運用認知訪談診斷初中生化學學習問題的研究

袁紅霞

摘要：對于學生遇到的關(guān)鍵學習問題，教師講解多遍學生思維依舊混亂，究其原因是教師教的和學生理解的不在一個層面上，這往往是課堂教學低效的主要原因之一。以“酸、堿、鹽的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”為例，嘗試運用認知訪談診斷學生學習中的難題，幫助一線教師從學生的角度去發(fā)現(xiàn)和思考問題，進而有針對性地開展補救教學來解決問題。

關(guān)鍵詞：初中化學;學習問題;酸、堿、鹽;補救教學

文章編號：1008-0546（2022）05-0026-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.005

對于學生遇到的關(guān)鍵學習問題，例如：核心知識、概念和原理，一線教師們往往講解多遍但學生遇到新情境思維仍是混亂。在課堂教學中，教師教的和學生理解到的不在一個層面上，這往往是課堂教學低效的主要原因之一?；诖?，本文以“酸、堿、鹽的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”為例，嘗試運用認知訪談診斷學生學習中的難題，幫助一線教師從學生的角度去發(fā)現(xiàn)和思考問題，進而有針對性地開展補救教學來解決問題。

一、認知訪談

認知訪談技術(shù)是一種利用出聲思維和口頭提問的方式來揭示個體問題解決內(nèi)部思維過程的技術(shù)[1]。本文中的認知訪談是以測試診斷為基礎(chǔ)，是基于學生學習重要概念或原理時遭遇的困難，測試用于診斷學習問題，訪談用于了解問題背后的原因。在進行認知訪談時，首先要保證融洽的氛圍，讓學生能夠自主表達自己的想法和思考過程;在訪談時如果遇到學生答不出問題的情況，可以用一些具體的判斷性問題為學生搭建小臺階，例如：“物質(zhì)的名稱中含有酸字的就屬于酸類，你認為這樣說對嗎？”;訪談時要以傾聽為主，不要把訪談變成為學生講題，訪談結(jié)束時跟學生真誠地表示感謝。訪談問題的設(shè)計要體現(xiàn)目的性，目的越清晰，訪談內(nèi)容越易解釋;要抓住“屬性”這個關(guān)鍵詞，確定學生具體哪個屬性有問題？才能揭示學生出現(xiàn)問題的思維過程。

二、認知訪談案例分析

1.工具的編制

酸、堿、鹽模塊是初中階段元素化合物知識學習的巔峰，是貫穿初高中課程內(nèi)容的核心知識，更是初中化學課程學習的重點和難點。在知識層面，酸、堿、鹽的相關(guān)知識規(guī)律多、實驗多、方程式多，以酸堿鹽知識為載體的考查經(jīng)常出現(xiàn)在各種新情境綜合題目中;在能力層面，酸、堿、鹽模塊是前面眾多元素化合物和概念原理學習的繼續(xù)和總結(jié)，對學生的獲取信息能力、建模能力、實驗探究能力等都有較高的要求。

本文選取2021年福建省中考化學試題中的第15題，該題目結(jié)合舉重運動員用防滑粉末的新情境，綜合考查學生的建模能力，要求學生要能夠從復(fù)雜陌生化學式，根據(jù)已知的化學式的拆解模型，尋找出規(guī)律，并運用模型將新的化學式進行拆解，進而考查酸、堿的概念、性質(zhì)以及質(zhì)量守恒定律的運用。接著在清洗茶垢的家庭生活場景中，要求學生將新的復(fù)雜化學式拆解運用，分析產(chǎn)生現(xiàn)象的原因，分析并書寫出不再產(chǎn)生氣泡后的化學方程式。本題目中酸、堿、鹽知識的內(nèi)容涉及多個認知屬性，包括物質(zhì)的概念、物質(zhì)的分類、物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化、質(zhì)量守恒的運用、化學用語等。通過對該綜合性題目按照認知屬性進行拆分，對比原試題和認知診斷試題組中具體的小題作答情況來分析產(chǎn)生具體問題的原因，進而思考相應(yīng)的補救教學對策。

