尹求元+何亞璋

摘要：利用出聲思維技術(shù)對(duì)30名普通高中高一學(xué)生在經(jīng)過(guò)必修模塊“原電池原理”學(xué)習(xí)后的認(rèn)知水平進(jìn)行了測(cè)查。通過(guò)測(cè)查數(shù)據(jù)的分析，得到以下結(jié)論：（1）絕大多數(shù)學(xué)生達(dá)到了識(shí)記水平，多數(shù)學(xué)生能達(dá)到初步理解水平。（2）學(xué)生對(duì)原電池與氧化還原反應(yīng)之間的關(guān)系還不能很好地領(lǐng)悟和理解。（3）學(xué)生對(duì)原電池原理只有達(dá)到了理解水平，才能快速準(zhǔn)確地解決一些復(fù)雜原電池的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：出聲思維；原電池原理；認(rèn)知水平

文章編號(hào)：1005–6629（2014）9–0016–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的提出

在浙江現(xiàn)行的新課程以及高一的學(xué)業(yè)水平考試的背景下，必修模塊中“原電池”的教學(xué)將重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生觀察銅鋅原電池的現(xiàn)象，通過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)生產(chǎn)生活中一些有關(guān)電化學(xué)的實(shí)例。高二《化學(xué)反應(yīng)原理》的教學(xué)則將重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，理解原電池的原理[1]。因此，為了更好地開展高二的教學(xué)活動(dòng)，突破教學(xué)中的難點(diǎn)，有必要在高一必修模塊“原電池原理”學(xué)習(xí)結(jié)束后，了解學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)知水平。

“出聲思維”技術(shù)是德國(guó)心理學(xué)家Duncher首先提出來(lái)的，隨后有研究者選擇了出聲思考作為認(rèn)知研究的工具[2]。出聲思維法是目前心理學(xué)研究尤其是問(wèn)題解決研究領(lǐng)域中的一種極為重要的研究方法。人的思維活動(dòng)常是通過(guò)內(nèi)部語(yǔ)言不出聲音地進(jìn)行的，研究者并不能明確觀察到被試在解決問(wèn)題時(shí)的內(nèi)部操作。雖然通過(guò)問(wèn)卷等方法可以得出結(jié)論，但是相對(duì)其給出的結(jié)果而言，其思維過(guò)程處于一個(gè)“黑箱”之中，如果僅憑行為結(jié)果去推測(cè)“黑箱”的內(nèi)容則不一定準(zhǔn)確、完整；而事后詢問(wèn)所得到的回答追述其當(dāng)時(shí)的思維情景，又常常會(huì)損失很多有用信息[3]。為了更真實(shí)、更完整地了解學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)知水平，筆者采用出聲思維法進(jìn)行研究。

2 研究方法與程序

出聲思維實(shí)施的一般步驟為：（1）對(duì)被試進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練；（2）給被試一個(gè)思維作業(yè)（數(shù)學(xué)題或智力游戲），讓他們用出聲思維的方法完成，并錄音記錄全部口述；（3）當(dāng)被試在進(jìn)行出聲思維的過(guò)程中發(fā)生停頓，提醒或詢問(wèn)；不干擾被試的出聲思維（有特殊的研究目的的）；（4）將錄音記錄整理成文字材料，分析（問(wèn)題行為圖）、提煉，用以分析被試思維的過(guò)程及其特點(diǎn)。

2.1 被試

施測(cè)被試為某普通中學(xué)的高一學(xué)生。為反映不同類型學(xué)生學(xué)習(xí)情況的差異，區(qū)分出學(xué)優(yōu)組、中等組和發(fā)展組。按照化學(xué)考試成績(jī)，前10名學(xué)生作為學(xué)優(yōu)組（I組），從成績(jī)居中的學(xué)生中選取10名學(xué)生作為中等組（II組），后10名學(xué)生作為發(fā)展組（III組）。

2.2 測(cè)試材料

高中生對(duì)原電池原理的認(rèn)知水平由低到高分為識(shí)記、理解、應(yīng)用三種水平[4]。識(shí)記水平是指對(duì)所學(xué)原電池原理的理論知識(shí)有初步的認(rèn)識(shí)，能夠正確地復(fù)述、再現(xiàn)。理解水平是指能夠運(yùn)用雙線橋分析氧化還原反應(yīng)過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移情況的方法，分析原電池的電極反應(yīng)。應(yīng)用水平是指能夠運(yùn)用原電池原理的知識(shí)進(jìn)行必要的分析、類推去設(shè)計(jì)原電池和完成對(duì)一些復(fù)雜、新穎電池的分析。依據(jù)上述分類，筆者編制了3種水平的原電池原理測(cè)試題。

