教与学的困惑

教与学的困惑：

中学生如何从化学难学的困境中走出来华中师范大学化学教育研究所王后雄

一、化学学科课程内容自身形成的难度

二、化学学习的内部思维方式的难度

三、化学学习的综合方法的难度

四、化学问题解决的机制的难度

五、化学产生式系统的难度

六、不懂记忆方法而形成记忆的难度

七、教学设计及实施策略不当而形成的学习难度一线调查：在化学成绩不佳的班级里：——60%学生认为化学属难学的学科——25%学生因难学而失去学科兴趣——20.9%学生因难学而产生“厌学”

探讨难度成因，清除学生学习障碍，降低学习难度，促进学生成功、高效地学习——化学教师责任！新课程标准来了，新教材怎么教？困惑盲区化学概念和理论具有较强的概念性和抽象性，化学概念本身是发展的，学生从感知概念到形成概念，在认识过程中逐步深化，容易导致认知中的无序性和不稳定性。一、化学学科课程内容自身形成的难度1.化学概念和理论具有较强的概念性和抽象性资料链接：化学理论性知识的内容从内容上考察，中学教材中的化学概念大致可分为有关物质组成、结构、性质、变化和化学量等几类；化学原理主要包括化学定律、物质结构理论、元素周期律、电离理论、化学反应速率和化学平衡等。

案例1：分子的概念——分子是保持物质化学性质的最小粒子。

概念分析：在心理学上，一般把概念定义为“符号所代表的具有共同关键特征的一类事物或性质”。大多数概念都包含4个方面：概念名称、概念定义、概念例证和概念属性。（1）概念名称：“分子”。（2）概念定义：“分子是保持物质化学性质的最小粒子”。（3）概念例证：一切符合分子定义的微粒都是分子的例证。如H2O、O2又称为概念的正例。一切不符合分子定义的微粒，如空气、C被称为概念的反例。（4）概念属性：又称关键特征。是指概念的一切正例的共同本质属性。如“粒子”、“化学性质”。

学习分子概念首先要抓住核心概念的定义及其直接相关的中心内容，其次要抓住其他的性质特征，然后再抓住它与其他知识的联系。一个化学概念的获得，既包括对它本身涵义的理解，同时还包括对不同概念间的各种相互联系的理解。新的概念只有纳入相应的概念系统中，与其他概念建立起必然的联系，才能被学习者全面、深刻地理解和掌握。概念图策略是指学习者按照自己对知识的理解，用结构网络的形式表示概念的意义以及与其他概念之间联系的一种策略。资料链接：概念图

一个完整的概念图要包括命题、层次等级、横向联系和实例4个方面：（1）命题：命题是两个概念通过某个连接词而形成的，例如“分子是构成物质的最小粒子”这个命题是通过“是”而形成的。（2）层次等级：概念图中的概念必须是有层次的，这以概念的抽象水平为依据。一般说来，最抽象的概念列于图的上方，具体的实例列于图的下方，中间按抽象程度依次排列各个概念。（3）横向联系：概念图必须反映同一或不同抽象层次概念之间的“横向”联系，这种联系的揭示往往标志着学生的创造能力。（4）实例：概念图不只是抽象的概念，还需要用具体实例丰富和加深学生对概念的认识。

分子的概念图（①-⑤表明制作的步骤）

粒子2.化学知识具有“深”、“杂”、“混”、“特”等特征

——所谓“深”，是指理论知识比较抽象、深奥、学生不易掌握它的内涵、实质。中学生较难理解的化学概念及理论：分子、原子、化合价、相对原子质量、催化剂、物质的量、电子云、同系物、化学平衡、电离平衡等。

——所谓“杂”，是指化学问题头绪繁杂、难懂，学生理不清线索，找不到解题的突破口。

为什么镁带燃烧发出耀眼的白光，并有明显的火焰产生，而铁在氧气中燃烧是火星四射而不会有火焰，镁在空气中燃烧的最终产物为什么是MgO，而难见得有黄绿色的Mg3N2生成？案例2：金属燃烧现象的本质的探讨：

空气中存在着大量的氧气和氮气，而镁既能在氧气中燃烧，又能在氮气中燃烧。

2Mg+O2==2MgO3Mg+N2==Mg3N2Mg3N2是黄绿色粉末或块状固体，它在800℃时可分解成镁和氮气，镁燃烧的火焰温度高于800℃，那么即使有Mg3N2生成，生成的Mg3N2也会分解，即燃烧的最终产物是MgO。火焰是气体燃烧的现象，由镁燃烧有火焰可知，镁在燃烧的过程中一定产生了镁蒸气，可见镁的沸点不会太高，经查：镁的熔点为651℃，沸点为1107℃，铁在氧气中反应放出的热量不能达到铁的沸点，故铁在氧气中的反应现象是火星四射不会有火焰。点燃点燃

化学是一门描述性的自然科学，它不同于理科中的数学和物理。化学中存在着逻辑推理，但又不全是演绎推理。化学学科也让我们更深切地感到我们对世界的解释其实只是对世界的说明。对这样的一门课程，在教学设计时如果不刻意挖掘教学内容的思维性，就会使学生对化学的学习失去兴趣。

启示：——所谓“混”，是指对若干化学问题的区分点把握不准，分辨不清，学生往往将似是而非的问题搞混淆；与其他学科相比，化学学科知识最大的劣势在于知识体系不够完美，显得分散、零碎，往往是用这种理论解释这种现象，另一种相似的现象就必须用完全不同的另一种理论来解释。一线调查：有48.2％的同学受到潜在假设“Mg(OH)2易溶于酸中”的影响，错答为：由于NH4+水解显酸性，H+与OH-结合生成H2O，而使c(OH-)

减少，使Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-溶解平衡向右移动，故Mg(OH)2沉淀溶解。反驳论据：

在Mg(OH)2沉淀中加入浓的CH3COONH4溶液，结果沉淀也完全溶解。案例3：在制得的Mg(OH)2沉淀中加入浓的NH4Cl溶液，沉淀完全溶解，其原因是_______。启示：

在解题指导中，教师要不失时机地提醒学生不要依从旧经验和主观臆断想当然地构建题设条件，要潜移默化地培养学生养成言必有理，推必有据的习惯。答案为：在溶解平衡中，加入的铵盐电离出的NH4+与OH-结合成NH3·H2O而使c(OH-)减少，Mg(OH)2沉淀溶解。——所谓“特”，是指许多化学规律普遍性中存在特殊性，一般规律中有特例，学生容易犯以偏概全的错误。（1）酸酐都是酸性氧化物。（×）反例：乙酸酐(CH3COO)2O不是氧化物。（2）原子晶体的熔点一定比离子晶体高。（×）反例：SiO2（原子晶体，熔点：1723℃）比Al2O3（离子晶体，熔点：2054℃）低。（3）在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。（×）反例：金属晶体中有金属阳离子而无阴离子。（4）构成分子晶体的粒子一定含有共价键。（×）反例：由稀有气体构成的分子晶体中不含共价键。……——在中学知识范畴内可以归纳出一百多条“不一定”的特例。3.化学知识的阶段性和不稳定性

