五 融合知识技能，促进协同迁移

前面已经讨论，技能可分心智技能和动作技能两类，无论哪一类，其本质都是指特定学习目标指导下的特定“操作”序列，是移植并内化“如何做” 的一些规则或程序，它与“理解了什么”的知识学习有一定的区别。然而， 在化学学习过程中，知识和技能又常常是交织在一起的。一个复杂的化学问题，通过概念辨析和条件分析，理顺了问题的来龙去脉，明确了解决问题的途径指向，并“检索”得到有关的原理、公式和其他辅助知识，至此知识的迁移已经发生，下一步是如何快速而准确地求出问题的最终结果，这涉及到熟练运用某种规则或称“执行程序”，只要问题满足某种条件，即自觉产生相应的操作序列，这就是智力技能的迁移。

认知心理学认为，智力技能不是一些简单的或杂乱的智力活动，而是学习者通过一定的训练所形成的一组内隐的有序操作，即解决各种问题的“产生式”（production）系统。①产生式系统的表征是通过模拟计算机解决问题

① 李伯黍等：教育心理学，华东师范大学出版社 1993 年版，第 199—200 页。

的方式来实现的，它由一系列的产生式组成，每个产生式都可以看作是条件

—行动的组合，条件指某一情境或状态，行动则是条件满足时产生的操作， 其规则是“若条件为 X，则实施操作 Y”。解决一个问题或完成一项作业需若干个产生式，一个产生式的完成会改变问题的当前状态，并由此引发另一个产生式，如此不断衔接推进，直至达到最终目标状态。

“产生式”概念的提出和大量的实践都表明，问题解决离不开知识的迁移和规则的运用，其中正确识别条件是应用规则的重要前提。我们曾对如下问题作过详细的研究（高一年级，1992 年），获得了一些有意义的结论。

问题：燃烧 1 吨含硫 48%的硫铁矿，在理论上能生产多少吨 98%的硫酸（设生产过程中损失硫 1.5%）？（要求：详细写出思考和解答过程）

测试表明，除 14%的学生对问题的本质缺少了解而无从下手（卷面反映为空白或混乱）外，86%的学生能理解题意并熟悉解决问题所必需的基本知识

（如生产过程的各步反应式等），但求索答案的计算过程所对应的产生式系统则有明显差异，经整理有以下三类：

1. 若 S+O2=SO2 且已知硫的含量，则可根据比例关系求得 SO2 的质量； 若 2SO2+O2=2SO3，则由 SO2 的质量可得 SO3 的质量；

若 SO3+H2O=H2SO4，则由 SO3 的质量可得“纯净”H2SO4 的质量；

若 H2SO4 的最终浓度为 98％，则由“纯净”H2SO4 质量即可折算成“不纯”

H2SO4 的质量。

1. 若

   S＋O2＝SO2，2SO2＋O2 2SO3，SO3＋H2O＝H2SO4，且物料无损失， 则可“首尾相连”，得关系式：S～H2SO4，再考虑损耗和浓度列比例式求解。

2. 若实际参加反应的硫最终转化为产物硫酸中的硫，则由关系式（原料硫－损耗硫＝硫酸中的硫）可得方程：

1×48％×（1－1.5％）＝x×98％× 32

98

结论：

①三类产生式所对应的学生人数分别占总数的 13%、61%和 12％。经了解，恰好与化学平时成绩一般、良好、优秀的三级学生分布相吻合，剩下的14%则属于化学学习能力较弱的第四类学生。

②三类产生式均可获得问题的正确解。这表明大部分受试学生熟悉硫酸制法的基本工艺流程，明确化学方程式所代表的涵义，较好地掌握了根据化学方程式进行计算的四条规则，并能有效地进行迁移。

③三类产生式中均含有若干“条件”，不同的“条件”对应不同的思维“操作”，因而质量上也有所差异：(1)的步骤繁冗，求解费时而又容易出现计算差错，抽象概括的水平较低；(2)从多步反应中抽出了原料硫到产物硫酸之间的量的转化关系，简化了计算过程，但从形式和思维历程看仍离不开局部的化学反应和根据方程式进行比例运算的有关规则；(3)是将“质量守恒定律”这一普遍规律直接运用于 S→H2SO4 这一具体情境的结果，其“条件”部分高度概括了各步反应之间量的关系，所进行的“操作”也更一般化，因而是内化程度更高的一个“产生式”系统，体现了较强的整合思维能力。

