何慶輝 麥裕華

摘要： 應(yīng)用知識(shí)空間理論提出學(xué)生在學(xué)習(xí)離子反應(yīng)時(shí)可能的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑，以廣州市6所高中561名高一學(xué)生為例，了解學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑。研究發(fā)現(xiàn)，各組別學(xué)生在電解質(zhì)電離和離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程有欠佳表現(xiàn)，在測(cè)驗(yàn)總分上存在顯著差異。學(xué)優(yōu)生和學(xué)中生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑較相似，但與學(xué)困生的有明顯差異。為教師提供離子反應(yīng)補(bǔ)救教學(xué)和新課教學(xué)的方法。

關(guān)鍵詞： 知識(shí)空間理論； 關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑； 離子反應(yīng)

文章編號(hào)： 1005-6629（2018）7-0012-06 中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問(wèn)題的提出

學(xué)生對(duì)某學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的認(rèn)知過(guò)程，直接影響著個(gè)人的學(xué)習(xí)效果。在日常教學(xué)活動(dòng)中，教師根據(jù)某學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，規(guī)劃學(xué)生可能的學(xué)習(xí)路徑，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐。然而，學(xué)生在面對(duì)一系列有邏輯關(guān)系的學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)，可能有適應(yīng)個(gè)人認(rèn)知需要的學(xué)習(xí)順序。學(xué)生在這方面的學(xué)習(xí)需求也應(yīng)該成為研究者和教師的重要關(guān)注點(diǎn)。

傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)理論能夠清晰地展現(xiàn)學(xué)生解決某學(xué)科領(lǐng)域問(wèn)題的能力與水平，及其在群體中的相對(duì)位置，但不易詳細(xì)說(shuō)明學(xué)生學(xué)習(xí)該領(lǐng)域知識(shí)的認(rèn)知過(guò)程。各種認(rèn)知診斷方法能夠?qū)崿F(xiàn)更深入地了解學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)情況的目的，知識(shí)空間理論（Knowledge Space Theory，簡(jiǎn)稱(chēng)KST）便是一種有效認(rèn)知學(xué)生群體對(duì)某學(xué)科領(lǐng)域問(wèn)題的解決情況的診斷方法，已在國(guó)外化學(xué)教育領(lǐng)域得到應(yīng)用。

離子反應(yīng)是高中化學(xué)課程重要的基本原理。根據(jù)人教版高中《化學(xué)1》教科書(shū)編排，離子反應(yīng)是高中生首次從微觀(guān)角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，是進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生微觀(guān)思維能力的學(xué)習(xí)載體。應(yīng)用知識(shí)空間理論了解學(xué)生群體在該學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)最大可能的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑，比較不同化學(xué)學(xué)業(yè)水平學(xué)生關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的異同，這對(duì)于研究者和教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)都會(huì)大有裨益。

2 知識(shí)空間理論

知識(shí)空間理論是由心理學(xué)家Doignon和Falmagne提出的知識(shí)和能力診斷方法[1]。理論設(shè)定如下： 將某學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)和需要該知識(shí)才能解決的問(wèn)題建立聯(lián)系，將該領(lǐng)域作為所有需要該領(lǐng)域的知識(shí)才能解決的問(wèn)題的集合。問(wèn)題有高低層次之分，解決低層次問(wèn)題需要較少的知識(shí)和能力，解決高層次問(wèn)題需要較多的知識(shí)和能力。前者是后者的基礎(chǔ)，因而作答者能夠解決高層次問(wèn)題，也應(yīng)該可以解決相應(yīng)的低層次問(wèn)題。這種各層次問(wèn)題間的關(guān)系叫做推測(cè)關(guān)系。以Doignon等人的例題為例，現(xiàn)有5道具有推測(cè)關(guān)系的中學(xué)數(shù)學(xué)題，其中第2題是第1題的高層次問(wèn)題，第4題是第2題的高層次問(wèn)題，第5題是第2、 3題的高層次問(wèn)題，具體見(jiàn)圖1[2]。將各種符合推測(cè)關(guān)系的問(wèn)題分別用集合表示，例如{1， 2}、{1， 2， 3， 5}等，這些集合叫做知識(shí)狀態(tài)（Knowledge state），所有知識(shí)狀態(tài)的集合叫做知識(shí)結(jié)構(gòu)（Knowledge structure），滿(mǎn)足某些特別的集合性質(zhì)設(shè)定的知識(shí)結(jié)構(gòu)叫做知識(shí)空間（Knowledge space）。知識(shí)空間也包括一些由作答者的回答而得到的、包含不同問(wèn)題的集合。

