豐富多彩的插圖（教材中圖形的呈現(xiàn)方式）已成為高中化學(xué)新課程教材的特色之一，各類圖形也成為化學(xué)教學(xué)的重要載體，因此，學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)中涉及到的圖形的認(rèn)知，直接影響著化學(xué)學(xué)習(xí)效果。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著印刷業(yè)的發(fā)達(dá)、文化教育的普及、報(bào)紙雜志等平面媒體數(shù)量的激增，人們每天接觸到更多的圖形，電影、電視、錄像及網(wǎng)絡(luò)中的圖像、視頻等就更多了。從某種意義上講，科技的發(fā)展將人類社會帶入了讀圖時代。因此，人類的圖形認(rèn)知能力對信息交流、觀念溝通和問題解決等具有重要意義。因此，學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中增長起來的圖形認(rèn)知能力，也影響著學(xué)生今后的發(fā)展。為此筆者通過問卷調(diào)查、訪談、放聲思維等方式，試圖對高中生圖形認(rèn)知能力的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行探查，為提高學(xué)生的化學(xué)圖形認(rèn)知能力提供素材。

　　摘要：運(yùn)用問卷調(diào)查、訪談和放聲思維等手段，探查了高中生化學(xué)圖形認(rèn)知能力的現(xiàn)狀。探查結(jié)果顯示：（1）高中生化學(xué)圖形認(rèn)知能力并沒有隨年級增長；（2）不同學(xué)業(yè)成績學(xué)生化學(xué)圖形識別能力差異顯著；（3）不同思維風(fēng)格學(xué)生化學(xué)圖形認(rèn)知能力具有顯著性差異；（4）學(xué)生對圖形的識別具有一定的傾向性和目的性；（5）學(xué)生圖形理解能力中關(guān)系理解能力較弱；（6）學(xué)生圖形再造想象能力有待于提高。

　　關(guān)鍵詞：高中生,化學(xué)圖形認(rèn)知能力,中學(xué)化學(xué),理解能力,想象能力

　　1研究的設(shè)計(jì)與實(shí)施

　　圖形認(rèn)知能力是個體以圖形為認(rèn)知對象時，順利完成對圖形信息的感知獲取、加工儲存和提取應(yīng)用等一系列活動的個性心理特征。筆者結(jié)合化學(xué)圖形以及高中化學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，認(rèn)為高中生的化學(xué)圖形認(rèn)知能力由化學(xué)圖形識別能力、化學(xué)圖形理解能力和化學(xué)圖形想象能力3個要素構(gòu)成，并以此構(gòu)建了“高中生圖形認(rèn)知能力水平的探查指標(biāo)體系”（見表1）。

　　在此基礎(chǔ)上，筆者編制了“高中生化學(xué)圖形認(rèn)知能力調(diào)查問卷”。問卷分為五部分，第一部分調(diào)查學(xué)生的基本信息；第二部分，要求學(xué)生觀察5種不同類型的圖形并回答問題，以探查學(xué)生的圖形識別能力、圖形理解能力以及學(xué)生的圖形認(rèn)知興趣；第三部分為選擇題，主要探查已有圖形認(rèn)知能力對化學(xué)圖形認(rèn)知能力的影響；第四部分是畫圖題，目的是探查學(xué)生的圖形想象能力；第五部分是水平區(qū)分題，采用5點(diǎn)記分法，以進(jìn)一步探查學(xué)生圖形認(rèn)知興趣、圖形識別能力、圖形理解能力和圖形想象能力。

　　在進(jìn)行大范圍問卷調(diào)查前，筆者對問卷做了小樣測試，并根據(jù)問卷測試結(jié)果對問卷進(jìn)行修正。然后筆者采用了整體抽樣的方法，選擇了江蘇省2所四星級高中（城市和農(nóng)村）高一、高二學(xué)生作為調(diào)查對象，共發(fā)放問卷490份，回收問卷490份，其中有效問卷460份，有效率為94%。問卷回收后，筆者采用SPSS11.0對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

　　調(diào)查結(jié)束后，筆者從高一、高二文科班、高二理科班分別選擇了3位化學(xué)學(xué)習(xí)成績各異（好、中、差）的同學(xué)進(jìn)行了訪談和放聲思維研究，以進(jìn)一步了解高中生化學(xué)圖形認(rèn)知過程和影響高中生化學(xué)圖形認(rèn)知能力發(fā)展的因素。

