西寧市高中化學(xué)教師認知結(jié)構(gòu)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(xué)教師對電子云、軌道、能級、量子數(shù)、基態(tài)中性原子核外電子排布規(guī)則這5個關(guān)鍵詞的認識較為模糊。性別、學(xué)歷、任教學(xué)校類型、是否畢業(yè)于教育部直屬師范大學(xué)等因素對化學(xué)教師學(xué)科認知結(jié)構(gòu)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(xué)教師認知結(jié)構(gòu)水平的因素是教學(xué)實踐和理論結(jié)合的豐富度。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)教師;原子結(jié)構(gòu);認知結(jié)構(gòu);詞語聯(lián)想法

教育部發(fā)布的高中化學(xué)課標（2017版）明確提出化學(xué)是在微觀水平上研究物質(zhì)的一門學(xué)科。物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊要求教師幫助學(xué)生基于“位”“構(gòu)”“性”關(guān)系來掌握原子結(jié)構(gòu)等內(nèi)容[1]。由此，我們需要研究教師的學(xué)科認知結(jié)構(gòu)。根據(jù)文獻，大量研究集中在生物學(xué)科的認知結(jié)構(gòu)方面，其他學(xué)科的研究相對薄弱;目前有概念圖、詞語聯(lián)想法、樹狀圖以及流程圖等方法測查個體的認知結(jié)構(gòu)，多數(shù)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(jié)構(gòu)。

正是出于這樣的考慮，本研究基于教師專業(yè)發(fā)展，以“原子結(jié)構(gòu)”的學(xué)科知識為載體，采用相似矩陣法和詞語聯(lián)想法測查西寧市高中化學(xué)教師學(xué)科內(nèi)容“原子結(jié)構(gòu)”的認知結(jié)構(gòu)。選取教師的性別、學(xué)歷、教齡、任教學(xué)校類型、畢業(yè)學(xué)校等可能會影響化學(xué)教師學(xué)科認知結(jié)構(gòu)的因素進行研究，為促進教師的專業(yè)化發(fā)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(xué)教師。

（二）調(diào)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(chǔ)上根據(jù)實際情況所編制，選取的十個關(guān)鍵詞是測查個體化學(xué)認知結(jié)構(gòu)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(lián)想法[3]。

（四）測查過程

測查在主試的指導(dǎo)下，被試被要求在20min內(nèi)首先對關(guān)鍵詞進行構(gòu)造樹狀圖，其次進行聯(lián)想。數(shù)據(jù)采用SPSS19.0軟件進行處理。

二、結(jié)果與分析

（一）高中化學(xué)教師認知結(jié)構(gòu)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(lián)系最緊密的兩對概念為原子核和質(zhì)子及原子核和原子結(jié)構(gòu)，聯(lián)系最弱的兩個概念為質(zhì)子和量子數(shù)。通過分界點圖式法，被試關(guān)于“原子結(jié)構(gòu)”的認知結(jié)構(gòu)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(zhì)子、原子核與原子結(jié)構(gòu)、原子核與中子之間的聯(lián)系，在第一個單元格中。當(dāng)SM值降到0.40時，出現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)與電子的聯(lián)系、電子與電子云的聯(lián)系、量子數(shù)與能級的聯(lián)系以及能級與軌道的聯(lián)系。當(dāng)所有的關(guān)鍵詞間的相互聯(lián)系出現(xiàn)在第四個單元格時，SM值已經(jīng)降低到了0.35，即軌道與基態(tài)中性原子核外電子排布規(guī)則之間的聯(lián)系是相當(dāng)薄弱的。

2.詞語聯(lián)想法。結(jié)果顯示，當(dāng)高中化學(xué)教師對“質(zhì)子”進行聯(lián)想時，“質(zhì)子數(shù)”聯(lián)想的頻數(shù)最大;對“軌道”進行聯(lián)想時，聯(lián)想頻數(shù)最大的是“能級”;對“原子結(jié)構(gòu)”進行聯(lián)想時，“原子核”聯(lián)想的頻數(shù)最大;對“電子”進行聯(lián)想時，“電子云”聯(lián)想的頻數(shù)最大;對“基態(tài)原子排布規(guī)則”進行聯(lián)想時，“能級”聯(lián)想的頻數(shù)大;對“中子”進行聯(lián)想時，“質(zhì)子”聯(lián)想的頻數(shù)最大;對“能級”進行聯(lián)想時，“軌道”聯(lián)想的頻數(shù)最大。