圖1 問(wèn)題的推測(cè)關(guān)系

在知識(shí)空間里，相互間相差1道題的知識(shí)狀態(tài)可以連接起來(lái)，一系列相連的知識(shí)狀態(tài)依次增加1道題，形成一個(gè)表示問(wèn)題出現(xiàn)先后順序的有序組合。如圖2[3]所示，在（空集，包括0道題）、{1}、 {1， 2}、 {1， 2， 3}、 {1， 2， 3， 5}、 Q（全集，包括5道問(wèn)題）之間，先后的知識(shí)狀態(tài)均相差1道題。相差的問(wèn)題分別是第1、2、3、5、4題。這5個(gè)知識(shí)狀態(tài)可以依次連接起來(lái)，形成問(wèn)題有序組合“1→2→3→5→4”。因此，知識(shí)空間成為一個(gè)以一系列相連的知識(shí)狀態(tài)為路徑，由多條路徑組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在每個(gè)問(wèn)題有序組合中，先出現(xiàn)的問(wèn)題可看作是作答者能夠優(yōu)先解決的低層次問(wèn)題，也是解決后續(xù)出現(xiàn)的高層次問(wèn)題的基礎(chǔ)。問(wèn)題有序組合表示作答者對(duì)不同問(wèn)題的解決能力的大小順序。同一個(gè)知識(shí)狀態(tài)與不同的知識(shí)狀態(tài)相連時(shí)，產(chǎn)生不同的問(wèn)題有序組合，表示作答者不同的問(wèn)題解決能力大小順序。

圖2 問(wèn)題的知識(shí)空間

對(duì)于一系列問(wèn)題，作答者答對(duì)每道題則記錄為1，答錯(cuò)每道題則記錄為0，從而得到一個(gè)表示作答者在各問(wèn)題上的解決能力的有序數(shù)字組合，稱(chēng)作反應(yīng)模式。知識(shí)空間理論能夠根據(jù)作答者群體的反應(yīng)模式及其分布情況，對(duì)各問(wèn)題有序組合的出現(xiàn)概率進(jìn)行計(jì)算。在若干個(gè)問(wèn)題的有序組合中，存在一個(gè)問(wèn)題有序組合具有最大的出現(xiàn)概率，這個(gè)問(wèn)題有序組合叫做關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑（Critical learning path），即作答者群體中大多數(shù)人對(duì)不同問(wèn)題的解決能力的大小順序，直接反映出作答者群體最大可能學(xué)會(huì)各問(wèn)題相對(duì)應(yīng)的知識(shí)和能力的先后順序。從知識(shí)空間的結(jié)構(gòu)和知識(shí)空間理論的計(jì)算設(shè)定可知，關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑是線(xiàn)性的、唯一的、有高度代表性的，并非各問(wèn)題答對(duì)率的降序排序。應(yīng)用知識(shí)空間理論研究學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)情況，可以為教師評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有效開(kāi)展事后的補(bǔ)救教學(xué)，以及合理確定新課教學(xué)順序帶來(lái)重要的參考價(jià)值。

國(guó)外化學(xué)教育研究者已經(jīng)應(yīng)用知識(shí)空間理論開(kāi)展一系列學(xué)科教育研究，這些研究多聚焦于學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)果和學(xué)習(xí)心理等方面[4～6]。而國(guó)內(nèi)在此方面的研究較少，應(yīng)該充分應(yīng)用該認(rèn)知診斷技術(shù)，豐富研究者對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)。

