（课程与教学论专业论文）初中生化学符号学习的调查及评测研究.pdf

_ 了 e r s i 锣c o d e ：1 0 2 6 9 e n ti d ：5 1 0 8 0 6 0 6 0 0 1 i n v e s t i g a t i o na n de v a l u a t i o no nc h e m i s t r ys y m b o ll e a r n i n g o fj u n i o rs c h o o ls t u d e n t s d e p a r t m e n t ：d e 卫a r t m e n to fc h e m i s t r v - _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ l _ - - _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 】a j o r ： 望! ! i 坠! 坠堡垒坠堕呈亟垒g q g i 竺墨 d i r e c t i o n ：e d u c a t i o n a lp s y c h o l o g yi nc h e m i s t w s u p e r v i s o r ： p r o f e s s o rw a n gz u h a o _ _ l _ - _ _ - - _ _ _ _ o o o o o - _ - _ - _ - _ _ _ _ l _ - - _ - - - - _ _ _ _ - i - _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ i - a p p l i c a n t ： 丛! ! 垒坠g i 望g a p r i l ，2 0 1 1 作者签名：日期：力，1 年嘲弓j 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 初中生化学符号学习的调查及评测研究系本人在华东师范大学攻读学 位期间在导师指导下完成的硕切博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果 归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论 文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网 送交学位论文的 印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅； 同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将 学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论 文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部或“涉密”学位论文宰， 于年月 日解密，解密后适用上述授权。 、 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名 本人签名 为，f 年r 月弓j 日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定 过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方 为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认 为公开学位论文，均适用上述授权) 。 赴硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 华东师范大学 高剑南教授主席 化学系 华东师范大学 徐承波副编审委员 化学系 华东师范大学 丁伟副教授委员 化学系 ：( ， 摘要 化学符号是化学学科特有的“语言 ，它能准确、简练的表达化学含义，是 宏观世界和微观世界相联系的桥梁。对于初中生来说，化学符号知识是化学学习 启蒙阶段的关键内容。学生只有较好的掌握了化学符号知识，才能正确地理解物 质的组成、结构和变化规律，进而进行一系列化学思维活动。本研究以初中化学 符号知识为研究载体，试图探索学生的学习情况，并回答如下几个问题： ( 1 ) 初中生对化学符号知识学习的态度如何? 采用什么样的学习方法? ( 2 ) 初中生对化学符号知识的掌握情况如何? 不同学业水平的学生对化学 符号知识的掌握是否存在差异? 差异的原因是什么? ( 3 ) 在化学教学过程中，教师可采取哪些有效的教学方法来促进初中生对 化学符号知识的理解和掌握。 本研究分为三大部分：第一部分主要采用文献法进行理论研究。整理归纳国 内外已有的相关文献，在前人研究的基础上，提出本研究的构想；第二部分是本 研究的主要部分，包括两个实证研究，分别为初中生对化学符号知识学习现状的 调查研究和初中生对化学符号知识掌握评测研究。