运用认知访谈诊断化学关键学习问题的实践

林秉珠

摘要：化学学科的特色是在分子原子层次上研究物质，开启了宏微结合看世界的独特视角。在初中化学实际的教学中，学生对于“物质构成的奥秘”模块学起来很吃力，同一个核心概念或原理教师讲解多遍学生仍是茫然。作者尝试运用认知访谈技术深度诊断该模块知识，为一线教师明晰学生学习的思维过程和认知障碍，从而对该模块提供针对性的补救教学建议，使得教学更加有效地服务于学生。

关键词：初中化学;认知访谈;物质构成的奥秘;补救教学

文章编号：1008-0546（2021）02-0022-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.02.005

对于化学学习中的重要原理和概念，经常出现教师的教和学生的学不在同一个思维层面上。同一个重要知识考试考了多次，教师讲解多次，但是再次出现类似题型考察时学生仍然毫无头绪，这就造成了教师教学很多时候是无效的。笔者以初中化学中“物质构成的奥秘”为例，尝试运用认知访谈诊断化学学习中的关键问题，帮助教师了解学生思考的过程和认知障碍点，进而为学生提供有针对性的补救教学。

一、认知访谈

认知访谈技术是一种利用出声思维和口头提问的方式来揭示个体问题解决内部思维过程的技术。运用认知访谈技术可以有效诊断出学生做题时的思考过程，寻找出学生学习重要概念或知识时的思维障碍点，让教师能够了解问题背后的原因，再基于学习问题进行针对性的补救教学，使得教学更加有效地服务于学生。

在进行认知访谈时应注意以下几点：首先访谈过程中应营造友好的氛围、激励学生更深入思考后认真回答问题;其次教师应认真倾听，少插话，尽量避免忙于记录而忽略与学生的目光交流，保持访谈流畅并及时关注访谈中动态生成的信息;最后多应用“重复学生的回答”的方式，确定学生回答的自信度，也从侧面了解学生化学学习的兴趣度以及对教师教学的认可程度，这是学习最直接相关非智力影响因素。

二、认知访谈案例分析

1.工具的编制

“物质构成的奥秘”作为初中化学课程标准的一级主题之一，该主题既是初中化学学习的重点也是难点，是学生初次从微观的视角认识世界，并建立起宏观和微观的联系，承载着培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素養的重要功能，内容上又极具抽象，全都要靠学生的理解和想象，很多学生学到这里都感觉非常困难。其中“分子和原子”“元素”既是该主题的核心知识也是认识角度，它们是该主题众多概念的关联中心，也是该主题功能和价值的核心载体。该主题中研究对象包括物质的组成、物质的分类、物质的性质和物质的变化，也是该主题知识的作用对象。

由此笔者课题组展开对此模块的认知访谈诊断，以期解决学生学习中的若干问题。物质构成的奥秘模块的内容涉及到多个认知属性，包括物质是由微粒构成的、微粒观点的应用、物质的分类、利用微观图的化学式以及对应方程式的书写等。本次选取一道厦门市期中考试中综合考查“物质构成的奥秘”的试题，对于这道题得分较低的学生，从分数和卷面上并不能明确学生的知识和能力的不足，所以对大题的认知属性进行拆分，进一步通过认知诊断的测评试题进行分析学生的问题，原试题和认知诊断试题如下。

[原试题]：

宏微结合是化学特有的研究方法。

（1）50mL水与50mL酒精混合后，溶液体积小于100mL，微观解释为__。

（2）图1是氢分子和氧分子运动的图。

①在A、B和c中，能比较得出“温度越高，分子运动速率越快”的是__（填标号）。

②从图中可见，影响分子运动速率的因素除温度外，还与__有关。

③举一个能说明“温度升高，分子运动速率加快”的生活事例：__。

（3）图2是某反应的微观图。

请回答：

①B框中的物质属于__（选填“化合物”“单质”或“混合物”）。

②写出此反应的化学方程式：__。

③该反应中发生改变的微粒名称是__。

[认知诊断试题组]：

1.下列叙述正确的是（）。

A.氯化钠是氯离子、钠离子构成的化合物

B.同种原子不能构成不同的分子

C.化学变化中分子可分、原子也可再分

D.保持二氧化碳化学性质的粒子是碳原子和氧原子

2.生活中的下列现象，用分子的相关知识加以解释，其中不正确的是（）。

A.室内插花，满室飘香，说明分子不断地运动

B.热胀冷缩，说明分子大小随温度而改变

C.10mL酒精和10mL水混合后，体积小于20mL，说明分子之间有间隔

D.湿衣服放在火炉旁，干得较快，说明分子运动速率随温度升高而增大

3.在①氮气②硫③铁④五氧化二磷⑤水⑥氯酸钾⑦液态空气⑧高锰酸钾加热后余下的固体，对以上8种物质进行分类（选填物质标号）：

（1）属于混合物的是__;（2）属于氧化物的是__。

4.请以下列A、B、c进行分类分为：单质、化合物、混合物、纯净物（选填物质标号）（图3）。

（1）表示混合物的是__;（2）表示单质的是__。

2.认知访谈测试对象

本题共计9分，从12个班中抽取期中考卷总分60-80分之间，但是本题得分低于4分的学生共50人次。

3.认知访谈的问题

①你觉得这道题考查的是什么知识点？你为什么这样认为？除了知识点，你觉得这道题还考查哪些能力？（如果无法顺利答出，可以尝试进一步引导，例如本题是考查分子和原子的相关知识吗？有元素的知识吗？）②对于分子和原子、元素的知识，你知道哪些？（如果无法顺利答出，可以尝试判断型提问。例如你认为分子原子是真实存在的吗？你认为分子原子在不断运动吗？它们是如何运动的？在宏观上如何体现？你认为分子之间有间隔吗？不同状态物质分子之间间隔相同吗？）③本小题解题的关键点是什么？针对对应的认知诊断试题谈谈你的思考过程？（如果无法顺利答出，尝试根据学生对应的作答提问。例如，这道题你为什么这样回答？）④你认为认知诊断试题组和原试题哪个难？为什么这样认为？与你以前做过的题目相比，你觉得这道题目有什么相同和不同的地方？⑤你觉得这道题目难不难？你对做此题有没有信心？

