李靖　東佳玲　陳艷　岳瑋　堵錫華

（徐州工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州221111）

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卡皮克重復(fù)提取理論在無機化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實踐

李靖*東佳玲陳艷岳瑋堵錫華

（徐州工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州221111）

針對化工專業(yè)學(xué)生對無機化學(xué)的學(xué)習主動性不高、興趣淡薄，課堂教學(xué)質(zhì)量不理想等現(xiàn)狀，將卡皮克重復(fù)提取理論用于無機化學(xué)的教學(xué)實踐，旨在提高無機化學(xué)的課堂教學(xué)質(zhì)量。通過3年的教學(xué)實踐結(jié)果對比表明：重復(fù)提取理論有助于學(xué)生“編碼和提取”信息，且在無機化學(xué)原理和元素化學(xué)教學(xué)中均具有可實踐性，學(xué)生學(xué)習績效明顯提升。

重復(fù)提取理論；無機化學(xué)；編碼和提?。粚W(xué)習績效提升

卡皮克重復(fù)提取理論是美國的研究者Karpicke［1，2］在“提取過程對學(xué)習的促進”研究中得出的理論成果，他認為重復(fù)提取比細化學(xué)習更能促進學(xué)習的發(fā)生和記憶的保持，“信息編碼”是將信息存入大腦的學(xué)習過程，“信息提取”是回憶存入大腦中的信息，并能用語言輸出的過程［1-3］。筆者根據(jù)對徐州工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)2011-2012級學(xué)生學(xué)習無機化學(xué)的學(xué)習情況的調(diào)查結(jié)果，以及學(xué)校的教學(xué)要求，以提高無機化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量為宗旨，在2013-2014級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的無機化學(xué)教學(xué)過程中注意教學(xué)方法轉(zhuǎn)換，在課堂教學(xué)過程中滲透“卡皮克重復(fù)提取理論”，以提高學(xué)生對無機化學(xué)的學(xué)習興趣和課堂參與度。通過實踐對比平行班的學(xué)習成績得出結(jié)論：卡皮克重復(fù)提取理論更有助于學(xué)生的信息“編碼和提取”，在無機化學(xué)原理和元素化學(xué)教學(xué)中均具有可實踐性，有利于提高課堂教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生學(xué)習績效明顯提升。

1　確定用對比分析法考核“卡皮克重復(fù)提取理論”的教學(xué)實踐效果

1.1確定“重復(fù)提取”理論實施過程中的不變因素

（1）筆者一直擔任徐州工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的無機化學(xué)教學(xué)工作，且致力于提高無機化學(xué)的課堂教學(xué)質(zhì)量，積極進行教學(xué)改革實踐。其他專業(yè)的無機化學(xué)教學(xué)工作由其他教師承擔，但具有相同或更高的職稱/學(xué)歷，不會因為任課教師的教學(xué)水平導(dǎo)致對比誤差。

（2）同一年級的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在入校分班時被平行分班。平行班學(xué)生的學(xué)習能力和化學(xué)知識背景相似，學(xué)習的接受能力相近。同年級中應(yīng)用化學(xué)專業(yè)和化學(xué)工程與工藝專業(yè)對專業(yè)基礎(chǔ)課的要求一致，且高考錄取分數(shù)線相同，并有相同的科目等級要求。不同年級的學(xué)生背景之間差異性不容易比較，但是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生在入校的錄取分數(shù)上均為二本分數(shù)線上3-5分，因此可認為同年級不同專業(yè)，以及不同年級的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習背景相近。

（3）在理論實施的過程中，進行定量考核實施效果所用試卷題目有區(qū)分度，但歷年來應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的期末試卷的難易程度相當。由于大學(xué)的教學(xué)課程原則上一個專業(yè)只開設(shè)一次，為了比較該理論在教學(xué)實踐中的可實施性，我們選擇從相同/相近專業(yè)的平行班進行比對分析。

