基于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法的高中生化學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)研究

李巧　周青

摘要： 采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法測查高中生“物質(zhì)的量”主題的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度、阿伏伽德羅常數(shù)為核心節(jié)點(diǎn)，是展開深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”是學(xué)生突破學(xué)習(xí)瓶頸的關(guān)鍵。學(xué)困生在知識(shí)分類和存儲(chǔ)時(shí)存在障礙，其轉(zhuǎn)化可從摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積著手，落實(shí)基本概念；中等生提高應(yīng)關(guān)注氣體摩爾體積、阿伏伽德羅定律，重視證據(jù)推理能力。

關(guān)鍵詞： 認(rèn)知結(jié)構(gòu)； 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析； 中心性； 結(jié)構(gòu)洞； 物質(zhì)的量

文章編號(hào)： 10056629（2023）10001707 中圖分類號(hào)： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

認(rèn)知結(jié)構(gòu)是個(gè)體在固定知識(shí)范圍內(nèi)的全部觀念和組織［1］，對認(rèn)知結(jié)構(gòu)的研究聚焦于“知識(shí)”和“知識(shí)的組織”［2］。學(xué)習(xí)實(shí)際上是不斷擴(kuò)大和完善個(gè)體認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程。不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生，對知識(shí)的理解程度和建構(gòu)過程有差異。研究不同學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對診斷學(xué)習(xí)困難、實(shí)現(xiàn)以學(xué)定教具有指導(dǎo)意義。

1 研究背景和意義

研究者傾向于使用圖形來表征認(rèn)知結(jié)構(gòu)，這種圖形包括標(biāo)有概念的“點(diǎn)”和連接點(diǎn)的“線”［3］。從最初的樹狀圖發(fā)展為概念圖，到后來廣泛使用的流程圖（Flow Map），認(rèn)知結(jié)構(gòu)的研究方法不斷精細(xì)化。然而，以上方法著重表征個(gè)體數(shù)據(jù)，群體特征分析略有不足。由此，Yang［4］等人試圖將社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法（Social Network Analysis，簡稱SNA）［5］運(yùn)用于認(rèn)知結(jié)構(gòu)測查。

社會(huì)網(wǎng)絡(luò)是由節(jié)點(diǎn)（社會(huì)行動(dòng)者）和連線（代表行動(dòng)者之間的關(guān)系）組成的整體，認(rèn)知結(jié)構(gòu)和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)具有一定的相似性。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法在教育研究中的優(yōu)勢顯著［6，7］：網(wǎng)絡(luò)分析的重點(diǎn)不是獨(dú)立的個(gè)體，而是內(nèi)部的組織關(guān)系；網(wǎng)絡(luò)分析的對象不是一個(gè)單獨(dú)的樣本，而是一個(gè)相互聯(lián)系的整體；網(wǎng)絡(luò)分析角度不止有定性分析，還有定量分析，如中心性、結(jié)構(gòu)洞、塊模型等。孫丹丹［8］、張燕清［9］等人應(yīng)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法研究優(yōu)等生群體的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)良好的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)密集、聯(lián)系緊密、結(jié)構(gòu)洞少。

物質(zhì)的量是高中化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)，中學(xué)化學(xué)由此進(jìn)入定量研究的新階段。已有研究指出“物質(zhì)的量”“摩爾”“阿伏伽德羅常數(shù)”等概念“拗口難懂”，學(xué)生也普遍反映知識(shí)點(diǎn)抽象、難懂難記，大部分學(xué)生處于“部分理解”夾雜著“錯(cuò)誤理解”的水平，在物質(zhì)的量、氣體摩爾體積和物質(zhì)的量濃度上的迷思概念較多［10，11］。也從不同角度表明“概念認(rèn)識(shí)相對割裂、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)不成體系”是該主題下學(xué)習(xí)困難產(chǎn)生的重要原因。研究者提出構(gòu)建以“物質(zhì)的量”為中心的概念模型，外顯和強(qiáng)化核心概念之間的邏輯關(guān)系，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí)可有效應(yīng)對以上學(xué)習(xí)問題［12］。已有“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)困難測查主要以個(gè)體形式或整體形式展開，缺乏對不同學(xué)生群體的比較研究。

