（课程与教学论专业论文）基于学科知识和学科能力的ncho试题系统研究.pdf

d e p a r t m e n t ：g h 星堡i 墨鱼翌旦毁丛殛曼坠! q l 鱼墨! i 堕! 曼 q 堡i 星望鱼曼鱼曼曼h 坠q ! q g y m a j o r ： 些匹i 鱼旦! 堕堡坌墼亟里曼亟垒g q g i 鱼曼 s p e c i a l i t y ：g h 星堡i 墨! 理曼亟旦鱼丛i q 坠曼y 堡h q ! q g y t u t o r ： ! q 鱼墨墨q i 坠g 重型旦豳咀 c a n d i a t e ： m a y 2 0 1 1 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文基于学科知识和学科能力的n c h o 试题系统研究， i 是在华东师范大学攻读硬博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及 v 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过 的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢 意。 作者签名：日期：如ij 年f 月弓。日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 基于学科知识和学科能力的n c h o 试题系统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畦博士( 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”学位论文幸， 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 本人签名彝逢 f 年f 月罗。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) 。 韭坠硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 戴立益教授华东师范大学主席 盛爱民副教授华东师范大学 王清江教授华东师范大学 摘要 在学校教育过程中，质优学生总会有机会接触到竞赛，而生源和师资强的学 校也会组织有规模的竞赛辅导活动。全国高中学生化学竞赛( n a t i o n a lc h 锄i s 仃v o l y m p i c ，简称n c h o ) 由于其参赛地区辐射全国，且和国际化学奥林匹克竞赛 接轨，因此逐渐成为了一项很有影响力的高中生竞赛活动。各级专家、学者和领 队教师对其都投入了大量的精力进行研究。 但目前为止，从学科能力角度进行试题分析，并对n c h 0 初赛、决赛体系作 整体研究的论文还尚未有见。因此，本文选择学科知识和学科能力两个视角，对 n c h o 初赛、决赛试题进行系统研究。 在研究中主要应用了文献研究、试题文本分析、数理统计等方法，整个研究 过程分为三部分： 1 、文献分析，查找到已有的化学学科能力结构模型。运用该模型，对n c h o 初赛试题进行分析，对其学科知识分布进行数理统计，同时根据初赛试题初步建 构化学学科能力结构模型。 2 、运用初步建构的化学学科能力结构模型，对n c h o 决赛理论试题进行分 析，对其学科知识分布进行数理统计，同时进一步检验和修正化学学科能力结构 模型。 3 、对n c h o 决赛实验试题进行分析，对其考查内容和规律作归纳，并最终 形成完整的化学学科能力结构模型。 本文的结论主要有如下四点： 1 、n c h o 初赛试题以有机化学、物质结构和无机元素化学为考查热点。 2 、n c h o 决赛理论试题在物理化学和分析化学方面拓宽了知识范围。 3 、n c h o 决赛实验试题有其特点和规律可循。 4 、根据n c h o 试题所考查的能力，可建立一个化学学科能力结构模型，该 模型按照对思维品质的不同层次要求，从下到上的顺序依次为：储备一定量的化 学原型；空间想象力；信息识别和原型匹配；在原型缺失时，能合理假设，再根 据计算或化学学科思想推理解决问题；实验能力。 