高中學生解決計算類化學問題的表征及其與策略關系的研究【Abstract】:

計算類化學問題在化學學習中占據重要地位。本研究旨在探究高中學生解決計算類化學問題時的表征及其與策略的關系。通過實驗研究發現，高中學生對于計算類化學問題的表征主要集中在計算過程中的算術運算、單位換算和公式轉化等方面；解決策略則包括了多種有效的轉化策略、近義換元策略和解決組成的策略。根據實驗結果，提出了相應的教學建議，以幫助學生更好地解決計算類化學問題。

【關鍵詞】：計算類化學問題；表征；策略；高中學生

一、引言

計算類化學問題在化學學習中占據著重要地位，是化學教學中最基本的環節之一。計算類化學問題包括了物質的組成和反應、相對原子質量和化學計算等多個方面。這些問題要求學生掌握基本的公式和化學原理、運用數學方法進行計算。因此，學生需要具備較強的數學基礎和化學知識，同時還要具備科學的問題-solving技能。

由于計算類化學問題具有一定的難度，因此學生需要了解問題的表征和解決策略。表征是指學生對問題中的各個要素的認知和描述；而策略則是指學生用來解決問題的有意識、有計劃、有序的行為方式。因此，研究高中學生解決計算類化學問題的表征及其與策略的關系，對于發展學生的科學思維和問題-solving能力具有重要意義。

二、相關研究

在過去的研究中，學者們主要關注在探究基礎化學知識和數學的學科性質在計算類化學問題中的應用，以及計算類問題在化學教育中的作用。

Heetal.(2013)研究表明，學生對已知量和未知量的識別錯誤是導致學生無法解決計算類化學問題的重要原因。Sampsonetal.(2011)表明，學生對于化學計算中所需的基本單位換算方面的知識短處，導致他們無法解決計算類化學問題。

此外，大量研究也探討了學生解決數學和科學問題過程中使用的策略。Swelleretal.(2011)發現，學生能夠更有效地解決科學問題，是因為他們知道將某些信息轉換為問題有利于解決問題。Cracoliceetal.(2010)發現，通過學習多種不同的解決策略，可以有助于學生在化學計算中獲得更高的成就。

然而，關于高中學生解決計算類化學問題的表征及其與策略的關系，仍有需進一步探究的問題。

三、研究方法

本研究采用問卷調查和實驗設計相結合的方法，對高中學生的計算類化學問題的表征及策略進行研究。

問卷中包括了學生在計算類化學問題中最困難和最容易的內容，以及解決問題的方法。共有200名高中學生參與了該調查。

實驗采用六個模擬計算類化學問題，要求學生解決這些問題，并在解決問題時思考并記錄他們的解決過程。問題的難度和計算內容較為簡單，適合高中學生進行。每個問題的解決時間被限制在20分鐘以內。

通過分析問卷調查和實驗數據，研究高中學生解決計算類化學問題的表征及其與策略的關系。

四、研究結果

1.計算類化學問題的表征

對于計算類化學問題，在學習過程中綜合了大量的數學和化學知識。針對這類問題，學生主要關注一下幾個方面的表征：

1）計算過程中的算術運算。

學生認為能夠靈活有效地運用各種基本的算數知識來計算就能夠解決計算類問題。

2）化學公式的變形和化學解析。

學生強調了化學公式變形和不同公式之間的轉換，以及在解決問題時，將基本化學概念與數學知識結合使用，例如分子式、元素周期表和物質的反應等。

3）單位換算。

學生將單位換算看作是解決化學問題的重要部分，并且學生經常會混淆、忘記、誤用化學學的基本單位。

2.計算類化學問題的解決策略

為了解決計算類化學問題，學生提出了以下策略：

1）多種有效的轉化策略

學生通常將未知量轉換為已知量，根據題目的要求和化學公式將問題轉化為其他形式。

2）近義換元策略

問題中的某些概念，學生會嘗試用更具體的概念替換，以便于計算。

3）解決組成的策略

學生認為，當問題較復雜時，可以將它們分解為更小的部分進行求解，然后將它們組合起來得到最終結果。

五、討論與教育建議

通過實驗結果，我們可以發現，學生解決計算類化學問題的表征主要集中在計算過程中的算術運算、單位換算和公式轉化等方面。而學生解決問題的策略則包括了多種有效的轉化策略、近義換元策略和解決組成的策略。這些策略能夠幫助學生更好地解決計算類化學問題，提高其科學思維和問題-solving能力。

針對這些實驗結果，我們提出以下教育建議：

1.培養學生的數學基礎

學生需要具備扎實的數學基礎才能更好地解決計算類化學問題。針對學生中的數學短板，可以采取差異化教學和專門的數學補習課程，幫助學生加深數學功底。

2.教授化學良好的單位換算方法

化學計算中，單位換算是數學運算無法代替的一個方面。學生需要精通各種基本的化學單位，例如質量、體積和濃度等。教師可以采取前瞻性教學，因為這種方法有助于學生獲得更好的學習效果。

3.教授問題-solving策略

在教學過程中，教師應該研究教授問題-solving策略，學生也應該被鼓勵使用不同的策略來解決問題。這將導致學生在化學計算方面獲得更高的成就，并且更好地發展科學思維和問題-solving能力。

六、結論

高中學生解決計算類化學問題的表征主要集中在計算過程中的算術運算、單位換算和公式轉化等方面；解決策略則包括了多種有效的轉化策略、近義換元策略和解決組成的策略。因此，我們應該通過培養學生的數學基礎、教授好的單位換算方法和問題-solving策略，幫助學生更好地解決計算類化學問題，提高其科學思維和問題-solving能力。七、研究意義

本研究通過對高中學生解決計算類化學問題的表征及其與策略的關系的探究，有以下幾個意義：

1.系統地揭示了學生對計算類化學問題的表征和策略的認知，這對我們了解學生解決計算類化學問題的規律和特點有很大幫助。

2.本研究提出了教學建議，可以幫助教師更好地教授計算類化學問題，有助于培養學生的科學思維和問題-solving能力。

3.本研究可為教師提供一種有效的教學方法，幫助提高學生在計算類化學問題方面的成就。這有助于學生更好地應對高考和大學入學考試。

八、未來展望

本研究僅關注了高中學生解決計算類化學問題的表征及其與策略的關系，但是針對這個問題我們可以在未來展開更多的研究：

1.比較不同年齡、不同學習經驗和不同學科背景的學生在解決計算類化學問題中的表征和策略的差異。這有助于了解學生對不同類型問題的認知特征，同時也可以為不同年齡段的教育者提供更好的教學策略。

2.探究教師教授計算類化學問題的方法和策略，以便更好地幫助學生掌握計算類化學問題的解決方法。這有助于提高學生在計算類化學問題方面的成就。

3.進一步探究學生的思維過程，了解學生是如何運用不同的策略來解決計算類化學問題的。這有助于制定更科學合理的教學方法。

九、結論

本研究通過對高中學生