化学思维策略的网络训练设计

摘要：针对思维策略课堂训练的不足，根据当代心理学理论及新课改理念，化学思维策略的网络训练的设计方式有：思维过程分解性训练的设计；思维策略运用完整样例的设计；不完整样例的设计等。结合当前网络课程中普遍存在的问题，就化学思维策略网络训练设计而言，以下几方面还有待进一步的研究：主观题客观化；思维策略网络训练目标层次化；思维策略网络训练效果评价。

关键词：化学网络课程；思维策略训练；化学学习与思维能力

问题解决思维策略一直是心理学和教育学领域研究的热点之一。20世纪80年代以后，研究最为显著地集中在思维策略训练。思维策略是对问题解决途径的概括性认识，是问题解决过程中较普遍适用的思维方法，是教学生学会思维和提高创造能力的关键。[1](15)

许多研究指出，结合学科进行的思维策略训练，短期的实验效应非常显著，但实验的长久效应不明显。究其原因，一方面，结合学科进行的思维策略训练往往都是停留在实验课上，实验结束以后，学科教师受教育观念的影响和应试教育的困扰，很难在平时的教学中坚持将学科知识的传授和思维策略的训练紧密结合；另一方面，即使一些教师认识到结合学科进行思维策略训练的重要性，也很难真正把握学科领域思维策略训练的有效技术，也很难保证有时间进行这方面的深入研究和探索。

如果我们能够按照网络学习的特点和新课程的要求，将课堂教学实验中的研究成果运用于网络课程的设计中，并按照科学的原则、方法和程序，让学生在网络环境下进行思维策略的个性化训练，那么，不仅可进一步提高网络课程的教学质量，而且可有效地克服传统课堂中按照同一内容、同一步调进行教学训练的不足，促进学生思维能力的进一步发展。[2](462-472)，[1](83-89)

然而，在国内大多数网络课程中，除包含有章节目录树型导航系统、课程首页教学大纲和学习提要外，课程的内容都是以知识点为主体的教学单元，每个单元包括演示、例题、练习、测验、导航等教学功能模块，很少设计有高层次技能（如思维技能）的学习与训练内容。[4](56-58)，[5](44)，[11](50-51)

为此，我们在中学化学网络课程开发的实践中，按照新课改新理念大胆地进行了化学问题解决思维策略网络训练的设计，以培养学生学习能力与思维能力，并推动新一轮基础教育课程与教学改革的进一步发展。

一、化学思维策略的网络训练设计的基本原则

根据知识分类理论，知识可概括为三类[5](44)：陈述性知识、程序性知识和策略性知识。策略性知识既然是知识，所以就能够表达，能够有效地传递，同时，由于策略性知识是关于如何学习、如何思考的方法性知识，所以，一旦这些策略性知识被学生真正理解、熟练掌握、自觉运用、广泛迁移，那么，策略性知识就转化成了思维能力。[6](414-145)但策略性知识不同于一般的知识，不能靠死记硬背、生搬硬套，尤其是在网络环境下不能完全采用传统课堂的教学方法进行训练，因此，我们在思维策略网络训练的设计中必须遵循一系列科学的原则和方法。[6](68-82)

（一）学科性原则

我们知道，不同性质的问题要使用不同的策略才能有效地解决，即使是同一性质的问题在不同的情境中，其解决策略也有差别。在思维策略的网络训练设计中，我们应该充分认识到各个学科问题解决思维的特殊性，并从高于学科的角度来审视、归纳和总结各学科思维的特点，再根据这些特点来决定思维策略训练设计的内容和方法。例如化学是一门实验性科学，其思维不仅要以实验为基础，而且具有一套独特的、内隐的符号表征系统（如化学式、化学反应方程式等）和宏观、微观结合的交替思维方式；同时，有些化学问题的解决还受学生化学基础知识背景等因素的制约。