第三部分是研究总结，对本研 究的结论、启示进行整理归纳，进而反思本研究的创新之处与不足之处。 通过本论文研究，得出了以下结论： ( 1 ) 多数初中生对化学符号知识的学习存在一定的误区，学习效率有待提高。 学生认同化学符号知识的重要性，但学习方法不得当，学习兴趣也不高。 ( 2 ) 初中生化学符号知识学习的整体水平还需在教学活动中进一步发展。通 过测试结果分析可知大多数学生在化学符号识记书写、内涵理解、符号思维运用 三个重要方面的学习过程中还存在一些不足。 ( 3 ) 学优生、学中生、学困生在化学符号知识学习上存在显著差异。这主要 是因为三类学生的识记策略、三重表征能力、建构的知识层级不同，以致在把握 化学符号内涵，运用化学符号思维解决问题上存在较大差异。 ( 4 ) 教师可采用宏、微、符相结合的教学方式，加强直观教学和变式教学， 引导学生进行知识的结构化，激发初中生学习化学符号知识的兴趣和积极性，提 高学习效率。 关键词：化学符号初中生差异实证研究 r e g l l l a t i o n 肌dc a n yo nas 耐e so fc h “c a lm i n k i n ga c t i v i t i e s s e l e c t i n gc h e i l l i s 仃y s 弘曲o lk 1 1 i d w l e d g eo fj u l l i o rs c h o o la sar e s e a r c hc a 玎i m ep a p e r 跚m o r 仃i e st 0 c x p l o r em ep r c s e n ts t u d ys i t u a t i o no ft h e 咖d e n t s 锄da l l s w e rt l l ef o l l o w i i l gq u e s t i o n s ： ( 1 ) m a ti s l ca ：t t i t l l d eo fj u l l i o rs c h o o ls t u d e n t sw h e n l e ys n l d yc h e m i s 仃y s 皿b o l s ? w h i c hm c m o d sd 0m c yo r e t ia d o p t 9 ( 2 ) w h a ti sm ea c t u a ls i m a t i o no fj u i l i o rs c h o o ls t u d e n t s m a s t e r i n gc h e m i s 仃y s y m b o ll m o w l e d g e ? a r em e r ea n yd i f r e r e i l c e s 锄o n gd i 丘酹e n ta c l l i e v 锄e n t l e v e l s t u d e n t s ? m a t st h er e a s o n ? ( 3 ) w l l i c he 虢c t i v em e m o d sc 锄h e l pt e a c h e r sp r o m o t es m d e l l t st 0 伊a s p c h 咖i s t 巧s y m b o lk n o w l e d g e ? t h e r ea r ct 1 1 r e ep a n si i lt l l i sp a p e r a tt l l ef i r s tp a r t ，t l l et h e o r e t i c a ls t i l d yi sc 痂e d o u tb yr e a d i n ga n ds u i 】 1 i i l i n gu pt l l er e l a t e dl i t e r a t u l e sa th o m ea l l da b r o a d 0 l l lm e b 嬲i so fm ea c l l i e v e m e n tt a k 朗b yp r c 呵e s e a r c h e r s ，m ea u t h o rp u t sf o n a r dm ep 印e r r e s e a r c hi d e 鼬a tt l l es e c o n dp a r t ，t l l ea u t h o rd e a l sw i t l lt l l et w oe m p i r i c a lr e s e a r c h e s w h i c hi i l c l u d em es u r v e yo fs t u d ya l t i t l l d ea i l dm e t h o d s ，锄dt l l e s 硼v e yo fm e s t i l d e n t s m 嬲t e r i i 培c h 锄i s 仃ys y m b o lh 1 0 w l e d g ed l l r i n g t l l e i rc h c ；m i s t r ys y r n b 0 1 l e 锄i n g a tt h et h i r dp a r t ，t h er c s e a r c hs u l ：1 1 m a t i o ni ss h o w n b a s e do nt h es u 加m 撕e s o ft l l ea b o v e - m e n t i o n e dr e s e a r c h e s ，s o m ec o n c l u s i o 璐，r e v e l a t i o 璐锄dr e n e c t i o i l s h a v e b e e n 9 0 t f r o mt l l em e o r e t i c a la n d 锄p i r i c a lr e s e a r c h e si nt l l i sp 印t h em a i l lc o n c l u s i o i l s a n dr e v e l a t i o n sh a v eb e e nd r a w na sf 0 1 l o w ： ( 1 ) a l t h o u g l lt h e j u l l i o rs c h 0 0 1s t u d e m sa r ca w a r eo f t h ei i n p o r t 锄c eo f c h e m i s t r y s 徊b o l s ，m e ya r en o ta b l et 0u s er i 曲tl e a n l i n gm e t h o d sa 1 1 dd o n th a v eg r c a ti n t e r e s t i i l t l l e 咖d y o fc h 锄i s 仃y s y m b o l s 1 1 l el e 锄j n ge 伍c i e n c ys h o u l d b e 丘l r c l l c r i m p r 0 v e d ( 2 ) n l eo v e r a l l 咖d yl e v e lo f j u i l i o rs 眦e n t ss h o u l d b ed e v e l o p e dd 嘶n g c h e m i s t l ys y n 曲o l t e a c h i n g m o s tj u l l i o rs c h o o ls t u d e n t sh a v es o m ei n s u 舔c i e n c i e si 1 1 l e m e m o r i z a t i o 玛i n t e n s i o nl l i l d e r s t 锄d i n g 锄dn e x i b l ea p p l i c a t i o no fc h e i l l i s 时 s ) ，l i l b 0 1 s j = 爿 求 1 1 的基本工具1 生化学学习分化的重要因素1 在较大误区1 j ：! ：1 2 2 研究的理论基础4 2 3 有关化学符号的概述7 2 4 相关概念界定8 3 研究构想。j 1 0 3 1 研究目标1 0 3 2 研究方法1 0 3 3 研究思路l o 第二部分研究过程1 2 4 初中生化学符号知识学习现状的调查研究1 2 4 。1 研究目标1 2 4 2 研究对象1 2 4 3 研究工具1 3 4 4 研究方法1 5 4 5 研究结果分析1 5 4 6 研究结论1 9 5 初中生化学符号知识掌握评测研究2 0 5 1 研究目标2 0 5 2 研究对象2 0 5 3 研究工具2 0 5 4 研究方法2 1 5 5 研究结果分析2 1 5 6 研究结论3 8 第三部分研究总结4 0 6 研究结论、启示与反思4 0 6 1 研究结论4 0 6 2 研究启示4 1 6 3 研究反思4 3 p 付录4 5 参考文献4 9 后记5 2 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 第一部分研究背景 1 问题的提出 化学符号不仅是初中化学知识的重要组成部分，而且是学生逐步认识物质的 组成、结构和变化规律，进行一系列化学思维活动的基础，具有知识性和工具性 的高度统一。因此，初中化学符号的学习和教学是化学教学领域的一项重要研究 内容。鉴于化学符号知识在初中化学中的核心地位以及该部分知识对学生化学思 维发展的基础性作用及其教学现状与教学期望之间存在的差异，笔者在导师的指 导下，选择“初中生化学符号学习的调查及评测研究 为硕士论文研究课题， 并通过对相关文献的梳理，构建本硕士论文研究的思路。 1 1 化学符号知识是学习化学的基本工具 化学符号是中学化学的基础知识，是表达化学信息的载体。学生只有掌握了 化学符号这一工具，才能简明、正确地表达物质及其变化过程，加深对化学基础 知识的记忆和理解。重视化学符号的学习，对学生知识的提取和迁移能力发展起 着重要的促进作用。对初中生来说，化学符号是化学学习的启蒙关键阶段，对其 今后的化学学习起着举足轻重的作用。