逍遥学能 2010-02-26 13:29
摘要：本文主要通过结合记忆编码的心理学原理，探讨如何在化学教学中根据学生的已有知识储备与学习经历，帮助学生运用行之有效的编码方式记忆与理解化学知识。
关键词：编码 化学教学 知识储备 顺应
人们对事物、知识的记忆过程，实质是一个信息在头脑中编码的过程。美国心理学家加涅认为学习是一种过程［1］；另外，“从学习的观点看，信息最为关键的变化发生在它离开短时记忆而进入长时记忆的时候，该过程叫做编码。”加拿大认知心理学家戴斯认为“当我们用已知的信息去解释新的或输入的信息时，编码就发生了。［2］” 因此，编码可视为“依照学习者原有的知识背景与学习经历，将新信息纳入原有知识体系，并重新进行建构”。
1 已有知识储备与学习经历对记忆编码的影响
不同的学习者由于其心智状态、智力水平和环境背景的不同，其学习经历因人而异，头脑中的知识储备量不尽相同，而这些知识有些是较为科学正确的，但有较大部分则主要来自于学生的日常生活经验。前者能为学习者在以后的学习与理解时奠定较好的知识基础，有利于学习者更科学地理解更深层次的知识。如学习者可以借助对“化学平衡状态的特征（“等”、“动”、“定”、“变”）”的理解，将新知识“弱电解质的电离平衡”纳入原有的知识体系并进行重新建构；后者由于比较零碎、生活化，在对学生正确理解科学概念与知识方面可能会起到误导或阻碍作用——即学习者可能会根据这些知识对新知识进行有欠科学性的编码，从而导致认知错误。如国外的研究表明，在“对空气模型认识”实验中，学生即使已开始掌握了物质的粒子模型，也仍保留着物质的连续模型（包括云雾模型或蒸汽模型等）［3］［4］［5］。
因此，要求我们在化学教学中应重视学生的已有知识储备及其学习经历，确定应对新知识进行何种编码方式的传授才容易被学生接受，才能更有利于学生科学正确地将新信息纳入原有知识体系进行重新建构。
2 化学教学中的记忆编码
2.1 动作编码
动作编码方式非常强调学习者的动手操作，其具有很强的记忆稳定性。因此可以在讲授有机物的分子结构时，让学生自行组装分子模型——譬如学生在制作甲烷模型时，可亲身体会到“碳的四价饱和性”及甲烷的正四面体结构；在制作乙烯分子模型时，亦能注意到双键结构及分子的平面结构。此外，还要充分发挥学生分组实验的功用，即让学生能在具体实验操作过程中对实验细节（如药品的取用方法、药品的滴加顺序、所选择的实验仪器等）有较深的印象，从而实现动作编码的记忆效果。
2.2 感觉编码
感觉编码方式注重学习者的亲身经历与感受，且该方式与学习者年龄有一定关系，即一些生动形象的事在年纪较小的学习者的头脑中显得异常清晰。因此，在化学教学中应重视演示实验的作用。如蔗糖与浓硫酸混合实验，引导学生观察生成的“疏松多孔的‘碳棒’”，有利于学生对“浓硫酸的脱水性”、“产物中含有气体”等进行感觉记忆编码；另外，在讲述“氧化剂”与“还原剂”和“得失电子”、“化合价升降”关系知识时，可通过制作“翘翘板”动画帮助学生克服对这一知识难点的理解。
2.3 语义编码
语义编码方式强调通过对文字意义的理解进行编码。因此在一些化学概念的教学过程中可引导学生进行有效的“顾名思义”。如在进行“同位素”、“同素异形体”和“同分异构体”等概念的教学时，为了帮助学生克服易混淆之，可将“同分异构体”顾名思义为“具有同种分子式但结构不同的化合物”；将“同素异形体”顾名思义为“同种元素组成的不同形态的单质”等。再者，可用“一触即发”和“有感而发”来记忆单质氟与氯气分别与氢气化合反应的条件（注：后者需要光照），再据反应条件的难易程度，得出“氟的非金属性比氯强”的结论，从而达到有效的语义编码。
2.4 情感编码
情感编码方式强调根据与事物相关的情感与感受来回忆事物，这种方式比对事物的细节进行回忆的方式稍胜一筹。譬如在“铝的性质”教学时，可进行一次“角色扮演（如消费者、生产商、环保人员……）活动”，让学生们通过课后查阅相关资料，在活动中发挥各自的聪明才智，讨论是否应停止使用铝罐的主题，等活动将近结束时，再引导学生分析各自阐述的观点中都涉及了铝的哪些物理性质和化学性质。这样，学生在活动中的情感交流与真实体验会有助于其进行新知识的编码。
2.5 顺应编码
顺应编码方式是以心理学为基础提出的。心理学家皮亚杰提出：“内部图式的改变，以适应现实则叫做顺应” ［6］，“顺应是主体过去已经形成的反应对客体的适应，并且向新的反应方式过渡”［7］。因此笔者认为，可运用顺应帮助学生产生认知冲突和不平衡，以有效进行顺应编码。以“氧化还原反应的实质”为例，学生在初三化学中仅从得氧和失氧的角度（如氢气还原氧化铜反应）来理解氧化反应与还原反应概念，而高一化学主要从电子得失与转移的角度（如钠与氯气的反应）来界定之。这样，学生对氧化反应与还原反应的理解则会进行重新建构，从而科学掌握氧化还原反应的实质。
2.6 抽象编码