因此，在化学思维策略网络训练的设计中，我们既不能脱离学科泛泛地进行思维训练，又不能以单纯的知识教学或具体解题方法的教学替代化学思维策略训练。要充分考虑学生的知识基础，训练的实验依据，策略表达的特殊方式以及微观结构与宏观性质等多种因素，将思维策略训练与化学知识学习有机结合，促使学生知识与能力同步增长与发展。

（二）过程性原则

思维策略网络训练要注意思维过程的教学，并注意在思维过程的教学中突出思维方法的训练，不能只是展现思维的结果。也就是说，不能只是简单地呈现解题的具体方案和现成的答案，而是要突出发现这个解题方案的思维过程及其方法。[6](79)

此外，还要让学生有机会体验自己的思维过程与理想的思维方法的差异，并促使他们体验或意识到自己所用策略的不足之处，否则就很难改进学生的思维策略。

（三）分解性原则

策略性知识的学习也属于技能的学习，需要形成一个一个的“如果……那么……”等产生式及产生式系统。所谓分解性原则，[6](76)就是把一个完整的思维过程分解成几个思维步骤（产生式），每个步骤一般使用一个思维策略，然后一个步骤、一个步骤地加以训练（也就是一个策略、一个策略地加以训练），最后再进行完整思维过程的综合训练，使学生将所学到的一个个思维策略逐渐组装成一个完整的思维程序（产生式系统），从而促进学生头脑中认知结构的进一步发展和完善。

成功贯彻分解性原则的关键条件是：第一，必须通过优等生和学习落后学生的思维过程的对比，总结出成功的相对通用的思维步骤和思维策略；第二，精心设计每一个步骤上的思维策略训练方法，不同的策略训练的方法应该不一样。

（四）智能化判断原则

在网络环境下，学生进行网络课程学习和思维策略训练时，主要的教学交往形式是人—机交往，虽然通过BBS讨论模块或在线辅导形式可实现人—人交往，但它毕竟是人—机交互形式的补充。因此，如何在学生作出选择之后，及时对其所采用的思维策略进行智能化判断，并立即给予相应的反馈，以帮助促进学生元学习能力的发展，这是网络课程和思维策略训练设计值得十分关注的重要问题，也是目前网络课程设计最为薄弱的环节。[4](55-59)，[5](44-47)

（五）态度性原则

心理学家曾将解决问题的成功者和失败者进行比较，发现他们之间在态度方面有如下差别：成功者在解决问题时更有自信心；更重视认真思考和推理，而不是乱猜；精力更集中，而较少分心；更有耐心和毅力，较少烦躁厌腻；随时愿意抛弃已有的思路和答案，而积极寻找更佳的思路和答案。[6](81)

在思维策略网络训练设计中，应该针对学生在练习中所选择的不同选项判断他们所采用的思维策略和相对应的思维态度（例如采用随机猜测思维策略的学生就不具备良好的思维态度），并在反馈中给予对错信息的同时，给予态度上的强化或指引，以努力培养学生解决问题的良好态度。

（六）迁移性原则

策略性知识也可能成为僵化的知识，只能在所学习的背景下使用，而不能广泛迁移。[6](82)所以，思维策略训练中，必须使策略性知识条件化，即明确所学会特定的策略在哪些特定的条件下适用，今后遇到适当的条件就要能激活相应的策略。

在条件化的过程中，要注意不能把条件限得过死，要考虑策略性知识在尽可能广泛的条件下运用，特别是在现实生活中的使用。因此，结合学科进行策略训练时，策略的术语要尽可能抽象出来，不用该学科的术语。就是说，采用抽象的术语和学科的实例相结合的训练策略，这样才有利于策略知识的广泛迁移。

二、化学思维策略的网络训练设计的内容和方法

根据以上设计的基本原则，化学思维策略网络训练设计的内容应该包括：思维策略训练在网络课程中恰当位置的安排；某一类问题解决思维策略的提炼；每一种思维策略训练方式的选择；为达到训练的最佳效果，文本、图片、视频、声音、动画、网页等多媒体素材与课件的巧妙选用等。

