基于三重表征的化學(xué)教學(xué)行為分析
——以微課網(wǎng)“原電池”微視頻教學(xué)為例*

任紅艷　黃　宇

(1.南京師范大學(xué)　教師教育學(xué)院，江蘇　南京　210097；2.川化中學(xué)，四川　成都　610300)

基于三重表征的化學(xué)教學(xué)行為分析

——以微課網(wǎng)“原電池”微視頻教學(xué)為例*

任紅艷1黃宇2

(1.南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇南京210097；2.川化中學(xué)，四川成都610300)

摘要隨著信息技術(shù)的發(fā)展，微視頻逐漸出現(xiàn)于理科教育的實(shí)踐領(lǐng)域中。論文根據(jù)化學(xué)學(xué)科特征，利用三重表征的化學(xué)教學(xué)行為評價方法對中國微課網(wǎng)“原電池”相關(guān)微視頻進(jìn)行了比較與分析，在化學(xué)微視頻的微觀教學(xué)行為、不同表征水平之間的轉(zhuǎn)換和表征的高效性等方面得到相關(guān)啟示，以期能提高化學(xué)微視頻的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)微視頻在教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞三重表征；化學(xué)微視頻；微視頻分析

信息技術(shù)日新月異，微視頻、微課程、微電影等的出現(xiàn)預(yù)示著“微時代”的到來。新技術(shù)為教育改革提供了新助力和新視角，我國的不少高等院校亦相繼開展了各類的“微視頻”等比賽與嘗試。因此，如何評價“微視頻”的質(zhì)量已然成為一個迫在眉睫亟待解決的問題。不少文獻(xiàn)在技術(shù)維度上做出了很多努力，提出了一些關(guān)于微視頻設(shè)計與制作方法的評價標(biāo)準(zhǔn)。但是，微視頻主要應(yīng)用于課堂教學(xué)，自然更需要在教學(xué)維度上來分析評價其質(zhì)量。然而，目前結(jié)合具體學(xué)科的微視頻評價研究還極為鮮見。根據(jù)化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，本文利用三重表征的化學(xué)教學(xué)行為評價方法對中國微課網(wǎng)“原電池”微視頻(以下簡稱“原電池”微視頻)進(jìn)行了比較與分析，在化學(xué)微視頻的微觀教學(xué)行為、不同表征水平之間的轉(zhuǎn)換和表征的高效性等方面得到了對化學(xué)微視頻教學(xué)設(shè)計的相關(guān)啟示，以期能夠提高化學(xué)微視頻的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)微視頻在教學(xué)中的應(yīng)用。

一、三重表征的界定標(biāo)準(zhǔn)

知識本身是抽象的，需要借助一定的模型、語言等工具才能夠被認(rèn)識和學(xué)習(xí)。由于“原電池”教學(xué)內(nèi)容涉及大量的宏觀、微觀和符號表征，故利用三重表征的化學(xué)教學(xué)行為評價方法來分析 “原電池”微視頻的教學(xué)設(shè)計具有較強(qiáng)的合理性。

二、基于三重表征的分析方法

(一)轉(zhuǎn)錄與編碼

1.視頻轉(zhuǎn)錄

中國微課網(wǎng)共有15個“原電池”微視頻。本文按照教學(xué)時間、教學(xué)行為對微視頻中的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的記錄。其中，教師的教學(xué)行為包括教師的語言、PPT內(nèi)容等。據(jù)此方法，共獲得15個微視頻的原始轉(zhuǎn)錄資料。