认知心理学家奥苏贝尔（AusubelDP）认为，概念和原理学习的实质是新概念与学生认知结构中原有的概念通过相互作用，建立其内在的逻辑联系。新旧概念的相互作用，就是新旧意义的同化，其结果是新概念纳入原有的认知结构中，原有的认知结构得以丰富和扩大。所谓概念同化策略就是指学习者利用原有认知结构中适当的概念来学习新概念的一种方法。在概念同化学习中，学习者认知结构中原有的概念起着决定作用。资料链接：认知结构认知结构简单地讲就是一个人在某一知识领域的全部内容及其组织。从内容上看，认知结构就是头脑中的知识结构；从组织上看，认知结构是指知识程度的层次性，人们能否习得新信息决定于其头脑中已有的认知结构的层次。有利于新知识获得的良好认知结构应具备概括性、稳定性和清晰性3个基本特征。运用概念同化策略，一般经历3个环节：首先，寻找并激活认知结构中与新概念学习相关的已有概念，这是概念同化的前提，通过将新概念与已有概念建立联系，初步理解新概念的涵义。其次，将新概念与原有概念进行精确类比。这个过程包含了对新旧概念的各方面之间的比较，既要找出二者的相同之处，又要认识到其差异，毕竟它们不完全相同。这是在新旧概念之间建立联系的过程，是概念同化策略的关键。

概念同化策略能够较精确地将新旧概念联系起来，使学习者运用已有的概念去掌握新概念。在概念同化过程中，学习者是否具有与新概念学习相关的适当概念，以及这些概念的清晰性和稳定性是影响概念同化的重要因素。最后，将相关的概念融会贯通，使新概念以适当的方式纳入认知结构之中，形成系统的概念网络体系，便于记忆和运用。案例4：新旧知识对同化策略和认知结构破坏性影响的案例

原知识新知识（1）CO2既不能燃烧也不能支持燃烧镁在CO2中可以燃烧（2）可燃物燃烧的条件：①与氧气接触；②……氢气在氯气中燃烧（3）由较强的酸可以制得较弱的酸H2S+CuSO4==

CuS↓+H2SO4（4）金属活动顺序表及置换反应规律工业制钾Na+KClNaCl+K（5）失去氧的物质发生还原反应，属还原剂Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+H2O中Na2CO3的作用是

。4.许多化学知识游离于宏观与微观之间形成认知跨度

中学化学的许多知识游离于宏观与微观之间，例如对宏观的实验现象的观察分析必然抽象出某种物质的性质及某种规律，这些性质或规律又可以用物质结构等基本理论来解释（或从中推理出基本概念和基本理论）。学生的认知过程要在宏观和微观、外显和内在之间完成跨越。每一个逻辑程序是完成认知全过程的必要环节，中断一个环节就会造成局部的认知障碍甚至思维障碍（不从学生的认知心理着眼，这些环节的断裂是经常出现的）。案例5：物质的熔（沸）点教学

大体环节是：晶体的组成粒子在固定位置附近振动→是由于粒子间相互作用的结果（化学键或分子间力）→升高温度使粒子获得能量而相互间距离增大，作用力减弱→到一定温度粒子挣脱原作用力束缚而相对自由运动谓之熔化（或升华），此温度就是所谓熔点（举一反三可解释冷却结晶的温度谓之凝固点）→粒子间相互作用越强，熔点越高→相互作用力与化学键能或分子间力大小有关→温度是键断裂或挣脱粒子间作用力需要的能量的外显数据。每一个环节就好像一个知识阶梯，循规律设置知识阶梯，有助于学生克服认知障碍，降低认知难度。教学与学法启示化学概念及理论要体现直观性、关联性和发展性的特点，要善于从学生熟悉的身边的真实现象导入，使学生从感知知识到形成知识；对中学阶段无法给出严格的科学定义或学生难以理解的概念，宜用泛指、列举或比喻的手段去说明。——国际科学界建议采用“物质的量”将一定数目的原子、离子或分子等微观粒子与可称量物质联系起来。（过渡式——人教版）——为此，在化学中采用物质的量来计量大量微粒的集合体中微粒的多少。（因果式——苏教版）——物质的量，像长度、质量、时间、电流等物理量一样，也是一种物理量。（类比式——鲁科版）也可以通过同类实验现象的分析，从经验中概括出有关属性；微观概念可借助宏观现象或学生的直接经验去描述，以降低学习难度。

案例6：“物质的量”概念学习

实验1：在试管中加入5mL5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，木条是否复燃？实验2：向试管中加入称量的少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察发生现象。

实验3：待实验2的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，观察发生的现象。实验4：实验后把二氧化锰洗净、干燥，再称量，看二氧化锰的质量有无变化。……CuO、Fe2O3、CuSO4溶液代替MnO2做试验，有什么结果？

——形成催化剂的概念

案例7：“催化剂”概念学习

运用概念形成策略时，概念的具体例证越丰富，关键特征越明显，越有利于概念的学习和理解。概念学习不仅要求学生掌握一类事物的共同本质特征，而且要求它能排除非本质特征。因此，在学习中应重视通过变式与比较的方式，使学生对概念的理解更清楚、更准确。图式表征是以图表的方式组织和表征信息。图式表征减少繁冗累赘的文字叙述，直观简明地呈现出知识的结构性和认知的整合性，有助于学生对知识的理解和概括。常用的图式有概念图、韦恩图、数轴法、示意图、曲线图、知识网络图、表格等。案例8：相对原子质量（义务教育化学课程标准实验教科书上册，上海教育出版社）评注：对初中生而言，相对原子质量的概念定义复杂、抽象，仅用文字说明有一些学生难以理解。通过以上图示，使抽象概念具体化，降低了知识学习的难度。化学学习中的抽象思维方法主要包括科学抽象（概念和判断）、逻辑方法——（分析和综合、比较、分类、类比、归纳和演绎、证明和反驳等）、假说—验证方法和数学方法等，很多方法对学生而言是陌生的。1.抽象思维方法二、化学学习的内部思维方式的难度、案例1：以类比为例——学生是怎样去学习和解决问题的？例题“药金”外观和金(Au)相似，常被误认为黄金。不法分子用炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿（Cu2O）和木炭粉混合加热至800℃左右，制得金光闪闪的假黄金（“药金”）以牟取暴利。试回答下列问题：（1）用上述方法制得的“药金”不可能是黄金，理由是_____________。（2）“药金”的主要成分是________，有关化学方程式是___________________。教材中无此反应，答题点的形成是基于学生类比获得的知识。高温高温解答本题思路可由旧知识（初中）迁移应用于新知识，表示如下：CaCO3==

CaO+CO2↑ZnCO3==

ZnO+CO2↑

C+2Cu2O==

4Cu+CO2↑C+2CuO==

2Cu+CO2↑C+2ZnO==

2Zn+CO2↑评注：解题时借用了相似类推方法（一种科学思维方法），迁移旧知识应用于新知识，实现有效知识的迁移，不难推出“药金”的成分是铜和锌的合金。高温高温高温高温高温类比在化学学习中是一种有效的试探性方法，并有着广泛的应用。但是，类比有其局限性，相似属性跟推论属性之间不一定有必然的联系，使类比所得结论不一定可靠，这就产生负迁移的影响。例如：由Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO类推：