因而有必要对初中生化学符号学习情况进 行系统深入的研究。 1 2 化学符号知识是影响初中生化学学习分化的重要因素 化学符号不但种类繁多，而且各自表示的意义复杂，既需记忆理解，更需综 合联想，融会贯通。这对刚接触化学的初中生来说具有一定的难度。化学符号成 为初中生迈进化学殿堂的第一道门槛，是激活或抑制学生学习化学兴趣的催化 剂。可以准确、轻松掌握化学符号的学生能形成持续的化学学习兴趣，增强自信， 打下坚实的基础。反之则处处被动，消极落后，学生之间由此产生了成绩分化。 因此，对于整个初中化学教学，应以化学符号教学为突破口，促成学生化学素质 的生成，保持学生学习化学的积极性。 1 3 化学符号知识的教与学存在较大误区 化学符号内涵丰富，并承载着化学学科独有的思维方法。然而根据研究者对 初中化学课堂教学和学生学习现状的了解，发现许多初中生常常把化学符号知识 当成无意义识记材料，陷入单靠死记硬背学习化学符号的误区【2 1 。此外，部分教 师在化学符号知识的教学过程中过于强调接受学习、机械训练【3 1 。这样的行为不 华东师范大学硕士学位论文 初中生化学符号学习的调查及评测研宄 仅让学生感觉负担沉重，而且学习效率低下。因而有深入研究，改善化学符号教 与学现状的必要性。 鉴于上述，初中生化学符号学习的相关研究不仅可以促进学生的有效学习， 还有助于教师更好地完善化学符号知识的教学工作，具有较大的现实意义，同时 也能丰富和改进初中化学教学理论。 2 研究综述 2 1 文献综述 基于化学符号知识的重要性，有必要对与其相关的研究进行文献梳理。通过 对e l s e v i e rs c i e n c e d i r e c t ，s p r i n g l i l l l 【，、斫1 e yh l t e r s c i c e 等外文数据库和中国期 刊全文数据库( 删) 的检索和文献分析归纳，笔者认为当前国内外与化学符 号相关的研究主要涉及“宏观、微观、符号三重表征研究 、“前概念对化学符号 学习的影响研究 、“化学符号知识的教学策略研究 三个方面。 2 1 1 靠宏观、微观、符号一三重表征的研究 1 9 8 2 年，苏格兰格拉斯哥大学科学教育中心的a h j o l l i l s t o n e 教授首先提出 了化学学习的三种水平【4 】：描述的和功能的、表征的、解释说明的。1 9 9 1 年， j o l l n s t o n e 将其修正为：宏观、微观、符号，并用一个三角形阐明这三种水平间 的关系【5 1 。j o l l i l s t o n e 认为学生必须掌握化学概念的三种水平以及它们之间的联 系，这将有助于学生完成化学学习中所需要的转换，特别是学生首先必须充分理 解如何将符号转换为它所表征的富有意义的信息。 1 9 9 9 年，o i l l l od ej o n g 和j 趾v 锄d r i e l 提出，帮助学生在学习化学时将宏 观、微观和符号表征联系起来，构成科学教育的目的【6 】。他们在前人研究的基础 上，对符号的丰富内涵及独特价值有了更深层次的认识。他们认为，在宏观与微 观领域的分界面，符号表征起到了重要作用。比如，化学式h 2 0 可以有多种含 义，既可以指水这种物质，也可以指一个水分子，l m o l 水等。他们还认为该化 学式包含着宏观领域和微观领域与水有关的计量信息。 1 9 9 9 年，h i n t o n 和n a l ( 1 l l e h 在一项关于学生对化学反应进行表征的研究 中，对符号的含义作了更深刻阐述【7 】。他们指出，一些重要的概念，如质量守恒、 电荷守恒，都是通过化学计量学和化学方程式体现的。一个正确的化学方程式是 对微观水平上的物质行为的极好的定量描述，还暗示着观察到的宏观性质。比如 符号n a c l ，在微观上可理解为n a + 和c l ，更确切地可理解为n a + 和c l 交互排列 2 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 的三维结构；在宏观上，它是一种白色的或无色的固态晶体，每摩尔5 8 5 克。 同一个符号表征n a c l ，可以同时用于微观和宏观水平，这就意味着符号是连接 宏观水平和微观水平的桥梁。 2 0 0 5 年，山西师范大学的贾杰和梁永平老师调查，发现中学生的化学学习没 有把化学内容所包含的宏观、微观以及符号水平有机地结合起来。在学生头脑中 宏观、微观、符号三个水平是孤立存在的，不能进行有机的联系。针对存在的问 题，研究者还提出了宏微符三水平结合性学习的教学建议【引。 2 0 0 5 年，山东师范大学的黄婕对宏、微、符三重表征的形成过程、涵义与特 征进行了论述，并对学生三重表征思维能力进行调查以及对鲁科版化学教材中体 现三重表征的特点进行分析【9 1 。同年，毕华林、黄婕进行了“化学学习中宏观、 微观、符号三重表征的研究 【1 0 1 ，选取高中一年级、大学化学专业一年级和大学 三年级的学生为实验测试对象，通过自编问卷，考察不同群体学生三重表征水平 的差异。 