训练的主要设计方式有：思维过程分解性训练的设计、思维策略运用完整样例的设计、不完整样例的设计等。

（一）分解性训练设计

国外有关研究者如纽厄尔和西蒙（1972年）、Mayer（1981年）、Reif和Heller（1982年）、Hayes（1989年）都是首先将问题解决的思维过程划分为几个阶段，然后相应地提出每个阶段的思维策略，并对这些策略进行训练。国内研究者如张庆林等在总结国内外研究的基础上提出了问题表征、问题解决及总结反思三个阶段，并针对这三个阶段提炼出的思维策略进行训练。[6](388-390)实践证明，这种训练方式效果非常显著。

化学思维过程的分解性训练正是利用了这些心理学研究的成果，以策略迁移性从大到小的顺序为主线，根据所提取出的思维策略，一个策略、一个策略地逐一进行训练。每一次训练并不要求一次完整地解答整个问题，更无需得出正确的解答结果，而是以某一个具体化学问题为例设计每一种思维策略的运用过程和步骤的“讲解”，并设置适当数量的练习和反馈，以促进策略性知识的内化。

例如我们首先运用出声思考技术和专家、新手问题解决思维过程对比的方法，提炼出高中生解决化学计算问题的8种有效思维策略：读题审题策略、综合分析策略、双向推理策略、同中求异与异中求同策略、化繁为简策略、巧设速解策略、模糊思维策略、总结反思策略。然后对这些策略进行认真分析，并按照迁移性从大到小的顺序分别有计划地对每一个策略进行训练。

对于一个具体策略的训练，大致要从三个方面进行思考。[6](376-379)

第一，训练前要引入一个适当的情境，激起学生对思维策略学习的兴趣。[7](84-91)但我们必须注意根据布鲁纳的“先行组织者”原则进行设计，所制作的Flash动画或视频，要来源于学生的实际生活之中，所表现的故事情节要与当时即将训练的某一思维策略的使用相类似，并在此情境中要设置若干明显的和隐藏的关键性标志及陷阱，以调动学生积极思考的情绪，引起学生对该策略的积极关注，并运用音频解说有意识地将学生的注意力由故事情境逐渐转移到该思维策略训练的主题上来。

第二，训练时素材的呈现方式设计要恰当。要通过文本、动画和声音等形式的协同作用，呈现运用某一策略解决问题的思维过程和方法，但不是一步将所有的思维过程和方法全部呈现给学生，而是围绕某一策略的内容将其分解设计为若干子问题及隐藏的“参考答案”逐步呈现，当学生经过思考后，点击相应的“参考答案”按钮，才能够得到相应的参考答案和反馈，并展开和保留原来隐藏的内容，使学生可通过视觉、听觉等刺激及时将保留在自己短时记忆中的思维过程与教师事先设计的分析过程和分析方法进行比较，以寻找自己的差距与不足并逐步养成有序思维的良好习惯，矫正不良习惯。

但由于受传统课堂教学的影响，学生通常比较关注整个问题解决的结果，轻视对解题思维过程进行分析，因此，设计时要在呈现具体问题之后，以醒目的文字呈现思维策略训练的指导语。同时，要注意当第一个实例“讲解”完毕，不要简单重复“讲解”第二、三个实例，而要在审题角度、条件隐蔽性或思维跨度等方面提高实例的思维深度，并引导学生对所训练的思维策略进行归纳总结，促进学生思维策略运用能力的升华。

高一化学读题审题思维策略分解训练设计样例

［故事情境（动画并配音解说）］只顾埋头拉车不顾抬头看路导致白费力气的故事情境。

［问题实例（文本并配音）］加热0.04 mol KMnO4固体，一段时间后，收集到a mol单质气体，此时KMnO4的分解率为x，在反应后的残留固体中加入过量的浓HCl并加热，充分反应后又收集到b mol单质气体。设Mn元素全部以Mn2+存在于反应后的溶液中。求a与b之和（用x表示）是多少?”