4.认知诊断测评中学生出现的主要问题

①化学用语是化学学科的语言，大部分学生对于化学用语中的重要规则只停留在背记层面，不会灵活运用。例如题目中的硫化氢的微观图，书写的化学式应为H2S，但是写成SH2的非常多。究其原因是对化学式的书写规则“左正右负”有印象，但是不会运用，多数学生书写陌生化学式时仍然凭感觉写，对于很多化学知识如用口诀背诵的内容，会背但不能应用在陌生物质的书写上。另外针对化学用语访谈中还发现，大部分学生对于陌生物质的化学式的读法和写法也缺乏自信，怕犯错不太敢读和写，这说明了对这类程序性知识学生的熟练度不够。

②学生的宏观、微观、符号三重表征较为混乱。对于物质的认识仍停留在宏观层面，对于微观和符号的认识，仅仅是知道有这种表征，不能够书写和灵活转换。例如，对于分子的特性，大部分学生都知道“温度越高，分子运动越快”，但是原试题第二小题中要让学生找出是哪两个比较得出的这一结论，学生不能从微观的图形中获取有效的信息。再例如有些学生第三小题，给出微观图写出化学式，不能够很好地对应写出，以至于方程式无法得分。

③对于重要认知屙陛“微粒观点的应用”，不能很好地理解内涵，只是比较浅层次的停留在知道或者能背出的水平上。例如，知道微粒问有间隔，但是却无法解释热胀冷缩的微观原因;知道化学变化中，分子变，原子不变，但是对一个具体的化学反应前后发生变化的微粒名称却回答不出等。

④对于核心概念理解不准确，大部分同学能大致说出单质、化合物、纯净物和混合物的概念，但是描述不准确。例如学生说由一种元素组成的就一定是单质，再如由多种元素组成的就是混合物等這样的典型的问题。核心概念理解不准确的同时，对于物质的分类也缺乏系统的分类思想，对概念之间的从属和联系理解不清。遇到比12题（3）要求学生判断方框内的物质的分类，本来应该答化合物，但是很多答案是混合物。可见学生化合物中的不同种元素组成，和混合物中不同种物质组成区分不清，再例如诊断题第3题，就充分暴露出学生这方面知识的薄弱了。

三、对补救教学提出的建议

1.优化认知和元认知策略

掌握好的学习策略才能真正学会学习。研究表明，在影响学业成就的因素中，学习策略以及内部动机是正向影响，而外部动机则有负面影响。确定学习目标、提升自我效能感能够帮助调节学习策略。学习成绩越好的学生，其学习兴趣和自我效能感越高，而自我效能感越高，学习策略调节越好，由此形成良性循环。在指导学生认知策略方面，主要推进两个方面：①不同水平的学生都要学会复述策略，即对知识的记忆，尤其是意义记忆而非纯机械记忆，尤其是学困生要能对知识进行识记和简单理解;②中等生、学优生重点提高精加工策略和组织策略的应用。其中通过组织策略，概括新知识之问的相互联系，能够进行分析和应用;通过精加工策略，帮助学生把新旧知识建立更多更远的联系，进行类比，产生更深刻的记忆和理解。

2.体现学科知识的建构，引发深度学习

学生答题困难的根源不是解题技巧，而是知识缺漏，知识结构不完善，学科关键能力有待提高。因此，干预措施就不能停留在推送类似题目，而是通过教学引发学生深度学习，加深学生对知识的理解，完善知识结构，同时，还要日积月累坚持以学科知识为载体，发展学生获取信息能力、分析问题、解决问题等学科关键能力。也就是要从知识建构化、知识功能化向知识素养化过渡，在真实情境问题解决中培养学生的思维外显能力，最终彰显知识的功能和价值。在具体实施中可以对学生从厘清概念、规律内涵及外延层面进行干预，并加强解题策略的指导。例如，以思维导图、知识框架图等形式帮助学生优化思维结构，理清概念间关系;在进行个性化辅导时列举相似问题，以“一题多解”“多题一解”等形式提升学生思考能力，并在日常教学中提升学生面对新情境的判断力和信心。

3.加强个性化的指导教学

测试诊断和访谈，为个性化改进提供明确的补救方向，多数学生取得较满意的效果。要针对学科特点和具体学习内容的特点，在实践中摸索出适合学生个性化需求的干预方案。学生在“物质构成的奥秘”模块中，初次接触微观的表征，比较难以理解。教师应提供宏观物质类比、生活情境类比、实验类比等不同方式，纠正学生对“元素”和“微观粒子”的混淆。如分子、原子概念，可以采用具体的水电解和水蒸发两个反应，引导学生通过分子、原子变化本质来学习分子和原子概念。对元素概念，则从c-12、c-13、c-14，0-16、0-17、0-18等不同原子从分析质子数、中子数等分析入手，建构元素概念。