中专学生在化学实验教学中进行思维训练的实验设计研究

1、中专学生在化学实验教学中进行思维训练的实验设计研究发布时间：2008年6月30日 江世兵 (广东省新兴中药学校广东新兴 527400 ) 摘 要：本文首先阐述了思维特性、思维结构及其发展，提出了思维是发展变化的、是分层次的，思维在很大程度上受到认知因素的影响，中专学生正处于抽象逻辑思维开始发展的阶段，在这一时期，培养学生掌握、运用科学的思维方法，对其现阶段的学习和未来的工作都将起到很大的促进作用。接着分析了中职学生思维发展特点和化学学科特点后提出了中职化学实验教学中经常用到的思维方法。最后详细阐述中专学生在化学实验教学中进行思维训练的实验设计研究。 关键词：中等职业学校; 化学实验教学; 思维

2、训练; 化学涉及到医药卫生工作的方方面面。化学教学是中等卫生职业学校基础课教学的主要任务，化学学习效果是学生学习能力的重要方面。目前，中等卫生职业学校存在着招生难，就业难，学生基础差，化学学习困难等现状，成为制约中等卫生职业学校学生素质全面发展的重要因素。现代教育应该真正以实现素质教育为目标,努力使学生学会学习、学会生存、学会创造,培养具有创新精神、实践能力和终身学习能力的新世纪人才,以促进个人和社会的共同发展。而达成这一目标的首要条件是教学生学会学习、学会思维。 思维，很多心理学家从不同的角度提出了不同的见解。思维的结构就是思维的基本过程，思维的过程主要是由分析和综合组成的；分析和综合在思维

3、里主要表现为抽象和概括。思维活动是人类实践的基础；思维过程和思维结果是统一的；人的心理是共性与个性的统一，既有一般规律，又是分层次的。儿童青少年思维结构的发展一般是划分为三个阶段：（1）直观行动思维（在对实际物体所进行感知和操作过程中的思维）；（2）具体形象思维（借助于具体形象进行的思维）；（3）抽象逻辑思维（借助于语言和逻辑推理进行的思维），这个阶段又可分为初步逻辑思维、经验逻辑思维和理论型逻辑思维。中职学生正处于抽象逻辑思维开始发展的阶段。1.中专学生思维发展特点及化学思维1.1 中专学校学生的思维发展特点1.1.1 一般特征 中专学校学生大都是经历了初中阶段的教育后进入中专学校继续接受教

4、育的。这些学生年龄大多数在17、18 岁左右，正处于青年初期，在这一年龄阶段，学生思维的一般特征是：思维能力发展迅速，抽象逻辑思维处于优势的地位，可以逐渐的脱离感性材料的直接支持，已经能够用理论作指导来分析综合各种事实材料，从而不断扩大自己的知识领域。可以进行假设性的、预计性的思维，形式运算思维逐渐取代具体运算思维而占主导地位。思维活动中自我意识和监控能力明显化。辨证逻辑思维发展迅速，在学习知识、分析和处理问题中逐渐认识事物复杂的因果关系，认识个别与一般，归纳与演绎，对立与统一等关系，并逐渐形成辨证思维。在思维品质方面，思维的敏捷性和灵活性已基本定型，深刻性逐步发展，独创性和批判性的发展相对较

5、晚，但进步显著。这一年龄阶段是学生思维发展的一个关键时期或成熟时期，随着思维的不断成熟，年龄差异的显著性逐渐减少，个体差异的显著性却越来越大。因此，在这个阶段，学生思维可塑性空间大，是思维训练的黄金季节，我们应赶在学生的思维定型之前，加以科学的训练，使思维向高级形式发展。1.1.2 个体差异 在一定年龄阶段，学生的思维特征具有一定的稳定性和普遍性，但是由于社会和教育条件在人身上所起作用的情况不尽相同，因而在他们思维发展的进程和速度上，彼此之间有一定的差距。社会条件的差异、文化背景差异、教育措施的差异及个性差异等，都会带来思维的个别差异，主要表现为思维品质高低不同、思维结构不同等。这个阶段的学生

6、，思维既有共同特征、又有个别差异。所以，我们在化学实验教学中培养、发展学生的思维，必须以此为依据。1.2.中专化学思维特点 化学学科本身就是思维的载体，化学学科是借助于各种思维方法和策略才得以发展起来的，思维性是化学学科的典型特征。特别是中专阶段，化学教学逐渐脱离感性材料的直接支持，程序性知识和策略性知识占有更高的比例，学生学习更多的依赖于理性的抽象的思维，这使得化学学科的思维性表现得更为明显。1.2.1化学抽象思维 化学学科中的科学抽象就是通过思维透过一类化学事物的表面现象、抽取其共同的主要的方面，把握其一般本质的认知过程和思维方法，其成果有化学概念、化学术语符号、化学思想模型等。化学抽象思