測(cè)試題1 [識(shí)記水平]分析如圖1原電池，標(biāo)出正負(fù)極，寫出電極方程式。

測(cè)試題2 [理解水平]分析如圖2原電池，標(biāo)出正負(fù)極，寫出電極方程式。

測(cè)試題3 [應(yīng)用水平]高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：

這三道測(cè)試題形式相同，但對(duì)被試考察的層次不同。測(cè)試題1來(lái)自教材，筆者在課堂上作為原電池分析模型。被試只需對(duì)所學(xué)原電池原理的理論知識(shí)有初步認(rèn)識(shí)，能夠正確的復(fù)述、再現(xiàn)，就能解決此問(wèn)題，屬于識(shí)記水平測(cè)試題。測(cè)試題2選自浙江省普通高中作業(yè)本[4]，這需要學(xué)生能通過(guò)氧化還原反應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)原電池原理，能夠找到得失電子與電極反應(yīng)的關(guān)系，并能分析出溶液中微粒參與反應(yīng)的情況，屬于理解水平測(cè)試題。測(cè)試題3是選自一道高考試題，高鐵電池是一種復(fù)雜、新穎的原電池，學(xué)生需要運(yùn)用原電池原理知識(shí)去分析，要能從電極、電解質(zhì)溶液多個(gè)角度來(lái)解決問(wèn)題，這是一道應(yīng)用水平測(cè)試題[5]。

2.3 測(cè)試過(guò)程

分別用三組不同水平原電池原理測(cè)試題對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)查。在學(xué)生解決問(wèn)題時(shí)，要求學(xué)生一邊完成測(cè)試題，一邊盡可能地說(shuō)出其解決問(wèn)題時(shí)的細(xì)節(jié)。研究者一邊進(jìn)行實(shí)時(shí)錄音，一邊記錄。最后，逐一分析被試解決問(wèn)題的記錄，對(duì)被試解決問(wèn)題的記錄進(jìn)行整理、轉(zhuǎn)譯及編碼，并繪制出其問(wèn)題解決的思維路徑圖。

下面筆者摘選了一位被試的測(cè)試過(guò)程。

被試：張某（發(fā)展組）

T（教師）：昨天學(xué)過(guò)“原電池”，你來(lái)看看這道題。

S（學(xué)生）：（看題，用筆在圖上畫了起來(lái)）活潑金屬為負(fù)極，鋅比銅活潑，鋅是負(fù)極，銅是正極。電極反應(yīng)（遲疑一會(huì)），負(fù)極是鋅，鋅溶解，鋅失去兩個(gè)電子，成為鋅離子。正極是氫離子得到電子生成氫氣。不錯(cuò)，我們做實(shí)驗(yàn)，是這樣的（肯定的）。

T：你是怎么做出來(lái)的？你肯定嗎？

S：（背口訣）負(fù)失氧，正得還?？隙ㄊ堑?。這個(gè)老師上課講過(guò)的。我坐在前排，做實(shí)驗(yàn)時(shí)現(xiàn)象我看得很清楚的，鋅溶解了。

T：你再做做第二道題試試。

S：（很快的）鎂是負(fù)極，鋁是正極。負(fù)極電極反應(yīng)是鎂失兩個(gè)電子，正極反應(yīng)是（停下來(lái)，陷入思考）。

S：不對(duì)，寫不出來(lái)。這不是原電池。（肯定的）這不是原電池，沒(méi)電流產(chǎn)生。

T：是嗎？

S：是的。我肯定。

T：你再看看第三題。

S：（在紙上畫出模型）

T：是這樣的嗎？你怎么做出來(lái)的？再想想。

S：應(yīng)該標(biāo)出正負(fù)極。（用筆標(biāo)出，鋅為負(fù)極，銅為正極）

T：還有呢？

S：（開始思考）電解質(zhì)溶液……

S：2K2FeO4。（看了一下我，不敢肯定）

S：應(yīng)該是的。

T：是吧。請(qǐng)寫電極方程式。

S：鋅是負(fù)極，銅是正極（思考）……（無(wú)法作答，測(cè)試完成）

從上面資料來(lái)看，該被試在解決測(cè)試題1的思維路徑圖可表示為：

而在解決測(cè)試題2時(shí)，被試仍然是用此思維來(lái)解決，不能從氧化還原反應(yīng)的角度來(lái)分析原電池，只記住活潑金屬作為負(fù)極這個(gè)結(jié)論，因而得到了錯(cuò)誤的結(jié)論。在解決測(cè)試題3時(shí)，被試能類比老師上課所講的原電池模型，但無(wú)法進(jìn)行結(jié)合氧化還原知識(shí)進(jìn)一步拓展思考，不能考慮溶液中微粒的參與，所以無(wú)法解決測(cè)試題3。實(shí)際上仍然是運(yùn)用解決測(cè)試題1的思維路徑圖，說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)只停留在識(shí)記水平，能將老師在上課所講的準(zhǔn)確地復(fù)述、再現(xiàn)。

2.4 不同被試思維路徑圖介紹

筆者將不同類型被試的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行歸納整理，發(fā)現(xiàn)被試在解決不同水平的測(cè)試題所采用的思維路徑大致是相同的，也就是說(shuō)被試往往是在同一認(rèn)知水平上在解決不同水平測(cè)試題。如被試張某，在解決測(cè)試題2、測(cè)試題3時(shí)，所采用的思維路徑仍然是S1，這實(shí)際說(shuō)明該被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)是停留在識(shí)記水平上。而有的被試是在理解水平上解決三個(gè)不同層次的測(cè)試題，這類被試在解決測(cè)試題1、測(cè)試題3也是在理解水平上。筆者將同一被試解決三道水平的測(cè)試題的思維路徑進(jìn)行分析綜合，得到以下幾種不同的思維路徑圖。