2.編碼方法

為了得到相對客觀的結(jié)果，需要對微視頻中的教學(xué)行為進(jìn)行量化處理。目前常見的編碼體系是弗蘭德斯的互動分類分析體系(簡稱FIAS)，但是該方法取樣時間間隔太短，且對行為分類較為模糊?；贔IAS編碼方法，本文采用的編碼方式[3]42為：時間間隔約為1分鐘，盡可能地記錄1分鐘內(nèi)教師的行為；如果在1分鐘之內(nèi)，教師出現(xiàn)了幾個行為類型之間的轉(zhuǎn)換，那么就優(yōu)先考慮這個行為的完整性并對其編碼，記錄1分鐘內(nèi)教師的幾種行為；假如一種行為持續(xù)的時間超過1分鐘，就按照時間對其編碼，以保證行為的完整性。而對于教師不同的表征行為，本文將宏觀表征記為H，將微觀表征記為W，將符號表征記為F，用“→”表示不同表征水平間的轉(zhuǎn)化，如H→W表示從宏觀表征轉(zhuǎn)化到微觀表征。

(二)評分者信度

三、“原電池”微視頻的教學(xué)行為分析

“原電池工作原理”和“原電池正負(fù)極判斷方法”這2個知識片段是“原電池”專題教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生在這2個片段學(xué)習(xí)過程中最易產(chǎn)生認(rèn)知上的困惑和障礙，故可作為細(xì)致研究不同教師在該專題教學(xué)中教學(xué)行為的典型與代表。本文選取了關(guān)于“原電池工作原理”(簡稱A)的3個微視頻(分別命名為A1、A2和A3)和關(guān)于“原電池正負(fù)極判斷方法”(簡稱B)的2個微視頻(分別命名為B1和B2)，以之為例來分析說明微課網(wǎng)“原電池”微視頻教學(xué)設(shè)計的相關(guān)情況。其中，A1獲得第一屆微課大賽二等獎，是“原電池”微視頻獲獎的唯一作品。

通過三重表征的分析方法，本文得到了表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為圖形，得到圖1a、圖1b和圖2a、圖2b。

表1　微課網(wǎng)部分“原電池”微視頻匯總表

說明：① —：表示微視頻的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容在該時間段之前已結(jié)束。

② H：表示H出現(xiàn)的個數(shù)及占單個表征維度總數(shù)的比例，如A1中H為10/0.213，表示宏觀水平的表征出現(xiàn)10次，占A1單個表征水平總數(shù)的比例為0.213。

③ H?W是H→W和W→H的總稱，下同。

(一)對單個行為表征結(jié)果的分析

第一，圖1b顯示，在A1、A3和B1中W的比例最高，說明這3個微視頻很注重從微觀層面來引導(dǎo)學(xué)生思考，此外H和F的比例較為相近；而B1和B2中3個表征水平比例相差不大，較為均衡。

圖1a　單個表征水平次數(shù)的比較

圖1b　單個表征水平所占比例的比較

第二，作為獲獎作品，A1在三重表征上較為全面和深入。從圖1a和圖1b中可以看出，A1單個表征水平的次數(shù)最多，且微觀表征的比例最高，宏觀表征和符號表征次數(shù)相當(dāng)，說明在相近的時間里，A1能夠傳遞出更多不同水平的信息，對知識的把握更加全面，注重微觀表征，對原電池原理進(jìn)行了深入的理解。在“原電池工作原理”設(shè)計時，3個微視頻的宏觀表征都主要集中在原電池的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上，但是A1采用了實(shí)物實(shí)驗(yàn)的方式，而A2和A3都是動畫模擬的形式。雖然都是在觀察、分析宏觀現(xiàn)象，但明顯實(shí)驗(yàn)比動畫的真實(shí)性更高，也更能讓觀看微視頻的學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)氛圍，接受實(shí)驗(yàn)事實(shí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。不僅是在“原電池工作原理”教學(xué)中，在“原電池正負(fù)極的判斷”中，B1和B2的宏觀表征也是多集中在對原電池現(xiàn)象的描繪上以及對金屬活潑性的說明上，并不是根據(jù)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來進(jìn)行說明。在微觀水平上，A1、A2和A3采用動畫模擬的方式，來分析宏觀現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，而A1較后2個微視頻而言，對原電池產(chǎn)生電流進(jìn)行了更為深刻的微觀分析，不僅“描繪”了微觀電子的轉(zhuǎn)移、離子的生成，還從金屬微觀結(jié)構(gòu)的角度來解釋為什么電子會發(fā)生轉(zhuǎn)移，這也是A1微觀表征次數(shù)較多的原因之一，說明A1對于原電池原理的把握更加深入。在判斷原電池正負(fù)極的方法上，B1和B2都講到了可以利用電子或電流的方向、金屬的活潑性、發(fā)生的是氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)、發(fā)生的現(xiàn)象、電解質(zhì)溶液中離子的遷移，微觀表征也主要集中在這些方面，但是多以語言的形式出現(xiàn)，甚至沒有采用動畫模擬等方法來將其形象化，這無疑會造成學(xué)生的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。A1的符號表征主要體現(xiàn)在原電池的電池反應(yīng)式和電極反應(yīng)式以及原子、離子符號，是在宏觀和微觀的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這有助于學(xué)生對化學(xué)符號意義的理解。在5個微視頻中，A類的符號表征主要是電極反應(yīng)式、電池反應(yīng)式，B類除此以外，更多的是對判斷規(guī)則的說明。