3 研究方法

3.1 研究對(duì)象

廣州市6所高中共561名高一學(xué)生參與本研究。A、 B校是市內(nèi)重點(diǎn)高中，學(xué)生共184人，作為學(xué)優(yōu)生；C、 D是市內(nèi)較重點(diǎn)高中，學(xué)生共182人，作為學(xué)中生；E、 F校是市內(nèi)一般高中，學(xué)生共195人，作為學(xué)困生。測(cè)驗(yàn)在高一第二學(xué)期初進(jìn)行，此階段學(xué)生均已學(xué)習(xí)完人教版高中《化學(xué)1》，學(xué)生的測(cè)驗(yàn)結(jié)果可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)結(jié)果。

3.2 研究工具

分析與離子反應(yīng)有關(guān)的高中化學(xué)知識(shí)體系、人教版高中《化學(xué)1》教科書(shū)的教學(xué)內(nèi)容和順序，整理出離子反應(yīng)的核心學(xué)習(xí)內(nèi)容。即： （1）物質(zhì)的導(dǎo)電性；（2）電解質(zhì)；（3）電離的微觀(guān)過(guò)程；（4）電離方程式；（5）離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程；（6）簡(jiǎn)單的離子共存問(wèn)題；（7）離子反應(yīng)的數(shù)量關(guān)系；（8）離子方程式；（9）較復(fù)雜的離子共存問(wèn)題。筆者從兩方面考慮和確定關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑，一是遵循知識(shí)學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)原則，二是利用三重表征融合方法。預(yù)期適合學(xué)生的離子反應(yīng)認(rèn)知順序是： 能夠根據(jù)酸堿鹽的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（宏觀(guān)表征），總結(jié)出電解質(zhì)的概念，能夠想象并理解單一電解質(zhì)在水溶液中的粒子行為（微觀(guān)表征），總結(jié)電離的概念，并且用電離方程式表示其過(guò)程（符號(hào)表征）。然后，能夠根據(jù)典型離子反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（宏觀(guān)表征），想象并理解多種電解質(zhì)在水溶液中相互作用時(shí)的粒子行為（微觀(guān)表征），總結(jié)離子反應(yīng)的概念，并且考慮簡(jiǎn)單的離子共存問(wèn)題、反應(yīng)前后離子的數(shù)量關(guān)系，用離子方程式表示其過(guò)程（符號(hào)表征）。繼而，綜合運(yùn)用電解質(zhì)電離和離子反應(yīng)有關(guān)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。因此，筆者將9個(gè)核心學(xué)習(xí)內(nèi)容依次排列，即“1→2→3→4→5→6→7→8→9”作為學(xué)生學(xué)習(xí)離子反應(yīng)時(shí)可能的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑。該關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑表示學(xué)生可能的離子反應(yīng)知識(shí)和能力的發(fā)展順序、問(wèn)題解決能力的大小順序，前一項(xiàng)學(xué)習(xí)內(nèi)容是后一項(xiàng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)。

根據(jù)高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)必修模塊中離子反應(yīng)的教學(xué)要求，筆者自編離子反應(yīng)知識(shí)測(cè)驗(yàn)題，作為本研究的研究工具。測(cè)驗(yàn)題共有9題選擇題，分別對(duì)應(yīng)關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的每項(xiàng)內(nèi)容，考查學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)各核心學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。學(xué)生答對(duì)每道題目得1分，答錯(cuò)得0分，總分是9分。其中，“電離的微觀(guān)過(guò)程”“離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程”問(wèn)題分別提供表示物質(zhì)微觀(guān)過(guò)程（KCl的電離過(guò)程、NaCl和AgNO3的離子反應(yīng)過(guò)程）的圖示，從微觀(guān)表征角度設(shè)置問(wèn)題情境。測(cè)驗(yàn)題使用常見(jiàn)的命題素材，符合高一學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，有較高的內(nèi)容效度，并經(jīng)廣州市化學(xué)教研員審查，有較高的專(zhuān)家效度。測(cè)驗(yàn)題的預(yù)估難度適合，內(nèi)部一致性信度是0.65，可被接受。