Ca(ClO)2+SO2+H2O==CaSO3↓+2HClO（X）由2Al3++3S2-+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2S↑类推：2Fe3++3S2-+6H2O==2Fe(OH)3↓+3H2S↑（X）案例2：以演绎为例——学生是怎样获得知识的？

规律：由较强的酸与较弱酸的盐反应可生成较弱的酸？知识迁移的几种水平为：课本知识：Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+CO2↑+H2OCa(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO拓展知识：2-SO3H+Na2SO3→2-SO3Na+SO2↑+H2O2-ONa+SO2+H2O→2-OH+Na2SO3（证明酸性强弱顺序：苯磺酸>亚硫酸>苯酚）创新知识：Na2O2+CO2+H2O==Na2CO3+H2O2(Na2O2与CO2反应为什么要有水存在时才发生)2KAlSiO8+2H2CO3+9H2O==2K++2HCO-3+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4(钾长石风化生成高岭土)资料链接：知识的价值

迁移价值：是指先前获得的知识能够促进后继知识的学习，它有助于更好地解决发展过程中遇到的各种问题和困难。

认知价值：是指获得知识的过程是学生对知识的自主探究过程，这个过程本身能够提高学生学会学习的能力。

情意价值：是指知识的学习过程会对学生的情感、意志、态度和价值观等的发展产生积极的影响。2.形象思维方法化学研究离不开形象的感知、储存、识记，直至建立模型等形象思维活动；形象思维的相似性联想与假设，是化学发现的重要途径；形象的语言描述，是形成化学概念和化学理论体系的重要依据。跟抽象思维一样，形象思维在化学认识和化学学习中也具有重要的作用。案例3：化学学习为什么离不开联想与想象？试题:硫代硫酸钠具有下列性质：Na2S2O3+CO2+H2O==

NaHCO3+S↓，2Na2S2O3+O2==

2Na2SO4+2S↓，Na2S2O3==

Na2SO3+S↓。通常在配制标准大苏打溶液中加入少量的HgI2，其作用是_______，还需加入少量的纯碱，其作用是________。

微生物联想是由一事物想到另一事物的思维活动，包括由感性知觉形象触发的印象联想；由一种已有意象想到另一种已有意象、把头脑中的意象联系在一起的意象联想；以及由一个概念想到另一个概念、把头脑中已有概念联系在一起的概念联想。类比推理是进行联想的重要步骤。想象是在联想的基础上，经过形象分析和形象综合，加工原有意象、创造出新意象的思维活动。化学学习的认识、情感和意志等过程都离不开想象，它不但是形象思维的基本手段，也是抽象思维不可缺少的要素。

已有知识联想与想象(1)重金属盐可使蛋白质变性Hg2+是重金属离子，可杀死微生物。(2)氧化性：O2>I2O2能与I-发生，I-可吸收溶液中的O2。(3)Na2CO3+CO2+H2O==

2NaHCO3Na2CO3溶液能吸收CO2，避免Na2S2O3变质。答题要点：Hg2+可使微生物变性致死，I-吸收O2；纯碱吸收CO2，从而达到防止Na2S2O3变质的目的。

3.符号思维方法

广义的化学符号包括化学名词、术语在内，是化学事物特殊的物质表示形式，具有物质性、可感知性，并且被赋有一定的含义，有一定的表述、操作和演变规则，具有授义性和运演性。化学语言符号对于化学思维起着重要的作用。它可以表现思维的结果和作为思维工具用于建构化学知识。由于化学符号具有潜在的思维能量，它可以诱发思维过程，使其潜在的涵义变为具体的符号形式。运用化学符号来代表化学事物、把化学符号作为思维运算的工具和媒介而进行的思维活动方式就是化学符号思维。用元素符号、化学式、化学方程式以及其他化学符号来表示严格定义的化学事物的科学概念，表示化学事物之间特定关系和运动变化规律的过程，是典型的化学符号思维的过程。案例4：“P4”潜在的思维能量

一种非金属（P）的一种单质表示白磷的分子式，它与另一种单质（红磷）都

为磷的同素异形体。

1个白磷分子由4个磷原子构成。

P4常温下聚集状态为白色蜡状固体。单质的着火点低（40℃），易被氧化。

该单质有毒，不溶于水。

通常保存在水中。分子为正面体结构，有6个P—P键，键角为60°。物质三重表征的形成在很大程度上需要教师在教学过程中积极引导，进行有意的联系。通过学生亲身实验，或是通过投影片展增实物的宏观性质等其他方式，以引起学生的兴趣和求知欲望，在学生的脑海中产生“为什么”的想法时，教师通过描述、模型展示、多媒体放映或进一步的实验对比等，使学生了解物质的微观结构和特征。图１物质的三重表征策略示意图案例5：氢气在空气中燃烧实验的三重表征

宏观表征安静燃烧（视角、听觉）、产生淡蓝色火焰（视角），烧杯壁上有液滴（视角），接触到烧杯的手感到发烫（触觉）。微观表征氢气分子与氧气分子运动、碰撞，发生反应生成水分子，H2、O2分子断键吸收的热量小于H2O分子形成时放出的热量，表现为放热反应。符号表征

2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)；ΔH<0高温

研究表明，经过融合后的多重表征的效果比单一的对物质所进行的表征能得到更多的综合的学习效果，对事物的认识和理解也更加深刻了。以此来促进学生形成良好的化学思维方式及认知结构，并帮助学生理解化学学科内在的逻辑结构。

化学用语不是几个简单的符号或者符号的简单组合，在其背后隐含了多种意义，它在符号水平上反映宏观的化学现象和微观的物质构成。教学实践证明，学生能否理解“可观察现象的宏观世界，分子、原子和离子微粒构成的微观世界，化学式、化学方程式和元素符号构成的符号世界”这三者之间的内在联系（见图２），是影响学生化学学习的重要因素。

图２化学学习的三种水平

利用多重联系策略要求学习者将化学方程式的记忆与宏观现象、微观结构紧密地联系起来，学生在头脑中将抽象的符号与具体的表象相结合，实现对上述化学反应的多重表征。具体分析，这种联系可以从以下几方面考虑：

实验现象：反应物和产物的有关性质、反应条件、反应现象等。

定量关系：参加反应的氢气、氧气和生成的水三者之间的定量关系（质量、物质的量等）

结构方面：符号H2、O2、H2O所表示的分子的结构。

反应本质：H2、O2分子化学键的断裂和H2O分子化学键的形成，这个过程伴随着能量变化。断键时吸收的总热量小于成键时放出的总热量，该反应为放热反应。案例6：应该怎样学习化学方程式：

化学学习外部活动方法（阅读、听课、观察笔记、提问、表达、练习、实验、总结、复习等）和内部思维方法之间相互联系的性质，决定了它们必须相互配合。只有把化学学习外部活动方法和内部思维方法按照一定方式组织起来，使它们相互配合，形成化学学习的综合方法，才能适应完整的化学学习过程的需要。例如接受——复现学习法、探索——发现学习法、问题解决学习法、归纳——演绎学习法、分解——综合学习法（分步解决问题法）、讨论学习法等。但这些方法没有得到很好的潜移默化和一定的科学训练。教科书呈现方式——教师的教学方法——学生学习方法脱离，而形成学习方法匮乏，学习方法不优化，学习效率低下。

