高二文科生化学认知策略应用情况的探查
2022-06-08
摘要：通过问卷测试和发声思维等方法，对高二文科生的化学认知策略应用情况进行了探查。结果显示，学生的复述策略以意义复述为主；对信息的精加工以“扩展与引申”和“概括”策略为主；学生以列提纲法为主要组织策略。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词：高二文科生；认知策略；测验分析
文章编号：1005–6629（2014）1–0024–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
高二文科学生大多物理和化学学习不够理想，对科学课程的兴趣不大，但他们大多数仍要学习“化学与生活”模块的知识（针对江苏省而言）并要通过高中学业水平测试。该模块内容覆盖面较广，与社会生产生活联系紧密，注重实践应用性。而当前，针对文科生化学学习的认知策略研究相对较少。为此，笔者以“化学与生活”模块知识为载体，通过测验和发声思维等方法进行了相关研究，以了解文科生认知策略的掌握和应用情况。
1 研究的设计与实施
1.1 理论基础
加涅（R. M. Gagne，1977）认为，认知主要是指人脑对信息的加工过程，如对信息的编码、转换、储存。认知策略则是学习者用来调节自己内部注意、记忆、思维等过程的技能，其功能在于使学习者不断反省自己的认知活动，是一种处理内部事物的能力[1]。
温斯坦等（Weinstein， et al.，1983）将认知策略分为复述策略、精加工策略和组织策略等。复述策略（rehearsal strategy）是指为了在记忆中保持信息而对信息进行重复识记的策略[2]。对于某些简单任务，直接进行几次口头重复即可，这是机械复述方法。而对于某些复杂任务，往往需要采用关键词复述、位置复述、联系复述、理解复述和组块复述等意义复述方法[3]。
精加工策略（elaborative strategy）是一种更高水平的更精细的信息加工策略，是对记忆的材料补充细节、举出例子、作出推论，或使之与其他观念形成联想，以达到长期保持的目的，是在意义理解基础上的信息加工策略[4]。根据已有研究，精加工策略主要包括概括法、类比法、比较法、质疑、扩展与引申和先行组织者等。施米克和格罗夫（R. Schmeck，E. Groue）的研究表明，成功的大学生比不成功大学生更常常回答出一些精加工的事例，如“我能说出两者的异同”，“新概念通常使我想到类似的概念”[5]。
组织策略（organizational strategy）是学习者根据知识、经验之间的关系，对学习材料进行系统、有序的分类、整理与概括，形成知识结构的更高水平的信息加工策略，通常有列提纲、画网络图（或概念图示）等方法[6]。应用组织策略可以对学习材料进行深入加工，进而促进对所学内容的理解和记忆。相对于精加工策略，组织策略更侧重于对学习材料的内在联系的建构。
在学习过程中，不同层次的认知策略的实际应用并不是割裂的，而往往是联合使用，从而达到对学习材料进行更深层次的加工处理。
1.2 测验设计
结合《普通高中化学课程标准（实验）》和《江苏省学业水平测试考试说明（化学）》，参考了高峰《高中生化学反应原理知识认知策略的研究》等，编制了“高二文科生化学认知策略应用情况测验卷”。测验卷分为四部分（见表1）。
主试在进行认知策略介绍时，主要通过举例说明相关策略类型。对于复述策略的介绍，以对某些内容作下划线、记住关键词、与生活实际联系等方法来加深记忆为例进行说明。对于精加工策略，主试先告知学生有类比法、比较法、质疑、扩展与引申等策略并简单阐述概念，随后以扩展与引申策略为例，主试从“疏松剂如小苏打，能使食品酥脆、疏松”出发，扩展到“疏松剂可以受热分解产生气体”，“气体可以使食品内部形成均匀致密的海绵状多孔组织”，从而引申出“疏松剂受热分解产生气体而使食品酥脆、疏松”这一扩展与引申就加深了我们对“疏松剂”的理解，把“知其然”深化为“知其所以然”。对于组织策略，主试先告知学生组织策略的概念及列提纲、画网络图等具体策略，并以北美五大湖为例，包括Huron（休伦湖）、Ontario（安大略湖）、Michigan（密歇根湖）、Erie（伊利湖）、Superior（苏必利尔湖），采用提纲式（或金字塔式）取其第一个字母组合为“HOMES”来完成材料的组织，完成对五大湖名称的记忆[7]。
