基于流程圖法測(cè)查高中生化學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)

夏金澤

【摘要】測(cè)查高中學(xué)生對(duì)于“醛”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)可以運(yùn)用流程圖法。通過(guò)定量分析表明，不同程度的同學(xué)在認(rèn)知結(jié)構(gòu)上存在比較大的差異，認(rèn)知能力強(qiáng)的同學(xué)較其他同學(xué)相比在認(rèn)知結(jié)構(gòu)上更加完善;也有相關(guān)性數(shù)據(jù)表明，同學(xué)的日常檢測(cè)成績(jī)和同學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的廣度以及豐富度緊密相關(guān)，同時(shí)和同學(xué)對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的整合度和知識(shí)的檢索速率不相關(guān)，本文以有機(jī)化合物——醛為例，通過(guò)流程圖法測(cè)查高中生對(duì)“醛”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從不同角度對(duì)學(xué)生的有機(jī)化學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，為高中化學(xué)教師的教學(xué)工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】流程圖法? 高中化學(xué)? 認(rèn)知結(jié)構(gòu)? 醛

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）14-0183-02

認(rèn)知結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)者通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)，對(duì)知識(shí)充分掌握后，在腦海里形成的知識(shí)的脈絡(luò)和框架。國(guó)內(nèi)外不同學(xué)者對(duì)認(rèn)知結(jié)構(gòu)有不同的理解，學(xué)者們提出了很多不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的測(cè)量以及表征方法。比較常用的有流程圖法、樹狀圖法、自由詞語(yǔ)聯(lián)想法、受控制詞語(yǔ)聯(lián)想法以及概念圖法。流程圖法自提出后，被廣泛用于測(cè)查學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

流程圖法通過(guò)試驗(yàn)將數(shù)據(jù)可視圖形化，用于定性的表征學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，通過(guò)流程圖法得到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，同時(shí)也更具有代表性，因此流程圖法被廣泛運(yùn)用。醛是有機(jī)化合物中一類具有代表性的重要衍生物。醛是由烴基與醛基相連而構(gòu)成的化合物，簡(jiǎn)寫為R-CHO，充分掌握其有關(guān)性質(zhì)，可以幫助學(xué)生更好的建立知識(shí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)正確理解醛的有關(guān)性質(zhì)，更好的掌握醛類、羧酸以及醇類之間的反應(yīng)和相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，可以構(gòu)建清晰的有機(jī)知識(shí)框架，進(jìn)而把醛作為合成題重點(diǎn)（幾乎年年考，年年許多同學(xué)們都摸不著頭腦）在高考中取勝。

一、研究假設(shè)

認(rèn)知結(jié)構(gòu)通俗的講就是學(xué)生通過(guò)不斷學(xué)習(xí)積累知識(shí)，在頭腦中建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。因?yàn)槊總€(gè)獨(dú)立的個(gè)體的學(xué)習(xí)認(rèn)知能力有所差異，積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)也不同，學(xué)習(xí)知識(shí)時(shí)的思維參與不同，造成了不同個(gè)體認(rèn)知結(jié)構(gòu)層次的差異。通常認(rèn)為，高中化學(xué)知識(shí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)分為3個(gè)層次：

1.信息記憶水平

我們?cè)趧傞_(kāi)始學(xué)習(xí)化學(xué)的時(shí)候，通常是通過(guò)觀察宏觀現(xiàn)象，建立符號(hào)之間的聯(lián)系，最后再結(jié)合微觀信息來(lái)進(jìn)行理解記憶。在我們的頭腦中進(jìn)行信息記憶，主要是進(jìn)行從宏觀到微觀，再由符號(hào)相結(jié)合的信息整合。（如2018年全國(guó)一卷理科綜合試卷第10題）

2.程序操作水平

我們大多數(shù)是通過(guò)“記憶”來(lái)學(xué)習(xí)化學(xué)，在我們的頭腦當(dāng)中通過(guò)記憶，對(duì)如何更好的學(xué)習(xí)化學(xué)進(jìn)行不斷的整合，然后可以形成一種規(guī)律或者是一種程序。（如2018年全國(guó)一卷理科綜合試卷第8題）

3.理論整合水平

當(dāng)我們處于這一水平的時(shí)候，就能夠充分的理解和把握化學(xué)的本質(zhì)，可以更加熟練地完成對(duì)于化學(xué)的學(xué)習(xí)，同時(shí)能把化學(xué)的內(nèi)容應(yīng)用于生活中的各個(gè)角落。（如2018年全國(guó)一卷理科綜合試卷第13題）