2 0 0 7 年，付勇在其硕士论文“化学符号在中学生化学问题解决中的作用研究 中以初、高中生为研究对象，通过问卷测试法和作业分析法，发现化学符号表征 是中学生常用的化学问题表征形式之一，有助于学生更加有效的解决化学问题 【1 1 】 o 2 0 0 9 年，纪新慧在硕士论文“高中化学三重表征思维方式的培养研究 中深 入探讨了三重表征的涵义、特征、形成过程以及具体的培养策略，并进行了实践 研究以验证所提策略的有效性【1 2 】。 2 1 2 “前概念一对化学符号知识学习的影响研究 1 9 8 1 年，d i e r l ! 【s 在他的研究中提出学生并没有意识到化学式和数学式的区 别与联系，而是模糊地、习惯地去使用，从而造成了学习上的困难；1 9 8 5 年， d i e r k s 、w 1 1 i n g e r 等人研究指出学生在学习过程中缺少一定的符号基础，对与生 活中相似的化学符号包涵的与生活中符号不同的特殊意义了解甚少。1 9 9 3 年，美 国的a l i a l k i l i l i f e d 、r c ng o o d 和j a m ew a i l d e r s e e 对中学生关于元素符号、化学 式、化学方程式的前概念进行调查【l3 1 。研究采用定性和定量研究方法，分为测 试和访谈两个阶段。研究发现，约三分之一学生持有普遍的前概念，其余学生存 在个人独特的概念认识。无论学生的学习水平、性别、兴趣、年龄和先前的知识 如何，他们的前概念是丰富多彩、普遍存在的，研究还总结了数学前概念对化学 符号学习的重要影响。1 9 9 6 年，h u d d l e 和p i l l a y 利用一道纯计算题来考查学生 华东师范大学硕士学位论文 初中生化学符号学习的调查及评测研究 在这方面的错误观念，研究发现9 1 的学生能正确写出反应方程式，但只有3 8 的学生能算出正确答案，这也说明学生对化学方程式的理解存在偏差【1 4 1 。王祖浩 教授曾指出化学用语的直观性和缺少附加说明是造成相异构想的一个重要原因 【1 5 】。化学用语是化学特有的语言，能准确、简练地表达化学含义，在学生眼中它 代表着正确的化学知识。但化学用语的简练使学生难以把握其内涵和外延，容易 造成相异构想。 2 1 3 化学符号知识的教学研究 2 0 0 6 年，康晓燕以建构主义学习理论及奥苏贝尔的有意义学习理论之道，提 出化学符号意义建构的基本原则和形成符号思维的教学策略，并进行教学实践性 研究验证了相应的结论【1 6 】。2 0 0 7 年，南京师范大学的彭辉在其硕士论文“中学化 学语言的初步研究 中归纳了中学化学语言的类型，给出了中学化学言语教学的 具体策略和方法，并对高二学生进行了对照实验教学法，得出了相应的结论【l7 1 。 2 0 0 9 年，陕西师范大学的朱雪莲在其硕士论文中采用文献法、问卷调查法、对照 实验法，以新高一学生为研究对象，初步调查了学生化学用语学习现状并对自己 提出的化学用语教学策略的可行性及有效性进行了验证性的调查和研究【1 8 】。除此 之外，国内其它关于化学符号教学策略的文献大多为化学符号知识的教学建议或 经验分享，没有具体的实证研究，比如“化学符号的使用及书写要求 、“从高 考试题看化学用语的教学 、“浅谈高中化学符号教学的策略 、“试论化学符 号语言的特征及其教学策略等等【1 州6 1 。 从以上研究可以得出：国内外有关化学符号的文献大多涉及“宏、微、符 三重表征的研究，而对于化学符号知识教学策略的提出大多没有经过实证研究或 只是局限某一方面，比如符号记忆书写或单一知识点进行简单测试，对于学生化 学符号学习情况把握不够全面、深入。因此，本研究想依据初中化学课程标准的 要求和学生思维发展特征确定初中化学符号知识要点，从符号本身的记忆、内涵 及其运用方面全面测评学生该部分知识的掌握情况。测试学生对每个要点的掌握 情况，探讨不同学业水平的学生存在的差异，分析其存在的问题，并尝试提出相 应的教学策略。 2 2 研究的理论基础 2 2 1 宏观一微观一符号三重表征理论 宏观表征是指物质在物理和化学变化过程中表现出来的、可以直接观察到的 宏观现象在学习者头脑中的反映；微观表征主要是指有关物质的微观组成和结 4 华东师范大学硕士学位论文 初中生化学符号学习的调查及评测研究 构、微观粒子的运用及相互作用等微观属性在学习者头脑中的反映；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。化学 学习中的三重表征，就是指从宏观、微观和符号三种表征水平上认识和理解化学 知识，并建立三者间的有机联系。图l 表达了在化学学习过程中，宏观表征、微 观表征、符号表征之间互相转换、紧密结合的动态涵义，并体现出符号表征的中 华东师范大学硕士学位论文 初中生化学符号学习的调查及评测研究 由于它们还未跟已有知识建立广泛的联系，具有“孤立 的特点，所以只能算是 “初步形成”。 ( 4 ) 联系、整合阶段 初步形成的知识以各种形式跟已有知识发生联系，例如用已有知识作出解 释、说明，进行鉴别、比较、归类、划分，明确所学知识的使用范围，明确所学 知识跟其他知识的异同和联系。 ( 5 ) 运用阶段 要使知识能用于解决问题，需要把知识变换成一系列的规则、方法。通过实 际运用，既可以使所学知识进一步广泛联系而被巩固，又可能发现问题，补充、 修正、发展所学知识，或者引发新的学习过程。所以，运用既是一轮学习过程的 结束，又可能是一轮新的学习过程的开始。 2 2 3 认知结构迁移理论 m s j 锄e s 将学习的迁移定义为“在一种情境中获得的技能、知识或形 成的态度对另一种情境中技能、知识的获得或态度的形成之影响 。迁移是人类 认知的普遍特征，凡有学习的地方就有迁移。所谓认知结构就是学生头脑中的知 识结构。狭义地说，它是学生在某一学科领域内观念的内容和组织。认知结构特 征有三个：可利用性、可辨性和稳固性。当学生学习新知识时，原有认知结构就 是通过这三个特征来影响新知识的学习。 认知结构的可利用性涉及学习者原有知识的实质性内容，是指面对新任务 时，学习者原有认知结构中是否具有用来同化新知识的适当观念。知识的概括水 平越高、包容范围越广，越有助于同化新知识，即有助于迁移；认知结构的可辨 性涉及学习者原有知识的组织。如果原有的知识是按一定层次结构严密组织起来 的，那么学习者在遇到新任务时，容易分辨新旧知识的相同与不同点，从而能更 好地掌握和长久地保持新知识。认知结构的稳固性涉及学习者掌握原有知识的牢 固程度。研究表明，原有的认知结构越巩固，越有助于促进新的学习【3 0 1 。 2 2 4 建构主义学习理论 建构主义学习理论认为知识是学习者在一定的情境即社会文化背景下借助 他人的帮助，通过人际协作、语言讨论等活动而实现意义建构的过程。而关于学 习方法，建构主义否定“以教师为中心 的做法，倡导以教师为主导，学生为主 体的做法。这种做法强调学生是意义的主动建构者和信息加工的主体，而不是被 知识灌输的对象和外部刺激的被动接受者。 6 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 2 3 有关化学符号的概述 2 3 1 化学符号的概念 符号是指代另一种事物的某种事物。符号是物质性的东西；它作用于人们 的感观，能够被感知；作为符号的事物是另一种事物的代替者，是一种标记物。 科学符号从狭义上可以理解为表达科学概念、科学定律或科学推论的标志物或代 码。科学符号的基本形式不是语词或语句，而是代码、量符、记号或由代码、量 符等组成的系统。 化学是科学中的一门基础学科，化学符号是科学符号中的一个类别，是国 际上统一规定的表达化学概念、化学关系和化学过程的标记物。化学符号产生在 化学领域，为化学的发展服务，代表的是化学对象，包括物质的组成、结构、变 化规律，这些符号在化学中有特殊的化学上的含义。中学化学中常常把化学符号 称为化学用语，主要有两类。一类是字母型符号，即以元素符号为基础，借助于 数学标志符号和价键符号以严格的方式构成的复合符号或符号体系，比如化学 式、化学方程式等。另一类是构象型符号，即人为的加入代表对象的形象成分， 使化学符号与对象的形象之间建立了对应的关系。比如结构式、晶体模型、原子 结构示意图、仪器或实验操作示意图就属于此类。字母型符号到构象型符号是化 学符号从抽象发展为具体的过程，从宏观和微观两个维度简便、准确地表达化学 信息和知识。 2 3 2 化学符号的性质 ( 1 ) 化学符号的抽象性 化学符号是对化学现象的一种本质抽象，本身承载了多种涵义，它常常是对 一种宏观现象的微观表征。它的抽象性还使某些想象的东西可以通过代表这种对 象的化学符号得到认识和把握。比如人们通过原子结构示意图才清晰地认识电子 围绕原子核运转的原子结构，但这种原子结构没有被彻底证实之前，仍是一种猜 想，它借助化学符号进入化学研究的领域。所以化学符号的学习就是运用逻辑推 理挖掘其包涵的内隐性知识的过程。 ( 2 ) 化学符号的精确性 化学符号这一个高度浓缩的符号体系能够准确、简洁地记录和表达极为丰富 的化学信息与思想。在严格的准则保证下，以十分严密和精确的方式进行，不仅 省去了很多冗繁的文字叙述，还避免了由于文字语言不同引起的模棱两可，似是 而非的现象。比如一个分子结构式所表达的内容，若是用语言阐述，需要一大段 7 华东师范大学硕士学位论文 初中生化学符号学习的调查及评测研究 话，而且往往不够明确。因此所要表达的思想越是复杂，化学符号的优越性越是 突出，这对于化学科学的传承和发展起着无可替代的作用。 ( 3 ) 化学符号的专一性 化学元素符号不像其他科学中的一些符号那样，在不同范围表示不同概念。 化学元素符号自规定之日起，就和对象建立了专一的对应关系，不会产生歧义， 且是一种全世界通用的语言。c 表示碳元素，h 表示氢元素，n 表示氮元素， 虽然有个别元素符号，如h ，在化学中表示氢，在数学中表示哈密顿算符，在热 力学或化学热力学中表示热焓，但是，这只是个别现象。更准确地说，在化学元 素范围内，h 表示氢是确定的，化学家这样看，其他科学家也这样看。在物理 学中，情况要比在化学中复杂一些。