7、维的要求是：去伪存真、去粗求精、由此及彼、由表及里。通过这一过程，使对化学事物的认识由感性认识飞跃到了理性认识。化学抽象思维的方式有两种：一种是将观察到的物质及物质变化的感性材料和分散学习的书本知识进行思维加工，形成化学基本概念、基本理论。另一种是对化学事物关系的抽象，如元素周期律抽象出了各元素的排列规律及其性质递变规律，化学反应速率公式将物质浓度的变化与时间的关系抽象为一个数学公式，化学反应方程式不仅表示一个真实的物质间的反应，同时它还表示它们相互作用的量的关系，元素符号不仅能表示某种元素，同时它又表示该元素的一个原子，化学式不仅表示某种单质或化合物，同时它又代表单质或化合物的一个分子或组成

8、元素间的定量关系。在进行化学抽象思维的过程中，常常借助于概念、判断、分析、综合、类比等方法。1.2.2由宏观到微观的思维 由宏观到微观的思维就是透过物质的宏观现象，能进行由浅入深、由表及里、进入微粒间相互作用的微观世界的思想方法和思维方式。能够认识物质的性质与物质组成、结构间的关系。化学现象都是大量分子的统计行为。揭示化学事物和现象的本质基本上都要从原子、分子的角度进行分析，需要用宏观和微观相结合的方法。例如，同为碳元素，金刚石、石墨、足球烯三种单晶硅碳由于原子间的结合方式不同，导致诸多性质的差别。而组成相同、化学键相同，仅空间排列不同，则性质也有差别，如两种手性不同的光学异构体常常是一种药效

9、较好，另一种较差，甚至有毒。微观结构决定宏观性质，宏观性质又体现微观结构。1.2.3 化学实验思维 化学实验思维是指能运用所具备的化学知识分析有关化学实验现象，通过推理、判断作出正确的结论。在获得化学认知的过程中，化学实验是基础，有关化学的概念、定律、规律都是从化学实验的客观事实中抽象和概括出来的。在化学实验过程中，思维是解剖刀，它使人们透过现象看本质；思维是显微镜，它使人们从宏观领域进入微观世界。1.2.4 化学假说思维 化学假说思维，是指依据已知的化学知识和搜集到的感性材料，经过科学抽象和逻辑推理，对所研究的目标做出初步的推测性的设想和理论解释。假说总是与验证结合在一起的，只有通过了验证是

10、科学合理的，假说才成立，近而成为一种理论。化学科学发展的一般途径是：从观察、实验入手，经过科学思维提出假设，再经过实验、观察的检验与修正形成科学理论，如此循环不断深入。在化学教学中，虽然不要求完全依照科学家的思路去获得对问题的认识，但是，应当让学生理解这一过程，使他们在遇到困难时能够运用这一思维方式。分析化学学科特色，研究中专化学教学中思维的特点，是我们训练学生思维的着陆点，是思维训练与化学教学的结合点。1.3 中专化学实验教学中的思维方法 正确的思维方法有很多类型，比如王磊在化学学习的认知操作研究中对思维活动类型按照抽象性、目的性和不同需要、思维的智力品质、思维的方向进行分类，分为具体形象思

11、维、抽象逻辑思维、求解性思维、创造性思维、辐合思维及集合思维等。在马宏佳的化学教学论中，思维方法分为理性方法和逻辑方法。这两种分类只是分类依据不同，说法不同，有很多相同之处，综合上述两种分类方法，笔者认为中专化学实验教学中经常用到的思维方法同化学教学中用到的思维方法是类似的。这些思维方法，尽管在教学中根据不同的内容有所侧重，但它们是相互交织、相互渗透的，在教学中应引导学生综合运用这些思维方法去掌握知识和解决问题。 下面就根据中专学生的学习特点，探讨中专学生在化学实验教学中进行思维训练的实验设计。2.中专学生在化学实验教学中进行思维训练的实验设计研究2.1 实验对象 本研究采用实验班和对照班前后

