西寧市高中化學教師認知結構的診斷及影響因素的研究

魏乃瑾 郭承育

【摘要】研究表明，西寧市高中化學教師對電子云、軌道、能級、量子數、基態中性原子核外電子排布規則這5個關鍵詞的認識較為模糊。性別、學歷、任教學校類型、是否畢業于教育部直屬師范大學等因素對化學教師學科認知結構沒有顯著影響，而教齡因素有顯著性差異，原因在于影響化學教師認知結構水平的因素是教學實踐和理論結合的豐富度。

【關鍵詞】高中化學教師;原子結構;認知結構;詞語聯想法

教育部發布的高中化學課標（2017版）明確提出化學是在微觀水平上研究物質的一門學科。物質結構模塊要求教師幫助學生基于“位”“構”“性”關系來掌握原子結構等內容[1]。由此，我們需要研究教師的學科認知結構。根據文獻，大量研究集中在生物學科的認知結構方面，其他學科的研究相對薄弱;目前有概念圖、詞語聯想法、樹狀圖以及流程圖等方法測查個體的認知結構，多數采用概念圖，但該方法的評分帶有很強的主觀性，并不能客觀說明個體的認知結構。

正是出于這樣的考慮，本研究基于教師專業發展，以“原子結構”的學科知識為載體，采用相似矩陣法和詞語聯想法測查西寧市高中化學教師學科內容“原子結構”的認知結構。選取教師的性別、學歷、教齡、任教學校類型、畢業學校等可能會影響化學教師學科認知結構的因素進行研究，為促進教師的專業化發展提供理論上的支撐。

一、研究方法

（一）被試

本研究的被試為40名西寧市在職高中化學教師。

（二）調查材料

本研究問卷在參考陜師大周青課題組報告[2]的基礎上根據實際情況所編制，選取的十個關鍵詞是測查個體化學認知結構的重要代表性指標之一[3]。

（三）測查方法

本研究采用相似矩陣法和詞語聯想法[3]。

（四）測查過程

測查在主試的指導下，被試被要求在20min內首先對關鍵詞進行構造樹狀圖，其次進行聯想。數據采用SPSS19.0軟件進行處理。

二、結果與分析

（一）高中化學教師認知結構診斷

1.相似矩陣法。從表1中可以看出，“孤島”中最大SM值為0.5，最小SM值為0.151。聯系最緊密的兩對概念為原子核和質子及原子核和原子結構，聯系最弱的兩個概念為質子和量子數。通過分界點圖式法，被試關于“原子結構”的認知結構圖由SM值表示出來，從圖1可看出，有三個SM值大于0.45，是原子核與質子、原子核與原子結構、原子核與中子之間的聯系，在第一個單元格中。當SM值降到0.40時，出現原子結構與電子的聯系、電子與電子云的聯系、量子數與能級的聯系以及能級與軌道的聯系。當所有的關鍵詞間的相互聯系出現在第四個單元格時，SM值已經降低到了0.35，即軌道與基態中性原子核外電子排布規則之間的聯系是相當薄弱的。

2.詞語聯想法。結果顯示，當高中化學教師對“質子”進行聯想時，“質子數”聯想的頻數最大;對“軌道”進行聯想時，聯想頻數最大的是“能級”;對“原子結構”進行聯想時，“原子核”聯想的頻數最大;對“電子”進行聯想時，“電子云”聯想的頻數最大;對“基態原子排布規則”進行聯想時，“能級”聯想的頻數大;對“中子”進行聯想時，“質子”聯想的頻數最大;對“能級”進行聯想時，“軌道”聯想的頻數最大。

（二）影響高中化學教師學科認知結構的因素

以被試高中化學教師的性別、學歷、教齡、任教學校類型、畢業院校等因素為自變量，以被試教師聯想詞語總個數為因變量，進行一元方差分析。

三、討論

（一）高中化學教師學科認知結構的診斷分析

從繪制的高中化學教師“原子結構”樹狀圖和詞語聯想輻射圖可以看出，高中化學教師對于原子結構的基本組成關系是十分清晰的，而對于基態中性原子核外電子排布規則等關鍵詞較為模糊。我們發現，超過45%的高中化學教師由“量子數”可以聯想到主量子數、角量子數、磁量子數;超過65%的高中化學教師會通過“電子云”聯想到概率密度;超過80%的教師由“基態中性原子核外電子排布規則”聯想到能量最低原理、洪特規則、泡利不相容原理等等。這種對知識結構存在不同程度的缺陷現象值得我們深思。多數高中化學教師對于原子結構的教學局限在原子結構的基本知識上，加之高中課程進度緊張且繁忙，為了應對高考，多數教師復習時會省略“物質與結構”的相關內容，久而久之，教師的認知結構圖會縮減，同時部分教師缺乏終身學習的自覺性，對于完善自己學科認知結構的重視不足。

（二）影響高中化學教師學科認知結構的因素分析

從性別看，女教師的聯想總數略多于男教師，二者差異不大。從教齡看，總體趨勢是詞語聯想總數隨著教齡的增加呈現上升的趨勢，隨著教齡的增加，教師對于該專業領域的實踐和理論結合的經驗會更加豐富，從而使得這一領域的認知結構也在不斷地優化和穩固。從學歷看，研究生學歷的教師比本科學歷教師的認知結構略顯豐富，其本質是不同學歷的教師所接受的職業訓練的專業化程度有所差異，對于教師專業化的成長影響不同。從任教學校類型看，示范高中的教師認知結構的豐富程度略高于普通高中的教師，這與所任教學校的教學要求和生源質量有密切的關系。從畢業學校看，在西寧市地區，從教育部直屬的師范院校畢業的教師多為免費師范生，多數從非教育部直屬師范院校畢業的教師來自國家一流大學，就“原子結構”專業知識領域的考察，二者旗鼓相當。

四、總結和展望

本研究結果表明，通過分析“原子結構”樹狀圖和詞語聯想輻射圖，西寧市高中化學教師對基態中性原子核外電子排布規律的相關知識結構存在不同程度的缺陷。從聯想詞語總數看，在教齡方面，高中化學教師聯想總數存在顯著性差異，在性別、學歷、任教學校類型、畢業院校等方面均不存在顯著性差異。本研究的測查內容具有代表性，但是不能完全反映高中化學教師的學科認知結構水平。另外，采用的測查方法雖容易控制和執行，但對于概念聯系的順序還不能準確測查。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]周青，岳輝吉，邢麗娟，等.初中化學教師原子結構認知結構的診斷及影響因素的研究[J].化學教育（中英文），2014，35（09）：50-56.

[3]Canan Nakiboglu.Using word associations for assessing non major science students knowledge structure before and after general chemistry instruction： the case of atomic structure[J].Chemistry Education Research and Practice， 2008（09）： 309-322.