究语言编码方式是指思维认识中，语言文字信息的处理方式，即在思维认知过程中，大脑是如何处理语言文字的形、音、义之间的关系。语言编码方式有三种：语音编码方式、语形编码方式、语义编码方式。语音编码方式反映了口头语言中语音与语义的联系，即以不同的语音特征去表示不同的语义，在大脑中建立起“音”“义”关系。由音素、音质、音节、音高、音韵、

32、音重等要素所构成，这些语言要素的不同组合就形成了姿态万千、各富特点的语义表达式。语形编码方式是指不同的字形代表不同的语义，在大脑中建立关系。语义编码方式是一种内在的而非外在的语言编码方式，着重反映了人类思维的较深层次的认知成果。必须借助于语音语形表现为从“音”“义”或从“义” “形”的认识方式 。它由意义、意义的层次结构、意义的分立性与关联性、意义与语形和语音的沟通等语义编码要素组成。并在思维认知中担负着对认识对象的本质内涵、逻辑层次、必然联系等方面“意义”的理解或破译7。维特罗克的学习生成过程模型中提到的语义编码是为了达到对选择性信息的理解，需要建构该信息的意义，即在该信息与长时记忆中贮存的

33、有关信息（原有认知结构）之间建立起某种联系（新知与旧知的联系），他将这个过程称为“语义编码”。在问题解决研究中的主要方法是靠出声思维，即采用口语报告的形式，将内隐的思维过程通过能听到的声音记录下来，以便研究其在问题解决过程中的思维特点。行为主义心理学家华生（J.B.Watson,1913）早期提出了出声思维法，但由于受到条件的限制，至到有了录音机后，才可能完整地进行实验25。70年代以来，问题解决口语报告分析法在人类复杂认知活动的研究中得到广泛应用10。编码技术是一项较为专业化和具有特殊要求的研究方法。编码系统的选择和建立标准具有一定的人为性和主观性。埃里克森(Ericsson K A)和西蒙

34、(Simon H A)认为14，口语报告编码必须要反映研究的理论构思，符合理论上的要求，同时还必须适合实验任务的特点，能够解释被试在完成实验任务过程中的各种行为，从而对口语报告中的每条陈述都能指定相应的行为代码。根据纽厄尔(Newell A)和西蒙(Simon H A)的信息加工理论14，人的问题解决被解释为在由“问题状态”和“算子”组成的问题空间中进行搜索，从而最终找到一条由问题的“初始状态”通向“目标状态”的路径的过程。这一理论提供了描述人类复杂认知活动信息加工过程的基本框架，莱德和纽厄尔(Laird J & Newell A)等在此基础上建立了一个模拟人的认知的通用的计算模型So

35、re15，成功地模拟了人的记忆、问题解决、学习等广泛的复杂认知活动。但这一理论没有考虑人在完成各种认知活动中的元认知活动，也没有考虑与学习有关的行为，因此，还不能完整地描述被试在完成实验任务过程中的各种行为。为此，李亦菲、朱新明 11根据信息加工理论，提出了一种通用的口语报告编码方案，并将人的行为分为三种维度（控制行为、操作行为、学习行为）和若干子维度。这种方案有利于定量地考察复杂认知活动的过程和机制，使同类研究具有可比性和可重复性，但该方案仍然属于一般方案，比较抽象，其可操作性不强。从研究过程上来看，首先是把问题解决的思维过程划分为几个阶段，然后相应地提出每个阶段的思维策略1。例如：纽厄尔和

36、西蒙（1972年）认为15，问题解决就是使问题的当前状态发生各种变化，以和目标状态相匹配，并详细阐述了“形成问题的内部表征”与“缩小当前状态与目标状态的差别”这两个阶段上的各种策略，提出了通用问题解决程序（GPS）。Mayer(1981年) 16详细阐述了表征问题过程、解答问题过程的各种思维策略。Reif和Heller(1982年) 16从三阶段论出发，详细阐述了初步描述和分析问题、搜寻问题的解、对解的评价这三阶段的过程或思维策略。Hayes(1989年) 3随后提出了六阶段策略：辨明问题、表征问题、计划解答过程、执行计划、评价计划、评价解题过程。从研究的内容来看，研究者的主要精力集中于“知识