案例1： 在“醛的性質(zhì)和應(yīng)用”這一章節(jié)

我們可以先認(rèn)識(shí)醛的組成以及醛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后學(xué)習(xí)醇、醛、羥酸三者之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系;再根據(jù)之前學(xué)習(xí)過(guò)的有機(jī)化合物組成、結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)醛的加成、取代和消去反應(yīng)。在高中有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)（選修）中這樣來(lái)描述醛的性質(zhì)（見(jiàn)右圖）。最后通過(guò)結(jié)合生活中的實(shí)際情況，學(xué)習(xí)醛對(duì)環(huán)境或者人的健康所造成的影響，關(guān)注醛安全使用的問(wèn)題。

二、明確高中生對(duì)于化學(xué)的認(rèn)知情況

1.高中化學(xué)學(xué)科涉及范圍廣，同學(xué)難以對(duì)化學(xué)產(chǎn)生整體性綜合性的認(rèn)知

我們高中所學(xué)習(xí)的化學(xué)，涉及到了物質(zhì)性質(zhì)的研究、涉及到了各種元素及元素的相關(guān)特點(diǎn)、涉及到了不同物質(zhì)的特性、分類，還要求我們會(huì)做一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)，會(huì)學(xué)習(xí)一些物質(zhì)的制法、如何反應(yīng)、以及怎樣檢驗(yàn)等，在學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中需要運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)以及生物等等學(xué)科，所以化學(xué)的學(xué)習(xí)是一定程度上依賴我們對(duì)理科的綜合運(yùn)用能力。在學(xué)習(xí)化學(xué)的時(shí)候，化學(xué)相關(guān)能力是建立在堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)上的，想一口吃成個(gè)胖子，就很難學(xué)好化學(xué)。

2.對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知不夠

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。在我們高中化學(xué)中每一個(gè)章節(jié)都間或有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。但因?yàn)槲覀儗?duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知不夠，對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的拓展能力有限，化學(xué)實(shí)驗(yàn)總是做不好。（可能是因?yàn)闀簳r(shí)的實(shí)驗(yàn)課缺乏或者實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量差、同學(xué)們不重視）

3.化學(xué)部分知識(shí)與我們現(xiàn)有思維方式相悖

在我們學(xué)習(xí)高中化學(xué)的時(shí)候，有一些概念是不同于我們?nèi)粘Ｉ钪械母拍畹模@樣就會(huì)與我們已有的認(rèn)知相悖（比如純堿不是堿而是鹽，工業(yè)酒精不只是乙醇而還含有甲醇），我們就會(huì)形成思維的障礙，一時(shí)難于理解。

三、研究方法與過(guò)程

1.研究的對(duì)象

選取某一高中某一年級(jí)，根據(jù)化學(xué)考試的成績(jī)，選擇某一班級(jí)中，化學(xué)單科成績(jī)中間三分之一以及最后三分之一的同學(xué)作為研究的對(duì)象。

2.研究的過(guò)程

通過(guò)流程圖法測(cè)查同學(xué)們對(duì)于化學(xué)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

第一步，引出認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在學(xué)習(xí)完“醛”這一章節(jié)的第一周，設(shè)置一些不含有任何的提示語(yǔ)句的問(wèn)題，比如：

（1）對(duì)于我們學(xué)過(guò)的“醛”這一章節(jié)，哪些知識(shí)點(diǎn)或概念你認(rèn)為比較重要;（2）請(qǐng)對(duì)上一個(gè)問(wèn)題所說(shuō)的知識(shí)點(diǎn)或概念進(jìn)行更詳細(xì)的表述;（3）請(qǐng)說(shuō)出你所認(rèn)為重要知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。

第二步，表征認(rèn)知結(jié)構(gòu)。對(duì)于第一步的問(wèn)題的結(jié)果進(jìn)行表征，表征的每一幅流程圖中都含有兩個(gè)箭頭，一個(gè)是用來(lái)表示同學(xué)對(duì)于知識(shí)的表達(dá)順序的線性箭頭，這一箭頭可以認(rèn)為是順序編碼;另一個(gè)是用來(lái)表達(dá)上一步同學(xué)所闡述的知識(shí)之間的邏輯關(guān)系的回歸箭頭。

在繪制流程圖的時(shí)候應(yīng)該遵循的三條原則：（1）在第一步中被試者所提到的每一句完整的描述，都要將它寫到流程圖當(dāng)中;（2）如果被試者的話語(yǔ)中有復(fù)合性的描述，就需要將這一描述拆分成單一的知識(shí)點(diǎn);（3）在繪制回歸箭頭的時(shí)候，需要把回歸箭頭指到第一次出現(xiàn)邏輯關(guān)系的地方。