［指导语（醒目文字）］本题不要求完整解答过程，只要求仔细读题，并认真思考后回答下列问题，建议：Copy题干和下列问题，自建Word文档，保存自己所思考的结果，最后再参看答案、找出差距、分析原因。

●问题1：题中明显的已知条件有哪些?【参考答案及教师的话（文字、视频、声音）】

●问题2：题中隐含的已知条件有哪些?【参考答案及教师的话（文字、视频、声音）】

●问题3：涉及的化学基础知识有哪些?【参考答案及教师的话（文字、视频、声音）】

●问题4：题目中的关键词是什么?【参考答案及教师的话（文字、视频、声音）】

注：【】中的内容为隐藏内容，学生点击以后才会呈现。

上例中的4个分解性分析的问题，体现了“着手解决问题之前必须先仔细审题”的思维策略训练的基本过程，其答案不仅可以用“隐藏答案”的方式来设计，也可以用多项选择的方式呈现。

如果采用多项选择的方式呈现，要注意反馈中加强指导性解释，就是说，要对学生在计算机上所作出的选择结果进行判断和启发性指导，帮助其分析错误的原因及指出正确的思维方向和方法。

第三，指导性解释的设计要及时、科学，并具有针对性。鉴于化学思维的学科性，在指导性解释的设计中，不仅注意思维策略的反馈，还要注意基于概念和规则的反馈及有关实验事实方面的反馈；鉴于策略性知识的程序性，对策略的反馈不能简单说明策略的名称，而要说明策略运用的具体操作方法和步骤；基于个性化教学的思想，对于正确选项的反馈，不仅要具有详细的分析思考过程和方法，还要有正确思维方法的启发，以帮助学习暂时落后的学生连续几次点击错误选项后，找到正确的解答思路。

如果使用同一个思维策略涉及多种解答方法或途径，那么要将各种解答方法分别列出，并进行分析对比和总结提升，使学生真正从机械记忆解题途径转移到灵活掌握解题策略上来。此外，根据中学生的心理特点和年龄特征，反馈的语言不仅要科学合理、简单明了，而且要有利于调动学生的学习积极性，激发他们战胜困难、不断进取的自我效能感。

分解性思维策略训练有利于学生对策略的领会和操作技术的掌握，但将一个完整的问题和完整的解答思路割裂开来，不利于多种策略间的联系、协调和综合运用，若时间跨度过长也易遗忘。因此，在进行分解性训练的同时，适当进行思维策略的综合训练（如完整样例的训练）是十分必要的。

（二）完整样例训练的设计

完整样例的设计可促进学生对问题解决过程各个阶段思维策略运用的整合和对整个问题的综合分析判断。在呈现方式上，为了避免学生简单地背诵或记忆解答过程，促进学生良好的预期心理及善于思考的习惯，我们要将完整样例的问题题干与各个解答步骤一步一步分开呈现，并将解答的项目以疑问句的形式直接呈现在屏幕上，引导学生思考，而将问题的正确解答过程等内容隐藏。

这样学生在观察到问题的初始条件、目标状态后，必然去思考其转换手段，如何思考、结果怎样，他们只要点击每一个隐藏内容按钮，就可以实现自主学习。当点击到最后一个按钮后，全部解答过程便展现出来，这样学生可以从整体上把握各种策略的运用，从全局的角度审视问题的解答过程，实现策略运用的最优化、解答过程的规范化和促进学生自我反思。

但完整样例的思维策略训练存在与习题解答等材料同样的缺陷，一方面思维参与不够，难以在学生头脑中形成深刻的印象；另一方面，容易使学生形成不良的思维定势，不利于创造性的形成。因此，完整样例的思维策略训练要适当增加各种变式练习，并在指导性解释中，鼓励学生提出不同的思路，并在BBS等讨论模块中大胆提出自己的设想和具体做法，使学生逐步养成相互学习、相互帮助、相互促进、共同进步的学习习惯。

（三）不完整样例训练的设计

完整样例给出问题完整的分析与解答过程，不能引导学习者进一步思考。不完整样例的设计则能弥补这个缺陷。它有三种设计形式：从完整样例到问题解决的过渡的设计；利用条件化进行样例填充的设计；利用子目标进行样例填充的设计。