3.3 研究流程

在高一第二學(xué)期開(kāi)學(xué)后，各校在同一周內(nèi)分別進(jìn)行離子反應(yīng)知識(shí)測(cè)驗(yàn)。各校高一化學(xué)教師主持實(shí)施測(cè)驗(yàn)，使用相同的指導(dǎo)語(yǔ)和測(cè)驗(yàn)流程。學(xué)生需要在15分鐘內(nèi)完成測(cè)驗(yàn)題。測(cè)驗(yàn)后，筆者回收各校的測(cè)驗(yàn)答卷，批改學(xué)生的作答結(jié)果和統(tǒng)計(jì)測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

將學(xué)生在每道題的得分情況表示為有序數(shù)字組合，得到對(duì)應(yīng)的反應(yīng)模式，例如110101110、 110111110等。然后，統(tǒng)計(jì)各組別學(xué)生出現(xiàn)的反應(yīng)模式類(lèi)型及其相應(yīng)人數(shù)。例如在學(xué)優(yōu)生中，共有反應(yīng)模式37種，其中110101110有18人次，110111110有51人次，其他反應(yīng)模式各有不同人次。這些數(shù)據(jù)用TXT文件格式保存。參考國(guó)外研究者設(shè)計(jì)的知識(shí)空間理論統(tǒng)計(jì)程序[7， 8]，筆者組織信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員自主開(kāi)發(fā)出新的、使用R語(yǔ)言的統(tǒng)計(jì)程序。該程序讀取TXT文件的數(shù)據(jù)后，統(tǒng)計(jì)學(xué)生反應(yīng)模式的種類(lèi)、出現(xiàn)概率、預(yù)計(jì)和實(shí)際出現(xiàn)的學(xué)生人數(shù)，并且根據(jù)各反應(yīng)模式的學(xué)生人數(shù)分布情況，推算出一些需補(bǔ)充的問(wèn)題集合和其他信息，然后分步顯示各問(wèn)題的編號(hào)。出現(xiàn)在前面的問(wèn)題，是統(tǒng)計(jì)程序根據(jù)算法和實(shí)際數(shù)據(jù)推斷出來(lái)的低層次問(wèn)題，出現(xiàn)在后面的問(wèn)題則是高層次問(wèn)題。這些問(wèn)題依次排序后，就構(gòu)成學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑。例如在學(xué)優(yōu)生中，統(tǒng)計(jì)程序?qū)?個(gè)問(wèn)題分為7步顯示，依次是“1， 2， 4”“6”“8”“7”“5”“9”“3”。它們依次排序后，成為學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑“1， 2， 4→6→8→7→5→9→3”。同一步的問(wèn)題可以表示學(xué)生對(duì)這些問(wèn)題具有接近水平的問(wèn)題解決能力?？紤]到“猜測(cè)幸運(yùn)”（lucky guess）和“粗心失誤”（careless error）對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的影響，該程序默認(rèn)設(shè)定這兩方面的概率是0.1。因此，筆者使用SPSS 18.0軟件對(duì)各組別學(xué)生的測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)和方差分析，使用R語(yǔ)言3.3.1軟件進(jìn)行知識(shí)空間理論方面的統(tǒng)計(jì)。

