建構主義視域下“離子反應”關聯概念群的遴選

王立新，張藝馨，錢揚義，閔青宇，張漢鈞

(1.遼寧師范大學 化學化工學院，遼寧 大連 116029；2.華南師范大學 化學學院，廣東 廣州 510006)

概念是反映事物本質屬性的思維形式，也是構成學科知識體系的基本成分[1].促進學生對概念的正確理解和建構，是中小學課堂教學的重要任務[2].化學概念內涵高度凝練抽象，不易直接感知，是中學化學的教學難點，需采用符合學生認知規律的教學手段來引導學生科學建構[3-4].認知建構主義學習理論認為，學習是意義建構的過程，是通過新舊經驗的相互作用而形成、豐富和調整自己認知結構的過程[5-6].任何一個化學概念都不是孤立存在的，總是處于與其他概念的相互聯系中[7].學生認知結構中的已有概念可作為引導性材料，與陌生化學概念建立實質關聯，為新化學概念的科學建構提供認知附著點[8].

（1）若買家選擇“購買單件化妝品”，則：賣家的收益為 “（單件不含稅價×利潤率+免征稅費）×數量”，即[Pr+（W′-W1）]Q2；買家的收益為 0。

對于某個核心化學概念，哪些概念是它的關聯概念？教學中若忽略那些相對簡單卻關聯度較高的概念，則不利于學生深入建構概念內涵，若過多涉及關聯度較低的高難度概念，又會給學生造成不必要的認知負擔.因此，通過科學方法遴選出少而精的“關聯概念群”，有助于化學教學中有區別、有側重地開展核心概念教學，促進建構主義教學模式下化學概念建構的有效性[9].此外，“關聯概念群”可作為基礎材料，為探察中學生認知結構中化學概念的心理表征提供支持.

“離子反應”是中學化學的核心概念，其重要程度在700多個中學化學概念中排在第30位[10].“離子反應”是中學化學的教學難點，需要學生思維從宏觀向微觀過渡，以微觀視角認識化學反應的本質，對認知發展水平要求較高.“離子反應”在不同學習階段有著不斷豐富的內涵，既是初中“復分解反應”的深化，又是高中“水溶液中的離子平衡”“電化學基礎”等知識的基礎，在整個學科知識體系內具有承上啟下的作用，并作為生長點延伸到大學化學的多個二級學科.科學建構“離子反應”，需要大量關聯概念的支撐，這些概念構成了以“離子反應”為核心的“關聯概念群”.

如何遴選離子反應的“關聯概念群”？從教學材料角度來看，權威的文本是化學教材、初中和高中階段化學課程標準；從考試內容角度來看，權威的文本是中考和高考化學真題；從對高中化學課程內容的了解程度來看，權威的群體是一線化學教師和化學教育研究者；從中學知識與大學知識的銜接以及高等教育人才培養角度來看，權威的群體是大學相關領域的化學專家.離子反應“關聯概念群”的遴選，按以下3個程序進行：一般關聯概念初選、高關聯概念篩選和概念群確定，過程如圖1所示.最終確定65個化學概念作為離子反應“關聯概念群”，為中學化學教材的編寫以及化學教育實踐中科學有效開展概念教學提供參考，并為中學理科概念的“關聯概念群”遴選提供研究思路與范式.

伴隨著新課改教學的有效進展，雖然大部分高中學校也都積極開展了生活化教學，但傳統的教學形式并未發生改變，生物教師依舊對學生進行單向的知識傳授，并未科學的給予學生探究、探討、掌握的時間，限制了學生生物思維的擴散.許多高中生物教師在展開生物生活化教學時，與學生的溝通較少，致使學生難以有效的理解教學內容.此外，高中生物教師未能對學生探討的教學任務進行科學的引導，致使有些學生浪費掉寶貴的課堂時間，教學質量難以有效的提升.

圖1 離子反應“關聯概念群”的遴選過程

1 初選離子反應“一般關聯概念”

1.1 查閱教材新課章節初選概念

蘇教版教材概念統計如表2所示.