1.2定性分析重復(fù)提取理論的可適性

在徐州工程學(xué)院的無機化學(xué)教學(xué)大綱中，課程內(nèi)容分兩個學(xué)期進行，無機化學(xué)上下冊分別對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容是化學(xué)原理和元素化學(xué)。筆者將重復(fù)提取理論指導(dǎo)教學(xué)過程的班級視為實驗班，以普通教學(xué)指導(dǎo)教學(xué)過程的班級視為平行班。首先選擇在元素化學(xué)教學(xué)中進行重復(fù)提取理論的實踐應(yīng)用，根據(jù)學(xué)生在實踐教學(xué)中的表現(xiàn)和配合度，確定了該理論的可適性。然后再將該理論用于邏輯性強、理解為主的化學(xué)原理教學(xué)。

1.3定量分析重復(fù)提取理論對學(xué)生學(xué)習績效提升效果

將期末考試成績作為量化標準，通過對比分析實驗班與平行班的期末考試成績，包括知識點得分率的數(shù)據(jù)，確定重復(fù)提取理論在元素化學(xué)和化學(xué)原理教學(xué)中的效果，得出重復(fù)提取理論在無機化學(xué)教學(xué)中是否具有可實施性。

2　圍繞卡皮克重復(fù)提取理論在無機化學(xué)教學(xué)中的實踐開展的教學(xué)研究

2.1常見教學(xué)改革指導(dǎo)下的元素化學(xué)教學(xué)方法的改進與實施

采用普通教學(xué)改革實踐指導(dǎo)2012級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)1、2班（下文簡稱“12應(yīng)化1、2”，其他年級同）的元素化學(xué)教學(xué)，通過運用常規(guī)教學(xué)方法、教學(xué)理念，提升課堂教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）注重理論和實際應(yīng)用相結(jié)合。在課程講解過程中注意舉例與生活相關(guān)的練習，增加學(xué)生的學(xué)習興趣和好奇心；同時也要引入最新的科研動態(tài)和專業(yè)知識前沿，培養(yǎng)和提高利用理論分析和解決實際化學(xué)問題的能力，從而激發(fā)和調(diào)動學(xué)生學(xué)習元素化學(xué)的興趣和熱情［4，5］。

（2）教學(xué)中體現(xiàn)“三分教七分學(xué)”中“學(xué)”的主動性和自覺性。不但要在教學(xué)過程中注重教師的教學(xué)方法、教學(xué)模式要與教學(xué)內(nèi)容相匹配，同時引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習的習慣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

（3）注重利用化學(xué)原理解釋元素化學(xué)中的知識點，從多個相似的“個案”中找“規(guī)律”。簡單而言，就是在教學(xué)過程中教師引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)原理的知識與元素化學(xué)的知識聯(lián)系起來，要利用化學(xué)原理解釋現(xiàn)象。

2.2卡皮克重復(fù)提取理論在元素化學(xué)教學(xué)中的教學(xué)實踐

2.2.1確定理論實施對象和重復(fù)提取的內(nèi)容

第一，選擇13應(yīng)化2為實驗班，是由于學(xué)院的教學(xué)任務(wù)實施規(guī)定我擔任應(yīng)化專業(yè)的任課教師；第二，確定元素化學(xué)教學(xué)作為卡皮克重復(fù)提取理論實施的內(nèi)容，是緣于元素化學(xué)中記憶性內(nèi)容較多，零碎的記憶片段是學(xué)生容易遺忘，或者容易混淆的。同時又因為元素化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容相對簡單，學(xué)生容易理解和掌握知識點。