三、化学学习的综合方法的难度资料链接：元认知与学习方法

化学学习方法的科学选择不仅存在于化学学习活动之前，而且存在于整个化学学习活动过程之中。这种科学选择活动是建立在学习者对影响学习的各种因素及其关系的认知、对自身认知活动过程和结果的自我认识和体验基础上的，也就是说，学习者对自身认知过程的认知——元认知是科学地选择化学学习方法的基础之一。元认知作用体现为对自身认知活动的监控。学习者的元认知能力越强，就越容易实现化学学习方法的科学选择。有效地运用策略和制订计划，对自己的知识和作业进行监控和评价，认识技能的效用，是提高元认知能力的三条措施。然而学生的学习方法的习得、学习习惯的养成教育，对很多师生而言都是一项空白。学习方法的空白必然导致知识学习的困难、知识结构不稳定。

模式1：注入式教学法——（接受——复现学习法）教师直接将教材“裸露”知识呈现给学生，要求学生记忆化学方程式。Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

模式2：迁移教学法——（归纳——演绎学习法）由熟知Cu+2H2SO4(浓)＝＝CuSO4+SO2↑＋2H2O类推出金属与氧化性酸的反应规律：金属＋氧化性酸＝＝高价金属盐＋低价氧化物＋水。请学生尝试写出Cu与浓、稀HNO3的化学方程式。案例1：以铜与浓、稀HNO3反应教学为例——不同的教学模式对学生所学知识质量的水平的影响△

模式3：实验探究教学法——（探索学习法）引导学生做铜与浓HNO3反应的实验，学生观察到：开始液体内变黑，反应速率缓慢，然后突然加快，试管液体上方有红棕色气体，最终溶液变成蓝色。思维加工过程为：实验现象变黑速率由慢到加快红棕色气体溶液变成蓝色思维加工生成CuO生成的Cu2+或NO2作该反应的催化剂，反应放热等生成NO2生成Cu2+

变黑过程：Cu+2HNO3(浓)==CuO+2NO2↑+H2O（HNO3作用：氧化性）变蓝过程：CuO+2HNO3==Cu(NO3)2+H2O（HNO3作用：酸性）总反应式：Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(HNO3作用：氧化性和酸性)这一层次是在学生的知识水平、认知结构、智能和技能以及创造力等方面的发展过程中，运用探究方式和学习时的能力要素形成的“活化”知识，是高级知识形成的重要途径。从模式1——模式3，学生习得的知识从低级到高级，记忆效果会大大增加。案例2：铜与浓、稀硝酸反应的知识迁移力是怎样体现的？问题1：浓、稀HNO3与还原性物质反应一般规律有哪些？问题2：金属与浓、稀HNO3反应中，HNO3起什么作用？问题3：设计实验装置如何制备NO2、NO气体？问题4：浓、稀HNO3的氧化性何者更强？怎样证明？问题5：写出Ag与浓、稀HNO3反应方程式，说明银镜附着在试管内壁选用什么试剂洗涤，为什么？问题6：为什么浓HNO3的还原产物为NO2，稀HNO3的还原产物为NO?解释1：NO+2HNO3（浓）＝＝3NO2+H2O(补充说明)解释2：3NO2+H2O2HNO3+NO，增大c(HNO3)，平衡向着生成NO2的方向移动，减少c(HNO3)，平衡向着生成NO的方向移动。故铜与浓HNO3反应生成NO2，铜与稀HNO3反应生成NO。（复杂的问题从宏观的、简单的平衡移动规律给予诠释。）

由于学科问题的解决有赖于大量具体的知识（概念、原理、定律和规则）以及学科研究的方法和思路，因而这些程式在教学领域内并未得到深入的应用。值得欣慰的是，从中引申的一些思想（如有目的、有规则的辨别、检索、理解、判断、推理的“信息编码加工”等）愈来愈为人们所重视，并在一定程度上影响着教学模式的进一步变革：从教师讲授的知识和方法中启发学生解决某类针对性的问题，逐步过渡到依赖一定的策略指导而通过现场自学方式检索并运用信息解决任何陌生的间题。显然，后者对自学能力和思维能力的要求更高，从而促使狭义的信息加工模式演变成广义的信息加工能力。面对问题情景，首先要进行的就是问题表征，即识别已有信息和问题的目标状态，明确问题的类型，了解问题的实质，把任务分解为比较具体的子任务，逐步缩小起始状态和目标状态之间的距离。四、化学问题解决的机制的难度问题表征的深度直接影响问题解决的进程。面对实际的问题，学生依据个人的知识背景和思维习惯来选择性地注意问题情景中的某些特征，采用不同的方式，如文字、图表、模型等，从不同的角度来表述同一个问题。这种表征具有个性化特点，不仅是简单的任务分解，还有类比、迁移等心理加工过程。大多数学生解决科学问题的优选策略还是与个人头脑中长时记忆里的原型进行匹配，专家之所以能快速地解决一些常见的问题（不一定是简单问题），只不过是因为原型丰富，匹配迅速，已达自动化的程度，而新手则相反。建立原型和使用原型，是快速解决问题的有效途径。学生的问题解决能力不同，很大程度上取决于原型的数量与匹配的质量。问题解决能力强的学生头脑中储存的不是具体的问题，而是一类问题的共同特征；不是具体的方法，而是此类问题分析的思路。这样的原型才是有意义的，普适性更强。案例1：学生是怎样从记忆的相似原型匹配中快速解决问题的？例题2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。右图示意的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为（）。

A.MgBB.MgB2

C.Mg2BD.Mg3B2

学习较好的学生会迅速从记忆库中提取丰富的原型，并与之匹配，使问题获得解决。上述例题匹配的原型是：

规律：用均摊法确定晶体的化学式均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。求晶体中粒子个数比的方法是：（1）处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；（2）处于棱上的粒子同时为4个晶胞共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；（3）处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；（4）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。如右图晶体的一个晶胞中，有c粒子：12×（1/4）+1＝4个有d粒子：8×（1/8）+6×（1/2）=4个，c∶d=1∶1，晶体的化学式为cd或dc。1.缺乏相似原型而无法变通在遇到陌生的问题时，问题解决能力差的学生因为“没有见过”而慌乱，盲目地尝试，缺乏思考的策略。而问题解决能力强的学生则会把相近的原型加以改造，创造新的联结，得到新的原型，至少能确定思考的方向。因此，要重视原型的质量和使用原型的变通性，在策略上不应过分依赖原型（尤其是具体化的模板）。要把问题解决的过程也当成一个学习的过程，不断发展和创造“原型”。只有如此，才会有所创新。案例2：为什么学生解题思路会受阻？例题除去高压锅炉水中溶解的氧气，常用的试剂有N2H4(肼)、Na2SO3。（1）写出两种试剂和O2反应的化学方程式：①______②________。（2）除去等质量的O2所耗N2H4(32g/mol)，Na2SO3(126g/mol)质量之比为_______。（3）和N2H4相比，用Na2SO3的缺点是____________。