S1思維路徑圖（見上圖3）顯然是在識(shí)記水平上解決問(wèn)題，通過(guò)記口訣，首先去尋找正負(fù)極，回憶老師上課內(nèi)容，提出相關(guān)信息，解決了測(cè)試題1。該被試沒(méi)有理解氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的聯(lián)系，因此在解決測(cè)試題2、測(cè)試題3時(shí)無(wú)法得到正確結(jié)論。

S2思維路徑圖（見圖4）能理解氧化還原與原電池之間的聯(lián)系，首先運(yùn)用雙線橋分析氧化還原反應(yīng)過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移情況的方法，找到雙線橋中電子的得失情況與電極反應(yīng)的關(guān)系，并能夠在記憶中尋找銅鋅原電池的模型，并與現(xiàn)有的原電池相對(duì)比，分析原電池的電極反應(yīng)。該被試能順利完成測(cè)試題1，但是在寫電極反應(yīng)時(shí)無(wú)法考慮到溶液中微粒參與反應(yīng)的情況，所以無(wú)法順利地完成測(cè)試題2和測(cè)試題3。從該被試呈現(xiàn)出來(lái)的思維路徑圖可以看出，該被試是在初步理解水平上解決問(wèn)題。

從S3思維路徑圖（見圖5）可以看出，被試能夠按照任務(wù)的指引，找到氧化還原反應(yīng)中的雙線橋與電極反應(yīng)之間存在的關(guān)聯(lián)，然后通過(guò)分析并與銅鋅原電池模型相類比，并能思考溶液中微粒參與的反應(yīng)，順利地完成電極反應(yīng)的書寫。這顯然是在理解水平上解決問(wèn)題。被試能順利完成測(cè)試題1、測(cè)試題2，但無(wú)法完成測(cè)試題3。

S4思維路徑圖（見圖6）能類比銅鋅原電池模型的構(gòu)造示意圖，首先畫出新電池的構(gòu)造示意圖，通過(guò)思考氧化還原反應(yīng)中得失電子情況與正負(fù)極的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定正負(fù)極，能從電解質(zhì)溶液微粒參與反應(yīng)的角度來(lái)考慮電極方程式。但被試在解決測(cè)試題3時(shí)未能反思產(chǎn)物存在的形式，未能指明這是個(gè)堿性環(huán)境，未能順利完成電極方程式的書寫，因此未能順利解決測(cè)試題。這說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)達(dá)到了理解水平，但未能熟練地將原電池原理應(yīng)用于新的較復(fù)雜情景中，只是一種初步應(yīng)用水平。

S5思維路徑圖（見圖7）首先分析氧化還原反應(yīng)中得失電子情況畫出原電池的構(gòu)造示意圖，通過(guò)思考氧化還原反應(yīng)中得失電子情況與正負(fù)極的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定正負(fù)極，能從電解質(zhì)溶液微粒參與反應(yīng)的角度來(lái)考慮電極方程式。該被試能反思產(chǎn)物存在的形式，指明這是個(gè)堿性環(huán)境，因此能順利解決測(cè)試題。這說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)達(dá)到了應(yīng)用水平。

3 統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析

3.1 三種認(rèn)知水平測(cè)試題的完成情況統(tǒng)計(jì)分析

三組被試完成三種認(rèn)知水平測(cè)試題的情況如表1所示。分析可知，在經(jīng)過(guò)高一必修課程學(xué)習(xí)后，絕大多數(shù)學(xué)生達(dá)到識(shí)記水平，能夠記住教師在課堂上所講過(guò)的典型原電池模型和口訣。有部分學(xué)生能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系，并能利用氧化還原反應(yīng)來(lái)分析新穎的原電池模型。有少數(shù)學(xué)生能利用一個(gè)新的氧化還原方程式來(lái)設(shè)計(jì)原電池。

3.2 不同組別被試采用的思維路徑圖統(tǒng)計(jì)分析

三組被試完成三種認(rèn)知水平測(cè)試題采用的思維路徑圖人數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。分析可知，不同層次被試在解決原電池原理問(wèn)題所采用的思維路徑圖傾向是不同的。學(xué)優(yōu)組更多采用理解層次思維路徑圖，他們能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系。而發(fā)展組被試更多采用識(shí)記層次思維路徑圖，他們傾向于通過(guò)記憶的方式來(lái)學(xué)習(xí)原電池知識(shí)，因此對(duì)于較為新穎的原電池，他們無(wú)法進(jìn)行分析。中等組被試一部分采用識(shí)記層次思維路徑圖，一部分采用理解層次思維路徑圖。

3.3 采用不同思維路徑圖測(cè)試題解題正誤統(tǒng)計(jì)分析

筆者發(fā)現(xiàn)，采用不同思維路徑圖的被試對(duì)三道不同測(cè)試水平問(wèn)題的解決正誤是不同的。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示，分析可知：