1.3 调查实施
进行大范围测验前，先做了小样本测验，并根据测验结果对试题的数量、表达形式和提问方式等进行修正。然后采用了整体抽样的方法，选择了江苏省四所高中的高二文科学生作为测验对象，这些学生的教学进度和教材相同。共发放测验卷206份，回收有效测验卷202份。
1.4 测验分析与数据处理
试卷回收后，批阅与复述策略和精加工策略相关的试题，实行采点计分，即学生根据试卷所给阅读材料，能正确复述或分析出一点，计1分。对两类试题分别计分，并根据认知策略类型对学生所回答的信息进行分类汇总。对于组织策略应用的试题，则根据学生对试题材料所采用的不同组织方式进行分类统计，测试结果均采用spss 11.5对数据进行统计和分析。随后，根据统计结果选取部分典型个案（涵盖不同选科类型，男女生各20名）进行发声思维，以探查学生应用认知策略的思考过程。例如，对阅读材料“工业碳酸钠法脱硫技术”进行发声思维时学生进行精加工的思维行为图（见图1），笔者用“[1]”表示题给信息，用“（1）”表示学生从认知结构中提取的信息，用“①”表示加工后的信息。
从图1可以看出，该学生首先从材料中获得信息“减少煤燃烧时向空气中排放SO2”、“专题1中讲到‘石灰石法脱硫’”，推断出“脱硫的目的是防止SO2污染环境”、“可以用多种方法对煤进行脱硫处理”，再结合材料中信息“碳酸钠法脱硫的反应原理”，同时从已有认知结构中提取“石灰石脱硫的反应原理及反应产物”、“氧化还原反应的概念”等知识，进而推断出“石灰石脱硫是将硫元素氧化为石膏”、“碳酸钠法脱硫考虑吸收剂的循环使用”和“要综合考虑工业成本和经济效益”等。 2 探查的结果与分析
2.1 学生的复述策略以意义复述为主
心理学家谢切诺夫曾说，“记忆是心理发展的奠基石……如果人类没有记忆，那么感知就不能留下痕迹，人将永远处于新生儿状态”。复述是记忆的初始环节，成功的记忆必须是在正确理解、掌握并善于运用识记的一般规律的基础上才能得以实现。
艾宾浩斯（H. Ebbinghaus）和肯斯雷（Kingsley）的研究也恰恰揭示了意义复述在记忆的数量上、精确性上以及时间的节省上都大大优于机械识记。根据意义律提高记忆效果，要促使新知识与旧知识取得联系，促使学习内容与已有经验进行联系。一方面，只有当新知识纳入旧知识的系统与网络中，新知识才真正被理解；另一方面，新知识也只有固定在旧知识的“桩”上，才不会成为孤立的、零星的、易被遗忘的知识点[8]。
但是在测试中，也发现学生在复述策略应用方面还存在着不足，他们没有自觉地采用组块策略。所谓组块策略，就是将零散的构件组成有意义的单元。例如，可以通过两种缓冲溶液的作用原理对缓冲溶液构成进行初步组块——都是两种互不反应的分别呈现弱酸性和弱碱性的溶液混合，从而完成对缓冲溶液概念的深化记忆，但学生仅是以两种缓冲溶液的作用原理来复述而已。从信息加工的角度来看，组块是人对信息进行组织或再编码。可以说，要想增加阅读的容量，提高阅读教学的材料加工效率，组块策略的应用很关键[9]。
2.2 对信息的精加工以“概括”和“扩展与引申”策略为主
以“工业碳酸钠法脱硫技术”为测验材料，分类统计学生的信息精加工结果。数据显示，大部分学生在信息处理过程中进行了精加工处理，仅约5%的信息未经加工。在此基础上，笔者对部分学生进行发声思维，以了解学生进行精加工的思维过程和具体策略应用情况。研究结果表明，学生首先会采用画线法和笔记法对材料进行初步加工，对自认为重要的信息进行画线，如在“石灰石法脱硫”、“碳酸钠法脱硫技术”下画线，在空白处进行某些注释，如写出石灰石法脱硫的化学方程式，等等。在对材料的精加工过程中，学生主要采用概括法、类比法、比较法和扩展与引申等精加工策略（见表3）。概括法是在思维上对某些具有相同属性的事物从中抽取出来的本质属性，并能推广到具有这些属性的其他事物，从而形成关于这类事物的普遍认识。比较法则是对两种或两种以上有区别的相关事物进行对比分析的一种精加工方法，通过对易混淆的相关知识进行比较分析，不仅能揭示不同事物的关键特征和差异，而且能更容易地掌握新知识的内涵[10]。
扩展与引申策略又分为求同引申和求异引申两类，如“两种脱硫方法均能够在脱硫的同时讲究工业经济效益”是求同引申策略，而“石灰石法是气-固相反应，物质易于分离；而碳酸钠法是气-液相反应，需要其他相应操作进行物质分离”则是求异引申策略。学习过程中，对新知识进行扩展与引申是深化学习的重要途径，有利于思考程度增加，获得更丰富的信息与外延，也更易与已有认知结构建立连接。