　　2研究結(jié)果與討論

　　2.1高中生化學(xué)圖形認(rèn)知能力并沒有隨年級增長

　　筆者對高一、高二年級學(xué)生圖形認(rèn)知能力各維度的得分進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并就整體的圖形認(rèn)知能力以及各維度得分進(jìn)行年級差異性分析，結(jié)果見表2。

　　從表2中可看出，化學(xué)圖形認(rèn)知能力高一稍高于高二，但并不存在顯著性差異。其中，化學(xué)圖形識別能力、圖形想象能力高一學(xué)生優(yōu)于高二學(xué)生，前者存在顯著的差異性。圖形理解能力高二學(xué)生優(yōu)于高一學(xué)生，但不存在顯著差異。這表明高中生不同類別的化學(xué)圖形認(rèn)知能力的發(fā)展有快慢之分，但高中生化學(xué)圖形認(rèn)知能力的發(fā)展水平總體上并沒有如我們預(yù)想的那樣隨年級增長。

　　2.2不同學(xué)業(yè)成績學(xué)生化學(xué)圖形識別能力差異顯著

　　筆者由Spearman積矩相關(guān)統(tǒng)計(jì)對問卷各維度、總問卷及化學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性進(jìn)行了分析，結(jié)果見表3。

　　表3顯示，化學(xué)圖形認(rèn)知能力及其各維度與化學(xué)成績之間可能存在極顯著的正相關(guān)。為了更進(jìn)一步了解化學(xué)學(xué)習(xí)成績與圖形認(rèn)知能力各因素之間的關(guān)系，筆者采用t檢驗(yàn)考察了不同化學(xué)成績的學(xué)生在化學(xué)圖形認(rèn)知能力上的差異，結(jié)果見表4。

　　數(shù)據(jù)表明，學(xué)優(yōu)生圖形認(rèn)知能力優(yōu)于學(xué)困生，且存在顯著性差異。其差異主要體現(xiàn)在圖形識別能力上，而圖形理解能力和圖形想象能力不存在顯著性差異。

　　2.3不同思維風(fēng)格學(xué)生化學(xué)圖形認(rèn)知能力具有顯著性差異

　　筆者在探查高中生圖形認(rèn)知能力水平的同時，也對被試進(jìn)行了思維風(fēng)格的測試，我們將學(xué)生的思維風(fēng)格粗略分為場獨(dú)立和場依存2種類型，然后就學(xué)生整體的圖形認(rèn)知能力以及各維度得分進(jìn)行思維風(fēng)格差異性分析，結(jié)果見表5。

　　從表5中可看出，雖然不同認(rèn)知風(fēng)格的學(xué)生圖形認(rèn)知能力并不存在顯著性差異，但在圖形想象能力方面差異顯著，場獨(dú)立型的學(xué)生優(yōu)于場依存型的學(xué)生。

　　除此之外，我們還發(fā)現(xiàn)，化學(xué)圖形識別能力和理解能力都是女生稍高于男生，而化學(xué)圖形想象能力男生稍高于女生，但都不存在顯著性差異。不同居住地學(xué)生的化學(xué)圖形認(rèn)知能力及各要素都是城市學(xué)生稍高于農(nóng)村學(xué)生，但也沒有顯著性差異。

　　2.4學(xué)生對圖形的識別具有一定的傾向性和目的性

　　筆者對學(xué)生的圖形識別能力各維度得分情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其中表面信息識別能力得分率為73.40%，生成信息識別能力的得分為率26.60%，可見高中生更傾向于識別化學(xué)圖形表面信息。所謂的生成信息需要學(xué)生具有一定的化學(xué)知識基礎(chǔ)，并通過聯(lián)想、想象等思維加工過程才能獲取，也就是說學(xué)生化學(xué)圖形生成信息識別能力受學(xué)生已有化學(xué)知識、經(jīng)驗(yàn)和思維能力等方面的影響。