37、含量低（knowledge-lean）的任务”，即主要研究一般问题解决的通用思维策略。这些策略包括算法与启发法。20世纪50年代，美国卡内基梅隆大学的Newell Shaw和Simon4最早从信息加工观点出发，将问题解决过程看作是对问题空间搜索的过程，并提出了多种多样的问题解决策略，一个问题可用不同的策略来解决，应用哪种策略既依赖于问题的性质，也依赖于人的知识和经验。总的说来，人所应用的问题解决策略可分为两类：算法(Algorithm)和启发法（Heuristics）。算法是解题的一套规则，它精确地指明解题的步骤，如果一个问题有算法，那么只要按照其规则（算子）进行操作，就能够获得问题的解。而启

38、发法是凭借经验的解题方法，也可称为经验规则。算法可以保证问题一定得到解决，但必须肯定该问题已经具有一定的算法，而启发法虽不能保证问题一定得到解决，但它常常能够更加迅速和有效地解决问题。常见的启发式方法有：手段-目的分析法、减少差异法、倒推法、类比法等。从问题解决思维策略研究的方法上来看，在这一时期思维策略的训练是一种形式训练，即重视训练过程，不涉及专业领域的知识内容，以此来锻炼心智、提高智力。国外著名的思维训练教程有3：(1)Producive思维训练教程；(2)Instrumental Enrichment思维训练教程；(3)CORT思维训练教程；(4)Patterns of Problem

39、 Solving思维训练教程。此外，Wickelyram(1974)、Hayes(1981)、Bransford & Stein(1984)各自编写了对问题表征、搜寻答案两个阶段的思维策略进行训练的教程。关于网络学习的界定：它是基于Internet环境，以一定的网络教学平台为主要学习工具，以网络课程为主要学习资源，并通过人-机互动、人-人互动等形式而进行的自主获取知识、提高能力的过程。它与传统课题学习在以下几方面不同：（1）学习的自主性程度（表现在学习目标、内容和方式的灵活性上）；（2）学习环境的开发性；（3）学习资源的丰富性和可重复利用性；（4）学习活动方式的多重组合性（如接受学习和

40、发现学习，自主学习与合作学习等）；（5）学习过程的虚拟性、平等交互性；（6）学习效果对学习自主性水平、学习策略水平、网络操作技术水平及学习资源的质量等方面的依赖性。在国内近段时间里，在研究化学实验解题策略方面有隋国庆主编、李朝略主审、海南人民出版社出版的中学化学实验题解法，介绍了中学化学实验几种题型的解法；由王后雄编著，中南大学出版社出版的化学方法论中介绍了一些方法。李广洲、任红艳25的化学问题解决研究一书中，对于化学计算、化学实验、有机化学三种类型的问题研究提出来。化学计算问题解决所采取的策略具体划分为盲目搜索法、情境推理法、原理统率法和数学模型法等四种。化学专家在解决问题时使用了微观表征、

41、符号表征和宏观表征。专家根据一般自然规律，用符号表征所发生的化学事实；而新手则使用了死记硬背的、和物质世界还没有产生联系的符号来表征符号25。在参考了其它人的表征层次后，根据实际操作的需要，将表征层次分为：文字表征、具体表征、抽象表征、形象表征和数学表征。化学实验问题不仅涵盖了化学基本概念和原理、元素化合物知识和化学基本计算，而且还包括化学实验基础知识和操作技能，所以化学实验问题解决过程中学生的认知结构和操作技能将起决定性的作用。在参考已有的问题解决心理机制的基础上，利用口语报告法和活动操作法对化学实验问题的解决做了进一步研究，根据化学实验问题解决的特点提出化学实验问题解决的思维过程，可分为四

42、个阶段：问题确认、问题解析、实验设计、实验操作。表征：字面表征、化学表征、样例表征、形象表征、技能表征和数学表征。并总结出四种化学实验问题解决策略：原理导向、样例导向、情境导向、盲目尝试。有机机化学问题解决过程划分阅读、加工、解决、检查四个阶段。学优生与学困生之间有明显差异，于是认为有两个因素在影响操作的结果：一是元认知水平的高低，二是陈述性知识的结构化程度。学困生在这两个因素中一般都低于学优生。1.2 理论依据1.2.1 信息加工学习论问题解决的研究在本世纪认知心理学兴起后，出现了新的转折。Newell和Simon从信息加工观点出发首先提出，将人看作主动的信息加工者，将问题解决看作是对问题空