解答本题，若没有相似的原型作依托，则很难使知识具有再生力，这样的学生就不能适应在中学课本内没有知识“落点”侧重考查知识再生产力和思维能力的新化学问题。解答本题的思路：课本知识：①H2S+O2=2S+2H2O；②2SO2+O2=2SO3。信息知识：N2H4、Na2SO3能除去溶解在水中的O2。延伸知识：①N2H4+O2=N2+2H2O；②2Na2SO3+O2=2Na2SO4。［答］（1）见延伸知识。（2）8∶63。（3）Na2SO4为电解质，对锅炉材料有腐蚀作用（或加速了电化学腐蚀）。

2.问题解决中的效应负迁移问题解决是以已有的知识经验为基础的，离开了相关的已有知识，问题解决则无法进行。即使我们通常所说的“新问题”，也不是完全与已有的知识经验无关，只是相关的知识经验存在于不同的图式中，头脑中没有可以直接利用的问题解决原型，所以感到陌生。类比策略是指设法将新问题转化为与已有知识a经验中相似的问题（原型），通过比较在二者之间建立联系，从而利用已有问题的解决方法来解决新问题的一种策略。它是一种常用的问题解决策略。利用类比策略的关键是找到新问题与原型之间的可类比点，也就是说二者要有一定的相似性，类比才可以发生。新问题与原型之间的相似性有3种情况：问题情景之间的相似性、表面关系之间的相似性和深层关系之间的相似性。其中问题情景之间的相似性和表面关系之间的相似性直接影响着问题解决者能否唤醒与新问题相似的原型，也就是它决定着能否在新旧问题之间产生类比。但是，它们只是进行类比的前提，如果仅以这仿相似性为基础来进行类比，往往会得到错误的结果。因为只有两个问题在深层关系上具有相似性，才能保证类比的顺利进行。例题最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（）。A.TiCB.Ti6C7C.Ti14C13D.Ti13C14

错答A的学生约占91.2%正确回答C的学生约占7.5%——对我们而言，想告诉学生什么呢？审题、定势……案例3：在案例1的原型迁移下有多少学生出错？

一线调查：3.缺乏思维“相似块”，知识结构无序

学习系统与环境的相互作用具有一个显著特征，即是“耗散结构”。系统要维持自己的存在并正常地发挥功能，就必须维持自己的稳定，而要做到这一点，必须保持自身的高度有序。许多学生在学习化学时，不善于发挥“相似块”作用，大脑只是机械地贮存一些没有一定结构的知识体系，即缺少组成知识的记忆单元的“相似块”，这些零散的知识容易遗忘（不能总结规律，就无法科学记忆），难以综合，因而无法正常发挥其知识迁移功能和再生功能。系统中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示相似程序逐渐增强，共性成分逐渐增加。案例4：怎样运用“相似块”建立“漂白”知识结构？

人的头脑中只有“相似块”行不行呢？不行。因为“相似块”只能理解与人脑中已有相似知识的现象，而不能理解与之不相似的现象，即相似剩余现象。因为我们在接触到的现实中的许多化学问题中还包括“相似剩余”：（1）和头脑中已有知识相异的现象（已经观察到的）；（2）尚未观察到的现象；（3）和头脑中已有知识既有相似成分又有不相似成分的混合现象。看来，人脑中除了装着“相似块”之外，必须还装着“相似剩余块”。这是因为只有把握相似剩余现象，人类才能有所发现，有所前进。对学生来说，只有把握“相似剩余块”才能解决在现实生活中与已知知识不相似的实际问题。假如某个学生中思维“相似块”多到这样的程度，致使他脑子里没有了“相似剩余块”存在的余地，这个学生大概也就失去了对任何新鲜信息的感觉，也就失去了任何创造性思维能力了。4.思维“相似块”膨胀，缺乏创造力

［示例1］图1是三支高度不同燃着的蜡烛，当用一个透明的大玻璃筒倒扣住三支燃着的蜡烛时，所观察到的现象是__________，原因是___________。

测试结果显示：有70.5%的学生回答结果是：实验现象从下至上，三支蜡烛依次逐渐熄灭；（原因）CO2的密度比空气大，且既不燃烧，也不支持燃烧。进一步问卷调查显示，这一错误结果，在错答的学生中有95.5%的学生解题思维是受初中阶段的思维“相似块”负迁移引起的，这种“相似块”见下例。案例5：思维“相似块”膨胀会成为学生创造性思维障碍吗？

图1［示例2］若按图2所示装置进行正确实验操作，则应该看到的现象是：_______。该实验说明两点分别是：______；______。［答案］从下至上蜡烛先后熄灭。①二氧化碳的密度比空气大；②二氧化碳既不燃烧，也不支持燃烧。两道题之间情景相似、物质相同、实验装置相似、问题几乎相同，因而解题过程中思维“相似块”起主导（甚至是绝对性）作用，很少有学生运用思维“相似剩余”：一种装置用玻璃筒罩住，而另一种装置则为开放体系，前者因热量扩散较难，热的CO2上升，从上至下逐渐充满玻璃筒，故现象为从上至下，三支蜡烛依次逐渐熄灭。图2知识和能力的结合处理不当，往往产生负效应。强调知识忽视能力，或一味地强调能力而忽视知识，其后果都可能导致知识和能力的降低。比如不少学生知识面广，学得扎实，用起来快捷，其能力是很强的。相反有些学生知识学得似是而非，连课本上的东西都知道得不全不准，却想在“题海”中练能力，结果：“题只会正向做不会逆向、侧向做”，遇到问题找不到运用知识的思路。5.知识迁移力的有限性与约束性我们注意到，受片面追求升学率的影响，教师围绕考点精雕细刻反复练习，不断地用“题海”去磨炼学生，使师生都筋疲力尽。而高一级学校要选拔学生就不得不力求避开“题海”，使试题标新立异，试题的题型及难度与化学“本来面目”相悖。这些畸形做法的结果使“题海”越来越大，学生的负担也越来越重，整天在“题海”里挣扎。因“题海”是用题带知识，实际上知识不可能带全，也不易形成完整的学科主干系统，以致学生练了一千道题，但遇到第一千零一道题时却束手无策。例如：中学教师都知道有这样的一个重要规律：由较强的酸可制得较弱的酸。鉴于其重要性，教师都通过不同方式对学生进行了有针对性的强化训练，且不同学习阶段各类题型的训练不少于10次，然而下面一道广东省高考题答题情况却给部分教师当头一击。案例6：教师强调并训练十余遍的知识就一定有迁移力吗？例题针对以下A－D四个涉及H2O2的反应（未配平），填写空白：

A.Na2O2+HCl——H2O2+NaClB.Ag2O+H2O2——Ag+O2+H2O△C.H2O2——H2O+O2D.H2O2+Cr2(SO4)3+KOH——K2CrO4+K2SO4+H2O（1）H2O2仅体现氧化性的反应是（填代号）_______，该反应配平的化学方程式为__________。（2）H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是（填代号_____。（3）H2O2体现的酸的反应是（填代号）_________，其理由为_______________。