(二)兩種表征水平轉(zhuǎn)換的比較

圖2a　兩種不同表征水平轉(zhuǎn)換次數(shù)的比較

圖2b　兩種不同表征水平轉(zhuǎn)換比例的比較

根據(jù)圖2a和圖2b可知：

第一，在H與W之間的轉(zhuǎn)換上，A2的轉(zhuǎn)換次數(shù)和轉(zhuǎn)換比例高于A1、A3；A1的轉(zhuǎn)換次數(shù)高于A3，但是二者比例相近。B2的轉(zhuǎn)化次數(shù)和比例比B1高，B1沒有進(jìn)行H與W之間的轉(zhuǎn)換。

第二，在W與F之間的轉(zhuǎn)換上，A1轉(zhuǎn)化次數(shù)遠(yuǎn)高于A2、A3，轉(zhuǎn)化比例也是三者中最高；A2的轉(zhuǎn)換次數(shù)與A3相同，但是比例低于A3。B2的轉(zhuǎn)換次數(shù)雖高于B1，但是比例低于B1。

第三，在H與F之間的轉(zhuǎn)換上，A1轉(zhuǎn)化次數(shù)和比例最低；A2、A3在轉(zhuǎn)換次數(shù)和比例上相近，沒有顯著的差異。B1的轉(zhuǎn)換次數(shù)雖低于B2，但是二者在轉(zhuǎn)換比例上相近。

第四，通過圖2b可以發(fā)現(xiàn)，在涉及原理性知識時，微視頻傾向于H與W之間的轉(zhuǎn)換，然后是W與F之間的轉(zhuǎn)換，而H與F之間的轉(zhuǎn)換較低。“原電池工作原理”的微視頻傾向于從原電池的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，從微觀上對現(xiàn)象進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生思考其中發(fā)生的電子得失情況及電子得失的原因，然后運(yùn)用電極反應(yīng)式等化學(xué)符號來表述微觀反應(yīng)，不太傾向于用化學(xué)符號來直接表征宏觀現(xiàn)象。而對于規(guī)則性知識時，微視頻傾向于W與F、H與F之間的轉(zhuǎn)換，而在H與W轉(zhuǎn)換上比例較低?！霸姵卣?fù)極判斷”微視頻傾向于向符號的轉(zhuǎn)換，即最終落腳點(diǎn)仍是向?qū)W生提供正負(fù)極的判斷依據(jù)。

(三)連續(xù)兩次表征水平轉(zhuǎn)換的比較

通過表1中“連續(xù)兩次表征維度轉(zhuǎn)換總數(shù)”可以看出，“原電池工作原理”的微視頻連續(xù)轉(zhuǎn)化的次數(shù)相近，注重在宏觀、微觀和符號三個水平之間的轉(zhuǎn)換；“原電池正負(fù)極判斷”的微視頻的連續(xù)轉(zhuǎn)化次數(shù)明顯很少，說明原理性微視頻比規(guī)則性微視頻更注重從不同表征水平來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，幫助學(xué)生從不同水平來理解知識。在“含有H、W 、F兩次轉(zhuǎn)換總數(shù)”上的比較也是如此。