（二）影響高中化學(xué)教師學(xué)科認知結(jié)構(gòu)的因素

以被試高中化學(xué)教師的性別、學(xué)歷、教齡、任教學(xué)校類型、畢業(yè)院校等因素為自變量，以被試教師聯(lián)想詞語總個數(shù)為因變量，進行一元方差分析。

三、討論

（一）高中化學(xué)教師學(xué)科認知結(jié)構(gòu)的診斷分析

從繪制的高中化學(xué)教師“原子結(jié)構(gòu)”樹狀圖和詞語聯(lián)想輻射圖可以看出，高中化學(xué)教師對于原子結(jié)構(gòu)的基本組成關(guān)系是十分清晰的，而對于基態(tài)中性原子核外電子排布規(guī)則等關(guān)鍵詞較為模糊。我們發(fā)現(xiàn)，超過45%的高中化學(xué)教師由“量子數(shù)”可以聯(lián)想到主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù);超過65%的高中化學(xué)教師會通過“電子云”聯(lián)想到概率密度;超過80%的教師由“基態(tài)中性原子核外電子排布規(guī)則”聯(lián)想到能量最低原理、洪特規(guī)則、泡利不相容原理等等。這種對知識結(jié)構(gòu)存在不同程度的缺陷現(xiàn)象值得我們深思。多數(shù)高中化學(xué)教師對于原子結(jié)構(gòu)的教學(xué)局限在原子結(jié)構(gòu)的基本知識上，加之高中課程進度緊張且繁忙，為了應(yīng)對高考，多數(shù)教師復(fù)習(xí)時會省略“物質(zhì)與結(jié)構(gòu)”的相關(guān)內(nèi)容，久而久之，教師的認知結(jié)構(gòu)圖會縮減，同時部分教師缺乏終身學(xué)習(xí)的自覺性，對于完善自己學(xué)科認知結(jié)構(gòu)的重視不足。

（二）影響高中化學(xué)教師學(xué)科認知結(jié)構(gòu)的因素分析

從性別看，女教師的聯(lián)想總數(shù)略多于男教師，二者差異不大。從教齡看，總體趨勢是詞語聯(lián)想總數(shù)隨著教齡的增加呈現(xiàn)上升的趨勢，隨著教齡的增加，教師對于該專業(yè)領(lǐng)域的實踐和理論結(jié)合的經(jīng)驗會更加豐富，從而使得這一領(lǐng)域的認知結(jié)構(gòu)也在不斷地優(yōu)化和穩(wěn)固。從學(xué)歷看，研究生學(xué)歷的教師比本科學(xué)歷教師的認知結(jié)構(gòu)略顯豐富，其本質(zhì)是不同學(xué)歷的教師所接受的職業(yè)訓(xùn)練的專業(yè)化程度有所差異，對于教師專業(yè)化的成長影響不同。從任教學(xué)校類型看，示范高中的教師認知結(jié)構(gòu)的豐富程度略高于普通高中的教師，這與所任教學(xué)校的教學(xué)要求和生源質(zhì)量有密切的關(guān)系。從畢業(yè)學(xué)?？矗谖鲗幨械貐^(qū)，從教育部直屬的師范院校畢業(yè)的教師多為免費師范生，多數(shù)從非教育部直屬師范院校畢業(yè)的教師來自國家一流大學(xué)，就“原子結(jié)構(gòu)”專業(yè)知識領(lǐng)域的考察，二者旗鼓相當(dāng)。

四、總結(jié)和展望

本研究結(jié)果表明，通過分析“原子結(jié)構(gòu)”樹狀圖和詞語聯(lián)想輻射圖，西寧市高中化學(xué)教師對基態(tài)中性原子核外電子排布規(guī)律的相關(guān)知識結(jié)構(gòu)存在不同程度的缺陷。從聯(lián)想詞語總數(shù)看，在教齡方面，高中化學(xué)教師聯(lián)想總數(shù)存在顯著性差異，在性別、學(xué)歷、任教學(xué)校類型、畢業(yè)院校等方面均不存在顯著性差異。本研究的測查內(nèi)容具有代表性，但是不能完全反映高中化學(xué)教師的學(xué)科認知結(jié)構(gòu)水平。另外，采用的測查方法雖容易控制和執(zhí)行，但對于概念聯(lián)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(xué)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(xué)教師原子結(jié)構(gòu)認知結(jié)構(gòu)的診斷及影響因素的研究[J].化學(xué)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.