随后，笔者根据结果对部分学生进行发声思维，结果显示85%的学生能较为清晰地根据提纲对所给材料信息进行重现（重述信息达到约70%以上），有15%的学生存在较多疏漏。可见，高二文科生在化学学习过程中，能较好地应用组织策略来分析材料的结构，使材料变得更有系统性、组织性、形象性，结构更加明确，使材料的内容简化、精炼化，从而更好地把握材料，形成知识的结构网络，提高认知结构的清晰度和可利用性。
温斯坦和梅耶（C. E. Wainstein， J. Mayer，1996）就提出了两种有用的组织策略：列提纲（outlining）和画地图（mapping），认为科学应用组织策略将新的、零散的知识与原有知识进行整合组织构建一个意义结构，能显著帮助学习者进行复杂知识的学习，也可以让教育者和学习者本人了解知识的掌握情况[12]。
3 结语
笔者的研究表明，高二文科生在化学学习过程中能较好地应用意义复述、概括、扩展与引申、列提纲等认知策略，同时还存在一定问题，如组块策略、知识网络图等策略还有待提高。目前，学术界已普遍认为认知策略作为一种内隐的认知技能是具有可教性的，是可以通过一定的研究方法加以揭示，并形成可供传授的知识体系进行教学的[13]。教师可以通过实施学习心理、学习动机的积极影响和特定的策略训练来不断提高学生的认知策略的掌握和应用水平。
参考文献：
[1][2][4][6][7][11]张大均.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，2004：165～166，249，252～261.
[3][8][10]皮连生.教育心理学[M].上海：上海教育出版社，2004：60～62，114～118，139～152.
[5][9]施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，2001：239～240，267～271.
[12]庞维国.自主学习——学与教的原理和策略[M].上海：华东师范大学出版社，2003：218～224.
[13]肖谷清，肖小明等.化学教学中认知策略的教学训练[J].化学教育，2005，（3）：22～23.
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关键词：高二文科生；认知策略；测验分析
文章编号：1005–6629（2014）1–0024–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
高二文科学生大多物理和化学学习不够理想，对科学课程的兴趣不大，但他们大多数仍要学习“化学与生活”模块的知识（针对江苏省而言）并要通过高中学业水平测试。该模块内容覆盖面较广，与社会生产生活联系紧密，注重实践应用性。而当前，针对文科生化学学习的认知策略研究相对较少。为此，笔者以“化学与生活”模块知识为载体，通过测验和发声思维等方法进行了相关研究，以了解文科生认知策略的掌握和应用情况。
1 研究的设计与实施
1.1 理论基础
加涅（R. M. Gagne，1977）认为，认知主要是指人脑对信息的加工过程，如对信息的编码、转换、储存。认知策略则是学习者用来调节自己内部注意、记忆、思维等过程的技能，其功能在于使学习者不断反省自己的认知活动，是一种处理内部事物的能力[1]。
温斯坦等（Weinstein， et al.，1983）将认知策略分为复述策略、精加工策略和组织策略等。复述策略（rehearsal strategy）是指为了在记忆中保持信息而对信息进行重复识记的策略[2]。对于某些简单任务，直接进行几次口头重复即可，这是机械复述方法。而对于某些复杂任务，往往需要采用关键词复述、位置复述、联系复述、理解复述和组块复述等意义复述方法[3]。
精加工策略（elaborative strategy）是一种更高水平的更精细的信息加工策略，是对记忆的材料补充细节、举出例子、作出推论，或使之与其他观念形成联想，以达到长期保持的目的，是在意义理解基础上的信息加工策略[4]。根据已有研究，精加工策略主要包括概括法、类比法、比较法、质疑、扩展与引申和先行组织者等。施米克和格罗夫（R. Schmeck，E. Groue）的研究表明，成功的大学生比不成功大学生更常常回答出一些精加工的事例，如“我能说出两者的异同”，“新概念通常使我想到类似的概念”[5]。