（1）達(dá)到應(yīng)用水平的被試能順利完成理解層次、識(shí)記層次測(cè)試題，但達(dá)到識(shí)記水平的被試是不能完成理解層次、應(yīng)用水平的測(cè)試題。采用S5思維路徑圖的6位被試可以順利完成測(cè)試題1、測(cè)試題2、測(cè)試題3，而采用S1思維路徑圖的8位被試不能正確解決測(cè)試題2、測(cè)試題3。這說(shuō)明學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)僅僅達(dá)到識(shí)記水平，是無(wú)法解決一些復(fù)雜的原電池問(wèn)題。只有將學(xué)生對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)提升到理解水平，才能解決一些復(fù)雜的原電池問(wèn)題。而從這幾年高考對(duì)原電池的考查來(lái)看，多次出現(xiàn)一些復(fù)雜新穎的原電池，這就需要學(xué)生能從理解水平來(lái)解決原電池問(wèn)題。

（2）對(duì)于學(xué)生認(rèn)知水平的評(píng)價(jià)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)題目的對(duì)與錯(cuò)。從測(cè)試題1的完成情況來(lái)看，完成了題目，并不代表達(dá)到的是相應(yīng)水平。一共有28位被試完成了測(cè)試題1，但從被試所采用的思維路徑圖來(lái)看，只有8人是在識(shí)記水平上解決問(wèn)題，而有20位被試是在理解水平上解決問(wèn)題。解決問(wèn)題的思維過(guò)程，解決問(wèn)題的角度和不同方法，才能真實(shí)地反映出學(xué)生的認(rèn)知水平。結(jié)果評(píng)價(jià)與過(guò)程評(píng)價(jià)存在著差異，這也正是采用出

4 結(jié)論與啟示

通過(guò)高一必修二的學(xué)習(xí)，普通高中高一學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)，絕大多數(shù)達(dá)到了識(shí)記水平，多數(shù)學(xué)生能達(dá)到初步理解水平。因此在高二的教學(xué)中要在注重學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜、新穎電池的分析，并能在理解的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出原電池。

學(xué)生對(duì)原電池與氧化還原反應(yīng)之間的關(guān)系還不能很好地領(lǐng)悟和理解。從測(cè)試題2所反映的情況來(lái)看，有更多的學(xué)生在看到題目后，第一步仍然是找正負(fù)極，而不是去分析這個(gè)過(guò)程中的氧化還原反應(yīng)方程式。而通過(guò)尋找正負(fù)極恰恰導(dǎo)致這道測(cè)試題無(wú)法完成。因此在教學(xué)中要強(qiáng)化學(xué)生通過(guò)氧化還原知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)原電池。

不同層次被試在解決原電池原理問(wèn)題所采用的思維路徑圖傾向是不同的。學(xué)優(yōu)組更多所采用的是理解層次思維路徑圖，他們能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系。而發(fā)展組被試更多采用識(shí)記層次思維路徑圖，他們傾向于通過(guò)記憶的方式來(lái)學(xué)習(xí)原電池知識(shí)，因此對(duì)于較為新穎的原電池，他們無(wú)法進(jìn)行分析。中等組被試一部分采用識(shí)記層次思維路徑圖，一部分采用理解層次思維路徑圖。如何優(yōu)化發(fā)展組和中等組學(xué)生的思維路徑，值得作更為深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理·教學(xué)參考書[M].南京：江蘇教育出版社，2009：54.

[2]郭秀艷，楊治良.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2011：89.

[3]張冰，劉繼和.用出聲思考法探查化學(xué)迷思概念[J].新課程研究，2010，（11）：113～115.

[4]張欣榮.化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)知性目標(biāo)水平層次的研究[D].西安：陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[5]]李俊生，李強(qiáng)，張笑宇，張晶.對(duì)2012全國(guó)新課程高考幾個(gè)化學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題的研究[J].化學(xué)教育，2013，（9）：72～76.

S：（開始思考）電解質(zhì)溶液……

S：2K2FeO4。（看了一下我，不敢肯定）

S：應(yīng)該是的。

T：是吧。請(qǐng)寫電極方程式。

S：鋅是負(fù)極，銅是正極（思考）……（無(wú)法作答，測(cè)試完成）

從上面資料來(lái)看，該被試在解決測(cè)試題1的思維路徑圖可表示為：

而在解決測(cè)試題2時(shí)，被試仍然是用此思維來(lái)解決，不能從氧化還原反應(yīng)的角度來(lái)分析原電池，只記住活潑金屬作為負(fù)極這個(gè)結(jié)論，因而得到了錯(cuò)誤的結(jié)論。在解決測(cè)試題3時(shí)，被試能類比老師上課所講的原電池模型，但無(wú)法進(jìn)行結(jié)合氧化還原知識(shí)進(jìn)一步拓展思考，不能考慮溶液中微粒的參與，所以無(wú)法解決測(cè)試題3。實(shí)際上仍然是運(yùn)用解決測(cè)試題1的思維路徑圖，說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)只停留在識(shí)記水平，能將老師在上課所講的準(zhǔn)確地復(fù)述、再現(xiàn)。