关键词：n c h o ；化学竞赛；学科知识；学科能力 v a b s t r a c t i nt h ec o u r s eo fs c h o o le d u c a t i o n ，e x c e l l e n ts t u d e n t sa l w a y sh a v eo p p o m m i t i e st 0 p a n i c i p a t ec o m p e t i t i o n s t 邑a c h c r sw i l la l s oo r g 枷z ec o m p e t i t i o ng u i d a n c e n a t i o n a l c h e m i s 臼yo l y m p i c ( r e f e r r c dt oa l sn c h o ) ，b e c a u s eo fe x t e n s i v ep a r t i c i p a t i l l ga r e a l sa n d i n t e 伊撕o nt 0 i n t e m a t i o n a lc h e m i s 仃y0 1 y m p i a d ，h a sb e c o m e 砸i n n u e n t i a lb j 曲 s c h o o lc o n t e s t e x p 嘶s ，s c h o l a r s ，锄dt e 锄1 e a d e rt e a c h e r sd i dal o to fr e s e 砌lo ni t b u ts of 瓦r e s e a r c ho fa n a l y s i i l g p r e l i m i n a r ya n d 血a ln c h oq u e s t i o n s2 l sa w h 0 1 e 仔o mt 1 1 ep e r s p e c t i v eo fs l i t ) j e c tc o m p e t e n c eh a u sn o ty c ts e e n t h e r e f o r e ，m y t 1 1 e s i si sa b o u tt h e a n a l y s i i 培p r e l i n l i n a r ya n d 丘n a ln c h oq u e s t i o n sa saw - h o l e 舶m m ep e r s p e c t i v eo f 跚l b j e c tk 1 1 0 w l e d g ea n d 喇e c tc o m p e t e n c e m a i nr e s e 疵hm e m o d su s e di nt h es t u d yi 1 1 c l u d i n gl i t e r a ：c u r c 撒a l l y s i s ，t e x t a 1 1 a l y s i so f t e s tq u e s t i o n s ，m a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c s m y t h e s i si sc o m p o s c db yt 1 1 r e ep 狐s ： f i r s t ，d o l i t 咖e r e s e a r c h ，f i n d o u t am o d e lo f c h 锄i s 仃ys u b j e c t c o m p e t e n c e ，m e i lu s et h em o d e lt 0a i l a l ) ，z en c h op r e l i i i l i n a 巧q u e s t i o n s a c c 0 r d i n gt 0 m er e s e a r c h ，t l l em o d e lo fc h e m i s 乜ys u _ b j e c tc o m p e t c n c ei s 锄e n d e d su _ b j e c t k n o w l e d g e i i lt l l ep r e l i i l l i n a r yi sa l s os 吼m a r i z e d s e c o n d ，u s em e 锄e n d e dm o d e lo fc h e m i s 仃ys u b j e c tc o m p e t e n c et oa 1 1 a l y z et l l e n c h 0f i n a lt l l e o r e t i c a lq u e s t i o n s ，a n d 如m l e r 锄e i l dm em o d e lo fc h e m i s 仃ys u b je c t c o m p e t e n c e s u b j e c tl ( i l o w l e d g ei i lm en c h o 丘n a lt h e o r e t i c a lq u e s t i o n s i sa l s o s u d ：u n a r i z e d 1 1 1 i r d ，a i l a l ) ，z et l l ec o n t e n to fn c h of i n 矾e x p 舐m e l l t a lq u e s