（1）从完整样例到问题解决的过渡的设计是运用建构主义的观点逐渐拆掉脚手架（scaffold）的过程。此设计是在进行完整样例训练后，逐渐减少样例解答步骤，而且是从解答的最后一步一步地省略，最后，只剩下样例的题目。通过这样的步骤递减设计，可以实现从完整样例到不完整样例，再到问题解决的逐步过渡，以培养学生问题解决的创造性水平和能力。有研究［8］（294）表明：递减步骤的设计至少在思维策略迁移方面可以产生积极的作用。

（2）利用条件化进行样例填充的设计分为三个阶段。第一阶段，把形如“如果……那么……”的产生式的结论设为空格，引导学生进行顺向推理；第二阶段，把形如“如果……那么……”的产生式的条件设为空格，引导学生进行逆向推理；第三阶段，把产生式系统中的某个产生式设为空格，引导学生双向推理。

（3）利用子目标进行样例填充的设计只呈现给学习者子目标，把达到此子目标的策略和方法设为空格，引导学习者逆向推理。

样例（worked example）学习是当今教育心理学和认知心理学研究的热点。国内外研究表明：用样例学习的方法有利于提高学习效率和迁移作用。近来一些研究[9](280)还发现，个体在进行样例学习时存在个别差异，其中在样例学习中自我解释数量多、质量高的学习者在后来的问题解决中成绩好。因此，在化学思维策略网络训练设计时，要注重启发和引导学生运用联想和推理的策略，尽可能多地发现和生成初始条件所具有的意义，并通过化学概念、规则、实验及符号等建立初始条件与目标状态之间的联系，从而扩充问题解决的思路，提高问题解决能力。

三、问题与讨论

随着现代信息技术的迅猛发展，信息技术与学科教学的整合程度越来越高，各类网络课程如雨后春笋般层出不穷，然而，目前国内真正能够有效促进学生学习和思维能力发展的网络课程并不多见，主要原因在于两个方面：一方面受计算机智能化水平的局限；另一方面是课程开发平台及教学设计水平的影响。就化学思维策略网络训练设计而言，我们认为至少在以下几方面还有待进一步研究。

（一）主观题客观化

化学思维策略的训练是培养学生的高层次思维技能的过程，既然是高级技能，就不能单纯使用只有限定选项的客观题作为训练的材料，否则就会像传统教学一样只注重思维的结果，而忽视思维的过程，使训练起不到应有的效果。但限于计算机的智能化水平，它不可能像人一样可以判断具有多样化的主观题的解答过程。为此，如何将主观题客观化，使具有高级思维技能的内容转化为计算机能够识别的客观内容，是网络课程开发及思维策略网络训练设计需要研究的重要课题。

在实践中，我们引入了心理学关于样例学习中自我解释（self-explanations）的观点，采用指导性解释、完整样例与不完整样例等形式对化学思维策略网络训练的主观题进行设计，则能弥补传统网络课程在这方面的不足。

关于自我解释概念的界定，不同的研究者由于选择的实验材料不同而具有不同的观点，[9](255)，[10](397)但在样例学习条件下，其实质是学习者在阅读样例解答过程时所作出的内心评论，是一种内部言语。本文中完整样例与不完整样例的设计就是自我解释观点的直接运用，它将思维的内容和过程按解答程序逐步呈现和按步骤引入“参考答案及教师的话”等内容的设计，使学生就像置身于真实的课堂听教师讲解例题一样感到亲切和具有启发性，并通过这些外部的文字、声音、图像、动画等刺激促使学生生成自己的内部言语，并转化为头脑中的策略化程序性知识。而在巩固性练习与测试中，将本来的主观问题设计为客观问题，并以文本、图片、声音等形式针对客观题的每个选项进行科学、简洁的反馈，这种指导性解释是自我解释观点的间接运用。它不仅能起矫正错误思维习惯的作用，而且能帮助学生分析发生错误的原因，并启发学生如何思考，促使学生学会学习、学会思维。此外，在正确的选项中，还要将正确、规范的分析过程和解答步骤呈现出来，帮助学生将自己原来的解题思路与“专家”（教师）的思路进行对比，以培养学生的元学习能力。