2.4 不同被試思維路徑圖介紹

筆者將不同類型被試的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行歸納整理，發(fā)現(xiàn)被試在解決不同水平的測(cè)試題所采用的思維路徑大致是相同的，也就是說(shuō)被試往往是在同一認(rèn)知水平上在解決不同水平測(cè)試題。如被試張某，在解決測(cè)試題2、測(cè)試題3時(shí)，所采用的思維路徑仍然是S1，這實(shí)際說(shuō)明該被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)是停留在識(shí)記水平上。而有的被試是在理解水平上解決三個(gè)不同層次的測(cè)試題，這類被試在解決測(cè)試題1、測(cè)試題3也是在理解水平上。筆者將同一被試解決三道水平的測(cè)試題的思維路徑進(jìn)行分析綜合，得到以下幾種不同的思維路徑圖。

S1思維路徑圖（見上圖3）顯然是在識(shí)記水平上解決問(wèn)題，通過(guò)記口訣，首先去尋找正負(fù)極，回憶老師上課內(nèi)容，提出相關(guān)信息，解決了測(cè)試題1。該被試沒(méi)有理解氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的聯(lián)系，因此在解決測(cè)試題2、測(cè)試題3時(shí)無(wú)法得到正確結(jié)論。

S2思維路徑圖（見圖4）能理解氧化還原與原電池之間的聯(lián)系，首先運(yùn)用雙線橋分析氧化還原反應(yīng)過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移情況的方法，找到雙線橋中電子的得失情況與電極反應(yīng)的關(guān)系，并能夠在記憶中尋找銅鋅原電池的模型，并與現(xiàn)有的原電池相對(duì)比，分析原電池的電極反應(yīng)。該被試能順利完成測(cè)試題1，但是在寫電極反應(yīng)時(shí)無(wú)法考慮到溶液中微粒參與反應(yīng)的情況，所以無(wú)法順利地完成測(cè)試題2和測(cè)試題3。從該被試呈現(xiàn)出來(lái)的思維路徑圖可以看出，該被試是在初步理解水平上解決問(wèn)題。

從S3思維路徑圖（見圖5）可以看出，被試能夠按照任務(wù)的指引，找到氧化還原反應(yīng)中的雙線橋與電極反應(yīng)之間存在的關(guān)聯(lián)，然后通過(guò)分析并與銅鋅原電池模型相類比，并能思考溶液中微粒參與的反應(yīng)，順利地完成電極反應(yīng)的書寫。這顯然是在理解水平上解決問(wèn)題。被試能順利完成測(cè)試題1、測(cè)試題2，但無(wú)法完成測(cè)試題3。

S4思維路徑圖（見圖6）能類比銅鋅原電池模型的構(gòu)造示意圖，首先畫出新電池的構(gòu)造示意圖，通過(guò)思考氧化還原反應(yīng)中得失電子情況與正負(fù)極的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定正負(fù)極，能從電解質(zhì)溶液微粒參與反應(yīng)的角度來(lái)考慮電極方程式。但被試在解決測(cè)試題3時(shí)未能反思產(chǎn)物存在的形式，未能指明這是個(gè)堿性環(huán)境，未能順利完成電極方程式的書寫，因此未能順利解決測(cè)試題。這說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)達(dá)到了理解水平，但未能熟練地將原電池原理應(yīng)用于新的較復(fù)雜情景中，只是一種初步應(yīng)用水平。

S5思維路徑圖（見圖7）首先分析氧化還原反應(yīng)中得失電子情況畫出原電池的構(gòu)造示意圖，通過(guò)思考氧化還原反應(yīng)中得失電子情況與正負(fù)極的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定正負(fù)極，能從電解質(zhì)溶液微粒參與反應(yīng)的角度來(lái)考慮電極方程式。該被試能反思產(chǎn)物存在的形式，指明這是個(gè)堿性環(huán)境，因此能順利解決測(cè)試題。這說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)達(dá)到了應(yīng)用水平。

3 統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析

3.1 三種認(rèn)知水平測(cè)試題的完成情況統(tǒng)計(jì)分析

三組被試完成三種認(rèn)知水平測(cè)試題的情況如表1所示。分析可知，在經(jīng)過(guò)高一必修課程學(xué)習(xí)后，絕大多數(shù)學(xué)生達(dá)到識(shí)記水平，能夠記住教師在課堂上所講過(guò)的典型原電池模型和口訣。有部分學(xué)生能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系，并能利用氧化還原反應(yīng)來(lái)分析新穎的原電池模型。有少數(shù)學(xué)生能利用一個(gè)新的氧化還原方程式來(lái)設(shè)計(jì)原電池。

3.2 不同組別被試采用的思維路徑圖統(tǒng)計(jì)分析

三組被試完成三種認(rèn)知水平測(cè)試題采用的思維路徑圖人數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。分析可知，不同層次被試在解決原電池原理問(wèn)題所采用的思維路徑圖傾向是不同的。學(xué)優(yōu)組更多采用理解層次思維路徑圖，他們能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系。而發(fā)展組被試更多采用識(shí)記層次思維路徑圖，他們傾向于通過(guò)記憶的方式來(lái)學(xué)習(xí)原電池知識(shí)，因此對(duì)于較為新穎的原電池，他們無(wú)法進(jìn)行分析。中等組被試一部分采用識(shí)記層次思維路徑圖，一部分采用理解層次思維路徑圖。