因此，本文采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法測查學(xué)生“物質(zhì)的量”主題的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，前期選擇半結(jié)構(gòu)化訪談收集數(shù)據(jù)，最大程度地減少認(rèn)知結(jié)構(gòu)表達(dá)過程中的干擾，以期從學(xué)生角度為實(shí)際教學(xué)提供參考。

2 研究方法

2.1 研究對象

選取陜西省某中學(xué)高一（1）班、高一（2）班學(xué)生為研究對象，該校為西安市民辦普通高中，整體處于全市中等水平，所選班級為平行班，學(xué)生成績屬于校內(nèi)中等層次。參照最近兩次測試的平均成績選出三組學(xué)生，每組15人，共45人，其中男生24人，女生21人，每組學(xué)生的平均成績差值為20分左右。

2.2 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析

2.2.1 認(rèn)知結(jié)構(gòu)的引出

當(dāng)學(xué)生完成“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)內(nèi)容之后的一周內(nèi)進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化訪談，提出三個(gè)不帶有任何提示性和引導(dǎo)性的問題：（1）關(guān)于“物質(zhì)的量”你能想到哪些知識(shí)點(diǎn)或概念？（2）你能否具體描述一下上述知識(shí)點(diǎn)？（3）你所描述的知識(shí)點(diǎn)或概念之間有什么聯(lián)系？即時(shí)錄音［13］。

2.2.2 認(rèn)知結(jié)構(gòu)的外顯

將訪談得到的錄音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為文本，劃分“節(jié)點(diǎn)”和“關(guān)系”。“節(jié)點(diǎn)”為知識(shí)點(diǎn)所涉及的名詞或名詞短語。依據(jù)層級語義網(wǎng)絡(luò)模型，概念之間是有“關(guān)系”的，包括從屬關(guān)系和相關(guān)關(guān)系等。

例如有描述文本：“物質(zhì)的量的符號(hào)是n，單位是摩爾，與物質(zhì)的量有關(guān)的公式有：n=N/NA、 n=m/M、 c=n/V”，則節(jié)點(diǎn)有：物質(zhì)的量、符號(hào)n、單位摩爾、公式、n=N/NA、 n=m/M。學(xué)生由物質(zhì)的量直接聯(lián)系到符號(hào)n、單位摩爾、公式，由公式聯(lián)系到n=N/NA、 n=m/M、 c=n/V，即“物質(zhì)的量”和“符號(hào)n”關(guān)系記為“1”，“物質(zhì)的量”和“單位摩爾”關(guān)系記為“1”，“物質(zhì)的量”和“公式”關(guān)系記為“1”，“公式”和“n=N/NA”關(guān)系記為“1”，“公式”和“n=m/M”關(guān)系記為“1”，“公式”和“c=n/V”關(guān)系記為“1”。

“1”表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有關(guān)系，重復(fù)出現(xiàn)多次的“關(guān)系”不累計(jì)。此外，確定節(jié)點(diǎn)時(shí)專有名詞、公式不拆分；要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，表示同一意思的詞語應(yīng)劃分為相同的節(jié)點(diǎn)，如標(biāo)準(zhǔn)狀況、標(biāo)況等描述應(yīng)劃分為“標(biāo)準(zhǔn)狀況”節(jié)點(diǎn)；單位、符號(hào)等沒有確定意義的名詞不單獨(dú)列出，與具體名稱或字母連用，如單位摩爾、符號(hào)M。最終獲得包含每位學(xué)生的“節(jié)點(diǎn)”及“關(guān)系”的一維數(shù)據(jù)表格。

然后，使用Power Query將一維數(shù)據(jù)對稱化，轉(zhuǎn)化為二維數(shù)據(jù)——關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣，矩陣中“行”和“列”內(nèi)容一致，包含學(xué)生提到的所有節(jié)點(diǎn)，單元格中的數(shù)字代表兩個(gè)詞語之間的關(guān)系。上述數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

正式分析文本之前，從學(xué)優(yōu)生、中等生、學(xué)困生中各隨機(jī)選取一個(gè)訪談文本，由筆者和另外一名研究者進(jìn)行背對背分析［14，15］。以學(xué)生X為例，兩位研究者劃分的節(jié)點(diǎn)數(shù)為65和60，相同的節(jié)點(diǎn)是60，則節(jié)點(diǎn)編碼信度為（60+60）/（65+60）=0.96；分別以兩位研究者所劃分的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣，產(chǎn)生的關(guān)系數(shù)為79和65，其中相同的關(guān)系為58，則關(guān)系編碼信度為（58+58）/（79+61）=0.83。試測后，結(jié)合“物質(zhì)的量”內(nèi)容特點(diǎn)，商討和補(bǔ)充更為詳細(xì)的編碼規(guī)則，節(jié)點(diǎn)編碼信度和關(guān)系編碼信度分別為0.92和0.84，較為符合研究需要。之后，由筆者統(tǒng)一對全部數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得45個(gè)樣本的關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣，存儲(chǔ)為Excel。