t i o n s ，f i n do u t1 a w s ， 觚df o n na c o m p l e t em o d e lo fc h e m i s 仃ys u 切e c tc o m p e t e n c eu l t i m a t e l y m y r e s e a r c hc o n c l u s i o n sa r ea sb e l o w ： f i r s t ，n c h op r e l i l i l l a d ，q u e s t i o n sf o c u s0 no 玛a n i cc h 锄i s 仃y ，p h y s i c a ls 缸u 咖r c a 1 1 di i l o r g a i l i ce 1 锄e n t s s e c o n 也 n c h of m a lt l l e o r c t i c a l q u e s t i o n s e x t e n dm e s c o p e o f l ( 1 1 0 w l c d g e e s p e c i a l l yi np h y s i c a lc h e m i s 住ya n da n a l 如c a lc h e m i s 仃y n l i r d ，n c h o 矗n a le x p 醯n e n tt e s th a si t so w nc h a r a 曲e r i s t i c sa n d 1a _ w st of o l l o w f o 嵋a c c o r d i n gt 0t h es y s t e m a l i c a l l yr e s e 霉c ho fl i t 蹦m 聪弛dn c h oq u e s t i o n s ，a m o d e lo fc h e m i s 缸ys u 切e c tc o m p e t e l l c ec a n e s t a b l i s h e d o nt l l eb a s i so fd i t 1 e v e l so ft h i n 虹n gq u a l i 劬o mt h eb o t t o mo ft h eo m e r ，t l l em o d e lc o n s i s to f r e s e r v ea c e r t a 恤a m o 哦o fc h e m i c a lp r o t o t y p e ；s p a t i a li m a 西n a t i o n ；a b i l i 够t oi d e n t i 匆 i n f o 彻撕o n sa i l dm a t | 出p r o t o t y p e ；w h e l lp r o t o t y p ei sm i s s i n g ，c a i la s s u m er e a s o n a b l y ， a n dt 1 1 e ns 0 1 v e p r o b l e m st h r o u 曲 c a l c u l a t i o n0 r c h e m i s t r y嘶e c t也0 u 曲t ； e x p 嘶m e i l t a lc a p a b i l i t i e s k e yw o r d s ：n c h o ；c h e n l i s 仃yc o m p 撕t i o n ； s u b j e c t1 ( i l o w l e d g e ；s u b j e c t c o 瑚【p e t e n c e 目录 摘要v a b s 仃_ a c t v i 目勇乏。、，i i i 第1 章绪论1 1 1 问题的提出1 1 1 1 高中学生化学竞赛背景介绍一l 1 1 2 国内外研究现状3 1 1 3 研究问题的确立5 1 2 相关理论综述6 1 2 1 关于问题解决的研究6 1 2 2 关于思维的研究9 1 2 3 关于学科能力的研究l o 1 3 本文的研究框架1 2 1 3 1 研究对象1 2 1 3 2 研究方法和目的。1 2 1 3 3 研究的总体设计1 2 第2 章2 0 0 1 2 0 1 0 年n c h o ( 初赛) 试题分析1 4 2 1 研究思路与目的1 4 2 2n c h o 初赛试题分析1 4 2 3 分析与讨论一2 7 2 3 1n c h o 初赛学科知识分布2 8 2 3 2 化学学科能力结构模型的初步建构一2 9 第3 章2 0 0 5 2 0 1 0 年n c h o ( 决赛) 理论试题分析3 4 3 1 研究思路与目的3 4 3 2n c h o 决赛理论试题分析3 4 3 3 分析与讨论4 0 3 3 1n c h o 决赛理论试题学科知识分布4 0 3 3 2 化学学科能力结构模型的验证。