试卷分析说明，本题得分率最低的为第（3）小题。错误的根源在于学生不能把反应A看成是由强酸（HCl）制取弱酸（H2O2）的具体案例，特别是在大脑中将H2O2“定势”为中性物质，把中性物质与酸性物质绝对化，大脑拒绝接受“H2O2为（或“视为”）弱酸”这一结论，这是缺乏思维“相似剩余块”的典型表现。此外，学生对大前提的理解并不深刻，既然“由强酸制取弱酸”成立，则“由强酸制取中性物质”必然成立。解析第（3）题的思维模式实际是演绎法。大前提（由强酸可制弱酸或中性物质）指知识的普遍性和一般性，小前提指需要解决的具体知识。在小前提符合大前提的条件下才能作出推理。前提与结论间有必然联系或蕴涵关系时的推理才是符合逻辑的推理。在中学化学教学中，运用概念和理论去解释、预测某些具体物质的结构或性质常带有演绎的性质，它要求对大、小前提有相当深入的认识，否则很难做出正确的推理和判断。侧重于应试训练而形成的一些知识，由于对知识理解得很肤浅，知识质量不高，这样的学生在新的情景下很难说是否一定具有知识迁移力。化学学科知识组块是信息量的一个单位，是测量人的短时记忆的最小单位。能够迅速接通长时记忆中的信息的索引项，通常称为组块。一个索引项可以展开许多内容，一个化学知识组块应是多大并非固定不变的。一个专业术语（如分液，取代反应等），一个化学用语（如CO2的化学式、电子式、结构式等），一种图像（如实验室制取氨气的装置图，苯酚的球棍模型，炼铁高炉模型图，溶解度曲线等）等等都可以是一个化学知识组块。学习化学，首先要懂得科学语言，在大脑里有一套物理符号系统，亦即掌握一定数量的知识组块。1956年米勒通过心理学实验发现，测量人的短时记忆的最小单位是组块(Chunk)。组块是信息量的一个新的单位。米勒测量的结果是，人的短时记忆的容量为5－9个组块。人记忆的信息量，不能仅仅用比特数（信息量的一种单位）来说明，更重要的是看信息是如何编码的，是如何组合的。在解决实际问题的过程中，仅仅在记忆中贮存一定数量的组块（信息）还不够，还必须有产生式系统，即必须有把组块组织起来的若干程序。即我们通常所说的解题思路（步骤和方法），属方法类知识。五、化学产生式系统的难度案例1：产生式系统——得失电子守恒确定有关物质的价态（或化学式）

例题已知某强氧化剂XO(OH)+2被亚硫酸钠还原到较低价态。如果还原含2.4×10-3molXO(OH)+2的溶液至较低价态需用30mL0.2mol/L的Na2SO3溶液，那么X元素的最终价态为（）A.+2B.+1C.0D.-1

由给出的条件，就要想办法求出X元素的最终价态。于是，学生先要把贮存在大脑长时记忆中的有关组块选出来，按一定的逻辑思维顺序思考：（1）设未知数（X最终价态）；（2）根据化合价规则确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化合价；（3）根据化学反应中物质的元素化合价升降总数等于失得电子总数的原理，确定得失电子数；（4）根据氧化还原反应中得失电子总量相等列出关系式；（5）解方程确定未知数。显然用组成上述5个程序中的若干知识组块，可以有许多组合排列顺序，但均是不可取的，因为有许多组合排列顺序，但均是不可取的，因为无程序的知识组块不能保证问题按一定的思维程序解决。可见贮存的知识组块必须与产生式系统紧密结合，才能有效地应用。知识组块与产生式系统是不能截然分割的。在化学教学中，“平均值法”、“10电子、18电子微粒总结规律”、“等效平衡法”、“离子不能大量共存规律”、“比较粒子浓度大小方法”、“化学反应规律”、“氧化还原性强弱判定依据”、“比较金属性（或非金属性）强弱的依据”、“酸、碱、盐的电解规律”、“有机化学反应规律”、“高聚物及其单位判断规律”、“十字交叉法”、“守恒法”、“极端假设法”、“粒子半径大小比较规律”、“用均摊法确定晶体的化学式”、“物质熔、沸点高低比较规律”、“确定有机物分子式的方法”、“过量问题的计算方法”、“差量法计算方法”、“极端假设法应用”、“取值范围题型规律”、“图像题解题思路”、“化学反应剖析法”、“无机框图题推断法”等等都可将它们视为一个产生式系统（又称“方法的知识”）。中学化学产生式系统约45个左右，是解决化学问题的基本方法。1.教材中缺乏“产生式系统”知识的内容

学习化学应该掌握一定的方法，解决化学问题需要掌握其解题方法与技巧，而这些在现行的教材中并没有具体体现以试验版高中教科书（第一册）为例，以“节”作统计单位，能很好地体现科学方法应用和学法指导的不到30%，有83.2%的“节”没有“例题”教材的这种编写是不符合学生的思维发展水平的，学生做习题或考试时，因缺乏方法指导和例题启示，导致解题的预备知识和铺垫不足，造成一定程度的心理障碍，从而增加了解题的难度。在化学教学中，教师只重视组块的教学，而忽视产生式系统的教学，是目前中学化学教学普遍存在的问题。这是导致学生学习心理状态上的知识组块“易学”、产生式系统“难学”双重性特征的主要原因之一。

现在化学教学存在的一种通病恐怕就是让学习一个产生式系统平均时间过少。教师在一课时内讲了4道～5道不同的产生式系统的例题，从表面上看，充分利用了45min的时间，而且学生也似乎学会了，然而一段时间后呈现类似产生式问题的题目，学生掌握得并不怎么好，教师责备学生，学生叹息化学难学。实质上，化学“难学”出在教师，因为教师每一次给学生学习一个产生式的时间都小于学习1个产生式所需的实际时间（一课时），那么用于学习的时间必然浪费不少，下次再学又得从头开始，这是教学中常出现的情形。要注意一次学习时间至少应教完一个产生式系统。例如，教师要求学生学习“粒子半径大小比较规律”的解题思路与方法，可选用一课时来学习这一产生式系统。2.学习“产生式系统”的时间小于理解记忆所需时间要解决一个较复杂的化学问题，学生大脑中必须贮存并能提取若干知识组块和产生式系统，而掌握一个产生式系统要比掌握一个知识组块需要更多的时间和更多的重现次数。目前的中学化学教学存在着重知识组块（教科书若干知识点）的教学，轻视了产生式系统（解决问题的方法类知识）的教学，这就是学生深感化学“难学”的根源之一。