人教版教材概念統計如表1所示.

表1 人教版教材新課章節離子反應“一般關聯概念”

采用文本研究法，查閱人民教育出版社出版的教材《普通高中課程標準實驗教科書·化學1·必修》(簡稱人教版)、江蘇教育出版社出版的教材《普通高中課程標準實驗教科書·化學1·必修》(簡稱蘇教版)和山東科學技術出版社出版的教材《普通高中課程標準實驗教科書·化學1·必修》(簡稱魯科版)，劃取“離子反應”新課章節課文中的化學概念作為離子反應“一般關聯概念”.

(8)檢測車輛側滑。利用DBCH6-S[C]型單板側滑臺搭載使用BQDC100-8型機動車輛流動檢測線來檢測車輛側滑程度。

通過這兩組數據的對比，我們不難發現，學生對自己在校期間的首要任務其實是有清晰的認識的，學生知道、也有能力評價自己是否真的腳踏實地的完成了學習任務。通過比較問卷中的另一個問題也得出了這一結論：有七成的學生表示應為了自己的前途和未來努力學習。但是我們看得出“認識到”并不等于“真正做到”，似乎有一個中間環節破壞了學生從“理想”到達“現實”的通道，這些破壞者不僅僅有各種娛樂活動，甚至還包括“心情”和“有無其他安排”，足見學習地位之卑微。

表2 蘇教版教材新課章節離子反應“一般關聯概念”

魯科版教材概念統計如表3所示.

綜上所述，DN 患者血清 Cys-C、HCY、HbA1c和UmALB表達水平顯著升高，聯合檢測血清Cys-C、HCY、HbA1c和UmALB表達水平對DN的早期診斷優于單項檢測，對評價DN的發生發展以及預后有重要的臨床意義。

表3 魯科版教材新課章節離子反應“一般關聯概念”

1.2 聽課與課后訪談初選概念

按中學化學教材編排順序將“離子反應”學習劃分為3個階段：新課前、新課中以及新課后，通過聽課與課后訪談獲取這3個階段所涉及的關聯概念.研究對象為6位一線高中化學教師：高級職稱2位,中級職稱3位,初級職稱1位.研究者聽4節高一“離子反應”新課和2節高三“離子反應”專題復習課，詳細記錄課堂內容并于課后對任課教師進行半結構式訪談，訪談過程全程錄音，時間約為30 min，最后整理聽課筆記并將191 min的總訪談錄音轉錄成10 891文本寫入訪談報告，從聽課筆記及訪談報告中劃取離子反應“一般關聯概念”.此階段初選離子反應“一般關聯概念”92個，如表4所示.

表4 聽課與課后訪談初選的離子反應“一般關聯概念”

1.3 問卷調查初選概念

通過自編“離子反應”關聯概念初選問卷，調查“離子反應”新課前、新課中以及新課后涉及哪些關聯概念.研究對象為39名高三化學教師(男教師18人，女教師21人)，具有豐富教學經驗，對國內在職中學化學骨干教師總體具有較好的代表性.調查于華南師范大學石牌校區進行，發放問卷39份，填答時間為15 min，當場回收有效問卷36份，最后從36份問卷中劃取離子反應“一般關聯概念”.此階段初選“離子反應”關聯概念100個，如表5所示.

表5 問卷調查初選的離子反應“一般關聯概念”

1.4 查閱權威文本補充概念

將以上三階段研究初選的離子反應“一般關聯概念”進行合并整理，共獲得130個“離子反應”關聯概念，參照錢揚義(2008)對“化學學科關鍵詞”的內容分類方法，將這130個“離子反應”關聯概念劃分為以下7類：①微觀物質概念；②宏觀物質概念；③應用概念；④表征概念；⑤化學原理概念；⑥化學計量概念；⑦化學反應類型概念.