4 l 第4 章2 0 0 1 2 0 1 0 年n c h o ( 决赛) 实验试题分析4 4 4 1 研究思路与目的。4 4 4 2n c h o 决赛实验试题分析4 4 4 3 分析与讨论4 7 4 3 1n c h o 决赛实验试题的特点4 7 4 4 2 化学学科能力结构模型最终建构4 8 4 3 3 培养竞赛选手实验能力的对策4 9 第5 章总结与展望5 2 5 1 本文的主要结论5 2 5 2 研究的不足5 3 参考文献5 4 附录! ；6 附录l 全国高中学生化学竞赛基本要求5 6 j 定谢61 1 1 问题的提出 第1 章绪论 国际化学奥林匹克( i n t e n l a t i o n a lc h e m i s 仃yo l y m p i a d ，简称i c h o ) 是世界上 规模和影响最大的中学生化学学科竞赛活动，是全世界范围内化学爱好者的竞技 平台。我国的高中学生自1 9 8 7 年参赛以来，历届都取得了很不错的成绩。 为了选拔参加一年一度的国际化学竞赛选手【l 】，同时作为一项课外活动，为 了普及化学基础知识，激励中学生接触化学发展的前沿，学习化学家的思想方法 和工作方法，培养他们学习化学的兴趣爱好、创新意识、创新思维和初步的创新 能力；探索早期发现和培养优秀学生的思路、途径和方法；促进化学教育教学新 思想与新方法的交流，推动大学与中学的化学教育教学改革等目的，自1 9 8 4 年 以来，中国化学会每年在全国范围内主办“全国高中学生化学竞赛 ( n 撕o n a l c h e n l i s 仃yo l y n l p i c ) ，简称n c h o 。 n c h o 至今己发展为一项有影响力的高中学生课外竞赛活动。以下将着重从 赛制和参赛选手方面对i c h o 和n c h o 作简要介绍，以期加深对竞赛试题出题背 景的认识。 。 1 1 1 高中学生化学竞赛背景介绍 1 、国际化学奥林匹克竞赛简介 国际化学奥林匹克创始国是原捷克斯洛伐克、匈牙利和波兰。自1 9 6 8 年在 原捷克斯洛伐克首都布拉格举行第一届竞赛以来，除1 9 7 1 年停赛一年外，每年 一届。现今已有6 0 多个国家和地区参加这项活动。 宗旨：参考段连运教授的观点，i c h o 的宗旨主要有三条【2 】：( 1 ) 强调化学 对于科学技术和经济发展的重要性，以激发青少年学生学习化学的兴趣和积极 性。( 2 ) 使化学教育在整个教育中的地位和作用得到充分肯定，为各参赛队提供 相互交流化学教育情况和经验的机会，特别是就发现和培养化学资优学生的途径 和方法进行切磋。( 3 ) 力图使所有参赛者都获得知识、能力和素质的全面提高。 【1 1 全国高中学生化学竞赛章程 m 第一条，2 0 0 6 【2 】段连运国际化学奥林匹克和我国的化学竞赛化学教育明1 9 9 5 ( 2 ) ：3 9 4 4 l 为此，它的每个环节( 预备题、理论考试、实验考试及其他赛外活动) 都尽量创 造条件，使学生接触最新的科学技术发展成果，获得最新概念，同时引导学生深 入思考，鼓励它们创造性地工作，开发青少年的潜力和独立工作能力，使他们建 立并加强进取心和竞争意识，培养持久性、思维和工作的准确性、创造性及强烈 的社会责任感和敬业精神。 主办国和举办时间：i c h o 由参赛国轮流主办，经费由东道国提供。举办时 间一般为每年七月上旬【3 】。 代表队：能申请参赛的是非化学专业的普通中学的正规学生，且赛时年龄在 2 0 岁以下。每个国家队由4 名学生、2 名教师组成，教师是国际化学奥林匹克评 审团的当然成员。每队还可以有一名嘉宾( g u e s t ) 和一名科学观察员( s c i 饥t i f i c 0 b s e n ，e r ) 。 赛程：由理论和实验两部分构成。两部分比赛时限都是五个小时，不在同一 天内举行( 一般实验先考) 。两个部分的成绩是独立的，理论部分占总分的6 0 ， 实验部分占4 0 ；两个成绩之和即为选手的总分。 竞赛题：由主办国安排，一般由大学教授和中学老师命题。由于各国的化学 课程有所差别，在国际化学奥林匹克竞赛前几个月，主办委员会提供模拟试题。 竞赛时，主办国要准备英语、法语、德语和俄语四种译文的竞赛题。导师负责把 英文版的试题翻译成他们的母语，以方便学生作答彳考试之后，考卷将由一个举 办国指定的委员会评审。导师可以在这一轮评审之后与大会裁判商议评分标准， 以保证评分的公平。由于导师们在比赛开始之前事先了解了题目，所以学生和导 师的任何交流都是严格禁止的。 奖项：竞赛设一等奖( 金牌，1 0 士2 ) 、二等奖( 银牌、2 0 士2 ) 、三等 奖( 铜牌、3 0 士2 ) ，其余参赛者则授予参赛证书。未能取得奖牌但在某一题 目满分的参赛者可获荣誉奖，在理论或实验部分的测试中获得最高分的选手可获 特别奖。 