【原試題】：

為方便推測某些復(fù)雜物質(zhì)的化學性質(zhì)，可將其化學式改用常見物質(zhì)的化學式表示。如堿式碳酸銅[Cu2（OH）2CO3]可改為 Cu（OH）2·CuCO3，推測其兼具 Cu（OH）2和CuCO3的化學性質(zhì)。

（1）舉重運動員常用堿式碳酸鎂[Mg2（OH）2CO3]粉末抹在手掌以增大摩擦力。

①參照上述方法，堿式碳酸鎂的化學式可改寫為_________________。

②該物質(zhì)兼具（填“酸”或“堿”）和碳酸鹽的化學性質(zhì)。

③該物質(zhì)分解的化學方程式為Mg2（OH）2CO3= 2X+H2O+CO2↑，X 的化學式為。

（2）某種茶垢清潔劑的主要成分為過碳酸鈉（可表示為2Na2CO3·3H2O2）。將過碳酸鈉溶解于熱水中，有大量氣泡產(chǎn)生，其原因是;當不再產(chǎn)生氣泡后，往溶液中加入足量澄清石灰水，反應(yīng)的化學方程式為。

【認知診斷試題組】：

（1）下列各組物質(zhì)按酸、堿、鹽的順序排列的是（? ）

A.CuSO4???? H2SO4?????? Na2O

B.CaCO3???? Mg（OH）2???? HCI

C.HNO3????? Ca（OH）2???? NH4NO3

D.NH3·H2O? HCI???????? FeSO4

（2）Cu2（OH）2CO3和 Mg2（OH）2CO3在結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別和聯(lián)系？

（3）你認為2Na2CO3·3H2O2應(yīng)該具有哪些物質(zhì)的性質(zhì)？分別寫出對應(yīng)的化學方程式。

（4）2CaO2+2H2O=2X+O2↑，X 的化學式為。

（5）畫出酸、堿、鹽之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖。（如若不能畫出，教師加以提醒和引導(dǎo)）

2.認知訪談測試對象

本次選取平時學習中基礎(chǔ)背記知識掌握還可以，但對酸、堿、鹽綜合題的解題普遍感覺有困難的學生共計50人次。

3.認知訪談提綱

（1）本題考查了哪些知識？你看得懂題目的意思

嗎？題目中哪些信息是關(guān)鍵？（如果學生無法順利答出，給學生拋出一些判斷對錯的問題，例如：“有物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化嗎？”如果可以答出就繼續(xù)追問例如：“具體考查了哪些物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化？”）

（2）你是如何得出該答案的？簡要表述你的思考過程。（如果無法順利答出，嘗試引導(dǎo)，在做這個小題的時候你先獲取的題目中什么信息？你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？你是怎么想到這個辦法的？）

（3）解決這個問題的關(guān)鍵是什么？（如果無法順利答出，嘗試用提問認知診斷題目中具體小題，例如：“這個角度你當時想到了嗎？”）

（4）你對自己的答案有信心嗎？（有，或沒有——追問：為什么？）

（5）你覺得影響你正確解答這個問題的因素是什么？解這類題的主要步驟是什么？

4.認知診斷測評中學生出現(xiàn)的主要問題

（1）證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)有待提高。大部分無法得分的學生是對于陌生的規(guī)則出現(xiàn)了讀不懂題的狀態(tài)，無法獲取關(guān)鍵信息并建立認知模型，例如：有的學生沒有拆解書寫為 Mg（OH）2CO3。訪談中還發(fā)現(xiàn)，一方面學生很少從元素替換的角度去建模和思考，按照我們教師的想法，兩個化學式結(jié)構(gòu)包括原子個數(shù)完全一樣，只是將題目中的Cu元素換成了Mg其實就可以寫出答案了;另一方面學生在拆解化學式中，沒有理解到拆解前后原子個數(shù)的守恒，沒有分析和理解清楚原始模型。