腦卒中嚴重影響了患者ADL,給患者及其家庭均造成嚴重影響?？祻椭委煹哪繕司褪菧p少并發癥及后遺癥、調整心態、提高機體各項功能、力求患者可生活自理,最終回歸社會。目前如何解決這一問題已是康復治療的一大難題。本研究顯示,康復訓練結合中醫治療的觀察組Barthel指數評分及簡明生活質量量表SF-36評估結果優于單純康復治療的對照組,患者ADL和生活質量均獲得了更顯著改善。

以此7類知識內容為框架，查閱中學化學課程教科書(包括人民教育出版社出版的初中教材《義務教育教科書·九年級·化學·上冊》《義務教育教科書·九年級·化學·下冊》和人教版、蘇教版、魯科版《普通高中課程標準實驗教科書·化學》必修、選修教材)、中學化學課程標準(包括《義務教育化學課程標準(2011年版)》和《普通高中化學課程標準(實驗)》)和高考化學真題(2006年及以后)，進一步補充離子反應“一般關聯概念”65個，如表6所示.

表6 查閱權威文本資料補充的離子反應“一般關聯概念”

1.5 離子反應“一般關聯概念”初選結果

以上4個研究最終初選離子反應“一般關聯概念”195個，如表7所示.

表7 195個離子反應“一般關聯概念”

2 篩選離子反應“高關聯概念”

“離子反應”是大學無機化學、有機化學、物理化學、分析化學等二級學科知識的生長點，因此，選擇上述4個二級學科的化學專家，從中學化學知識與大學化學知識的銜接和高?；瘜W人才培養角度，確定離子反應“關聯概念群”.研究工具為87個離子反應“高關聯概念”設計成的專家評定問卷，研究對象為華南師范大學化學領域的14位(正)教授，教齡均在15～35 a，分別來自以下二級學科：無機化學(3位)、有機化學(5位)、物理化學(5位)、分析化學(1位).

表8 “離子反應”高關聯概念

3 確定離子反應“關聯概念群”

通過問卷調查評定195個離子反應“一般關聯概念”與“離子反應”的關系密切程度，問卷設置為7點評分：“1”表示關系非常遠；“7”表示關系非常密切；中間分數代表中等的關系密切程度.研究對象共124人，包括：國培班化學教師43人、華南師范大學化學教育方向在讀碩士研究生24人、華南師范大學化學(師范)專業在讀本科生57人.將最終124份有效調查問卷原始數據輸入SPSS24.0進行統計分析，并按以下2個標準篩選離子反應“高關聯概念”：①關系密切程度平均分高于4分；②單樣本t檢驗(檢驗值設為4)結果顯著(P<0.05).離子反應“高關聯概念”如表8所示.

統計各位專家對每個化學概念的認定頻次(多少人認定這一概念可納入離子反應“關聯概念群”)與認定比例(認定頻次/總人數)，并從高到低進行排序，將得分后27%的化學概念剔除，保留得分前73%的化學概念與“離子反應”概念共同組成離子反應“關聯概念群”，如表9所示.

(4) 盾尾間隙對地表沉降的影響較弱，且盾尾間隙過小，提高了盾構機姿態調整控制的難度。在實際施工中，右線采用的是35 mm的盾尾間隙，在施工前期，管片錯臺損壞較為嚴重，影響了隧道的整體質量，經綜合分析，認為75 mm的盾尾間隙更為合理。

表9 離子反應“關聯概念群”

4 離子反應“關聯概念群”的分類

4.1 按階段分類

高中“化學鍵”新課階段共有2個概念納入離子反應“關聯概念群”：離子化合物、離子鍵.

(3)高中“化學鍵”新課階段

初中階段共有29個概念納入離子反應“關聯概念群”：離子、離子符號、中和反應、溶液、導電、酸堿中和滴定、陰離子、強酸、溶液導電性、弱酸、強堿、多元弱酸、鹽、多元強酸、電荷守恒、電導率、弱堿、離子團、堿、陽離子、酸、置換反應、絡合反應、pH、化學方程式、堿式鹽、配平、酸式鹽、酸根.