43、间的搜索，并用计算机来模拟人的问题解决过程，以此来检验和进一步发展对人的问题解决的研究。加涅在70年代之后，运用现代信息论的观点和方法，通过大量研究，建立起了信息加工的学习理论，认为学习过程是对信息的接受和使用的过程，学习是主体与环境相互作用的结果。加涅根据信息加工理论提出了学习过程的基本模式，认为学习过程就是一个信息加工的过程，即学习者对来自环境刺激的信息进行内在的认知加工的过程，并具体描述了典型的信息加工模式。信息加工理论将问题解决描述成问题解决者与任务环境相互作用的过程。在这一过程中，问题解决者首先要将任务环境表征为记忆中的问题空间，然后在问题空间中解决问题。问题解决者、任务环境和问题空

44、间三个概念就构成了问题解决信息加工理论的基本框架。Simon认为，问题解决的过程可以分为两个基本的子过程：理解和搜索。理解过程主要产生个人对问题的心理表征，问题表征的方式对问题解决的难易有显著的影响。搜索过程则是在问题表征的基础上发现问题或计算问题的解法。Newell和Simon将人解决问题的方法分为两大类：一类是算法就是把解决问题的所有方法都列出来，逐一加以尝试，特点是只要问题有解，就能保证在有限的步数内获得问题的解，经常表现为假设检验法，这种方法往往伴随着较多的错误，是一种效率很低的方法；另一类是启发式方法利用一些经验性规则或其它的有用信息来帮助解决问题，可以使尝试的次数减少到最少，从而快

45、速有效地得到问题的解。一些常用的启发式方法包括:选择性搜索法、手段目的分析法、反推法等（王甦、汪安圣，1992）。Newell & Simon的理论强调个体在解决非专门领域问题所使用策略的相对不变性。他们认为人们所用策略的相似性反映了人们的信息加工系统并不是非常复杂的，在处理很多问题时人们往往只使用几个基本的通用启发式；同时还强调了形成正确表象的重要性，因为搜索模式通常是相当有限的，因而构建合适的问题空间可能成了解决过程中最重要的行动。20世纪70年代后期以来， Simon强调专家知识在知识丰富领域问题解决中的作用，他认为专家知识是保存在长时记忆中，这些知识既包括关于某一领域的事物和对

46、象的知识，也包括许多与之有关的线索，这些线索使专家能够方便地提取有关的知识。因此，专家所具有的知识可以粗略地分为两类：一类是关于特定事物和对象的知识，可以表示为数据结构、图式或框架等；另一类是有关如何完成具体任务的步骤或程序。并从80年代以来重点研究了问题解决中再认与直觉、知识丰富领域问题解决中的专家新手差异、知识丰富领域中的问题表征、结构不良等。直觉与再认。在知识丰富领域的问题解决中，专家除了拥有大量的知识外，还有一个很重要的特点，即专家遇到问题时可以很快分析情境并做出反应。Simon14认为，一个人只有对非常熟悉的东西才会有直觉，因此直觉实际上是一种再认，通过再认解决问题能力又是建立在大量

47、的专家知识的基础上的，专家之所以能够很快地解决问题，是因为他能够准确地再认熟悉的组块，然后据此长时记忆中提取相应地知识解决问题。关于直觉地问题，主要强调了知识的作用。知识丰富领域问题解决的专家新手差异。为了把熟练的效果从不同任务领域的影响中分离出来，许多研究者对专家和新手在问题解决过程中的差异进行了深入的研究。Simon将知识丰富领域问题解决的专家新手差异归纳几点：、专家不注意中间过程，可以很快地解决问题；新手则需要很多中间过程，而且要有意识地加以注意，这种差别使专家的口语记录短得多，解决速度也快得多。、新手往往先明确目标，采用从未知到已知的方式解决问题，表现为一种再认的过程。、专家更多地利用

48、生活经验的表征来解决问题，表现为直觉的特点；新手则更多地依赖正规的方程式解决问题。、在对时间进行分类时，专家主要考虑问题的深层结构；而非专家更多的受到了问题表面形式的影响。知识丰富领域中的问题表征。在知识丰富领域中知识表征同样对问题解决具有重要的影响，在解决问题的过程中，被试必须利用所学的知识分析问题陈述中的语义，建立适当的表征，并在此基础上进行问题解决。在问题表征的研究上，认知心理学家主要涉及两个问题：第一，被试如何从对问题的言语陈述中获得问题表征，并以适当的方式储存在记忆中。第二，问题表征的方式是如何影响问题解决的过程和结果。结构不良的问题。所谓结构不良问题是指那些意义、目标或算子不明确的