2 、全国高中学生化学竞赛简介 n c h o 分为两个阶段：“全国高中学生化学竞赛( 省级赛区) ，简称初赛： 和“全国高中学生化学竞赛”，简称决赛。参加初赛的选手为普通高中学生， 年龄在来年国际竞赛前小于2 0 岁。决赛选手名额为每个省、市、自治区5 名。 【3 】宝冬梅全国高中学生化学竞赛( 贵州地区) 的现状、问题及对策贵州师范大学硕士学位论文2 0 0 7 ：3 4 2 初赛在每年9 月中旬举行，笔试( 3 小时) ，全国统一时间在各省市自治区i 分若干考场同时进行，省级竞赛的试题至少有7 0 来自中国化学会委托的命题 j 组。 决赛在来年春节前，一般为每年1 月份举办冬令营进行( 从1 9 8 8 年开始， 由夏令营改成冬令营) ，分理论竞赛( 4 小时) 和实验竞赛( 4 5 小时) 两轮。 冬令营的理论试题由中国化学会委托的命题组承担，而实验试题则由承办单位提 供( 从1 9 9 5 年起，全部由承办省、市命题) 。决赛后，奥林匹克工作委员会参 考竞赛成绩，挑选1 4 2 0 名获奖者作为国家集训队预备队员。再经过一轮严格选 拔，最后确定4 名队员组成国家代表队进军i c h o 【4 1 。 3 、我国竞赛高考加分和保送政策调整 2 0 1 0 年以前，参加全国高中学生化学竞赛( 省级赛区) 获一等奖的学生不 超过总人数的1 ，这批学生均可获得大学保送生资格。 但从2 0 11 年后，只有获得决赛一等奖，并被中国科学技术协会遴选为参加 国际( 数学、物理、化学、生物学、信息学) 奥林匹克竞赛国家队集训的学生， 才能在应届毕业当年获得高校招生保送资格。 而获得省级赛区一等奖的学生，不再具备高校招生保送资格和高考加分资 格；即使获得全国决赛一、二、三等奖的学生，也仅能在应届毕业当年由生源所 在地省级高校招生委员会决定是否在其高考成绩基础上增加不超过2 0 分向高校 投档，而不再具备高校招生保送资格。不过，虽然不具备保送资格，但获奖学生 参加高校自主招生时，在同等条件下高校是优先考虑给予参加考核资格的 5 1 。 1 1 2 国内外研究现状 目前，有关高中学生化学竞赛的网站和论文并不少，但网站一般只介绍历届 竞赛试题、竞赛流程、获奖名单等信息，缺乏系统研究的论文。 在中国知网中，以“高中化学竞赛”为题目，在模糊条件下对2 0 0 1 2 0 1 0 年的文献进行检索，共找到有关化学初赛、决赛和国际奥林匹克的论文8 3 篇。 其中属于发布信息的有4 9 篇，这类文献分为两类，一类为试题、答案发布，另 一类为开幕、闭幕及获奖名单公布。前者主要由化学教育杂志每年固定刊登， 【4 】段连运国际化学奥林匹克和我国的化学竞赛化学教育 j 】1 9 9 5 ( 2 ) ：3 9 4 4 翻h 印：w 眦m o e 嗣u 嘶u b l i c f i l e s b u 咖髓s l l 廿n l f i l e s m o e s 3 2 5 8 2 0 1 0 1 2 触毋( _ 1 1 2 3 7 9 h n i l l 中华人民共和国 教育部 3 内容为全国高中学生化学竞赛决赛的理论试题、答案和实验试题，为广大参赛学 生和指导教师提供了权威的试题和答案来源。如“第2 3 届全国高中学生化学竞 赛理论试题”、“第2 3 届全国高中学生化学竞赛理论试题答案”、“第2 3 届全国高 中学生化学竞赛实验试题”等。 此外，有关竞赛研究的有3 4 篇。根据其探讨的内容侧重点，可将这些文献 归为以下几类：( 1 ) 专题研究型，1 4 篇；( 2 ) 解题方法型，3 篇；( 3 ) 培训经验 交流型，9 篇；( 4 ) 国际比较型，3 篇；( 5 ) 国内区域研究型，5 篇。各类型所 占比例的多少如图1 1 所示。 图1 12 0 0 1 0 1 0 年文献分析 1 、专题研究型 这类文献针对某一类知识点，例如有机化学、电化学、无机化学等，对某一 年或多年的竞赛试题进行专题研究。例如：“2 0 0 9 年全国高中学生化学竞赛初赛 有机试题赏析 、“例析高中化学竞赛中的数列题型”、“高中化学竞赛试题中的电 化学知识点分析 、“解析全国高中化学竞赛热点元素卤素 等。 2 、解题方法型 专注于对一道或几道典型题目的讲解，对其进行深入分析并进行适度拓展。 例如：吴勇在“浅谈2 0 0 6 年全国高中学生化学竞赛第4 题 一文中，通过分析 一个题目，探讨了晶体晶胞结构和多重平衡问题【6 】。而肖小明则通过分析2 0 0 5 年决赛第7 题，讨论了稳态近似和平衡假设理论的应用范围【7 1 。 3 、培训经验交流型 【6 】吴勇浅谈2 0 0 6 年全国高中学生化学竞赛第4 题化学教育川2 0 0 6 ( 8 ) ：6 3 6 4 【7 】肖小明关于推导反应速率方程中的稳态近似与平衡态假设方法对2 0 0 5 年全国高中学生化学竞赛的 一道试题解法辨析化学教育 j 】2 0 0 5 ( 8 ) ：6 3 弼 4 该类文献大部分作者为取得一定成绩的竞赛指导教师i 将其本校竞赛培训工 作的经验发表，供同行借鉴。