组织策略（organizational strategy）是学习者根据知识、经验之间的关系，对学习材料进行系统、有序的分类、整理与概括，形成知识结构的更高水平的信息加工策略，通常有列提纲、画网络图（或概念图示）等方法[6]。应用组织策略可以对学习材料进行深入加工，进而促进对所学内容的理解和记忆。相对于精加工策略，组织策略更侧重于对学习材料的内在联系的建构。
在学习过程中，不同层次的认知策略的实际应用并不是割裂的，而往往是联合使用，从而达到对学习材料进行更深层次的加工处理。
1.2 测验设计
结合《普通高中化学课程标准（实验）》和《江苏省学业水平测试考试说明（化学）》，参考了高峰《高中生化学反应原理知识认知策略的研究》等，编制了“高二文科生化学认知策略应用情况测验卷”。测验卷分为四部分（见表1）。
主试在进行认知策略介绍时，主要通过举例说明相关策略类型。对于复述策略的介绍，以对某些内容作下划线、记住关键词、与生活实际联系等方法来加深记忆为例进行说明。对于精加工策略，主试先告知学生有类比法、比较法、质疑、扩展与引申等策略并简单阐述概念，随后以扩展与引申策略为例，主试从“疏松剂如小苏打，能使食品酥脆、疏松”出发，扩展到“疏松剂可以受热分解产生气体”，“气体可以使食品内部形成均匀致密的海绵状多孔组织”，从而引申出“疏松剂受热分解产生气体而使食品酥脆、疏松”这一扩展与引申就加深了我们对“疏松剂”的理解，把“知其然”深化为“知其所以然”。对于组织策略，主试先告知学生组织策略的概念及列提纲、画网络图等具体策略，并以北美五大湖为例，包括Huron（休伦湖）、Ontario（安大略湖）、Michigan（密歇根湖）、Erie（伊利湖）、Superior（苏必利尔湖），采用提纲式（或金字塔式）取其第一个字母组合为“HOMES”来完成材料的组织，完成对五大湖名称的记忆[7]。
1.3 调查实施
进行大范围测验前，先做了小样本测验，并根据测验结果对试题的数量、表达形式和提问方式等进行修正。然后采用了整体抽样的方法，选择了江苏省四所高中的高二文科学生作为测验对象，这些学生的教学进度和教材相同。共发放测验卷206份，回收有效测验卷202份。
1.4 测验分析与数据处理
试卷回收后，批阅与复述策略和精加工策略相关的试题，实行采点计分，即学生根据试卷所给阅读材料，能正确复述或分析出一点，计1分。对两类试题分别计分，并根据认知策略类型对学生所回答的信息进行分类汇总。对于组织策略应用的试题，则根据学生对试题材料所采用的不同组织方式进行分类统计，测试结果均采用spss 11.5对数据进行统计和分析。随后，根据统计结果选取部分典型个案（涵盖不同选科类型，男女生各20名）进行发声思维，以探查学生应用认知策略的思考过程。例如，对阅读材料“工业碳酸钠法脱硫技术”进行发声思维时学生进行精加工的思维行为图（见图1），笔者用“[1]”表示题给信息，用“（1）”表示学生从认知结构中提取的信息，用“①”表示加工后的信息。
从图1可以看出，该学生首先从材料中获得信息“减少煤燃烧时向空气中排放SO2”、“专题1中讲到‘石灰石法脱硫’”，推断出“脱硫的目的是防止SO2污染环境”、“可以用多种方法对煤进行脱硫处理”，再结合材料中信息“碳酸钠法脱硫的反应原理”，同时从已有认知结构中提取“石灰石脱硫的反应原理及反应产物”、“氧化还原反应的概念”等知识，进而推断出“石灰石脱硫是将硫元素氧化为石膏”、“碳酸钠法脱硫考虑吸收剂的循环使用”和“要综合考虑工业成本和经济效益”等。 2 探查的结果与分析
2.1 学生的复述策略以意义复述为主
心理学家谢切诺夫曾说，“记忆是心理发展的奠基石……如果人类没有记忆，那么感知就不能留下痕迹，人将永远处于新生儿状态”。复述是记忆的初始环节，成功的记忆必须是在正确理解、掌握并善于运用识记的一般规律的基础上才能得以实现。
艾宾浩斯（H. Ebbinghaus）和肯斯雷（Kingsley）的研究也恰恰揭示了意义复述在记忆的数量上、精确性上以及时间的节省上都大大优于机械识记。根据意义律提高记忆效果，要促使新知识与旧知识取得联系，促使学习内容与已有经验进行联系。一方面，只有当新知识纳入旧知识的系统与网络中，新知识才真正被理解；另一方面，新知识也只有固定在旧知识的“桩”上，才不会成为孤立的、零星的、易被遗忘的知识点[8]。