3.3 采用不同思維路徑圖測(cè)試題解題正誤統(tǒng)計(jì)分析

筆者發(fā)現(xiàn)，采用不同思維路徑圖的被試對(duì)三道不同測(cè)試水平問(wèn)題的解決正誤是不同的。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示，分析可知：

（1）達(dá)到應(yīng)用水平的被試能順利完成理解層次、識(shí)記層次測(cè)試題，但達(dá)到識(shí)記水平的被試是不能完成理解層次、應(yīng)用水平的測(cè)試題。采用S5思維路徑圖的6位被試可以順利完成測(cè)試題1、測(cè)試題2、測(cè)試題3，而采用S1思維路徑圖的8位被試不能正確解決測(cè)試題2、測(cè)試題3。這說(shuō)明學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)僅僅達(dá)到識(shí)記水平，是無(wú)法解決一些復(fù)雜的原電池問(wèn)題。只有將學(xué)生對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)提升到理解水平，才能解決一些復(fù)雜的原電池問(wèn)題。而從這幾年高考對(duì)原電池的考查來(lái)看，多次出現(xiàn)一些復(fù)雜新穎的原電池，這就需要學(xué)生能從理解水平來(lái)解決原電池問(wèn)題。

（2）對(duì)于學(xué)生認(rèn)知水平的評(píng)價(jià)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)題目的對(duì)與錯(cuò)。從測(cè)試題1的完成情況來(lái)看，完成了題目，并不代表達(dá)到的是相應(yīng)水平。一共有28位被試完成了測(cè)試題1，但從被試所采用的思維路徑圖來(lái)看，只有8人是在識(shí)記水平上解決問(wèn)題，而有20位被試是在理解水平上解決問(wèn)題。解決問(wèn)題的思維過(guò)程，解決問(wèn)題的角度和不同方法，才能真實(shí)地反映出學(xué)生的認(rèn)知水平。結(jié)果評(píng)價(jià)與過(guò)程評(píng)價(jià)存在著差異，這也正是采用出

4 結(jié)論與啟示

通過(guò)高一必修二的學(xué)習(xí)，普通高中高一學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)，絕大多數(shù)達(dá)到了識(shí)記水平，多數(shù)學(xué)生能達(dá)到初步理解水平。因此在高二的教學(xué)中要在注重學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜、新穎電池的分析，并能在理解的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出原電池。

學(xué)生對(duì)原電池與氧化還原反應(yīng)之間的關(guān)系還不能很好地領(lǐng)悟和理解。從測(cè)試題2所反映的情況來(lái)看，有更多的學(xué)生在看到題目后，第一步仍然是找正負(fù)極，而不是去分析這個(gè)過(guò)程中的氧化還原反應(yīng)方程式。而通過(guò)尋找正負(fù)極恰恰導(dǎo)致這道測(cè)試題無(wú)法完成。因此在教學(xué)中要強(qiáng)化學(xué)生通過(guò)氧化還原知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)原電池。

不同層次被試在解決原電池原理問(wèn)題所采用的思維路徑圖傾向是不同的。學(xué)優(yōu)組更多所采用的是理解層次思維路徑圖，他們能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系。而發(fā)展組被試更多采用識(shí)記層次思維路徑圖，他們傾向于通過(guò)記憶的方式來(lái)學(xué)習(xí)原電池知識(shí)，因此對(duì)于較為新穎的原電池，他們無(wú)法進(jìn)行分析。中等組被試一部分采用識(shí)記層次思維路徑圖，一部分采用理解層次思維路徑圖。如何優(yōu)化發(fā)展組和中等組學(xué)生的思維路徑，值得作更為深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理·教學(xué)參考書[M].南京：江蘇教育出版社，2009：54.

[2]郭秀艷，楊治良.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2011：89.

[3]張冰，劉繼和.用出聲思考法探查化學(xué)迷思概念[J].新課程研究，2010，（11）：113～115.

[4]張欣榮.化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)知性目標(biāo)水平層次的研究[D].西安：陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[5]]李俊生，李強(qiáng)，張笑宇，張晶.對(duì)2012全國(guó)新課程高考幾個(gè)化學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題的研究[J].化學(xué)教育，2013，（9）：72～76.