2.2.2重復(fù)提取理論的元素化學(xué)實踐教學(xué)結(jié)果比較

表1為徐州工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院12應(yīng)化1、2，13應(yīng)化1、2在元素化學(xué)期末考試中的情況分析。在元素化學(xué)的教學(xué)中，13應(yīng)化2為實驗班（運用重復(fù)提取理論指導(dǎo)教學(xué)實踐），13應(yīng)化1和12應(yīng)化1、2為平行班（運用普通教學(xué)改革方法指導(dǎo)教學(xué)實踐）。通過橫向和縱向比較表1的數(shù)據(jù)，實驗班的高分數(shù)段（＞80）人數(shù)明顯多于平行班；平行班的3個班級中在各分數(shù)段的人數(shù)相差無幾。與之相對應(yīng)的實驗班的不及格人數(shù)也大為減少。這個結(jié)果初步表明該理論在元素化學(xué)的教學(xué)過程中具有能動作用，能夠促進和提高元素化學(xué)的課堂教學(xué)質(zhì)量。

表1　2012-2013級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生在元素化學(xué)期末考試中的情況

2.3卡皮克重復(fù)提取理論在化學(xué)原理教學(xué)中的教學(xué)實踐

通過卡皮克重復(fù)提取理論對元素化學(xué)的教學(xué)提升效果，以及該理論在實踐中總結(jié)的經(jīng)驗，我們將該理論用于原理性強、理解能力占學(xué)習主導(dǎo)的無機化學(xué)原理教學(xué)。以2014-2015學(xué)年第1學(xué)期同時學(xué)習無機化學(xué)原理內(nèi)容的14應(yīng)化1、2和14化藝（化學(xué)工程與工藝專業(yè)）1、2為研究對象，其中14應(yīng)化2為實驗班，其他班級為平行班。表2和表3給出了4個班級在期末考試中的成績（各分數(shù)段的人數(shù)占班級總?cè)藬?shù)百分比，以及不同題型的得分率）。通過平行班與實驗班的數(shù)據(jù)對比分析得出：第一，實驗班的高分數(shù)段人數(shù)明顯高于其他3個班級，且不及格人數(shù)也顯著下降。第二，實驗班在各考查點的得分率均高于平行班，且在計算題和選擇題的得分上占有領(lǐng)先優(yōu)勢。

結(jié)合表2和表3的數(shù)據(jù)，從考查題型的得分率分析卡皮克重復(fù)提取理論對無機化學(xué)原理教學(xué)的提升，體現(xiàn)在：第一，就基礎(chǔ)知識的掌握情況而言，重復(fù)提取理論的“編碼”過程有助于學(xué)生鞏固大腦中的存儲信息，并靈活提取“編碼”、解決相關(guān)問題。第二，在提高題與難題的靈活性考查方面（如計算題和簡答題），重復(fù)提取理論有助于銳化試題的區(qū)分度，在發(fā)掘?qū)W生思維廣闊性和全面性的同時，更是提高了學(xué)生水平的區(qū)分度，為學(xué)有余力的學(xué)生在理論研究時提供深入的空間。第三，在有意識地重復(fù)提取理論教學(xué)的知識灌輸下，學(xué)生對信息的“編碼和提取”切換模式更加靈活，避免了對考題模棱兩可、無從下筆的情況，高分人數(shù)增多。

表2　2014-2015學(xué)年第1學(xué)期14化藝、14應(yīng)化班級無機化學(xué)原理期末考試情況

表3　2014-2015學(xué)年第1學(xué)期14化藝、14應(yīng)化班級無機化學(xué)原理期末考試中各題型的得分率

3　卡皮克重復(fù)提取理論在無機化學(xué)教學(xué)實施過程中的契合路徑

3.1選擇適當?shù)奶崛》绞?/p>

所謂重復(fù)提取是大腦中儲存信息的互相交換，并能以語言或者文字的方式表達出來。在教學(xué)過程中，需要施教者（教師）“因材施教”地根據(jù)授課內(nèi)容和知識授體（學(xué)生）的學(xué)習背景和學(xué)習能力選擇合適的提取方式。在選擇提取方式上應(yīng)該注意：

（1）注重知識授體的知識接受能力，根據(jù)其學(xué)習接受能力的強弱，靈活選用合適提取的內(nèi)容和方式。

（2）在注重知識授體對信息的“編碼和提取”的同時，不能忽略施教者的“信息輸出”過程。相對而言，學(xué)生的“信息輸入”過程（即編碼過程）比施教者的“信息輸出”更利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習能力。