　　筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對圖形中不同類型信息的識別也具有一定的傾向性。我們選取“銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖”要求學(xué)生放聲思維，發(fā)現(xiàn)被試最傾向于獲取圖形中的注解文字信息，而容易忽視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)操作信息。但當(dāng)我們告知上述被試他們即將在實(shí)驗(yàn)室親自操作該實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生獲取的信息中，有關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)操作類信息顯著增多。這說明，圖形認(rèn)知的目的顯著影響著學(xué)生對圖形識別的結(jié)果。這種目的性不僅與學(xué)習(xí)目的相關(guān)，而且每個人的觀察習(xí)慣也會促進(jìn)他有目的地觀察圖形，有傾向性地獲取某類圖形信息。2.5學(xué)生圖形理解能力中關(guān)系理解能力較弱

　　圖形理解能力是指個體對感覺到的圖形信息進(jìn)行加工，理解其含義，并分析各信息點(diǎn)之間關(guān)系的深層次理解能力。面對圖形，個體會結(jié)合已有的知識經(jīng)驗(yàn)，將圖形表層信息和生成信息內(nèi)容轉(zhuǎn)化為化學(xué)信息，表現(xiàn)出一定的圖形轉(zhuǎn)化理解能力。如能對各種信息進(jìn)行分析、比較、推理等，以進(jìn)一步獲得圖片隱含的內(nèi)容，則表現(xiàn)出一定的圖形分析理解能力。如進(jìn)一步對圖形信息建立彼此之間的關(guān)系，則表現(xiàn)為個體的圖形關(guān)系理解能力。

　　筆者對學(xué)生化學(xué)圖形理解能力的得分情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中圖形分析能力的得分率為56.38%，圖形轉(zhuǎn)化能力的得分率為60.13%，圖形關(guān)系理解能力的得分率為35.49%，可見，學(xué)生化學(xué)圖形分析和轉(zhuǎn)化理解能力中等，而化學(xué)圖形關(guān)系理解能力顯著偏低。

　　在問卷調(diào)查中筆者使用了蘇教版化學(xué)工“硫及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化”圖（圖中展示了許多物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化的關(guān)系），要求學(xué)生將其觀察到的和想到的信息盡可能多地記錄下來。結(jié)果顯示，大部分學(xué)生只采用了幾個化學(xué)方程式或少量的文字簡單表述了其中少量物質(zhì)的轉(zhuǎn)化（見圖1）。

　　由圖1還可發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生對FeS、H2S、HgS等物質(zhì)的性質(zhì)不了解，所以無法建構(gòu)彼此之間的關(guān)系，可見，學(xué)生的模糊觀念也會影響學(xué)生對圖形關(guān)系的理解�；瘜W(xué)圖形信息量大，學(xué)生要正確理解化學(xué)圖形中的各種關(guān)系，必須具有扎實(shí)的化學(xué)知識基礎(chǔ)和一定的邏輯思維能力。

　　2.6學(xué)生圖形再造想象能力有待于提高

　　化學(xué)圖形再造想象能力是學(xué)生再現(xiàn)已學(xué)或已觀察過的化學(xué)圖形的能力。在訪談中，筆者要求被試建構(gòu)濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制備氯氣的實(shí)驗(yàn)裝置圖（注：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過該內(nèi)容），但結(jié)果顯示，學(xué)生再造出的圖形并不理想（見圖2、圖3、圖4、圖5）。

　　分析比較四位被試再造想象過程（通過放聲思維法獲得）和建構(gòu)出的圖形，發(fā)現(xiàn)被試2和被試3圖形再造想象能力相對較高的原因是，這兩位被試對實(shí)驗(yàn)原理有了較充分的把握，因而再造圖形時準(zhǔn)確率較高�？梢�，學(xué)生對圖形反映的化學(xué)知識或技能的深層次理解，是再造圖形的重要基礎(chǔ)。從被試4的思維過程中我們還發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對畫圖方法的掌握，也是學(xué)生再造圖形必不可少的條件。在再造想象能力上，男女生之間存在顯著的差異（P=0.004），男生優(yōu)于女生。訪談結(jié)果表明，化學(xué)圖形再造想象時，女生傾向于模仿，容易產(chǎn)生負(fù)遷移，比較依賴于對原有圖形的記憶，思維較為單一，變化模式較少。男生的思維空間較為廣闊，思考到圖形的各種變化并對圖形大膽想象。

　　3結(jié)語

　　探查結(jié)果表明，高中生化學(xué)圖形認(rèn)知能力有待于提高，而且影響著化學(xué)學(xué)習(xí)效果，因此化學(xué)教師要重視化學(xué)圖形教學(xué)，采用各種教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生圖形認(rèn)知能力的全面發(fā)展。

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