2.2.3 認(rèn)知結(jié)構(gòu)的表征

將每組學(xué)生的15個(gè)矩陣進(jìn)行疊加匯總，得到學(xué)優(yōu)生、中等生、學(xué)困生3個(gè)矩陣。依次將3個(gè)矩陣導(dǎo)入U(xiǎn)cinet6.0獲得后綴為“.##d”“.##h”的兩個(gè)文件，用Ucinet6.0打開“.##h”文件即可得到三個(gè)學(xué)生群體的中心性、結(jié)構(gòu)洞、塊模型數(shù)據(jù)。

（1） 中心性。

“點(diǎn)度中心性”指的是與某一節(jié)點(diǎn)有直接關(guān)系的其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，點(diǎn)度中心性的值越大，說明該節(jié)點(diǎn)越處于中心地位。在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，該點(diǎn)具有較高的“權(quán)力”，在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，該點(diǎn)處于核心位置，屬于重點(diǎn)知識(shí)。如圖2所示，點(diǎn)B處于核心位置。

“中間中心性”指某一節(jié)點(diǎn)成為其他節(jié)點(diǎn)之間“橋梁”的次數(shù)。在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，中間中心性較高的點(diǎn)往往扮演著“中介”或“中間人”的角色。在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，這些節(jié)點(diǎn)連接了該主題下的核心概念與邊緣概念，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的瓶頸。換言之，如果教師在完成基礎(chǔ)教學(xué)之后，對中間中心性較高的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解，將有助于學(xué)生強(qiáng)化概念之間的聯(lián)系，增強(qiáng)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。以圖2所示的五節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖為例，點(diǎn)B成為“橋梁”共10次，中間中心性更高，見圖3。

“接近中心性”描述了某節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的接近程度，以兩點(diǎn)間的距離來衡量，其值為路徑長度的倒數(shù)。接近中心性值越小，接近程度越低，則該節(jié)點(diǎn)對其他節(jié)點(diǎn)的依賴程度越大。在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，該節(jié)點(diǎn)處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣。在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，掌握該節(jié)點(diǎn)需要的知識(shí)儲(chǔ)備越多。如圖3，A、 B、 C、 D、 E點(diǎn)與其他各點(diǎn)的距離之和分別為8、 5、 6、 9、 8，說明點(diǎn)D距離其他各點(diǎn)更遠(yuǎn)。

（2） 結(jié)構(gòu)洞。

結(jié)構(gòu)洞［16］指的是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的“非冗余關(guān)系”。在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，成為結(jié)構(gòu)洞的節(jié)點(diǎn)，往往處于信息交流的把控地位。在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，對結(jié)構(gòu)洞的有效掌握，有利于節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生更豐富的聯(lián)系，促進(jìn)形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。如圖4所示，節(jié)點(diǎn)F、 D都和C有關(guān)，但兩者沒有直接關(guān)系，相當(dāng)于有一個(gè)空洞，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生聯(lián)系必將通過節(jié)點(diǎn)C，則C為一個(gè)結(jié)構(gòu)洞。點(diǎn)E和點(diǎn)A可以直接產(chǎn)生信息交流，對于B來講，A與B的關(guān)系和E與B的關(guān)系則是冗余的，點(diǎn)B不能視為結(jié)構(gòu)洞。

結(jié)構(gòu)洞的數(shù)據(jù)結(jié)果有四個(gè)變量，有效規(guī)模（EffSize）、效率（Efficie）、限制度（Constra）和等級度（Hierarc），其中，限制度最為重要，某節(jié)點(diǎn)限制度越低，所具有的結(jié)構(gòu)洞越多，越處于控制地位。