4 測(cè)驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 學(xué)生的答題情況

各組別學(xué)生的測(cè)驗(yàn)題答對(duì)率見(jiàn)圖3?！拔镔|(zhì)的導(dǎo)電性”“電解質(zhì)”“電離方程式”“離子反應(yīng)的數(shù)量關(guān)系”平均答對(duì)率均在0.90以上，“離子方程式”“簡(jiǎn)單的離子共存問(wèn)題”平均答對(duì)率為0.83～0.85。這顯示學(xué)生對(duì)于離子反應(yīng)大多數(shù)核心學(xué)習(xí)內(nèi)容，尤其是在涉及電解質(zhì)宏觀(guān)性質(zhì)和符號(hào)表 征的問(wèn)題、需要技能訓(xùn)練的問(wèn)題均有良好表現(xiàn)?！半x子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程”平均答對(duì)率是0.70，顯示學(xué)生對(duì)于離子反應(yīng)的微觀(guān)表征有一般表現(xiàn)?！拜^復(fù)雜的離子共存問(wèn)題”平均答對(duì)率是0.35，答對(duì)率在0.28～0.42，顯示學(xué)生較難解決涉及較多離子種類(lèi)、需要復(fù)雜推理的離子共存問(wèn)題。

意外的是，“電離的微觀(guān)過(guò)程”的平均答對(duì)率只有0.17。共有59.5%學(xué)生認(rèn)為KCl在水中完全電離后，K+和Cl-會(huì)在水中自動(dòng)排成兩列，學(xué)生缺乏離子自由運(yùn)動(dòng)的概念。另有19.8%學(xué)生認(rèn)為除了K+和Cl-在水中自由運(yùn)動(dòng)外，仍然會(huì)有一部分KCl以整體形式留在水中，學(xué)生缺乏能夠完全電離的電解質(zhì)可以完全電離的概念。這顯示學(xué)生雖然能夠較好地作答用符號(hào)表示電解質(zhì)的電離產(chǎn)物的問(wèn)題，但對(duì)于電解質(zhì)電離的微觀(guān)過(guò)程卻具有諸多錯(cuò)誤概念，學(xué)生的符號(hào)表征和微觀(guān)表征沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的聯(lián)結(jié)。

如表1所示，三組（學(xué)優(yōu)生、學(xué)中生、學(xué)困生）學(xué)生測(cè)驗(yàn)總分的平均分依次減少，且存在顯著差異（F=23.734， p<0.001），效應(yīng)量η2p=0.0784>0.06，有中等效果。多重比較的Scheffe法顯示，各組別學(xué)生之間互相存在顯著差異，p<0.01。由方差分析結(jié)果可知各組別學(xué)生在離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)結(jié)果上存在質(zhì)的差異，教師需要加強(qiáng)學(xué)生在欠佳表現(xiàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，縮小組別間的差距。

4.2 學(xué)生的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑

表2列出了各組別學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑。以學(xué)優(yōu)生為例，學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑是“1， 2， 4→6→8→7→5→9→3”。根據(jù)9個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)的先后順序，該組別學(xué)生可能的有效解決離子反應(yīng)相關(guān)問(wèn)題，學(xué)習(xí)離子反應(yīng)知識(shí)的順序是： 首先，能夠判斷能導(dǎo)電的物質(zhì)（第1題）、電解質(zhì)（第2題），能夠書(shū)寫(xiě)電離方程式（第4題）；其次，能夠分析簡(jiǎn)單的離子共存問(wèn)題（第6題），判斷書(shū)寫(xiě)正確的離子方程式（第8題），再根據(jù)化學(xué)方程式判斷物質(zhì)的數(shù)量關(guān)系（第7題）；接著，能夠分析離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程（第5題），分析較復(fù)雜的離子共存問(wèn)題（第9題），分析電離的微觀(guān)過(guò)程（第3題）。學(xué)優(yōu)生和學(xué)中生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑較相似，但與學(xué)困生的有明顯差異。以下從各問(wèn)題在學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的排列順序，討論各組別學(xué)生特別的離子反應(yīng)學(xué)習(xí)結(jié)果（見(jiàn)表2）。