例如：许志勤( 2 0 1 0 ) 提出；做好竞赛辅导工作要 抓好以下途径：全面重视，构建科学的竞赛管理体系；善于发现，培养优秀的竞 赛选手；优化队伍，建立团结精干的教练队伍【8 】。也有少量科研人员，对高中化 学竞赛培训提出总体规划，例如，鲁继科( 2 0 0 6 ) 从目标的定位、培训的模式、 选手的选拔和培训内容的设计四个方面对高中化学竞赛培训进行了总体规划【9 】。 4 、国际比较型 在目前我国竞赛高考加分和保送政策调整的形势下，借鉴各国竞赛培训流程 和方式就显得很有必要，这类文献的重要性也就凸显出来。目前对英国、美国和 加拿大的奥林匹克竞赛介绍较为详细。如：张命华( 2 0 0 9 ) 指出，英国看似没有 奥赛培训，但其a l e v e l 化学课程基本涵盖了国际化学奥林匹克大纲一级、二级 标准，修学a m e l 课程的高中生不需要参加专门的培训就能参加化学竞赛活动。 其成熟的大学预科课程值得我国借鉴【1 0 1 。 5 、国内区域研究型 这类文献以硕士论文为主，研究的对象主要为初赛试题和某地区竞赛现状， 并提出相应的对策。目前的文献中，3 篇研究内蒙古地区，1 篇研究贵州地区， 还有l 篇介绍台湾奥林匹克竞赛流程和试题。通过研究发现，台湾竞赛实验计分 占总分5 0 ，高出大陆实验计分1 0 。近年更是将实验细分为实验设计和实际 操作两项，其对实验的重视程度值得大陆借鉴【1 1 】。 1 1 3 研究问题的确立 从文献梳理中可以发现，化学竞赛是专家、教师和相关研究人员的研究热点， 但综合分析近十年研究竞赛的论文，可发现大部分仍然停留在分模块解析、论述 和经验交流层面上，对初赛、决赛试题体系作整体梳理，系统地统计分析的论文 还比较缺乏。 而在当前取消化学竞赛省级一等奖保送和加分资格的形势下，各界都在议论 纷纷，学生参与竞赛的热衷程度势必会有所降低，将会有一大批以保送和加分为 竞赛动力的选手退出竞赛专心复习高考。而对那些抱有极大的学习化学的热情， 8 1 许志勤高中化学竞赛工作的几点做法和体会化学教与学【j 】2 0 1 0 ( 7 ) ：5 7 9 1 鲁继科高中化学竞赛培训的总体规划华中师范大学研究生学报 j 】2 0 0 6 ( 1 2 ) ：1 2 9 1 3 3 f 10 】张命华英国化学奥林匹克介绍化学教学 j 2 0 0 9 ( 1 0 ) ：5 5 1 1 1 1 施华台湾高中化学奥林匹克竞赛简介中学化学教学参考 j 2 0 0 1 ( 5 ) ：4 7 4 9 5 将化学视为深造目标的学生来说，优惠政策的大幅缩小也会让他们感到压力增 大。 诚然，各界都希望以理性的眼光审视奥赛热，因此，对竞赛试题系统的分析 就显得很有必要，而分析切入点的选择也非常重要。借鉴文献的研究视角，本文 拟选择学科知识和学科能力两个维度进行分析，主要是基于以下考虑： 1 、能力的考查必须以知识为载体，竞赛选手在化学学科知识的广度和深度 方面必须有所储备，因此学科知识维度的分析必不可缺。 2 、学科知识的考查最终目的是培养学科能力，学科知识是无止境的，但只 有具备了相应的学科能力，才能对所学的知识加以灵活运用，在遇到新问题情景 时，能够综合已知、推理未知，在合理假设验证的基础上解决问题。 基于此，本论文的研究问题初步确立如下： 1 、对2 0 0 1 2 0 1 0 年全国高中学生化学竞赛( 初赛) 试题从学科知识和学科 能力两方面作描述性统计，探寻其考查规律和变化特点。 2 、对2 0 0 6 2 0 1 0 年全国高中学生化学竞赛( 决赛) 理论试题从学科知识和 学科能力两方面作描述性统计，探寻其考查规律和变化特点。 3 、对2 0 0 1 2 0 1 0 年全国高中化学竞赛( 决赛) 实验试题从操作内容和实验 能力两方面作描述性统计和分析，归纳其考查规律。 1 2 相关理论综述 化学竞赛的直接方式是进行问题解决，在问题解决过程中，思维起着不容忽 视的作用。那么，问题解决能力、思维能力和学科能力之间是怎样的关系呢? 为 了分析清楚这三个心理学概念，从而为竞赛试题选好分析的视角，笔者下面将对 问题解决、思维、学科能力进行理论综述。 1 2 1 关于问题解决的研究 问题是多种多样的，人们在生活和工作中也会面对各种问题，在心理学家们 看来，要成为一个“问题”，必须含有以下3 个基本部分【1 2 】： ( 1 ) 给定：一组关于问题已知条件的描述，即问题的起始状态。 ( 2 ) 目标：对问题结论的描述，即问题要求的答案或目标状态。 【1 2 1 王筵，汪安全认知心理学 m 】北京：北京大学出版社1 9 9 2 4 ( 2 0 0 6 8 重排) ：1 8 l 6 ( 3 ) 障碍：正确的解决方法不是显而易见的，必须间接通过一定的思维活 动才能得到答案，达到目标状态。 