高中生化学变式问题解决能力的比较研究

席云芳+罗玛+王祖浩

摘要：通过对不同层次高中生化学变式问题解决能力的比较研究，寻找提升高中生问题解决能力的途径。研究包含变式教学前测、变式教学实验研究、变式教学后测三个阶段。研究发现，在注重知识灵活变式的同时，适当地给予线索提示，针对教学中的重难点知识展开变式教学实践，学困生的问题解决能力能够得到明显提升。

关键词：变式教学；问题解决能力；比较研究；学困生；有机化学

文章编号：1005–6629（2017）6–0016–07 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 研究背景

变式是通过变换同一类物质的非本质属性以突出物质的本质属性[1]。变式不仅仅是重要的思考問题的方式，也可以借鉴为一种重要的教学方法。

变式问题设计与问题解决改革常规的教学方法，重视求同思维和求异思维的结合，是中学化学教学过程中提高教学质量的必备手段之一[2]。针对化学学科的变式教学就是：在教学中，在保持化学基本概念、化学基本原理等本质属性不变的基础上，增加各种外显形式上的变化，如不断变换提供材料或情景的展现方式、改变化学概念的表述方式、更改问题的已知条件、改变题目的内容和呈现形式、变化实验的条件、合理调整操作教学程序等等[3]。简而言之，就是在不变中求变，在变化中求不变[4]。

王毓岭提出在物质概念变式教学过程中变换物质的非本质特征、变式举例要全面且有代表性、变式与比较法要结合起来应用等，为化学变式教学提供了一定的参考依据[5]；孙天山指出在变式教学过程中注重优化学生的思维品质培养，就类比型变式教学和发散型变式教学在化学教学中的应用进行教学阐述，具有较强的实践指导意义[6]；杨惠仙着重研究不同层次学生在化学变式问题解决的过程中知识迁移能力的差异，为学生层次的划分提供了研究支持，文中探析影响学生化学变式问题解决的因素，并提出促进学生提高问题解决能力的教学措施[7]；丁中霞调查当前化学变式教学的实施现状并探询其原因，从具体实例、实践方面研究如何具体实施变式教学策略，把教育学中变式的观点运用到化学教学中，对变式教学的理解有所发展[8]；李明亮有目的地将“变式”的思想引入到中学化学的习题教学中来，重点解析高中化学习题教学过程中变式探究性学习模式的应用，以提高学生发现问题、解决问题和探索创新的能力，逐步培养学生灵活多变的创新思维品质，完善学生的认知结构，提高学生发现问题、解决问题和探索创新的能力[9]；乔瑞英总结出变式教学的特点、研究现状和理论基础，在此基础之上进行了实践研究，重点研究如何在教学设计中突出变式的应用，探索出了变式应用于高中化学基本概念、理论、习题、实验等教学设计的方法，以充分发挥学生的主体作用[10]；施翠琴提出了在小学数学问题解决教学中运用变式教学的原则和策略，初步提出了一个“点——面——体”变式教学模型，这一模型对于教师在实际教学过程中进行变式设计具有重要的参考价值[11]。

通过现有文献的阅读发现，目前关于化学问题解决的研究已经比较深入，其成果也比较丰富，但专门针对不同层次高中生化学变式问题解决能力的比较研究是极少的，亦或只是例谈没能系统论证。

2 研究设计

2.1 研究对象选择

本研究以上海市某实验性示范性高中二年级的两个平行班为研究对象。根据学生参与的意愿，最终确定研究被试为两个自然班中的78名学生[12]。以有机化学中六大知识项目的问题解决变式教学作为实验的内容，在实验班中运用问题解决变式教学，对照班中进行常规教学。通过一段时间的实践教学后，对两个班不同层次学生的问题解决能力进行后测[13]，以验证问题解决变式教学的有效性。

利用两次百分考（一次期中及一次期末考试）的成绩取平均分，按照分数高低分别把两个班级的学生分为三个层次：前27%为学优生，后27%为学困生，其余为学中生（见表1）。

2.2 研究过程设计

高中有机化学知识内容繁多，同时对学生的空间思维能力、化学符号表征的灵活应用等要求很高，很多学生学习有机化学时容易产生认知障碍。因此，本研究选取高中有机化学的核心知识，通过化学变式问题解决的能力差异研究，试图寻找提升不同层次学生化学变式问题解决能力的有效途径。由三个阶段组成（见图1）。

2.2.1 研究前测

前测是一份百分制的有机综合练习卷，考查了同分异构体、同系物、官能团、有机物的空间结构、有机“四式”及有机物之间相互转换的原理等核心知识的掌握情况。测试后发现不少学生问题解决存在或大或小的困难，针对这六大核心知识进行分析，发现其中错误率高一些的问题，其设计的变式水平均比较高。

（1）实验班和对照班前测均分分析

两个班的学生成绩独立样本T检验与描述性统计结果见表2。

由数据分析可知，t（76）=-1.1485，p=0.142>0.05，说明两个不同班级之间前测成绩无明显差异。由此可见，两个班级水平相当，起点一致，可以进行相关教学实践的对比研究。

（2）实验班和对照班不同层次的学生均分分析

我们对实验班和对照班不同层次的学生进行了前测分析，结果见表3。

通过研究，我们发现三类学生的知识基础存在差异，他们在解决和分析问题的能力方面也存在差异。从结果来看，似乎对照班在学优生、学中生层面更好，学困生层面要弱一些。