(2)高中“離子反應”新課階段

便秘病人生存質量量表(PAC-AOL量表)包括身體不適、心理不適、擔心、憂慮、滿足等條目，總分0分～96分，得分越高表明生活質量越低。該量表從排便情況入手對病人生活質量進行分析，將其應用于腹腔鏡下大腸癌根治術病人術后生活質量評估過程，不僅可有效反映病人身體與心理舒適度，還可使醫護人員充分了解病人存在的負面心理[8]。

高中“離子反應”新課階段共有14個概念納入離子反應“關聯概念群”：離子反應、電離方程式、離子共存、離子方程式、離子檢驗、電離、易電離、強電解質、電解質、電解質溶液、離子交換、自由移動離子、弱電解質、離子濃度.

(1)初中階段

按照中學教材的編排順序以及中學生對“離子反應”概念內涵的認知順序將離子反應“關聯概念群”劃分為5個階段.

(4)高中“水溶液中的離子平衡”新課階段

高中“水溶液中的離子平衡”新課階段共有15個概念納入離子反應“關聯概念群”：電離平衡、電離程度、鹽類水解、雙水解、完全電離、水解平衡、部分電離、電離度、水的離子積、電離平衡常數、水解平衡常數、沉淀溶解平衡、難溶電解質、溶度積常數、溶解平衡常數.

(5)高中“電化學基礎”新課階段

高中“電化學基礎”新課階段共有5個概念納入離子反應“關聯概念群”：電解池、電極反應、電解、電極反應式、離子擴散速率.

高考總復習階段的離子反應“關聯概念群”即為以上5個學習階段關聯概念組成的65個概念，此5個學習階段的核心概念依次為離子(基礎)、離子反應(表現)、離子化合物(深化)、電離平衡(應用1)、電解池(應用2).

4.2 按內容分類

離子反應“關聯概念群”涵蓋了“離子反應”學習的各個方面，按其內容可分為以下7類：①微觀物質概念：離子、陰離子、陽離子、離子化合物、自由移動離子、離子鍵、離子團；②宏觀物質概念：電解質溶液、電解質、酸根、弱酸、弱電解質、強電解質、鹽、強堿、多元強酸、酸、多元弱酸、酸式鹽、溶液、堿、難溶電解質、堿式鹽、強酸、弱堿；③應用概念：離子交換、離子共存、離子檢驗；④表征概念：離子方程式、電離方程式、離子符號、化學方程式、電極反應式；⑤化學原理概念：離子反應、電離平衡、電離、溶液導電性、電極反應、電荷守恒、電解、水解平衡、酸堿中和滴定、易電離、沉淀溶解平衡、導電、電解池；⑥化學計量概念：電離平衡常數、水的離子積、完全電離、電離度、離子擴散速率、溶解平衡常數、部分電離、離子濃度、電離程度、水解平衡常數、pH、溶度積常數、配平、電導率；⑦化學反應類型概念：鹽類水解、中和反應、絡合反應、雙水解、置換反應.

5 高中生認知結構中離子反應“關聯概念”的重要程度

將離子反應“關聯概念群”中的65個化學概念隨機排序，編制成重要程度問卷，由高中理科生評定這些概念在“離子反應”概念建構中的重要程度，問卷采用7點評分.研究對象為廣東省11所中學(6所為重點中學，5所為普通中學)的1 311名高中三年級理科生.所有研究對象化學知識背景為：已完成高三第一輪高考復習，對中學化學內容已有初次全面復習與梳理，中學化學知識結構在頭腦中已基本成型.結果如表10所示.

表10 關聯概念在“離子反應”概念建構中的重要程度

6 結 語

離子反應“關聯概念群”反映了中學化學范圍內核心概念“離子反應”的知識框架，是“離子反應”新課教學及高考復習的重中之重，其遴選程序可為中學理科概念的“關聯概念群”研究提供思路與范式，遴選結果可為中學化學教材的編寫以及化學教育實踐中科學有效開展概念教學提供參考.后續域內研究展望：①采用因素分析、多維標度、聚類分析以及按鍵反應實驗等心理學研究方法[11-12]，深入探究高中師生的“離子反應”概念結構；②探究哪些教學手段或教學模式可以優化中學生的“離子反應”概念結構.