由此可见，在化学问题的解决过程中，以“操作”为主的智力技能起着十分重要的作用，而智力技能迁移的速度和质量又直接受制于知识理解的深度和概括性水平。

动作技能或称操作技能一度被认为是化学实验能力的代名词，目前已逐渐得以纠正。所谓的动作技能，一般指通过肌肉活动的外显操作。动作技能的迁移，可以看成是一系列刺激—反应“联结”序列的转移，即某种肌肉动作程式的迁移。如果一个新的动作技能由事先已经学会的数个反映纯粹的肌肉运动的“简单动作”组成，则此新动作技能不外乎是将这一系列“简单动作”按一定的程序进行组合而已。这个过程，对原本已熟练的简单动作而言， 外显的迁移已经发生。不可否认，同时还伴随着内隐的智力技能（组合的程序）的迁移。

一个完整的化学实验，包含的成分和技能要素更为复杂。在动手操作之前，至少应该先做三件事：一是理解实验原理，二是设计（或认同）实验方案，三是选择实验装置，这些活动并非简单的操作技能所能包容的。可见， 化学知识、操作技能和智力技能在实验过程中是密切联系在一起的。在特定的实验场合，只是表现的形式和内容不同而已。认清上述关系，不仅为知识、技能的协同迁移找到了理论依据，同时有助于我们重新审视化学实验的教学功能。

创设知识与技能协同迁移的实验情境，必须以理解有关的知识、掌握实验的方法和操作要领为前提，理解得愈深刻，掌握得愈熟练，迁移效果就愈好。

实例 1：已知 HCl 气体极易溶于水（1∶500），其水溶液能使石蕊试液变红，利用特定的装置可将上述性质设计成“喷泉”实验；NH3 在水中的溶解度更大（1∶700），其水溶液能使酚酞变红。比较两者的共性，不难将 HCl 气体形成“喷泉”的有关原理、装置和操作协同迁移至研究 NH3 溶于水的实验。

实例 2：在浓硫酸催化条件下乙醇 140℃脱水成醚、170℃脱水成烯是乙醇的重要化学性质，将此迁移至乙烯制取实验中，即可明确对反应容器的要求（可加热），准确安放温度计。采用排水集气操作则是已理解的乙烯物理性质和已掌握的排水集气技能的协同迁移。

实例 3：设计并完成 CO 还原 CuO 和 Pe2O3 的实验，可按如下步骤进行：

1. 分析实验原理 （化学知识迁移）： CO+CuO CO2+Cu ， 3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe 。

2. 设计实验思路（智力技能迁移）：设想从左到右将装置分为Ⅰ（制气）、Ⅱ（还原）、Ⅲ（吸收）三部分。Ⅰ采用甲酸加浓硫酸（微热）反应实现， 从“液+液 气”方式联想装置（分液漏斗+圆底烧瓶）；Ⅱ从 H2 还原 CuO 实验中得到启发，反应是否发生，由 CuO、Fe2O3 颜色的交替变化即可证实， 作为反应器的硬质玻管必须平卧；Ⅲ是为检验生成物中有无 CO2 生成而设的局部装置，只要将气体导出至澄清石灰水便得。

3. 进行实验操作（操作技能迁移）：首先根据实验方案组合仪器，形成由一个“液+液 ”的气体发生装置、一个“气+固 ”的还原反应装置、一个用烧杯接收的气体吸收装置组合而成的系列实验装置，在硬质玻管内将CuO、Fe2O3 分两处铺开，均匀加热，观察并记下实验现象。

实例 4：用实验方法分离银中含有的杂质铜，涉及到一系列已学的化学反应知识[Cu、Ag 均溶于硝酸，生成的硝酸盐在 717K、473K 分解：

2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2+O2，2AgNO3 2Ag+2NO2+O2]和物质的性质（AgNO3

易溶于水，CuO 则难溶），其具体操作则是加酸溶解、蒸发、结晶、控制温度加热[在 473—573K 之间 Cu(NO3)2 先分解]、加水溶解、过滤（除去不溶物 CuO）、重结晶（得纯的 AgNO3）、提高温度加热（AgNO3 还原分解得 Ag）。从以上实例的分析中不难得出这样的结论，化学知识与技能的迁移既是

协同的又是融合的。在实验情境中，有的知识得到了深化或扩展，有的知识成为实验设计的一种程式，即智力技能，有的知识转化为某种操作技能，而智力技能与基本操作技能的“加合”往往形成更复杂、更专门化的操作技能。