四、結(jié)論與啟示

通過上面的分析可以看到，現(xiàn)有的化學(xué)微視頻雖然注重微觀水平的教學(xué)，但是沒有充分利用宏觀教學(xué)作為其基礎(chǔ)；不同表征水平之間的轉(zhuǎn)換較少，且比較傾向于宏觀教學(xué)行為和微觀教學(xué)行為之間的轉(zhuǎn)換，傾向于規(guī)則的講授。由于化學(xué)學(xué)科的一個重要特征是以宏觀為感知系統(tǒng)，以微觀為理解系統(tǒng)，以符號為表征系統(tǒng)[2]26，因此教師可以從以下幾個方面來改進(jìn)化學(xué)微視頻設(shè)計。

(一)化學(xué)微視頻的微觀教學(xué)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)

相關(guān)研究[3]52-53表明，傳統(tǒng)課堂為了幫助學(xué)生記憶，能夠快速有效地解決問題，或者為了應(yīng)付考試中常見的化學(xué)方程式等，往往會向?qū)W生提供大量的規(guī)則或口訣等，導(dǎo)致學(xué)生的符號表征能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出微觀表征能力?；瘜W(xué)微視頻傾向于從微觀水平來進(jìn)行設(shè)計，這對于傳統(tǒng)教學(xué)而言無疑是很大的進(jìn)步，只有在宏觀和微觀水平思考的基礎(chǔ)上，學(xué)生才能夠理解化學(xué)符號的含義和化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，否則化學(xué)符號也只是一堆沒有意義的文字或符號，學(xué)生只是在進(jìn)行機(jī)械記憶。由于微觀的不可視，需要借助一定的模型或其他方式才能被認(rèn)識，因此利用動畫來模擬化學(xué)的微觀變化是可取的。但是實(shí)物實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性更高，微視頻對于宏觀現(xiàn)象的呈現(xiàn)不盡如人意，在利用實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面還有所欠缺，所進(jìn)行的宏觀表征大多需要借助學(xué)生的想象，而不是通過真正的實(shí)物來呈現(xiàn)現(xiàn)象，這是不利于學(xué)生對于微觀解釋的理解的，也會加重學(xué)生的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。所以化學(xué)微視頻在進(jìn)行微觀教學(xué)時可以多利用實(shí)物實(shí)驗(yàn)來作為宏觀表征的載體，可以用動畫模擬來作為微觀表征的載體，讓變化“可視”起來，才更容易理解宏觀現(xiàn)象的原因、微觀變化的過程以及符號規(guī)則的意義。

(二)化學(xué)微視頻應(yīng)注重表征水平之間的轉(zhuǎn)換

微觀與宏觀的聯(lián)系是化學(xué)不同于其他科學(xué)最特征的思維方式[4]。而在化學(xué)課程中，化學(xué)語言承擔(dān)著溝通宏觀與微觀的橋梁這一功能?？梢娒恳环N表征水平都不應(yīng)孤立存在，這3種水平應(yīng)相互補(bǔ)充、聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。如果教師只注重單一的表征水平，而不注重表征水平之間的轉(zhuǎn)換，那么學(xué)生自然無法建構(gòu)較為完整的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，每種水平的知識表征都是孤立的，這不利于知識的有效運(yùn)用和遷移，而且也不利于對化學(xué)內(nèi)容的正確理解，更不利于化學(xué)學(xué)科觀念和思維的培養(yǎng)。由于人們往往從可見的宏觀現(xiàn)象入手，并從微觀層面分析，再用符號來表達(dá)宏觀和微觀，因此化學(xué)微視頻教學(xué)中，可以考慮利用宏觀表征與微觀表征來作為教學(xué)的基礎(chǔ)，沿著宏觀表征與微觀表征這條線，在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上，再聯(lián)系符號教學(xué)，幫助學(xué)生將宏觀表征與微觀表征聯(lián)系起來，形成化學(xué)思維三角形，拓寬化學(xué)思維。當(dāng)然，教師不能盲目地認(rèn)為所有學(xué)生都可以在3個表征水平之間進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)換。對于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)、認(rèn)知水平較高的學(xué)生而言，可以增加2種表征水平之間的轉(zhuǎn)換，但是對于學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生，要注意表征轉(zhuǎn)化的次數(shù)及水平，以防導(dǎo)致認(rèn)知負(fù)荷超載，加重其認(rèn)知負(fù)擔(dān)。