教师的教学不仅要让学生有足够时间去记忆知识组块，而且更要让学生有足够时间去思考、理解和创造产生式系统。教师提出一个问题，一定要留足够时间让学生思考。学生从长时记忆中提取组块，第一个组块需要2s，接着的组块提取出来也需要200ms，总之，贮存信息是需要一定时间的，提取信息也是需要一定的时间的。从信息加工的观点看学习过程，既要贮存一定量的组块，又要建立一定量的产生式。中学化学中的重要的产生式系约45个。孔子说：“温故而知新”，通过方法类知识的传授和学习也能建立新的产生式系统。机械记忆式的学习和理解创造式的学习应当有机地结合起来，当学生没有贮存足够的基本的知识组块数量时，要强调机械记忆式的学习；当学生已贮存足够的基本组块时，要强调理解创造式的学习，从而建立完整的产生式系统，提高学生的能力。3.牢记掌握“产生式系统”所重现的次数要高于“知识组块”学习知识知识组块（知识点）产生式系统（解题思维）实例取代反应、萃取、白磷分子结构、氨基酸、气体摩尔体积、电子云等粒子半径大小比较同分异构体的书写规律有机物分子式的确定有机合成的常规方法识记1个重现的次数3－5次6－9次1课时学的数量10－15个组块约1个产生式系统解决同一个化学问题，可能有其不同的方法，亦即“产生式系统”的编码有好坏之别。编码好的“产生式系统”的标准是：思维容量简捷、流畅，有利于学生理解和记忆，有利于构建完整的知识结构。在中学化学教学中存在着不重视“产生式系统”编码优化的状况，教师传授给学生的方法不利于学生理解和记忆，或将简单的问题复杂化，单纯的训练模式把学生当成盛装知识的容器，采取盲目的、多次的、简单的重复练习。这种训练难以得到认知层次上的提高，更难以完成大纲所规定的要求。有些方法训练即便重复多次，学生仍然会“一错再错”。4.编码系统的优劣影响“产生式系统”的学习例题称取金属钠、铝、铁各mg，在室温下分别与VL4mol/L的盐酸充分反应。试推断：在下列三种情况下，值的取值范围（用含m的表达式表示）。（1）铝与盐酸反应放出的氢气最多；（2）钠与盐酸反应放出的氢气最多；（3）铝、铁分别与VL盐酸反应产生的氢气一样多。案例2：我们训练多遍的试题为什么还会“一错再错”呢？处理此问题时，教师多采用常规的分段讨论法。解法一：凡是没有说明反应物的用量，或用字母代替这些数字的时候，不能认为都是足量或适量，要自行确定范围，分段讨论。解此类范围讨论题的关键是：审清题意、准确划定各段范围。分段讨论法的步骤为：选点——分段讨论——归纳——回归答案，非常繁杂。有经验的教师会发现，用分段讨论法解答示例，即使训练后再讲，考试后再讲评，在以后的测验中仍有相当一部分学生会出现错误。问题的关键是教师交给学生的是一种编码不好的“产生式系统”，而学生重现（练、评、考、思）的次数尚未达到掌握该“产生式系统”的所需重现次数的要求，学生思路会因遗忘而出现障碍。这里提供一种编码较好的“产生式系统”,即图解法,其步骤为:建立坐标——作图——形成答案。解法二：坐标法则能简化讨论。由方程式2Na+2HCl=2NaCl+H2↑知，当m/23=4V

时，亦m=92V时恰好反应生成2VmolH2，由方程2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑知，当m/27×3=4V，亦即m=36V时恰好好反应生成2VmolH2由方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2知，当m/56×2=4V时，亦m=112V恰好反应生成2VmolH2。以H2的物质的量n(H2)对金属的质量(m)作图，得到图1。（1）当m<92V或V>m/92时，Al放出的H2最多；（2）当m>92V或V<m/92时时，Na放出的H2最多（3）当m≥112V或V≤m/112时，Al、Fe放出的H2相等。图1我们曾将示例的两种解法（“产生式系统”）对学生记忆产生的影响作了调研。其结果统计如下：隔日隔日隔周

解法一解法二解法二统计结果显示，编码好的“产生式系统”（解法二）有利于学生理解记忆和应用迁移，并获得如下启示：（1）当教师责备学生“一错再错”时，应当反思我们交给学生产生式系统是否优化合理;（2）记忆“产生式系统”比“知识组块”需要更多的重现时间，因此须提供多种方式让学生重现;（3）学生对“产生式系统”的记忆仍遵循记忆规律和遗忘规律，方法类知识的习得主要依靠理解记忆的方法;（4）不要指望教师提供的任何一种解法即可一步到位，没有6-9次重现是难以牢固掌握的;（5）学生学习的困难主要不是记忆“知识组块”，而是将知识组块组织起来的程序（“产生式系统”）的记忆;（6）在实际教学中，让学生冷处理的效果并不亚于趁热打铁的效果因此学习既要重视即时巩固，也要重视间时巩固。在对高中生进行的有关化学学习的调查中发现，有近1/3的学生不喜欢学习化学，其原因主要是化学需要记忆的内容太多，许多物质的性质、制备、检验等涉及大量的化学方程式，很容易混淆，即使当时努力记住了，不久又会忘掉。学生为什么会形成这样的认识？在教学中教师如何帮助学生解决这个问题？这就需要使学生认识化学知识的特点，并教给他们学习具体物质知识的学习策略。1.多种感官协同记忆策略许多物质的性质、存在、制法和用途等事实性内容，学生自己阅读教材或者听教师讲授，往往很容易看懂或听明白，但却难以在头脑中留下深刻的印象。实际情况经常是学生“一听就会，转眼就忘”，导致事实性知识学习的困难。六、不懂记忆方法而形成记忆的难度案例1：金属钠与水反应的实验及观察:（1）取一小块钠，看到钠通常情况下是固体（视觉）；（2）用刀切钠的表皮时，感到钠较软（触觉）；（3）切去表皮后，看到呈银白色，具有光泽（视觉）；（4）当把一小块钠放在装有水的烧杯中时，听到嘶嘶声（听觉）；看到钠浮在水面上，变成一个光亮的小球向烧杯的各个方向迅速游动，逐渐变小，最后消失，并伴有一些小气泡（视觉）；（5）当用手触摸烧杯时，感到发热（触觉）；（6）向烧杯中滴入几滴酚酞，溶液变红（视觉）。案例分析：此案例中的实验观察，运用了视觉、听觉、触觉等多种感觉器官；不仅观察到了钠的颜色、状态、硬度、密度、熔点、溶解性等多方面的物理性质，而且还观察到了钠与水发生反应的变化过程，如体积变化情况，在水中的运动情况，产生气泡以及放热等现象。这样的观察才是比较全面的实验观察。资料链接：多种感官参与记忆的效果有实验证明，运用多种感官进行学习有助于提高记忆效果：在实验中要求3组学生记住10张画的内容。第1组只是听别人说画上的内容，第2组只是看那10张画的内容，第3组边听边看。结果，第1组记住的最少，只有60%；第2组记住70%第3组记住的最多，达到89%。2.运用表征压缩信息组块策略表象是外界事物空间的连续信息在人脑中的表征的贮存。在化学学习中实验现象、化学图形、物质模型和化学用语均是以表象方式表征的。表象作为对客体或情境的一种模拟表征，可以将大量的信息压缩到一个紧凑的信息组块中，节省工作记忆空间，减轻对工作记忆的认知负荷，在认知活动中起着相当重要的作用。案例2：怎样使学生更好地记住并理解钠与水反

