高中學生化學概念相異構想探查及轉化對策
——以“硫及其化合物”相關知識為例*

顏世坤，門文茹，孔德順，王 秋

(1.六盤水師范學院 化學與材料工程學院，貴州 六盤水 553004；2.遼寧師范大學，遼寧 大連 116029)

高中化學概念繁多，學生在學習過程中容易形成相異構想[1]，從而對化學概念的理解造成干擾。相異構想是學生對化學概念、原理等的經驗理解偏差。及時對學生的相異構想進行探查并轉化，有助于學生正確理解與運用化學知識。

通過對已有研究統計發現，高中化學概念相異構想的探查研究，主要集中在化學熱力學、化學動力學，以及物質結構等章節[2]，而對元素及其化合物相關知識的相異構想探查很少。“硫及其化合物”知識在高中化學學習中占有重要地位，因此，本研究以“硫及其化合物”一節為例，對學生的相異構想情況進行探查[3]。

1 硫及其化合物主題相關知識的重要性

1.1 硫及其化合物知識是建立學生“轉化觀”的重要載體

“物質轉化觀”是化學學科觀念之一。本研究重點討論的硫元素，其化合價多變，化合物種類繁多，化合物之間相互轉化體現著不同的化學性質，是學生學習轉化觀的重要載體。

1.2 硫及其化合物概念是學生建立“分類觀”的重要載體

對物質進行合理分類是學習化合物性質的重要方法，準確掌握基本概念，有助于建立正確的分類觀。可以按照物質的組成、結構、性質等進行分類，比如：SO2為酸性氧化物，具有酸性氧化物通性等，這些分類方法均離不開正確的化學概念。

1.3 硫及其化合物知識是“位—構—性”認識模型的重要載體

基本的化學概念是學生學習“位—構—性”認識模型的重要載體，通過硫元素在元素周期表上的位置、硫原子結構、硫元素化合物的性質，建立學生“位—構—性”認識模型。

2 調查方法

在常用的“兩段式測驗”基礎上，學生作答部分及簡述作答思路部分之后，均增加“信心指數”形成四段式測試問卷。該法的優點是，通過信心指數的作答，可以判斷學生的相異構想來源及頑固程度[4]。如果答案的信心指數很高，而理由的信心指數很低，則說明學生學習過程中可能采用了“死記硬背”等學習方法，只能記住某個化學知識，而不能掌握相關的化學原理與化學概念，沒有類比到其他同類知識的能力。因此本研究利用“四段式測驗”，可以對學生的相異構想更全面、深度地探查[5]。

3 四段式測驗評分標準

3.1 答案段與原因段評價標準

調查使用以下兩種賦分標準：①答案段與原因段分開單獨積分，正確計1分，錯誤計0分，不進行扣分；②測試卷共8個題目，滿分8分，若該題目答案段與原因段均正確，則該題目計1分，否則計0分，不進行扣分。

3.2 信心指數段評價標準

調查研究參考Caleon等人的信心指數評價方法進行改進，具體評價標準如表1所示。

表1 信心指數段評價標準

如果答案段與原因段均正確，且兩段信心指數均大于50%，說明學生掌握科學概念；若平均信心指數小于50%，則可能源于猜測或知識掌握不牢固；當答案段與原因段沒有同時正確(即答案段正確時原因錯誤、答案段錯誤時原因正確、答案段與原因段均錯誤等三種情況時)，若平均信心指數大于50%時，說明學生存在相關概念的相異構想，平均信心指數小于50%時，說明學生缺乏相關知識[6]。

3.3 施測

正式測試前，在貴州省某中學高三年級隨機抽取三個平行班級進行預測，根據預測結果，完善四段式測試問卷。正式測試時，選取沒有參加過預測的三個班級進行測試，共發放124份問卷，回收108份，回收率為87.1%。使用SPSS27.0對測試結果進行信度分析，結果如表2所示。通過測試結果發現，當答案段與原因段一同統計時，α值明顯升高，因此同時考慮答案與原因是必要且合理的。由于學生可能在某些概念的相異構想分布較為集中，因此本次調查的α偏低也具有一定的合理性。

表2 四段式測驗結果的可靠性分析 (N=108)

4 結果與討論

調查結果如表3所示，表中答案序號以Q1Aa及Q2Ba為例，Q1Aa代表第一題答案段選擇A，且原因段選擇A的情況，Q2Ba代表第二題答案段選擇B，且原因段選擇A的情況，以此類推。

表3 典型性相異構想統計及性質分析表

由表3可見，學生的作答情況多樣，但也有一些錯誤答案分布較為集中。如答案段選項有4個，原因段選項有4個，學生作答情況共有16種可能，每種可能被隨機選中的概率為6.25%[7]，當人數比例小于6.25%的作答情況不具有典型性，每道題目的答案段選項數目與原因段選項數目計算各種可能被隨意選中的概率分別為6.25%、6.25%、6.25%、5.00%、5.00%、3.13%、3.57%、6.25%。根據計算比例將不具有典型性的數據剔除，得到典型性相異構想統計結果見表3，總結出學生頭腦中關于“硫及其化合物”部分的18條典型相異構想。同時，結合Caleon等關于信心指數的研究，將被測者平均信心指數大于50%的相異構想歸為“真性相異構想”，平均信心指數小于等于50%的相異構想歸位“假性相異構想”[8]，對探查出得相異構想進行區分。

真性相異構想的平均信心指數更高，因此在學生頭腦中形成的相異構想更加穩定；而假性相異構想平均信心指數更低，這可能是由于學生缺乏相關知識導致的。

根據上述研究標準分析，調查研究診斷出的18條硫及其化合物部分概念典型性相異構想中包含有5條假性相異構想，13條真性相異構想。5條假性相異構想集中于第6題，說明學生缺少H2S與CuSO4反應的相關知識，更多地采用猜測法，或根據之前的答題經驗作答。

表4 “答案-原因段”正確作答調查結果統計

5 結論與建議

在日常教學中，教師及時發現學生的相異構想并進行轉化，對于教學效率的提高顯得尤為重要。教師需要做到的是，重視并發現學生的相異構想，這需要教師在課堂上給予學生更多的機會來闡述頭腦中的概念，并在課后重視學生作業中體現的問題。在轉化時，教師首先要注意重視學生的自主學習，其次是設置容易引起認知沖突的問題，使學生意識到原有認知的不足，再選取恰當的例子或實驗驗證科學概念。