(三)化學(xué)微視頻應(yīng)避免重復(fù)表征

由于微視頻短小精悍，教師在表征時應(yīng)注重表征的深度和效果，而不能盲目地追求表征和轉(zhuǎn)換的次數(shù)，要避免重復(fù)的、低效或無效的表征。在設(shè)計時和制作前，教師應(yīng)整理好微視頻的邏輯性，在表述上不能出現(xiàn)混亂，在錄制時盡量避免隨意的語言，否則雖然表征次數(shù)較多，但實(shí)際上只是將相同的內(nèi)容密集地穿插在不同的地方來講，而且這樣還會造成學(xué)生的思維在較短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)換太快，加重其認(rèn)知負(fù)擔(dān)，不利于學(xué)生掌握微視頻的核心。另外，對于不同類型的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，需要建構(gòu)的表征水平和不同表征水平之間轉(zhuǎn)化的情況會有所不同，因此不能一味地強(qiáng)調(diào)某一水平的表征或兩水平表征之間的轉(zhuǎn)化，應(yīng)視具體內(nèi)容而定。

以三重表征化學(xué)教學(xué)行為評價方法來分析評價微視頻質(zhì)量，是開展化學(xué)微視頻評價的有效方法。在界定表征水平時，需事先根據(jù)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容確定具有可操作性的標(biāo)準(zhǔn)，以盡量提高評分者信度?；谌乇碚骰瘜W(xué)微視頻評價方法僅限于教學(xué)維度的評價，還可以從社會維度、技術(shù)維度等視角進(jìn)行評價。因此，結(jié)合具體學(xué)科的微視頻評價框架尚需進(jìn)一步的完善。籍由微視頻的評價方法亦是達(dá)到提高微視頻質(zhì)量的訴求，是實(shí)現(xiàn)基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂等一批新教學(xué)模式的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張丙香，畢華林.化學(xué)三重表征的含義及其教學(xué)策略[J].中國教育學(xué)刊，2013(2)：73-76.

[2]李中靖.不同教師高中化學(xué)課堂教學(xué)行為比較研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2013：26.

[3]任紅艷.化學(xué)問題解決及其教學(xué)的研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2005.

[4]畢華林，盧巍.化學(xué)基本觀念的內(nèi)涵及其教學(xué)價值[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011(6)：3-6.

(責(zé)任編輯李世萍)

Chemistry Teaching Behavior Analysis Based on Triple Representation—Taking the "primary battery" Micro Videos from China's Micro Class Network as an Example

RENHong-yan1，HUANGYu2

(1.School of Teacher Education，Nanjing Normal University，Nanjing，210097，China；2.Chuanhua High School，Chengdu，610300，China)

Abstract：With the development of information technology，micro video gradually appeared in the practicing field of basic education.According to the characteristic of chemistry discipline，this paper makes a comparison and analyzes the micro videos about primary battery by using the chemistry teaching evaluation of triple representation from China's micro network class.Some enlightenments can be obtained based on the analysis of chemistry micro teaching behaviors，translation between different levels and representation efficiency，etc.It can greatly improve the quality of chemical micro video and promote the use of micro video in teaching.

Key words：triple representation ；chemical micro video；analysis of the micro videos

*收稿日期2015-10-20

作者簡介任紅艷(1976-)女，浙江寧波人，副教授，博士，主要從事課程與教學(xué)論研究.

中圖分類號G642.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

資助項目教育部人文社會科學(xué)研究規(guī)劃青年基金項目“化學(xué)教學(xué)專家系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)”(項目編號：09YJC880054).