12、测实验设计模式。教学实验是在我校2006级学生中进行的。因为我校，只在新生一年级开设专业基础课，化学课在其中。到了二、三年级只开设专业课. 化学课是很多专业的基础课，如中药、药剂、医学检验专业等。一年级新生经过了初中阶段的学习，具备了一定的化学基础知识和实验能力，能够保证教学实验的顺利进行。 本研究从我校2006级新生中选取了84 名学生作为研究对象。 表1 试验班和对照班人数对照年级试验班对照班班级人数班级人数一年级新生11 班42 人新生6 班42 人 本研究的自变量是结合思维训练进行化学实验教学，因变量是解决化学实验问题的能力，以化学实验测试成绩为指标。本研究的控制变量是实验前学生的化学

13、基础知识、解决化学实验问题的能力、任课教师的业务水平。本研究处理控制变量的方法是： （1）对所有新生班采用同一化学实验测试题测试，测试方式、记分标准、评卷人员都统一。 （2）选取化学成绩无差异的两个班，随机安排一个班接受实验训练，另一个班不接受实验训练。 （3）挑选两名知识水平、年龄和教龄等条件相当的教师分别担任两个班的任课教师。 （4）确保接受实验训练的班级“单盲”（学生不知道）和不接受实验训练的班级“双盲”（教师、学生都不知道）的实验过程。2.2 材料 （1）前测和后测的实验试题是根据现有测试题改编的。 （2）经过调整的实验内容和实验形式。（见表2） 表2 实验内容和实验形式调整方案章增加

14、和改进的实验第二章 卤素设计检验家中的食盐是否是碘盐？（学生探索实验）卤化银见光分解第三章 硫氧族元素二氧化硫串联实验（学生实验）设计浓硫酸与铜反应的装置（学生探索）第四章 氮 磷化肥磷酸钾二铵的鉴别稀硝酸与铜反应制一氧化氮（师生探索实验）变色喷泉（演示实验）第五章 电解质溶液溶液的PH 值土壤酸碱性的测定（学生探索实验）加热促进盐的水解（边讲边实验）变色的卷心菜汁（趣味性实验）2.3 研究程序及方法 （1）选题:根据对一些中专学校实验教学的问卷调查分析，确定“结合思维训练进行中专化学实验教学的研究” （2）提取有利于思维训练的教学方法和教学原则以及有效的思维训练的途径和实验内容。 （3）前测

15、:对2006 级所有新生进行化学实验试题测试，并采用均数差异性和 2 检验进行统计分析，以确定被试。 （4）结合思维训练进行化学实验教学，时间为一学期。 （5）后测:结合思维训练的化学实验教学结束后，对所有被试进行化学实验试题测试。测试结果采用均数差异性检验和2 检验进行统计分析。根据分析结果得出初步结论。2.4 实验结果的统计处理方法 对测试结果用均数差异性检验和2 检验进行评价。2.5 试验班与对照班的前测结果及分析 表3 试验班和对照班在进行思维训练教学前的测验结果样本人数ni均分标准差siZD检测结果对照班4274.1713.180.12试验班4273.5513.461.96无显著差异

16、 根据均数差异检验方法，对表3 分析： 试验班均分73.55 分，标准差13.46；对照班均分74.17 分，标准差13.18。试验班和对照班是否存在差异，不能简单从均分成绩判断，还需要进行统计学上的Z检验。 在均数差异的Z 检验中，首先假设试验班和对照班无显著差异，然后计算统计量Z 值，根据Z 值确定P 值，规则是Z0.05，此时认为差异不显著；1.96Z0.01，此时认为差异是显著的。从表3 看出，Z=0.210.05，接受假设，在0.05 水平上认为试验班和对照班在教学实验前无显著差异。2.6 实验班与对照班的后测结果及分析 （1）均数差异性检验:分析表4，对照班均分75.93 分，标准

17、差9.85；试验班均分79.98 分，标准差8.69。假设试验班和对照班无显著差异，计算Z=2.001.96，P 2 （3）0.01=11.34，根据小概率原理，拒绝“试验班与对照班（即接受思维训练班与不接受思维训练班）与测试成绩是独立的假设，即成绩与是否进行思维训练教学有关，即测试成绩和结合思维训练教学之间有一个高度的正相关。2.7 研究的初步结论 综合以上研究，得出如下结论：对中专学生进行思维训练的化学实验教学能有效提高其化学实验测试成绩。因此，在化学学科教学过程中，结合化学学科特点进行思维训练十分必要。在平时的化学实验教学中，只要有意识地进行思维训练，就可以显著地提高学生的化学实验成绩。参考文献：1 林崇德，朱智贤，思维发展心理学M，北京，北京师范大学出版社，1986，112 C.鲁宾斯坦著，赵壁如 译，关于思维和它的研究道路M，北京，科学出版社，19633 张孔义，西方 思维教学研究的新进