（3） 塊模型。

塊模型將初始矩陣中的各點(diǎn)，經(jīng)過聚類分析算法重排節(jié)點(diǎn)，形成結(jié)構(gòu)上對等的像矩陣。簡言之，就是將各個(gè)節(jié)點(diǎn)集中到更大的點(diǎn)集之中，分析認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。分析塊模型可得不同學(xué)生群體對知識(shí)點(diǎn)的處理方式和歸類模式。

3 結(jié)果與討論

3.1 中心性

分析三組學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中各節(jié)點(diǎn)的中心性，點(diǎn)度中心性和中間中心性的值越大，節(jié)點(diǎn)特征越明顯，而接近中心性值越小，節(jié)點(diǎn)特征越明顯。現(xiàn)選取具有代表性的前6組結(jié)果進(jìn)行分析，希望獲得更為典型的結(jié)論。

3.1.1 點(diǎn)度中心性

點(diǎn)度中心性較高的節(jié)點(diǎn)如表1所示。三組學(xué)生構(gòu)建的以“物質(zhì)的量”為中心的知識(shí)體系包括氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度、阿伏伽德羅常數(shù)等節(jié)點(diǎn)，說明以上節(jié)點(diǎn)是學(xué)生整體認(rèn)為的核心概念，當(dāng)然此結(jié)果與授課教師的強(qiáng)調(diào)密不可分。

從A組到C組，氣體摩爾體積的點(diǎn)度中心性在下降，說明不同程度的學(xué)生對氣體摩爾體積的認(rèn)知差異明顯。學(xué)優(yōu)生能夠聯(lián)系到氣體摩爾體積的取值、單位、適用對象、影響因素等，如：“氣體摩爾體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下數(shù)值為22.4L/mol”；“氣體摩爾體積對象必須是氣體”；“氣體摩爾體積單位是L/mol”；“氣體摩爾體積是22.4L/mol的狀態(tài)不一定是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，可能是溫度升高、氣壓變化，也可能是氣壓升高、溫度變化”，個(gè)別學(xué)優(yōu)生由此展開對阿伏伽德羅定律的討論。而學(xué)困生中有9人能聯(lián)系到n=V/Vm，僅4人談到“取值”，2人提到“適用對象”。

教師應(yīng)重視這一差異，改變教學(xué)策略促進(jìn)該知識(shí)點(diǎn)的“落地生根”。如先利用溫度傳感器、壓強(qiáng)傳感器探究阿伏伽德羅定律，結(jié)合數(shù)學(xué)函數(shù)圖像理解理想氣體狀態(tài)方程，進(jìn)而推理出氣體摩爾體積，給知識(shí)以真實(shí)的發(fā)生過程，形成對氣體摩爾體積的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。

值得關(guān)注的是，A、 B組同時(shí)將“摩爾質(zhì)量”節(jié)點(diǎn)放在核心位置，從該節(jié)點(diǎn)能夠聯(lián)系到摩爾質(zhì)量的定義、單位、數(shù)值、平均摩爾質(zhì)量、十字交叉法等。C組學(xué)生并未回憶起相關(guān)內(nèi)容。學(xué)困生的轉(zhuǎn)化可從摩爾質(zhì)量入手，如設(shè)計(jì)概念辨析環(huán)節(jié)，梳理易混淆物理量；圍繞“摩爾質(zhì)量的計(jì)算方法”開展主題研討等。A組學(xué)生出現(xiàn)了“溶液配制”節(jié)點(diǎn)，說明學(xué)優(yōu)生更加關(guān)注知識(shí)的實(shí)踐，中等生提高可從“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”著手。

3.1.2 中間中心性

中間中心性較高的節(jié)點(diǎn)見表2。三組學(xué)生共同的節(jié)點(diǎn)為：定容、稱量，其他節(jié)點(diǎn)如容量瓶、溶解、洗滌，也與溶液配制相關(guān)。說明溶液配制是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的重要橋梁，學(xué)生通過該節(jié)點(diǎn)能夠聯(lián)系到實(shí)驗(yàn)儀器、基本操作、誤差分析，以及溶液稀釋和混合。強(qiáng)化溶液配制內(nèi)容能加強(qiáng)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，印證了“實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的最高法庭”，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可省略更不可取代。

A組出現(xiàn)“物質(zhì)的量”節(jié)點(diǎn)，B、 C組未出現(xiàn)，反映出學(xué)優(yōu)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加緊密。A組有pV=nRT節(jié)點(diǎn)，說明學(xué)優(yōu)生對阿伏伽德羅定律掌握到位。這恰恰說明A組學(xué)生“氣體摩爾體積”的點(diǎn)度中心性高于另外兩組的原因之一，是與阿伏伽德羅定律建立的聯(lián)系。因此，中等生提高可關(guān)注阿伏伽德羅定律。