但是在测试中，也发现学生在复述策略应用方面还存在着不足，他们没有自觉地采用组块策略。所谓组块策略，就是将零散的构件组成有意义的单元。例如，可以通过两种缓冲溶液的作用原理对缓冲溶液构成进行初步组块——都是两种互不反应的分别呈现弱酸性和弱碱性的溶液混合，从而完成对缓冲溶液概念的深化记忆，但学生仅是以两种缓冲溶液的作用原理来复述而已。从信息加工的角度来看，组块是人对信息进行组织或再编码。可以说，要想增加阅读的容量，提高阅读教学的材料加工效率，组块策略的应用很关键[9]。
2.2 对信息的精加工以“概括”和“扩展与引申”策略为主
以“工业碳酸钠法脱硫技术”为测验材料，分类统计学生的信息精加工结果。数据显示，大部分学生在信息处理过程中进行了精加工处理，仅约5%的信息未经加工。在此基础上，笔者对部分学生进行发声思维，以了解学生进行精加工的思维过程和具体策略应用情况。研究结果表明，学生首先会采用画线法和笔记法对材料进行初步加工，对自认为重要的信息进行画线，如在“石灰石法脱硫”、“碳酸钠法脱硫技术”下画线，在空白处进行某些注释，如写出石灰石法脱硫的化学方程式，等等。在对材料的精加工过程中，学生主要采用概括法、类比法、比较法和扩展与引申等精加工策略（见表3）。概括法是在思维上对某些具有相同属性的事物从中抽取出来的本质属性，并能推广到具有这些属性的其他事物，从而形成关于这类事物的普遍认识。比较法则是对两种或两种以上有区别的相关事物进行对比分析的一种精加工方法，通过对易混淆的相关知识进行比较分析，不仅能揭示不同事物的关键特征和差异，而且能更容易地掌握新知识的内涵[10]。
扩展与引申策略又分为求同引申和求异引申两类，如“两种脱硫方法均能够在脱硫的同时讲究工业经济效益”是求同引申策略，而“石灰石法是气-固相反应，物质易于分离；而碳酸钠法是气-液相反应，需要其他相应操作进行物质分离”则是求异引申策略。学习过程中，对新知识进行扩展与引申是深化学习的重要途径，有利于思考程度增加，获得更丰富的信息与外延，也更易与已有认知结构建立连接。
随后，笔者根据结果对部分学生进行发声思维，结果显示85%的学生能较为清晰地根据提纲对所给材料信息进行重现（重述信息达到约70%以上），有15%的学生存在较多疏漏。可见，高二文科生在化学学习过程中，能较好地应用组织策略来分析材料的结构，使材料变得更有系统性、组织性、形象性，结构更加明确，使材料的内容简化、精炼化，从而更好地把握材料，形成知识的结构网络，提高认知结构的清晰度和可利用性。
温斯坦和梅耶（C. E. Wainstein， J. Mayer，1996）就提出了两种有用的组织策略：列提纲（outlining）和画地图（mapping），认为科学应用组织策略将新的、零散的知识与原有知识进行整合组织构建一个意义结构，能显著帮助学习者进行复杂知识的学习，也可以让教育者和学习者本人了解知识的掌握情况[12]。
3 结语
笔者的研究表明，高二文科生在化学学习过程中能较好地应用意义复述、概括、扩展与引申、列提纲等认知策略，同时还存在一定问题，如组块策略、知识网络图等策略还有待提高。目前，学术界已普遍认为认知策略作为一种内隐的认知技能是具有可教性的，是可以通过一定的研究方法加以揭示，并形成可供传授的知识体系进行教学的[13]。教师可以通过实施学习心理、学习动机的积极影响和特定的策略训练来不断提高学生的认知策略的掌握和应用水平。
参考文献：
[1][2][4][6][7][11]张大均.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，2004：165～166，249，252～261.
[3][8][10]皮连生.教育心理学[M].上海：上海教育出版社，2004：60～62，114～118，139～152.
[5][9]施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，2001：239～240，267～271.
[12]庞维国.自主学习——学与教的原理和策略[M].上海：华东师范大学出版社，2003：218～224.
[13]肖谷清，肖小明等.化学教学中认知策略的教学训练[J].化学教育，2005，（3）：22～23.