问题解决一般是指形成一个新的答案，超越过去所学规则的简单应用而产生 一个解决方案。当常规或自动化的反应不适应当前的情境，而需要将已习得的概 念、命题和规则，进行一定的组合才能达到目的时，问题解决就发生了【l3 1 。解 决问题是由处理问题时所涉及的种种心理活动和行为构成的，它既涉及到思维或 认知的成分，也涉及到情感或动机的成分，还包括行为或行动的成分。 在当今科学技术日益飞速发展的年代，化学教育的目的是通过让学生掌握一 些化学概念和原理，最终达到能够运用这些学科知识去解决实际问题的目标。因 此，近年来，各学科关于问题解决的研究都异常活跃【1 4 1 ，尤其是在问题解决的 程序方面，研究已经比较成熟。综合各家的理论，一般将问题的解决过程分为四 个阶段【1 5 】： ( 1 ) 理解和表征：即找出相关信息而忽略无关的信息。 ( 2 ) 寻求答案：原型匹配或创建新模板。 ( 3 ) 执行计划或尝试某种解答：这一步骤能否顺利执行和问题表征以及解 决方案的选择有直接关系。 ( 4 ) 评价结果：在元认知的监控下对答案进行核查。 在问题被表征之后，如何寻求到答案从而最终解决问题也是我们所关心的， 在这一层面上，认知心理学主要提出了三种解释： ( 1 ) 模板说。这种解释认为，通过同类题的训练，可以形成某一特定问题 的解题模式，解答问题时识别出这一“特定问题”后，即可从记忆中提供这种“模 板”，完成问题解决。 ( 2 ) 原型说。这里的原型( p r o t o t y p e ) 与模板不同，是指能代表某特定概 念的一个模型，即一类问题的内部表征，该模型由一组典型特征所组成，它可以 是也可以不是实实在在的例子。也就是说，原型是某一概念具有代表性的特征属 性的集合，概念中的其他成员与原型具有相似性。问题解决者在解决问题时，试 图寻找到该类问题解答的有关“原型 ， 解法就发现了。 ( 3 ) 特征分析说。这种解释认为， 一旦记忆中有与新问题相匹配的原型， 问题解决是运用各种思维方式对问题进 ”1 陈琦，刘儒德当代教育心理学 m 北京：北京师范大学出版社2 0 0 6 5 重印：1 5 l 1 4 1n o 衄锄r c i d ，m e i - j u n g 、钿g t h es o l “n go f p r o b l e m si nc h 锄i s n y ：m e m o r c 叩d c dp r o b l 锄s 嗍 r e s c a r c hi ns c j e n c e & 钕h n o l o g i c a le d u c a l i o n ，2 0 0 2 ：2 0 1 1 5 】陈琦，刘儒德当代教育心理学【m 】北京：北京师范大学出版社2 0 0 6 5 重印：1 5 7 1 6 1 7 行分析，提取有关特征，并重新组合。而长时记忆中储存有各种信息的特征， 这些信息特征与新问题中所抽取的信息特征进行分析和整合，若获得最优匹配， 则问题即获得解决。 目前，心理学家们更倾向于接受原型说，认为原型说比较合理，能够说明人 类快速的类型识别。鉴于此，国内有学者从问题解决的过程来分析化学难题的产 生机制 1 6 】【1 7 】，一道题之所以可以称之为难题，可能是由于这道题具有以下几方 面特征： 1 、由于知识因素及信息难度造成的问题难以表征 知识因素的影响为：由于学生知识结构有所缺陷而造成不能完整识别题目所 提供的对解题有用的信息。 信息难度的影响有两方面：原始信息转化为对解题有用的信息需经过的步 骤；信息量的多少。李芳( 2 0 0 7 ) 通过实验证实，学生对化学问题的解决障碍 较多发生在表征阶段，信息识别往往会出现错误；问题呈现的形式和学生认知结 构都可能引起化学问题表征障碍，其中学生认知结构影响尤为明显，但问题关系 的复杂性也会对学生造成明显干扰。 2 、解题的原型缺失或原型匹配不成功 所谓原型，是指“关于范畴的最典型的样例的设想 ，化学问题解决的原型 就是各种样例。对于没有原型以供操作，或者学生所具有的原型无法与之相匹配 的试题，对学生的思维要求就会更高。 由以上关于问题解决的过程及影响因素的综述中，可以看出，问题解决是思 维的基本技能之一，在问题解决的初始阶段，学生在迈过了学科知识及试题呈现 形式其主导作用的问题表征阶段后，在后一阶段的寻找解题原型，甚至创造全新 的解题方法过程中，思维将发挥很大的影响作用。 由于思维与问题解决能力密切相关，有不少心理学家将思维几乎等同于问题 解决，认为思维是“有机体( 人或动物) 在认识和解决问题时的心理体验”【1 8 】， 如m a y e r 在1 9 9 7 年的时候就曾经将问题解决几乎等同于思维【1 9 】。近年来，有关 问题解决的研究热点都集中在问题表征和问题解决策略上，而这两方面都需要思 维的参与，尤其是后者。 