该编码方式主要受启发于“归纳与演绎”的逻辑思维。因此，笔者认为可在化学教学过程中适当对知识进行抽象式的归纳，即总结一些规律性的结论，有助于学生运用该结论于其它类似的知识情境中。如通过Fe和Cu分别与浓硫酸受热的反应，抽象出结论“ ”，让学生能根据此反应规律推导出其它金属（如铝）与浓硫酸反应的产物，从而达到其有效编码。
然而需要指出的是，抽象程度高低与记忆编码效果好坏不一定成比。即有时用较为具体的事物，反而越有利于学生进行编码。譬如据笔者的教学经历来看，许多高二学生对高一所学的氧化还原反应的电子得失和化合价升降及氧化剂与还原剂的判断仍非常模糊，当笔者引导学生利用其在初中学过的最具体的“氢气还原氧化铜”反应，对氢元素与铜元素的化合价的变化与氢气与氧化铜的“身份”（即还原剂与氧化剂）关系进行简单回忆并进行编码时，却意外地发现学生能在以后的判定过程中能较为顺利地解决类似化学问题。因此，在化学教学时应重视学生与知识难度之间的权衡关系，将学习材料的抽象程度定位于较佳的范围。
2.7 对比编码
对比记忆编码方式主要运用了心理学中的“同中存异”的原则，它较有利于学习者通过对比事物的不同之外进行记忆。在教学过程中经常使用列表的方法，通过不同的维度对所比较的概念或原理等进行说明。（见表1）
表1 离子键与共价键的对比
维度 离子键 共价键
概念 阴、阳离子结合成化合物的静电作用 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用
成键方式 通过得失电子达到稳定结构 通过形成共用电子对达到稳定结构
成键粒子 阳、阴离子 原子
形成条件 阳离子：IA、IIA的金属离子、NH4+
阴离子：VIA、VIIA的非金属离子 非金属元素之间（稀有气体除外）
存在于 离子化合物 绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物
举例 NaCl、 MgF2、 KI、CaBr2、NH4Cl等 H2、 HCl、 CCl4、SO2等
2.8 类比编码
与对比记忆编码方式相反，类比记忆编码方式强调“异中求同”，可有利于学习者把握知识点之间的共性，以提高记忆编码效果。因此教师可在教学过程中有意识地引导学生进行这方面的训练，如将“能用分液漏斗分离的物质组”归纳为常见的互不相溶（其中一种液体为水相）的体系：“水+烃（包括烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物）、卤代烃、硝基苯、溴苯、酯等”；将高中阶段常见的红棕（褐）色物质归类为：NO2、Fe(OH)3、 Fe2O3、Br2 等，再通过其常温下状态的区别，可有助于学生迅速解答物质推断题。
2.9 迁移编码
该编码方式主要根据笔者的亲身教学经历所得，这里主要让学生利用在其它学科习得的相关知识去迁移理解化学学科新知识。如在讲述CH4分子中键角∠HCH＝109°28’时，除了上述提到的“动作编码”外，还可引导学生通过立体几何或平面解析几何的知识，对正四面体的顶角进行证明；在讲述CH4分子的非极性时，可引导学生借助“库仑定律”与“共点力平衡时合外力为零”等已有知识，对新知识“键的极性抵消”进行类比性地编码，有助于加强学生对相关知识的记忆。
需要说明的是，在教学（本文重点讨论化学教学）中经常会遇到一种或一种以上的编码方式的并用，这里主要只侧重于某一方式进行阐述，仅供参考。
参考文献：
[1][2] R.M.加涅著.皮连生等译.学生的条件与教学论.上海：华东师范大学出版社,1999:74、71
[3] Novick, S. & Nussbaum, J. Junior high school pupil’s understanding of the particulate nature of matter: An interview study. Science Education, 1978, 62 (3), 273-282
[4] Nussbaum, J. & Novick, S. Alternative frameworks, conceptual conflict and accommodation: Toward a principled teaching strategy. Instructional Science, 1982, 11,183-200
[5] Osborne, R.J. & Cosgrove, M.M. Children’s conceptions of the changes of state of water. Journal of Research in Science Teaching, 1983, 20(9), 825-838
[6] 石向实,郑莉君著.辩证唯物主义反映论与发生认识论.1994, 24
[7] 奥希霍娃. 皮亚杰的概念. 商务图书馆, 1988, 33