应的实验及其现象？评注：钠与水反应的实验现象形成的表象（图1）将五条信息压缩到一个组块中，提高了组块的信息贮存能力，减轻了学生的记忆负荷。

图1钠与水反应现象形成的表象尽管化学事实性知识内容相对庞杂，但是它们并非是一些孤立的知识点的简单堆砌，相反它们之间存在着一定的内在联系。这种联系主要体现在3个方面：一是事实性知识与理论性知识联系密切，是理论性知识的具体体现。例如，物质的性质是由其结构决定的，并和它们在周期表中的位置密切相关；二是事实性知识与学生的已有知识经验相联系，这里的已有知识经验既包括学生从书本上获得的已有知识，又包括学生的日常生活经验；三是事实性知识之间存在着相互联系，它体现在物质的性质、存在、制法、用途之间是相互制约的，物质的性质在很大程度上决定其存在、制法、用途等，还体现在同一类型的物质往往具有某些相似的性质，例如，酸、碱、盐都具有某些通性等。3.联系-预测策略联系-预测策略是指学生在学习化学事实性知识时，有意识地抓住其与理论性知识、学生已有知识经验的联系以及物质性质之间的内在联系，并以这些联系为依据对要学习的物质的一系列性质先做出自己的预测。例如，可运用已学的元素周期律等化学理论进行演绎推理，预测某元素及其化合物可能具有的性质，可根据物质的结构特征预测其性质、存在和用途等。然后将预测结果与教材或教师的讲授进行比较，找出正确和不足之处，并分析原因，在此基础上进行深入学习，就能把握住重点和关键，抓住知识之间的内在联系，减轻记忆负担。氨(NH3)是氮族元素重要的气态氢化物。在学习氨的性质时，学生就可以运用已有的物质结构、元素周期律等知识，对氨的物理性质和化学性质做出预测，深入理解氨的结构、性质和用途之间的联系。预测1：已知氨为极性分子，根据相似相溶原理，氨应溶于极性溶剂（如水）中；预测2：已知氨中氮元素的化合价为-3价，处于最低价态，氨应具有还原性，在一定条件下能被某些氧化剂（如氧气）氧化；预测3：已知氨分子中含有孤对电子，能够与氢离子形成配位键，因此氨能够与酸发生反应；预测4：根据同周期原子结构及元素性质的递变规律；氨的还原性比水强，稳定性比水差。

案例3：运用联系-预测策略预测NH3的性质将预测结果与教材内容进行比较，分析存在的问题，并通过实验、观察、思维等活动难有关结论，从而深刻理解氨的有关性质。精加工策略是指对要记忆的材料补充细节、举出例子、做出推论，或使之与其他观念形成联想，以达到长期保持的目的。精加工可以是逻辑上的推理，也可以是对信息的扩展与延伸，增加已知的例证，补充某些细节，进行类推或人为增加意义等。已有的研究表明，能否运用精加工是成功学习者与非成功学习者的重要区别。4.精加工策略案例4：从一道高考的解题线索看记忆知识“质”上差异。

例题F2和Br2的沸点相比较，前者和后者的关系是（）。A.大于B.小于C.等于D.不能肯定

尽管本题在高考答卷中得分率很高，但在能够正确选择B的同学中其实在知识的“质”上差别很大。归纳起来，解答本题有四类求索方式：

一是凭借对课本知识死记硬背。依化学教科书（必修本）第一册第73页，F2沸点为-188.1℃，Br2沸点为58.78℃，可以解答此题;

二是对大脑储存的知识作“意义记忆”。据“在常温下，F2为气体，Br2为液体”，经再现、辩认即可作答;

三是根据元素周期表或卤族元素性质递变规律：卤素单质的熔、沸点从F2→I2逐渐升高，稍加转换就可答题。四是运用分子晶体的熔、沸点规律：组成和结构相似的物质随着相对分子质量增大，分子间作用力也增大，其熔、沸点升高，解释、说明元素周期表中卤族元素性质（单质熔、沸点等）的递变规律，这样，原有的知识（卤族元素单质的熔、沸点）由于注入了新信息而从不同角度得到了强化和深化。这时学生用网络化的知识对问题进行了解答。

上述不同方式反映出学生在掌握知识的“质”上有高有低。知识就其获取方式及“质”上的差异可以划分为课本知识、有效知识、延伸知识、信息型知识、方法类知识、综合类知识等几种不同层次。案例5：用什么办法去检验学生知识水平的高低？最常见的一种命题方式，同一问题呈水平或递进式设置多个子问题，用于探究掌握知识的层次和水平。

学生只能回答问题（1），说明知识属“识记”层次，正确回答（1）、（2），说明知识属“理解”层次，正确回答（1）-（5），说明知识属“迁移”层次。例题判断下列物质熔、沸点的高低，并说明理由。（1）F2的沸点比Br2的沸点_______，其原因是___________；（2）O2的沸点比N2的沸点_______，其原因是___________；（3）C60的沸点比金刚石的沸点_______，其原因是___________；（4）CO(NH2)2（尿素）的沸点比NH4CNO(铵盐)的沸点_____，其原因是_________；（5）SOI2的沸点比SOBr2的沸点_______，其原因是___________。5.知识结构化策略美国心理学家布鲁纳认为，人类记忆的首要问题不是储存而是检索，而检索的关键则在于结构组织。如果知识在头脑中无条理地堆积的话，不但检索提取它存在困难，而且迟早会被遗忘。如果能够把零散的知识组织成结构整体，则将大大增强记忆的牢固性，并提高检索提取的效率。化学事实性知识内容多、分布广、材料琐碎，再加上不容易记忆，学生常常感到知识杂乱无章，如果在学习过程中不注意及时整理、归纳，而是简单、机械地记忆在头脑中，就会导致学习的困难。经常遇到的情况是：学生感觉都记住了，但在解决问题时却束手无策，难以提取所需要的知识。孤立、零散的知识在头脑中堆积越多，越不利于提取，无法提取的知识就变成了僵化的、无价值的知识，无法用它去解决任何问题。

知识结构化策略是指将事实性知识按照一定的线索进行归类、整理，使零散、孤立的知识变为彼此间相互联系的整体，形成一个系统化、结构化的知识网络结构。经过结构化组织的材料往往给人一种形象直观、简明扼要的感觉，有利于一目了然地把握知识之间的复杂关系或内在联系。它储存在头脑中，犹如图书馆经过编码的书，可“信手拿来”，减轻学生的记忆负担，提高解决问题的效率和能力。

（1）顺序关系。以同一元素形成的单质和化合物中该元素化合价的高低为线索，将不同类别的物质联系起来形成知识主线。例如，氮及其化合物的知识主线为：

（2）因果关系。按照知识间的因果联系，如物质的结构决定其性质，物质的性质决定其存在、制法、用途等内在逻辑关系，形成相应的知识结构。因果关系的知识结构通常是以某一具体物质的化学性质为核心构建的。运用知识结构化的关键是要确定知识间的内在联系，并以此联系为脉络，形成知识框架结构。通常事实性知识之间的联系主要有以下几种：（3）种属关系。就是找出关键的知识点，以此作为知识结构的联结点，然后分析与其他知识间的内在逻辑联系，并利用这种联系，将知识串成“结”，连成“网”，形成知识网络结构。图2烃和烃的衍生物之间的相互转化关系图

（4）图式关系图式表征是以图表的方式组织和表征信息。图式表征减少繁冗累赘的文字叙述，直观简明地呈现出知识的结构性和认知的整合性，有助于学生对知识的理解和概括。常用的图式有概念图、韦恩图、数轴法、示意图、曲线图、知识网络图、表格等。

取代反应与有机反应类型间的关系图不同类型氧化物的关系图

案例6：运用提纲网络法学习