（2）物質(zhì)的分類依據(jù)需要系統(tǒng)梳理。

在原試題中，因為題目為選填，大部分學生前面? 化學式如果寫對，基本可以判斷出酸或堿，主要錯誤? 是由于前面化學式錯誤導(dǎo)致后面也錯。但是意外的? 是，通過認知診斷題第一題的訪談發(fā)現(xiàn)其實部分學生? 對于物質(zhì)的分類掌握不夠好，在訪談時候，我們發(fā)現(xiàn)? 學生對物質(zhì)的分類，到底是依據(jù)“組分”“元素”“酸根”還是“物質(zhì)名稱”模糊不清，對于酸、堿的特殊書寫情? 況掌握不全。例如：有學生說“Ca（OH）2和CaCO3都含? 有Ca元素，所以是同類的物質(zhì)”，還有學生說“鹽酸屬? 于鹽，碳酸鈣、硫酸銅、碳酸氫銨屬于酸，因為名稱中? 分別有鹽、酸的字存在”，也有說“氨水不屬于堿，是混? 合物”。

（3）化學用語的基礎(chǔ)知識有待精準掌握，質(zhì)量守恒定律的典型題有待個別輔導(dǎo)過關(guān)。

在原試題的第一空作答時學生對于依據(jù)指定的模型拆解后，應(yīng)用于新的化學式 Mg2（OH）2CO3中時，正確答案中的兩個化學式無法寫全對。訪談中發(fā)現(xiàn)一部分學生是化學用語的基本功不扎實，學生已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了要將目標物質(zhì)拆解為氫氧化鎂和碳酸鎂，但是書寫錯誤，例如：Mg2（OH）2·Mg2CO3。對于質(zhì)量守恒定律的運用，化學反應(yīng)前后原子種類和數(shù)量都不變的題目上，80%的測試學生可以寫對，這也是教師經(jīng)常強調(diào)和過關(guān)的題型，對于該小題做錯的學生他們主要是計算原子個數(shù)時忘記乘以前面的化學計量數(shù)，有的學生是計算出了左右原子個數(shù)的相差值，但是書寫成了2MgO。

（4）做題中思維定式嚴重，獲取信息并運用能力不足。

測試和訪談中我們覺得非常奇怪的是在原試題（2）的兩個小題很多學生得0分。反觀認知診斷試題中的酸、堿、鹽的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，碳酸鈉的性質(zhì)和過氧化氫的性質(zhì)的考查中，學生掌握得還是很不錯的。發(fā)現(xiàn)學生錯誤非常多的一種情況是將最后的兩個答案分別寫為“碳酸鈉分解產(chǎn)生了 CO2和 CO2+Ca（OH）2= CaCO3↓+H2O”，這種錯誤答案近80%，訪談中學生還說“我對自己的答案很有信心，我看到后面讓寫有澄清石灰水的方程式，前面一個空又有氣泡產(chǎn)生，那肯定是二氧化碳使得石灰水變渾濁的方程式，前面空肯定是二氧化碳。老師常說出現(xiàn)澄清石灰水肯定現(xiàn)象是變渾濁了，而且二氧化碳使得它變渾濁”。另一部分學生沒有獲取和應(yīng)用題目的關(guān)鍵信息，即復(fù)雜物質(zhì)具有兩個拆解后物質(zhì)的性質(zhì)，即過碳酸鈉應(yīng)具有碳酸鈉和過氧化氫兩者的化學性質(zhì)，導(dǎo)致作答錯誤。