首先，在各組別學(xué)生中，涉及物質(zhì)微觀(guān)過(guò)程的問(wèn)題都出現(xiàn)在實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的最后，“離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程”問(wèn)題排列在“電離的微觀(guān)過(guò)程”問(wèn)題之前，并且與涉及較復(fù)雜推理的離子共存問(wèn)題構(gòu)成“5→9→3”的固定組合。這說(shuō)明物質(zhì)的微觀(guān)過(guò)程均成為各組別學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，而且學(xué)生相對(duì)較熟悉電解質(zhì)在水中相互作用時(shí)的變化過(guò)程，卻相對(duì)不熟悉電解質(zhì)在水中的具體形態(tài)。這可能與各組別教師比較重視電離概念內(nèi)涵和符號(hào)表征的教學(xué)，而忽視從微觀(guān)角度分析電解質(zhì)電離的全過(guò)程有關(guān)。

其次，不考慮“5→9→3”固定組合后，學(xué)優(yōu)生和學(xué)中生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑余下部分與筆者界定的學(xué)生可能的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑較相似，僅在個(gè)別問(wèn)題的出現(xiàn)位置不一致。這顯示學(xué)生群體對(duì)離子反應(yīng)的認(rèn)識(shí)較符合其邏輯結(jié)構(gòu)和認(rèn)知發(fā)展順序，這可能與學(xué)生群體已具有較好的認(rèn)知能力和化學(xué)學(xué)業(yè)水平，或教師較注重離子反應(yīng)知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)的教學(xué)等原因有關(guān)。

但在學(xué)困生中，“離子反應(yīng)的數(shù)量關(guān)系”問(wèn)題卻出現(xiàn)在關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的前列，更在“電解質(zhì)”和“物質(zhì)的導(dǎo)電性”問(wèn)題之前，“離子方程式”問(wèn)題則直接出現(xiàn)在“物質(zhì)的導(dǎo)電性”問(wèn)題之后。換言之，學(xué)優(yōu)生和學(xué)中生將“離子反應(yīng)的數(shù)量關(guān)系”和“離子方程式”問(wèn)題作為較高層次問(wèn)題，學(xué)困生則相應(yīng)作為低層次問(wèn)題。這兩處問(wèn)題出現(xiàn)位置的差異使得各組別學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑具有實(shí)質(zhì)差異。造成該情況的原因可能是學(xué)困生中較多學(xué)生在這兩道題上具有較好的解決能力，讓這兩道題的學(xué)生人數(shù)分布情況較其他問(wèn)題異常，從而影響著這兩道題在關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的出現(xiàn)位置?！半x子反應(yīng)的數(shù)量關(guān)系”和“離子方程式”問(wèn)題考查學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)符號(hào)表征的認(rèn)識(shí)。該認(rèn)識(shí)屬于化學(xué)符號(hào)技能學(xué)習(xí)內(nèi)容，它的建立需要以認(rèn)識(shí)和理解電解質(zhì)、離子反應(yīng)等概念作為支持。這顯示學(xué)困生對(duì)離子反應(yīng)符號(hào)表征比其他學(xué)習(xí)內(nèi)容有更突出的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，這可能與該組別教師的教學(xué)安排有關(guān)。

5 結(jié)論與啟示

5.1 研究結(jié)論

本研究應(yīng)用知識(shí)空間理論了解廣州市6所高中561名高一學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑。研究發(fā)現(xiàn)各組別（學(xué)優(yōu)生、學(xué)中生、學(xué)困生）學(xué)生在涉及電解質(zhì)電離和離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程上均表現(xiàn)欠佳，并且三組在測(cè)驗(yàn)總分上存在顯著差異。分析學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑，發(fā)現(xiàn)學(xué)優(yōu)生和學(xué)中生的較相似，而與學(xué)困生的有明顯差異。

5.2 教學(xué)啟示

5.2.1 補(bǔ)救教學(xué)

根據(jù)學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑，筆者認(rèn)為教師可以從兩方面考慮離子反應(yīng)的補(bǔ)救教學(xué)方法。