S：（開始思考）電解質(zhì)溶液……

S：2K2FeO4。（看了一下我，不敢肯定）

S：應(yīng)該是的。

T：是吧。請(qǐng)寫電極方程式。

S：鋅是負(fù)極，銅是正極（思考）……（無(wú)法作答，測(cè)試完成）

從上面資料來(lái)看，該被試在解決測(cè)試題1的思維路徑圖可表示為：

而在解決測(cè)試題2時(shí)，被試仍然是用此思維來(lái)解決，不能從氧化還原反應(yīng)的角度來(lái)分析原電池，只記住活潑金屬作為負(fù)極這個(gè)結(jié)論，因而得到了錯(cuò)誤的結(jié)論。在解決測(cè)試題3時(shí)，被試能類比老師上課所講的原電池模型，但無(wú)法進(jìn)行結(jié)合氧化還原知識(shí)進(jìn)一步拓展思考，不能考慮溶液中微粒的參與，所以無(wú)法解決測(cè)試題3。實(shí)際上仍然是運(yùn)用解決測(cè)試題1的思維路徑圖，說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)只停留在識(shí)記水平，能將老師在上課所講的準(zhǔn)確地復(fù)述、再現(xiàn)。

2.4 不同被試思維路徑圖介紹

筆者將不同類型被試的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行歸納整理，發(fā)現(xiàn)被試在解決不同水平的測(cè)試題所采用的思維路徑大致是相同的，也就是說(shuō)被試往往是在同一認(rèn)知水平上在解決不同水平測(cè)試題。如被試張某，在解決測(cè)試題2、測(cè)試題3時(shí)，所采用的思維路徑仍然是S1，這實(shí)際說(shuō)明該被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)是停留在識(shí)記水平上。而有的被試是在理解水平上解決三個(gè)不同層次的測(cè)試題，這類被試在解決測(cè)試題1、測(cè)試題3也是在理解水平上。筆者將同一被試解決三道水平的測(cè)試題的思維路徑進(jìn)行分析綜合，得到以下幾種不同的思維路徑圖。

S1思維路徑圖（見上圖3）顯然是在識(shí)記水平上解決問(wèn)題，通過(guò)記口訣，首先去尋找正負(fù)極，回憶老師上課內(nèi)容，提出相關(guān)信息，解決了測(cè)試題1。該被試沒(méi)有理解氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的聯(lián)系，因此在解決測(cè)試題2、測(cè)試題3時(shí)無(wú)法得到正確結(jié)論。

S2思維路徑圖（見圖4）能理解氧化還原與原電池之間的聯(lián)系，首先運(yùn)用雙線橋分析氧化還原反應(yīng)過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移情況的方法，找到雙線橋中電子的得失情況與電極反應(yīng)的關(guān)系，并能夠在記憶中尋找銅鋅原電池的模型，并與現(xiàn)有的原電池相對(duì)比，分析原電池的電極反應(yīng)。該被試能順利完成測(cè)試題1，但是在寫電極反應(yīng)時(shí)無(wú)法考慮到溶液中微粒參與反應(yīng)的情況，所以無(wú)法順利地完成測(cè)試題2和測(cè)試題3。從該被試呈現(xiàn)出來(lái)的思維路徑圖可以看出，該被試是在初步理解水平上解決問(wèn)題。

從S3思維路徑圖（見圖5）可以看出，被試能夠按照任務(wù)的指引，找到氧化還原反應(yīng)中的雙線橋與電極反應(yīng)之間存在的關(guān)聯(lián)，然后通過(guò)分析并與銅鋅原電池模型相類比，并能思考溶液中微粒參與的反應(yīng)，順利地完成電極反應(yīng)的書寫。這顯然是在理解水平上解決問(wèn)題。被試能順利完成測(cè)試題1、測(cè)試題2，但無(wú)法完成測(cè)試題3。

S4思維路徑圖（見圖6）能類比銅鋅原電池模型的構(gòu)造示意圖，首先畫出新電池的構(gòu)造示意圖，通過(guò)思考氧化還原反應(yīng)中得失電子情況與正負(fù)極的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定正負(fù)極，能從電解質(zhì)溶液微粒參與反應(yīng)的角度來(lái)考慮電極方程式。但被試在解決測(cè)試題3時(shí)未能反思產(chǎn)物存在的形式，未能指明這是個(gè)堿性環(huán)境，未能順利完成電極方程式的書寫，因此未能順利解決測(cè)試題。這說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)達(dá)到了理解水平，但未能熟練地將原電池原理應(yīng)用于新的較復(fù)雜情景中，只是一種初步應(yīng)用水平。

S5思維路徑圖（見圖7）首先分析氧化還原反應(yīng)中得失電子情況畫出原電池的構(gòu)造示意圖，通過(guò)思考氧化還原反應(yīng)中得失電子情況與正負(fù)極的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定正負(fù)極，能從電解質(zhì)溶液微粒參與反應(yīng)的角度來(lái)考慮電極方程式。該被試能反思產(chǎn)物存在的形式，指明這是個(gè)堿性環(huán)境，因此能順利解決測(cè)試題。這說(shuō)明被試對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)達(dá)到了應(yīng)用水平。

3 統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析

3.1 三種認(rèn)知水平測(cè)試題的完成情況統(tǒng)計(jì)分析

三組被試完成三種認(rèn)知水平測(cè)試題的情況如表1所示。分析可知，在經(jīng)過(guò)高一必修課程學(xué)習(xí)后，絕大多數(shù)學(xué)生達(dá)到識(shí)記水平，能夠記住教師在課堂上所講過(guò)的典型原電池模型和口訣。有部分學(xué)生能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系，并能利用氧化還原反應(yīng)來(lái)分析新穎的原電池模型。有少數(shù)學(xué)生能利用一個(gè)新的氧化還原方程式來(lái)設(shè)計(jì)原電池。