三、對補救教學的建議

1.落實科學獲取有效信息訓(xùn)練，提升模型建構(gòu)能力

在新情境中科學地獲取信息往往是解題的關(guān)鍵，學生通過對新情境的閱讀，經(jīng)歷把握信息，表達觀點，闡述理由，增強信息篩選、歸納演繹、解決問題、現(xiàn)場學習等能力，提升學科核心素養(yǎng)[2]。我們在訪談中發(fā)現(xiàn)，本題得分比較高的學生在閱讀完題目后，會投入更多的時間來理解問題、篩選和組織信息，明確題目中的設(shè)定和規(guī)則建立起思維模型，再與已熟知的相關(guān)知識建立起有效聯(lián)系，應(yīng)用思維模型在新情境中來解決問題。例如：在本題酸、堿、鹽的信息中，關(guān)鍵信息是“[Cu2（OH）2CO3]可改為Cu（OH）2·CuCO3，推測其兼具 Cu（OH）2和 CuCO3的化學性質(zhì)”，通過該信息學生應(yīng)理解到復(fù)雜化學式可以拆解成兩個平時熟知類型的物質(zhì)，并且兼具兩種物質(zhì)的性質(zhì)，通過這個思維模型的建立，應(yīng)用到堿式碳酸鎂和過碳酸鈉這兩種陌生的物質(zhì)中來。例如：在初中化學酸、堿、鹽復(fù)習教學中，教師提供“海水制鹽、氯堿工業(yè)、海水提鎂”等真實的復(fù)雜情境，讓學生獲取有效信息的訓(xùn)練，注意在訓(xùn)練中必須保持學生的主體意識，保證學生運用模型解釋的機會。長此以往的訓(xùn)練，對促進學生高階思維的發(fā)展，提升學科學習的關(guān)鍵能力，提高學生的模型建構(gòu)能力都有幫助。

2.提升學生的元認知水平，促進學生個性化改進

對學生的個性化指導(dǎo)，重點在于以當前的學習內(nèi)容為載體，對學生進行學習技術(shù)、自我管理、自我反思的指導(dǎo)，并跟蹤其遷移應(yīng)用。在指導(dǎo)學生元認知策略方面，我們主要從計劃策略、監(jiān)視策略和調(diào)節(jié)策略三個方面改善學生的元認知，三類策略相輔相成，有利于學生在學習過程中通過自我評價適時調(diào)整，共同提升元認知水平。計劃策略是提高學生元認知的起步策略。教師應(yīng)指導(dǎo)不同的學生制定好相應(yīng)的計劃，根據(jù)學生學習水平的不同，指導(dǎo)學生制訂合理的學習目標，學困生的目標主要以“小步走”形式，將一個階段的目標細化為幾個具體的臺階;學優(yōu)生則應(yīng)側(cè)重體現(xiàn)能力提升計劃，每個學生的能力薄弱點不同，要找準切入點。有了明確的計劃引領(lǐng)，監(jiān)視和調(diào)節(jié)是計劃得以實施的關(guān)鍵。尤其是學困生需要老師更多的關(guān)注，我們通過聯(lián)絡(luò)表、積贊等形式，幫助他們關(guān)注自我計劃的落實過程和進展。

3.著力促進作業(yè)個性化，優(yōu)化作業(yè)功效

作業(yè)是課程的重要組成部分，作業(yè)作為課堂教學的延伸，是反饋、調(diào)控教學活動的重要實踐活動。作業(yè)的認知難度影響學生的作業(yè)動機、行為、態(tài)度和學習成績等眾多方面，因此，作業(yè)對學生的認知挑戰(zhàn)應(yīng)控制在“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，盡可能地考慮學生個性化的認知偏好和認知能力，減少機械訓(xùn)練的形式和內(nèi)容。尤其是學困生需要老師更多地關(guān)注，我們通過聯(lián)絡(luò)表、積贊等形式，幫助他們關(guān)注自我計劃的落實過程和進展。教師可以在日常開展分層作業(yè)的基礎(chǔ)上，匹配個性化干預(yù)方向，嘗試對跟蹤訪談的學生布置個性化的作業(yè)，“舉一反三”式的作業(yè)針對性提高了，受到學生歡迎，作業(yè)完成度得以提高。對個性化作業(yè)的批改，教師盡可能地用簡短的評語評述其認知優(yōu)點和建議。

參考文獻

[1]許瑜函，朱虹，楊向東.認知訪談在教育研究和實踐中的應(yīng)用[J].教育發(fā)展研究，2013（8）：42-49.

[2]伯海英.在新情境閱讀中增進生物學概念理解[J].中學生物學，2019，35（3）：58-60.