例如，m 是质量的符号，又是米的( 长度 单位) 符号；i 是电流符号，又是冲量符号；a 是安培( 电流单位) 的符号，又 是放射性活度的符号等等。事实上，这些情况并不违背符号的单义性， 因为它 们各自是在不同范围内使用的，但有一定的复杂性。因此，在一些学科中，常常 在具体叙述内容之前，要先规定各种符号的用法。化学符号不需要特殊的规定。 2 3 3 化学符号在学生学习中的作用 化学符号作为信息传递的一种形式，具有同文字信息和图表信息相同的功 能，但比文字信息更加直观与形象。它可表示严格定义的化学概念、化学事物之 间特定关系和运动变化规律的过程，是促成学生化学形象思维的中介和载体。 化学符号对于化学思维的发展起着重要的作用。由于化学符号具有潜在的思 维能量，它可以诱发思维过程，是学生理解宏观性质变化和微观结构组成之间的 纽带，还可为抽象的化学知识提供感性支持，使其潜在的涵义变为具体的符号形 式。学生通过明确化学符号的涵义和使用规则，以客观存在的化学事物为依据， 不仅能够建构完整的化学知识体系，还能提高自身逻辑思维和科学推理能力。 2 4 相关概念界定 2 4 1 初中化学符号知识 初中化学教学具有启蒙性和基础性，只涉及一部分化学符号知识的学习和运 用。初中各化学符号间的关系如下： 元素符号_ 化学式一 化学方程式 上上 原子( 离子) 结构示意图电离方程式 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 由于新课标实验教材弱化了原子( 离子) 结构示意图，隐去电离方程式，凸 显初中化学符号是以元素符号为基础，化学式为核心，化学方程式为重点的知识 体系。三者构成了初中化学符号学习的三大支架，它们既有相对的独立性，又环 环紧扣。但化学符号学习并不是一个孤立的过程，从教材编写体系上看，化学符 号几乎贯穿于每个章节的内容，从简到繁。 在现代认知心理学中，知识的概念是广义的，不仅从一个人知道什么来判断 他是否有知识，还从他会做什么、如何做来判断他是否有知识【3 1 】。因此，测试学 生化学符号知识学习能力不能仅仅局限于符号的识记和书写，还应关注符号的内 涵理解与外延把握。笔者通过教材分析、文献总结和专家访谈，归纳出初中化学 符号知识的三个重要方面：化学符号的识记书写、化学符号的内涵理解、化学符 号思维的综合应用。 ( 1 ) 化学符号的识记书写 主要包括元素符号、化学式、化合价的识别、记忆、书写以及化学方程式书 写规则的掌握等等。这方面内容是初中生化学启蒙学习的第一关，也是化学符号 知识最基本的部分，对培养学生的记忆能力有着十分重要的意义。 ( 2 ) 化学符号的内涵理解 主要包括对化学式、化学方程式宏观和微观双重意义的理解以及对化学反应 本质的把握。化学符号是宏观世界和微观世界的桥梁，其内涵丰富。学生只有在 记忆的同时弄清楚符号所表示的意义，才能在继续学习的过程中加深对化学符号 的理解，正确地表示和分析各种化学变化过程及规律。 ( 3 ) 化学符号思维的运用 主要指运用化学符号来代表化学事物、把化学符号作为思维运演的工具和媒 介而进行的活动过程。用元素符号、化学式、化学方程式以及其它化学符号来表 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变化规律的过 程，是典型的化学符号思维过程。本研究中通过测试学生对相关概念理解、推断 题和计算题的解决情况来把握学生化学符号思维运用的能力。 值得注意的是，这三个方面知识层层递进，相互促进。本课题对初中生化学 符号学习的评测研究就尝试从这三个方面入手来较全面地把握学生的学习情况。 9 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 2 4 2 化学学习评测研究 学习是人类经验的传递过程，又是学习者个人形成认识的过程。它是信息传 输过程，又是心理活动过程，还是控制过程。而由于化学学科的特殊性，化学学 习过程在整体上总是由宏观到微观、定性到定量、描述到推理、静态到动态、简 单体系到复杂体系，体现着人类认识由近及远、由简到繁的一般规律。 本研究中所进行的化学学习评测研究，是指通过测试统计方法来评估学生化 学符号知识掌握情况，并尝试探讨不同学业水平学生化学符号学习的认识和心理 过程产生的差异。 3 研究构想 3 1 研究目标 本论文拟重点研究和探讨解决以下问题： ( 1 ) 研究调查初中生化学符号知识的学习现状； ( 2 ) 评测初中生对化学符号知识的掌握情况，分析化学学业成绩不同的学生 之间学习能力的差异，并探讨差异产生的原因； ( 3 ) 探讨在初中化学教学过程中，教师可采取哪些教学方法促进学生对化学 符号的理解和掌握，提高学生化学符号知识的学习效率。 。 3 2 研究方法 本论文综合运用文献研究、问卷调查、师生访谈、课堂观察以及数理统计等 多种研究方法，对初中生化学符号学习进行调查和评测分析。选取福建省福州市 某普通中学初三年级的学生作为被试对象，编制问卷进行团体测试，根据预先设 计和确定的标准评分，运用统计软件s p s s l 7 o 对学生的测试结果进行统计分析， 在此基础上进行综合分析，得出本论文的研究结论。 