特別的是，C組學(xué)生出現(xiàn)了“摩爾質(zhì)量”節(jié)點(diǎn)，結(jié)合訪談文本發(fā)現(xiàn)有學(xué)生認(rèn)為摩爾質(zhì)量分為氣體摩爾質(zhì)量、液體摩爾質(zhì)量和固體摩爾質(zhì)量，其混淆了氣體摩爾體積和摩爾質(zhì)量這兩個(gè)物理量，基礎(chǔ)知識(shí)不牢固，認(rèn)知結(jié)構(gòu)的可辨別性差。應(yīng)加強(qiáng)學(xué)困生對“摩爾質(zhì)量”和“氣體摩爾體積”等概念的辨析，這與前文研究結(jié)果一致。

3.1.3 接近中心性

從整體來看，接近中心性較低的節(jié)點(diǎn)涉及溶液配制過程中的誤差分析、儀器名稱和基本操作等，如表3，說明相關(guān)知識(shí)點(diǎn)對核心概念的依賴程度高，需要學(xué)生有一定的知識(shí)儲(chǔ)備。各組的數(shù)據(jù)表現(xiàn)不盡相同，A組能夠結(jié)合公式理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)誤差，具有較強(qiáng)的學(xué)科思維能力和證據(jù)推理意識(shí)，B組能夠回憶起基本操作流程，誤差分析認(rèn)識(shí)模糊，說明中等生的提高需加強(qiáng)證據(jù)推理能力。

對于C組學(xué)生，標(biāo)準(zhǔn)狀況，22.4L/mol， 0℃、 101kPa等節(jié)點(diǎn)已經(jīng)處于邊緣位置，學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備不足，只能支撐其掌握上述知識(shí)點(diǎn)。這也給實(shí)際教學(xué)提供了方向，對于學(xué)困生的轉(zhuǎn)化，不應(yīng)盲目拓展拔高，一味練難題、講難題，而應(yīng)夯實(shí)基礎(chǔ)，構(gòu)建最底層、最核心的知識(shí)結(jié)構(gòu)，循序漸進(jìn)。

3.2 結(jié)構(gòu)洞

將不同學(xué)生群體的結(jié)構(gòu)洞變量導(dǎo)出，限制度較低的節(jié)點(diǎn)如表4。物質(zhì)的量濃度、摩爾質(zhì)量限制度較低，具有的結(jié)構(gòu)洞更多，處于絕對的控制地位，是展開更深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，實(shí)際教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)突破。A、 B組認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，氣體摩爾體積、PV=nRT處于把控地位，C組阿伏伽德羅常數(shù)、質(zhì)量、溶液體積處于把控地位。不難發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)的量濃度、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、阿伏伽德羅常數(shù)等均為學(xué)生新接觸到的物理量，抽象程度高、難理解。這啟示我們在教學(xué)過程中，如若遇到全新的、陌生的詞語，要重點(diǎn)剖析其含義，如“單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量叫做摩爾質(zhì)量”，質(zhì)量和摩爾質(zhì)量之間是什么關(guān)系？摩爾質(zhì)量的計(jì)量單位是g還是g/mol？摩爾質(zhì)量如何取值？摩爾質(zhì)量受溫度、壓強(qiáng)等外界因素影響嗎？以上問題均需闡明。課本簡單的定義描述，以學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平無法挖掘出更多的隱含信息，需重點(diǎn)剖析并輔以對點(diǎn)練習(xí)，減少迷思概念的產(chǎn)生。

3.3 塊模型

良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)塊模型對知識(shí)點(diǎn)的處理和歸類方式清晰，有助于高效提取信息；各子塊節(jié)點(diǎn)密集、關(guān)系緊密，有利于信息交流。三組學(xué)生的塊模型分析結(jié)果如圖5所示。A、 B組學(xué)生的子塊分布均勻，知識(shí)點(diǎn)歸類清晰，具有相似性；C組的子塊分布不均，且節(jié)點(diǎn)少，其認(rèn)知結(jié)構(gòu)不完整，知識(shí)分類和存儲(chǔ)存在障礙。