主观题客观化是一个非常繁重且创造性极强的工作，更重要地，主观题客观化后的学习并不能代替主观题的学习。

（二）思维策略网络训练目标层次化

在思维策略的传统课堂训练中，通常存在这样一个共同的问题，即不能对不同学习程度的学生提供不同的训练内容，不能使不同学习目标、不同学习能力、不同学习起点的学习者都能得到提高。从而导致“优等生”吃不饱，“差生”吃不了的现象。

为此，我们在开发高中化学思维策略网络训练课程时，将教学训练目标分为A、B、C三级：“A”表示初级目标，要求学生了解化学思维策略的含义、作用，并能够运用迁移性较大的通用思维策略解决一般的化学问题；“B”表示中级目标，要求学生熟练掌握常用的化学思维策略，并能够解决中等难度的化学问题；“C”表示高级目标，要求学生能够综合运用各种化学思维策略解决较高难度的化学问题。[2](462)

由此可见，A、B、C三级的难度要求逐级递增。按照我们设计的要求，若选择A级目标，则只需参加A级目标中的训练项目；若选择B级目标，则首先进行A级目标训练，并达标后再参加B级目标中的训练项目；同样，若选择C级目标，则需要先参加A级和B级目标中的训练项目，并达标后再进入C级目标训练，这就体现了不同能力的学生在训练内容、训练目标上的差异。同时，在设计训练时，我们要充分考虑各级训练目标选择对应难度的材料，从而提高训练的针对性、有效性。

（三）思维策略网络训练效果评价

化学思维策略网络训练效果的评价也是训练设计所必须考虑的重要内容，而且它与训练的目的密不可分。因为其目的是使学生运用网络手段获取有关解决化学问题思维策略方面的知识，全面提高学生的素质，促进学生的身心全面发展，开发学生的智慧潜能，形成健康的个性。因此，我们应该从学生的学习过程与学习结果等角度来审视训练的设计。

从学习过程来看，训练过程中的交互作用、对疑难问题的解决方式以及运用资源的情况都直接影响学生的学习情绪与训练的效果。对于这些问题的解决，在网络训练设计中，我们要结合训练所使用的网络支撑平台中的各种辅助交流工具的特点，并充分运用在线教师、BBS或互联网等资源，将静态的学习材料转化为动态的策略性知识的有意义建构过程。

从学习结果来看，学生完成测试的情况与得分从某种程度上能够反映其训练的效果，但所设计的测试要经过精心地挑选，其难度必须与相应的学习目标一致，其内容也不能单纯强调对知识的考查，要注重对问题解决能力的考查。

然而，目前的网络课堂教学效果评估还没有得到足够的重视，有时甚至还存在以几乎无意义的分数来决定一切的误区，这不能不说是网络课堂评估的浅薄和狭隘。[11](50-51)

为此，我们在设计中引入了过程性定量评估体系，[2](462-472)即将每个策略的训练设计为一个知识点，在这个知识点中设计多个策略性知识的“讲解”及相应的测试，学生在完成一个知识点的训练后，设计一个学习进度分，在完成一个相应的测试后，按照完成的速度与质量设计一个质量分，两个分数按照一定的标准实行动态的调整，并通过计算机程序以图表的方式让学习者直观地看到自己的学习进度、学习质量及与预定的学习目标之间的距离，从而促使学生及时调整自己的学习目标和学习方式，激励他们自觉培养自己的学习动机与思维能力。

总之，化学思维策略的网络训练是基于新课程新理念下化学网络课程、网络学习的一种全新的训练方式，它是传统课堂教学训练有益的补充、发展和完善，既有利于促进化学网络课程质量的提升，又有利于推动新课改的发展，更有利于学生化学学习与化学思维能力的培养，值得我们进一步研究与探索。

参考文献：

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