49、问题，主要是一些现实生活中的复杂问题。在解决结构不良的问题时，虽然目标是经常改变的，但如果我们把被试的口语报告记录下来，就会发现在一段短暂的时间里，问题解决过程的结构却是合理的。由此可见,结构不良的问题是由一系列结构合理的小问题组成的。在解决小问题的每一段里提出了下一个待解决的新问题，同时对整个问题的解决也提供了信息。Simon认为有两种方法可以帮助人们解决复杂的结构不良的大问题：第一种方法是做计划，把整个大问题加以抽象，把有助于解决问题的成分抽取出来，在这种方法中，合理安排解决小问题的次序是很重要的；第二种方法是满足法，就是只要找到一个比较满意的解决办法，而不保证这种解决方法就是最好的解决方

50、案11。“问题解决”有几种不同的解释：有“模板说”，即通过同类题的训练，形成某一特定问题的解题模式，在解答时就从记忆中提供这种“模式”，使问题得以解答；有“原型说”，这里的原型不是问题的模式，而是一类问题的内部表征，学生在碰到问题时，试图回忆该类问题解答的有关“模式”，一旦新问题与记忆中的原型匹配，解法就被发现；有“特征分析说”，即在解答问题时，不是在找“模板”或“原型”，而是运用多样化的思维方式对问题进行分析，抽取与问题有关的特征，并加以重新组合，同时，将长时记忆中所贮存的各种信息特征进行分析和整合，一旦获得最优匹配，问题得到解决。1.2.2 人本主义学习论人本主义学习论的代表人物卡尔罗杰斯

51、（G. R. Rogers）对学习问题进行了专门的论述。罗杰斯认为学习是个人潜能的充分发展，是人格的发展，是自我的发展。人本主义心理学是60年代在美国兴起的一个心理学的重要学派。它一方面反对行为主义把人看作是动物或机器，不重视人类本身的特征；另一方面也批评认知心理学虽然重视人类的认知结构，但却忽视了人类情感、价值、态度等方面对学习的影响。认为心理学应该探讨完整的人，而不是把人的各个侧面（如行为表现、认知过程、情绪障碍等）割裂开来加以分析，强调人的价值，强调人有发展的潜能，而且有发挥潜能的内在倾向即自我实现的倾向。他认为学习不是刺激与反应间的机械联结，而是一个有意义的心理过程，因为具有不同经验的

52、人在感知同一事物时，他的反应是不同的，因此，学习者了解学习的意义是非常重要的，即学习的实质在于意义学习。1.2.3 建构主义学习论建构主义本身并不是一种学习理论流派，而是一种理论思潮，并且目前正处在发展过程中，尚未达成一致意见，存在着不同的取向（SteffeGale，1995；Prawat，1996；陈琦、张建伟，1998）。对教育实践具有一定影响的主要有以下四种理论：激进建构主义（radical constructivism）、社会建构主义（social constructivism）、社会文化取向（socialcultural approach）、信息加工建构主义（information

53、processing constructivism）。建构主义学习理论是行为主义发展到认知主义以后的进一步发展。在皮亚杰（J.Piaget）和早期布鲁纳的思想中已经有了建构的思想，但相对而言，他们的认知学习观主要在于解释如何使客观的知识结构通过个体与之交互作用而内化为认知结构。建构主义加强调学习者的主体作用，强调学习的主动性、社会性和情境性，将有助于我们进一步深化对认知过程实质的认识。建构主义主要站在学习者的角度，关注个体如何如以原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识。建构主义观点认为，世界是客观存在的，但对世界的理解和赋予意义却是由每个人决定的，我们是以自己的经验为基础来建构现实，每个人

54、的经验都是由自己的头脑创建的，因此每个人的经验及对经验的信念是有差异的，从而也导致了对外部世界理解的差异。美国心理学家威特罗克（M. C. Wittrock）在信息加工学习理论基础上提出的生成学习理论，可以看成是建构主义学习论的一个代表。生成学习理论认为：学习是一个主动的过程，学习者积极参与其中，并非被动地接纳信息，而是主动地构建自己对信息的解释，并从中做出推论。威特罗克认为，学习的实质就是主动地建构对信息的解释，并从中作出推论。也可以说，是人脑中储存的记忆信息和信息加工策略与当前接受到的环境信息相互作用，积极地选择、注意、知觉、组织、储存和激活信息，并主动建构起信息的意义。威特罗克具体描述出了学习过程的步骤，认为学习始于对