第三步，量化分析認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

第四步，對(duì)特定的知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)容進(jìn)行分析。在第一步的調(diào)查當(dāng)中，同學(xué)可能對(duì)于知識(shí)的掌握情況不夠熟練，腦子中容易有一些錯(cuò)誤的概念，就需要對(duì)這些特定的知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)容進(jìn)行分析，為老師的教學(xué)以及同學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，提供一定的參考和建議。

四、結(jié)果與討論

1.同學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的定量分析

以同學(xué)2為例子，對(duì)于流程圖同學(xué)2中知識(shí)點(diǎn)總共為11個(gè)，其中有6個(gè)回歸箭頭，還有一個(gè)錯(cuò)誤描述，就說(shuō)明該流程圖的廣度為11，豐富度為6，錯(cuò)誤描述為1，計(jì)算的整合度為：6/（11+6）=0.35，信息的檢索率為：11/146=0.08。

2.同學(xué)“醛”的學(xué)習(xí)情況分析

我們?cè)趯W(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)，對(duì)“醛”并沒(méi)有進(jìn)行深入的研究，學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容包括醛的組成結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)以及醛的有關(guān)應(yīng)用。通過(guò)對(duì)36名學(xué)生有關(guān)醛的流程圖進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生主要存在兩方面的困難，首先是對(duì)醛與銀氨溶液反應(yīng)，還有新制氫氧化銅的兩個(gè)特征反應(yīng)掌握不足，具體體現(xiàn)在對(duì)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物判斷錯(cuò)誤、或者出現(xiàn)遺漏以及系數(shù)的配平問(wèn)題上。

3.結(jié)論

通過(guò)對(duì)同學(xué)醛的認(rèn)知結(jié)構(gòu)分析得到以下結(jié)論：

（1）我們學(xué)生對(duì)醛在認(rèn)知結(jié)構(gòu)上存在定量和定性兩方面的差異。程度好的學(xué)生在認(rèn)知結(jié)構(gòu)上較其他學(xué)生層次性、整體性和深廣度上都更加優(yōu)秀，對(duì)知識(shí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)更好，其知識(shí)的豐富度、整合度、廣度、信息檢索效率較高，且錯(cuò)誤描述較少。所以流程圖法能為教師提供更合理的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)這些信息對(duì)同學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體性、豐富性和正確性做出合理的評(píng)估。

（2）我們?cè)趯W(xué)習(xí)醛的過(guò)程中，存在的困難主要有：對(duì)醛與銀氨溶液的反應(yīng)掌握不夠，對(duì)新制氫氧化銅的兩個(gè)特征反應(yīng)也理解不足，錯(cuò)誤主要集中表現(xiàn)在對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的分析錯(cuò)誤或者遺漏，還有方程式的配平上。

4.建議

要引導(dǎo)我們使用更加科學(xué)的信息處理方法。如果經(jīng)常采用錯(cuò)誤的信息處理方法，就會(huì)導(dǎo)致我們知識(shí)結(jié)構(gòu)不清晰，不能形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，這不利于我們知識(shí)的積累，同時(shí)也會(huì)極大地影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教師們可以通過(guò)引導(dǎo)我們運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)水平，來(lái)進(jìn)行信息的處理，因?yàn)楫吘怪挥薪?jīng)歷過(guò)的才印象深刻，從而組織學(xué)生更好地學(xué)習(xí)知識(shí)，提高我們對(duì)于化學(xué)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)使其更加整體和正確。要更加注重化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程性，教師們?cè)趯?duì)我們進(jìn)行授課的過(guò)程中，應(yīng)該要盡可能的給我們講解知識(shí)產(chǎn)生的過(guò)程，讓我們從本質(zhì)上了解知識(shí)是如何產(chǎn)生的。這可能會(huì)浪費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間， 但是卻能讓學(xué)生的化學(xué)認(rèn)知提升到一個(gè)更高的水準(zhǔn)。如果這樣做，面對(duì)高考，我相信同學(xué)們一定能做題有依據(jù)，做題有自信，從本質(zhì)上理解，沒(méi)有解不開(kāi)的難題。

總結(jié)

總而言之，本文首先提出了研究假設(shè)，然后簡(jiǎn)單介紹了高中生對(duì)于化學(xué)的認(rèn)知情況、提出了運(yùn)用流程圖法測(cè)查高中生化學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)研究方法與過(guò)程、最后進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了討論，向大家介紹了如何以“醛”這一化合物為例，通過(guò)流程圖法測(cè)查高中生化學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

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