首先，教師比較學(xué)生可能的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑與實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的差異，從教師的教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)生的化學(xué)學(xué)業(yè)水平、研究結(jié)果和教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)等關(guān)系分析造成這一差異的原因。教師可以判斷個(gè)人是否存在某些教學(xué)內(nèi)容的過(guò)度教學(xué)或欠缺教學(xué)，學(xué)生是否對(duì)某些學(xué)習(xí)內(nèi)容存在某種學(xué)習(xí)障礙。當(dāng)教師能夠正確歸因，便有助于更好地認(rèn)識(shí)個(gè)人的教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生概念學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)影響，繼而思考優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的方向。例如，本研究發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)電離和離子反應(yīng)微觀(guān)過(guò)程的問(wèn)題均出現(xiàn)在各組別學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑的最后。那么，對(duì)于本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，教師可以反思原有教學(xué)設(shè)計(jì)中對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)安排是否合理，構(gòu)思在后續(xù)教學(xué)中進(jìn)行補(bǔ)救教學(xué)的具體設(shè)計(jì)。

其次，如果缺少充足的補(bǔ)救教學(xué)時(shí)間，教師可以考慮制作離子反應(yīng)主題的系列微課，供學(xué)生個(gè)性化自學(xué)。研究者提出使用翻轉(zhuǎn)課堂或微課進(jìn)行離子反應(yīng)教學(xué)的教學(xué)案例[9， 10]，但教師在提供優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源和促進(jìn)學(xué)習(xí)的開(kāi)放性程度上仍然有所作為。教師制作的微課可以充分通過(guò)模擬的可視化資料展現(xiàn)電解質(zhì)電離和離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程，為學(xué)生形成微觀(guān)思維能力、聯(lián)結(jié)宏觀(guān)和符號(hào)表征帶來(lái)更多的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。而且，學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑是根據(jù)大多數(shù)學(xué)生的作答結(jié)果推算出來(lái)的，教師在課堂上實(shí)施的補(bǔ)救教學(xué)未必與每個(gè)學(xué)生的認(rèn)知需要相吻合。因此，系列微課有助于解決教師教學(xué)目標(biāo)定位和學(xué)生學(xué)習(xí)需求存在落差的教學(xué)矛盾。

5.2.2 新課教學(xué)

本研究發(fā)現(xiàn)的學(xué)生實(shí)際的關(guān)鍵學(xué)習(xí)路徑，可為教師的新課備課提供參考。在日常教學(xué)中，教師不僅要幫助學(xué)生建立電解質(zhì)和離子反應(yīng)的概念認(rèn)識(shí)，以及正確書(shū)寫(xiě)離子方程式的程序，也要通過(guò)特別途徑幫助學(xué)生充分想象電解質(zhì)電離和離子反應(yīng)的微觀(guān)過(guò)程，以及實(shí)現(xiàn)相關(guān)知識(shí)和想象過(guò)程的深度聯(lián)結(jié)。由于學(xué)生未能直接觀(guān)察到具體的離子及其真實(shí)反應(yīng)過(guò)程，教師可以在教學(xué)時(shí)提供大量模擬的可視化資料作為物質(zhì)微觀(guān)層面的替代物。學(xué)生多觀(guān)察和多感知相關(guān)的教學(xué)資源，有助于有效建立電解質(zhì)電離和離子反應(yīng)概念，以及認(rèn)識(shí)其本質(zhì)，提高微觀(guān)思維能力。

5.3 研究展望

由于本研究是在高一第二學(xué)期進(jìn)行，學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)結(jié)果不僅受離子反應(yīng)知識(shí)教學(xué)的影響，也同時(shí)受到后續(xù)的元素化合物知識(shí)教學(xué)的影響。未來(lái)可以繼續(xù)應(yīng)用知識(shí)空間理論了解學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)情況，深化離子反應(yīng)學(xué)習(xí)規(guī)律的研究，也可以對(duì)其他的化學(xué)基本概念和原理進(jìn)行系列研究。

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