3.2 不同組別被試采用的思維路徑圖統(tǒng)計(jì)分析

三組被試完成三種認(rèn)知水平測(cè)試題采用的思維路徑圖人數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。分析可知，不同層次被試在解決原電池原理問(wèn)題所采用的思維路徑圖傾向是不同的。學(xué)優(yōu)組更多采用理解層次思維路徑圖，他們能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系。而發(fā)展組被試更多采用識(shí)記層次思維路徑圖，他們傾向于通過(guò)記憶的方式來(lái)學(xué)習(xí)原電池知識(shí)，因此對(duì)于較為新穎的原電池，他們無(wú)法進(jìn)行分析。中等組被試一部分采用識(shí)記層次思維路徑圖，一部分采用理解層次思維路徑圖。

3.3 采用不同思維路徑圖測(cè)試題解題正誤統(tǒng)計(jì)分析

筆者發(fā)現(xiàn)，采用不同思維路徑圖的被試對(duì)三道不同測(cè)試水平問(wèn)題的解決正誤是不同的。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示，分析可知：

（1）達(dá)到應(yīng)用水平的被試能順利完成理解層次、識(shí)記層次測(cè)試題，但達(dá)到識(shí)記水平的被試是不能完成理解層次、應(yīng)用水平的測(cè)試題。采用S5思維路徑圖的6位被試可以順利完成測(cè)試題1、測(cè)試題2、測(cè)試題3，而采用S1思維路徑圖的8位被試不能正確解決測(cè)試題2、測(cè)試題3。這說(shuō)明學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)僅僅達(dá)到識(shí)記水平，是無(wú)法解決一些復(fù)雜的原電池問(wèn)題。只有將學(xué)生對(duì)原電池的認(rèn)識(shí)提升到理解水平，才能解決一些復(fù)雜的原電池問(wèn)題。而從這幾年高考對(duì)原電池的考查來(lái)看，多次出現(xiàn)一些復(fù)雜新穎的原電池，這就需要學(xué)生能從理解水平來(lái)解決原電池問(wèn)題。

（2）對(duì)于學(xué)生認(rèn)知水平的評(píng)價(jià)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)題目的對(duì)與錯(cuò)。從測(cè)試題1的完成情況來(lái)看，完成了題目，并不代表達(dá)到的是相應(yīng)水平。一共有28位被試完成了測(cè)試題1，但從被試所采用的思維路徑圖來(lái)看，只有8人是在識(shí)記水平上解決問(wèn)題，而有20位被試是在理解水平上解決問(wèn)題。解決問(wèn)題的思維過(guò)程，解決問(wèn)題的角度和不同方法，才能真實(shí)地反映出學(xué)生的認(rèn)知水平。結(jié)果評(píng)價(jià)與過(guò)程評(píng)價(jià)存在著差異，這也正是采用出

4 結(jié)論與啟示

通過(guò)高一必修二的學(xué)習(xí)，普通高中高一學(xué)生對(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)，絕大多數(shù)達(dá)到了識(shí)記水平，多數(shù)學(xué)生能達(dá)到初步理解水平。因此在高二的教學(xué)中要在注重學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜、新穎電池的分析，并能在理解的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出原電池。

學(xué)生對(duì)原電池與氧化還原反應(yīng)之間的關(guān)系還不能很好地領(lǐng)悟和理解。從測(cè)試題2所反映的情況來(lái)看，有更多的學(xué)生在看到題目后，第一步仍然是找正負(fù)極，而不是去分析這個(gè)過(guò)程中的氧化還原反應(yīng)方程式。而通過(guò)尋找正負(fù)極恰恰導(dǎo)致這道測(cè)試題無(wú)法完成。因此在教學(xué)中要強(qiáng)化學(xué)生通過(guò)氧化還原知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)原電池。

不同層次被試在解決原電池原理問(wèn)題所采用的思維路徑圖傾向是不同的。學(xué)優(yōu)組更多所采用的是理解層次思維路徑圖，他們能理解氧化還原反應(yīng)與原電池之間的關(guān)系。而發(fā)展組被試更多采用識(shí)記層次思維路徑圖，他們傾向于通過(guò)記憶的方式來(lái)學(xué)習(xí)原電池知識(shí)，因此對(duì)于較為新穎的原電池，他們無(wú)法進(jìn)行分析。中等組被試一部分采用識(shí)記層次思維路徑圖，一部分采用理解層次思維路徑圖。如何優(yōu)化發(fā)展組和中等組學(xué)生的思維路徑，值得作更為深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理·教學(xué)參考書[M].南京：江蘇教育出版社，2009：54.

[2]郭秀艷，楊治良.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2011：89.

[3]張冰，劉繼和.用出聲思考法探查化學(xué)迷思概念[J].新課程研究，2010，（11）：113～115.

[4]張欣榮.化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)知性目標(biāo)水平層次的研究[D].西安：陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[5]]李俊生，李強(qiáng)，張笑宇，張晶.對(duì)2012全國(guó)新課程高考幾個(gè)化學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題的研究[J].化學(xué)教育，2013，（9）：72～76.