【1 6 】魏巍从问题解决机制分析化学难题化学竞赛 j 2 0 0 8 ( 5 ) ：5 7 5 9 【1 刀李芳高中生化学问题表征中信息识别差异的研究2 0 0 7 年华东师范大学专业硕士学位论文：4 8 m 艾森克主编，阎巩固译心理学一条整合的途径【m 】上海：华东师范大学出版社2 0 0 1 ：2 3 5 【1 9 】g h m es h a l f o f d j - e m c c r e d d c o g l l i t i v e 鲥c eq u e s t i o nf b rc o g i l i t i v ed e v e l 叩m t ：山ec c 印t so f l e a n l i n g ，卸a l o 酗柚dc a p a c i 够i 舶1 i n g 觚dl i l s 饥l c t i o n m ，l9 9 8 ( 8 ) ：2 8 2 2 8 7 8 1 2 2 关于思维的研究 在心理学中，思维是指人脑对客观现实的概括的、间接的反映过程，它主要 表现在人们解决问题的过程中【2 0 】，是一种高级的心理活动形式。思维具有思维 品质。思维品质是指人们在思维过程中所表现出来的各自不同的特点，如敏捷性， 灵活性，深刻性，独创性和批判性等。 思维的过程主要有分析和综合、比较和分类、抽象和概括、系统化和具体化。 ( 1 ) 分析和综合：分析是把一个事件的整体分解为各个部分，并把事件的 各个属性都单独分离的过程。综合就是分析的逆向过程，即把事件里的各个部分、 各个属性都结合起来，形成一个整体的事件。 ( 2 ) 比较和分类：比较是指在分析和综合的基础上，进一步确定事物之间 的共同点和差异点。分类是指在比较的基础上，根据对象的共同点和不同点，将 它们区分为不同种类的过程。 ( 3 ) 抽象和概括：抽象是指把对象的共有特征、共有属性都抽取出来，并 对与其不同的，不能反映其本质的内容进行舍弃的过程。概括是指将抽象出来的 对象的共同属性联合起来的过程。 ( 4 ) 系统化和具体化：系统化即将事物在分析和归类的基础上，形成比较 完整的体系。具体化是将经过抽象、概括后的一般特征和规律同某一具体的事物 联系起来的过程。通过具体化，可以更好地了解一般规律，也可检验学生对知识 是否正确掌握。 思维的表现形式主要有：概念、判断和推理。 根据不同的标准，思维其有着不同的分类方式，如：根据思维过程的指向 性不同，可分为集中思维( 也称求同思维或辐合思维) 和发散思维( 也称求异思 维) 。根据思维的新颖性、独创性程度，可分为：常规思维和创造性思维。 根据思维任务的属性和解决问题的方式，可分为：直觉行动思维、具体形象思维 和逻辑抽象思维。 大量的研究表吲2 1 】【2 2 】【2 3 1 ，高中生在化学问题解决过程中，经常会出现所谓 的“粗心而导致做错或无法解答的题，即使是当他们的化学学科知识储备量已 1 2 0 1 沈德立，阴国恩基础心理学( 第二版) 【m 】上海：华东师范大学出版社2 0 1 0 7 ：9 1 仁1 1 吴鑫德高中生化学问题解决思维策略训练的研究西南大学博士学位论文2 0 0 6 ：4 8 程俊高中化学思维训练研究华中师范大学硕士学位论文2 0 0 3 ：1 1 1 2 l 冽施金锋高中化学计算解题c o r t 思维训练研究华东师范大学2 0 0 6 年专业硕士学位论文2 6 ：2 s 9 经达到解题要求时，有时也会由于思维过程不流畅而难以匹配到合适的原型，进 而无法寻找到合适的找到解题方法。这就启示我们，需要在传授化学学科知识的 基础上，有针对性地开展思维训练。有效的思维训练能促进学生更有意义、更自 觉地运用分析、联想、概括、推理等思维过程，来促进问题的解决。 1 2 3 关于学科能力的研究 能力，在心理学中是指，个体顺利完成某种活动所必须具备的心理特征，它 直接影响活动的效掣2 钔。人要顺利地完成一种活动，基本和必备条件就是能力， 但能力并不是完成某种活动的全部心理特征，还要受诸多因素的影响，如身体健 康、知识经验、性格特征、兴趣与爱好等。在这所有因素中，只有能力是直接影 响活动效率的。 化学教育中“能力 一词，最早可追溯至1 9 9 0 年修订颁布的全日制中学 化学教学大纲，其中正式提出“逐步培养和发展学生的观察能力、思维能力、 实验能力和自学能力”。此后，化学教育界对化学学科能力展开了热烈讨论。 1 9 9 7 年，林崇德提出 2 5 1 ，一切学科能力都要以概括能力为基础，并且应当 有思维品质的参与。他认为，思维品质的表现形式包括五个方面：深刻性、灵活 性、独创性、批判性和敏捷性。 2 0 0 2 年，修订的全日制普通高级中学化学教学大纲中，除原有的观察、 思维、实验和和自学能力外，还首次提出了“科学探究能力”。 对学科能力的概念界定和构成要素，长久以来，学术界也尚无统一的定义。 张警鹏( 2 0 0 6 ) 认为，所谓学科能力，是指学生面对一定的学科问题情境， 通过个体特定的心