概念“有助于人们进行推理和推论”，也就有助于思维能力的培养。问题解决者的目的就是想办法从问题的初始状态一步步转变为目标状态；当个体在“问题空间”里进行探索时，如果能够把对“问题空间”的内部表征外化，以概念图为支架来组织与表征思维过程中所提取的知识信息，借助其层次结构不仅可以分析学生搜索己有概念、把握知识特点、联系和产生出新知识的能力，还可以从学生列举的具体事例中获得学生对概念意义理解的清晰程度和深度。从而实现在知识获取中训练学生的思维方法和培养思维品质，逐渐提高学生的思维能力。
例如：0.15mol某金属单质与足量的稀硫酸充分作用后，生成标准状况下5.04LH2和25.65g该金属的硫酸盐，该金属元素原子中质子数比中子数多1，试通过计算推导该元素在周期表中的位置。
出生思维实施的场所和对象可以依据实际情况进行变更，本案例选择的是师生在教室里进行的对上题的探讨。一个被试学生的口语报告如下（通过录音，再将录音转换成文字材料）。
表 1 被试学生口语报告
内 容 注
#1 首先设该金属元素的相对原子质量是m，然后根据单质反应的物质的量，和生成氢气的物质的量，首先列出一个化学反应方程式，然后可以写出它的系数。
#2 因为这里面氢气得出的是5.04L，可以得出氢气的物质的量5.04L/22.4L=0.225mol。 搜取题目信息，明确目标，激活方程式及有关物质的量的知识，书写方程式：
2R+nH2SO4=R2(SO4)n+nH2↑,依据信息进行计算，n（H2）=5.04L/22.4L=0.225mol。
#3 然后因为金属的物质的量和氢气的物质的量比是6：7，所以就可以（停顿片刻，唏，自言自语，算错了，重新计算），得到是6：9，就是2：3，所以在金属的前面系数写上2，然后再氢气上面写上是3。然后就可以得到金属的化合价应该显+2价（噢），是+4价（嗯，哦，不是，自己意识到不对），然后再配上H2SO4前面写上3，然后得到该金属显+3价。 依据所推理结果，配方程式有关物质前系数，在此出现了计算错误与反复，但是被试立刻发现并重新计算，n(R)︰n(H2) ＝0.15/0.225＝2︰3，配上了金属与氢气前的系数后，进一步推理金属的化合价，虽然也出现错误，也是立刻做出反映，正确得出金属的化合价为+3价，完成方程式。2R+3H2SO4＝R2(SO4)3+3H2↑
#4 然后是（停顿片刻），又因为产生了25.65g该金属硫酸盐，因为这种硫酸盐的相对分子质量是2×M+3×96，然后它的质量是25.65g，然后生成的氢气是0.225mol，所以25.65g/（2×M+3×96）＝0.225mol/3，然后是解这个式子可以得到2×27，（立刻发现，哦，不对，重新计算），然后就解出M＝27。 依据反应方程式，激活反应物之间量的关系，依据方程式，计算出金属的原子量。
2R+ 3H2SO4 ＝ R2(SO4)3 ＋ 3H2↑
(2×M+3×96)g 3mol
2.56g 0.225mol
25.65g/（2×M+3×96）＝0.225mol/3，M＝27。
#5 可以设它的质子数是a，它的中子数就是a+1，又因为质子数+中子数=金属相对原子质量，所以2a+1=27，a=13，就可以得到它在元素周期表中的序数是13，它应该是铝元素，原子结构是3个电子层，最外层3个电子，在周期表中的位置是第三周期、第三主族。 依据题目信息，激活原子结构、质量数、元素结构与其在周期表的位置关系知识，出现了概念错误，把质量数和相对原子质量混淆。计算出质子数，Z＝A－N＝27－14＝13，画出原子结构示意图：
推导出该金属为铝，在周期表中第三周期第ⅢA。
对该生的思路做出整理，其中解题过程中涉及的基本概念有：化学反应、反应方程式、物质的量、化合价、化学方程式配平，化学式式量，相对原子质量、质量数、原子结构示意图。思维行为图和概念图如图6：
图6 解决问题的行为图（左）和相关概念图（右）
（注：图6行为图中“#”表示被试学生解题状态可划分为5步骤（如图6左图））
由该行为图可以看出，被试用了5个状态解决这个问题。该被试读完题，能比较顺利完成对问题表征，激活认知结构中的相关知识及解题图式，被试对问题的目标比较清楚，对问题的认识能够达到综合的层次，说明被试的认知结构中的概念网络和问题解决原型有了一定的匹配度。被试在解决问题时出现了反复与停顿，甚至出现了错误，能监控自己的行为，有一定的反省认知技能。由此看出，被试思维的独立性，灵敏性，连续性，反思性，专注性相对比较好。
化学概念掌握好的学生在接受、处理有关信息时，能很快地从长时记忆系统中提取已存储的信息进行加工、整合，解题时不需要写出具体的化学方程式。针对该被试对题设信息的表征，说明被试概念之间联系不够，比较松散，题设信息关键点捕捉不够，没能做到从深层次、本质上分析问题，导致对本题的理解还是通过了方程式的常规解法，教师与学生共同探讨了利用氧化还原反应及电子守恒法对此题进行解答。解题思路如下：
解：由标况下V（H2）=5.04L，则n（H2）=5.04L/22.4L=0.225mol，因此，转移电子n（e-）=0.225mol×2=0.45mol，由电子守恒，该金属化合价=0.45/0.15=3，得出该硫酸盐为R2(SO4)3，由于n（金属）=0.15mol，知n（R2(SO4)3）=0.15mol/2=0.075mol，则25.65g/(2M+96×3)=0.075mol，M=27g/mol。由金属原子中质子数比中子数多1，则又质量数A=Z+Z+1=27，Z=13，则该金属元素为铝元素，原子结构示意图为：
所以，铝元素在第三周期第ⅢA。
图7解决问题的行为中相关概念图
师生探讨后的问题解决概念图（图7）对比被试问题解决行为和概念图，不难发现探讨后的解题思路中所体现思维的流畅性，深刻性得到进一步改善，思路敏捷，条理清晰，方法简洁，而且抓住了问题的本质，对问题的表征时间短，表征正确率高，解题图式得到精简，思维得到训练。
总之，概念图无论是作为“教”的工具，还是作为“学”的策略，均能够达到使原来迷惑的概念清晰化、零散的知识系统化、机械的记忆灵活化；并能有效地改变学生的认知方式，最终使学生将所学知识联系并进行重新建构，整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，最终达到知识的迁移和应用的目的，从而激发学生的主动性、创造性，使他们感受到成功的快乐，切实提高教学效果。
参考文献：
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[ 3 ] 李广洲，任红艳，余嘉元．高中学生化学概念掌握和问题表征程度关系的实证研究．2001，（4）：6～9
[ 4 ] 王磊等著．科学学习与教学心理学基础[M]．陕西：陕西师范大学出版社，2002.9