其中，C組學(xué)生的第三子塊極小，僅包含三個(gè)節(jié)點(diǎn)：氣體摩爾體積，氣體體積，0℃、 101kPa，說明學(xué)困生對氣體摩爾體積的理解存在缺陷。與前文結(jié)果一致。進(jìn)一步說明，學(xué)生需要知識(shí)整合和內(nèi)化的時(shí)間，尤其是基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，在短時(shí)間內(nèi)灌輸大量的抽象知識(shí)點(diǎn)是極為不可取的教學(xué)方式。

4 結(jié)論與啟示

4.1 結(jié)論

本研究采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法對高一年級學(xué)生“物質(zhì)的量”主題認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行探查，得到以下結(jié)論：

（1） 由點(diǎn)度中心性可知，氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度、阿伏伽德羅常數(shù)為核心概念。學(xué)困生轉(zhuǎn)化可從摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積著手，中等生的提高應(yīng)關(guān)注氣體摩爾體積、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制。對比中間中心性可知，“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的重要“橋梁”，是學(xué)生突破學(xué)習(xí)瓶頸的關(guān)鍵。接近中心性研究表明，溶液配制相關(guān)知識(shí)點(diǎn)對核心概念的依賴程度高。中等生提高需加強(qiáng)證據(jù)推理能力，學(xué)困生轉(zhuǎn)化應(yīng)落實(shí)基本概念。

（2） 結(jié)構(gòu)洞研究表明，物質(zhì)的量濃度和摩爾質(zhì)量處于絕對的控制地位，是展開更深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。學(xué)生對于物質(zhì)的量濃度、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、阿伏伽德羅常數(shù)等物理量的理解存在困難。

（3） 由塊模型分析得知，學(xué)困生認(rèn)知結(jié)構(gòu)構(gòu)建不夠完整，出現(xiàn)了極小子塊，知識(shí)分類和存儲(chǔ)時(shí)存在障礙，主要體現(xiàn)在對“氣體摩爾體積”的理解存在缺陷。

4.2 啟示

基于以上研究結(jié)論，提出如下教學(xué)建議：

4.2.1 抓住關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，強(qiáng)化必然聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)學(xué)困生有效轉(zhuǎn)化

學(xué)困生的轉(zhuǎn)化需強(qiáng)化摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等知識(shí)。中等生的提高應(yīng)關(guān)注氣體摩爾體積、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制、阿伏伽德羅定律。理解摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積的關(guān)鍵在于“摩爾”概念的建立。學(xué)生對于摩爾的理解可能僅停留在“摩爾是一個(gè)單位”，無法形成清晰的認(rèn)識(shí)。教學(xué)中不妨改變概念引入順序，結(jié)合概念起源，按“微粒個(gè)數(shù)—摩爾—物質(zhì)的量”的順序［17］逐一介紹，減少認(rèn)知負(fù)擔(dān)。此外，氣體摩爾體積和阿伏伽德羅定律的教學(xué)，也可結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究，先呈現(xiàn)規(guī)律，再定量總結(jié)。

4.2.2 重視概念生成，體現(xiàn)教學(xué)邏輯，促進(jìn)塊模型清晰化

中等生的提高需加強(qiáng)證據(jù)推理能力，學(xué)困生轉(zhuǎn)化應(yīng)從基礎(chǔ)概念出發(fā)，促進(jìn)構(gòu)建節(jié)點(diǎn)清晰、聯(lián)系緊密、覆蓋全面的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。首先，新授課不僅是講清楚定義，可結(jié)合文字語義、實(shí)例類比、化學(xué)史料（如摩爾概念的起源、阿伏伽德羅假說的證實(shí)過程、NA數(shù)值的演變）等多維度闡釋基本概念，使抽象的概念通俗易懂。其次，日常教學(xué)應(yīng)注重邏輯鏈條的完整性，知識(shí)生成有理有據(jù)，習(xí)題講評重思路講方法，瑣碎知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生以“塊”為單位存儲(chǔ)原本分散的知識(shí)點(diǎn)，保證知識(shí)提取的高效性。

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陜西師范大學(xué)2022年度中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目“基于學(xué)習(xí)科學(xué)的學(xué)生科學(xué)課程學(xué)業(yè)成就評價(jià)新技術(shù)及優(yōu)質(zhì)課程資源的開發(fā)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GK202204002）階段性研究成果。