3 3 研究思路 本论文包括三部分：研究背景、研究过程及研究总结。在研究背景部分，基 于化学符号知识对初中生化学学习的重要性及其教学现状提出了论文研究的主 题。通过查阅、整理和分析国内外与化学符号研究相关的文献资料，概括当前国 内外化学符号研究的重点领域、研究热点和存在的主要问题，并对本论文相关的 理论信息进行阐述。在此基础上，确定本论文的研究目标、研究方法和研究思路。 基于化学符号知识本身的特点，在研究过程部分，首先通过问卷调查，了解初中 生化学符号学习现状，包括其学习态度和方法。为了分析学生在化学符号知识学 l o 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 习上存在的不足和能力差异，笔者通过编制测试题，根据学生的答题情况评测其 对化学符号识记书写、内涵理解和思维运用等方面知识的掌握情况。最后一部分 是研究总结。通过对上述文献梳理和实证研究结果的综合分析，结合运用教育心 理学、教育学等相关理论，总结出论文研究的结论、所给予的启示以及对本研究 的反思。本论文研究的整体框架如图2 所示。 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 第二部分研究过程 4 初中生化学符号知识学习现状的调查研究 4 1 研究目标 学习态度、观念影响学生学习的动机，决定着化学学习行为的激发、强度和 方向。而学习方法是否得当与学习效率直接相关。 本研究重点展开对初中生化学符号知识学习观念( 包括对该部分知识的认识 及兴趣程度) 、学习方法及课堂学习效率的调查，以期较全面把握初中生化学符 号知识的学习现状，更有针对性的提高学生学习效率。 4 2 研究对象 本研究以福建省福州市某中学的初三学生为研究对象，选3 个班级共计1 2 0 名学生进行调查。近几年来，福州市小学升初中全部采用就近划片入学，除少量 私立中学外，各公立初中生源质量大体相当。所选取的中学属普通中学，学校的 初中教学质量和学生联考成绩在福州市属于中等水平，调查结果在区域范围内具 有一定的代表性。根据福建省福州市初三化学教学的进程安排，学生将在4 月进 行第一轮的总复习。本研究选择在2 月底至3 月中旬进行测试，学生己基本完成了 所有化学符号知识的学习。因此，通过问卷调查能够及时把握学生化学符号知识 的学习现状，分析存在的问题，对后续的总复习亦有一定的指导意义。 由于本研究需对不同学业水平学生的化学符号学习现状差异进行初步的探 讨。因此根据上学期期末化学测试成绩进行排序，划分前2 7 的学生( 3 2 人) 为 学优生，后2 7 的学生( 3 2 人) 为学困生，其余( 5 6 人) 为学中生。然后运用s p s s l 7 0 软件对三类学生期末化学测试成绩进行方差分析，具体结果见表1 。 表1 三类学生期末化学测试成绩的方差分析 ( 幸显著性水平p o 0 5 ) 由表l 可知，学优生期末化学测试成绩的平均分为8 8 8 8 分，学中生的平均分 为7 8 0 7 分，学困生的平均分为6 2 6 9 分。方差分析结果说明，三类学生的平均分 1 2 华东师范大学硕士学位论文初中生化学符号学习的调查及评测研究 差异非常显著。对三类学生期末测试成绩进行多重比较，检验结果见表2 。 表2 三类学生期末化学测试成绩的多重比较检验 ! ! ! 堡型! ! ! 塑型塑垫差篁! 坚!墨堡 学优生学中生1 0 8 0 3 6 0 0 0 学中生学困生1 5 3 8 3 9 0 0 3 学优生学困生2 6 1 8 7 5 事0 0 0 ( 显著性水平p o 0 5 ) 由表2 可知，三类学生两两之间期末测试成绩的平均分差异极其显著，说明 三类学生的化学知识水平和学习能力存在明显的差异。 4 3 研究工具 自行设计和编制初中生化学符号知识学习现状的调查问卷，见附录1 。试 卷编制好后征求了若干经验丰富的中学化学教师和被试执教教师的意见，结合他 们的建议作了修改调整，作为本研究的测试材料。 该问卷包括9 道题，题1 、题2 、题3 、题4 、题5 主要是对化学符号知识学 习观念的调查，具体的调查内容与目的，可见表3 。 表3 初中生对化学符号知识学习观念的调查内容及目的 华东师范大学硕圭堂垡笙奎 塑生生些兰丝兰堂翌塑塑奎垦堡型堡壅 _ - _ l - - _ _ - - _ _ _ l _ _ 一一一 a 、太多知识需要记忆，又容易遗忘 b 、有些知识过于抽象，不好理解 4学生对化学符号知识难点的认识 c 、内容零散，知识点杂乱，解决问题时 感觉思路混乱 a 、概念的理解 b 、推断题的解决 5学生对化学符号知识作用的认识 c 、计算题的解决 d 、其它 e 、没有帮助 _ - _ _ _ _ _ _ - _ i _ - - - _ _ l _ _ l _ _ _ _ _ _ _ i _ _ _ _ _ _ _ - _ - i i _ - _ - 一 题6 、题7 、题8 、题9 是关于学习方法的调查，具体内容见表4 。 壅! 垫生丝兰笪量塑望堂翌丝笪塑奎凼窒罂旦丝 - _ - i _ _