（3）留有“知識空隙”的教學(xué)過程，有益于刺激學(xué)生對“未輸入信息”進行編碼或“未來信息訪問”的渴求。這里的“知識空隙”是需要教授的知識點，亦是學(xué)生可以經(jīng)過思考、研討、查閱文獻后獲取的知識。

（4）重復(fù)提取的方式與提取時間或提取間隔有聯(lián)系。比如，學(xué)生在學(xué)習高中時從未接觸過的新知識點時，第一次提取需要注重原理或概念等基本知識；在第二次提取的過程中可以增加靈活、通過動腦思考可以回答出來的問題；第三次提取可以利用理論和實際相結(jié)合的知識點進行。對接受能力較好的學(xué)生而言，可以直接進行上述第二、三次的提取。提取的形式以有利于學(xué)生循序漸進的掌握教學(xué)內(nèi)容為目的。

3.2重復(fù)提取≠重復(fù)考試（練習），要進行有信息反饋的重復(fù)提取

傳統(tǒng)意義上的重復(fù)提取可能意味著重復(fù)學(xué)習與重復(fù)考試。在筆者所在的學(xué)校，部分教師采取傳統(tǒng)的講授法完成教學(xué)進度，學(xué)生多通過重復(fù)學(xué)習的方式強化大腦進行“信息編碼”，教師通常根據(jù)練習題來檢驗學(xué)生掌握知識的情況。練習相對來說是一種缺乏知識廣度、經(jīng)不起實踐考量的學(xué)習方式。根據(jù)卡皮克等人的研究結(jié)果顯示，有信息反饋的提取比重復(fù)學(xué)習更能促進保持記憶［1-3］，即有意識的提取模式（注重回想練習）更能促進記憶保持。因此我們在該理論的實踐過程中注重反饋提取結(jié)果，讓學(xué)生知其然并知其所以然。

就學(xué)生而言，學(xué)生往往會忽視對學(xué)習有實際促進作用的因素。一方面，在傳統(tǒng)的教學(xué)方式下，部分學(xué)生模糊了學(xué)習的本質(zhì)，純粹為了應(yīng)付考試而學(xué)習，漠視知識渴求；此時，即時地增強學(xué)生聽課的目的性成為提高知識吸收效率的有效手段，利于對知識的深入理解和運用。另一方面，也是絕大多數(shù)學(xué)生忽視的，他們往往不善于掌控課堂的節(jié)奏，在施教者創(chuàng)造的“提取環(huán)境”中無所適從，或毫無察覺。因此如何更好地調(diào)試學(xué)生記憶庫里“存儲的編碼”就顯得尤為重要。重復(fù)提取理論恰恰可以在這種境況中發(fā)揮它獨特的魅力——在較短的時間內(nèi)幫助學(xué)生有導(dǎo)向性地“檢索編碼”，以順利“提取信息”。

教學(xué)方法是隨時體現(xiàn)重復(fù)提取過程的最佳選擇途徑。筆者在實踐中意識到，在啟發(fā)式教學(xué)、探究式學(xué)習、協(xié)作式學(xué)習的過程中都包含多種“提取”活動。此外更要注重在傳統(tǒng)講授式教學(xué)中注入“提取”的成分，讓學(xué)生的大腦皮層處于活潑、興奮的狀態(tài)，有利于提高學(xué)生的學(xué)習和記憶效果。

3.3確定重復(fù)提取的時間間隔

提取的時間間隔是指在兩次提取測試之間的時間間隔，有擴展型提?。ㄔ谔崛【毩曋兄鸩郊哟笾貜?fù)測試之間的時間間隔）、等距型提?。ㄔ谔崛【毩曋斜３窒嗤臅r間間隔）和收縮型提?。ㄖ鸩娇s短測試之間的時間間隔）［5］。在我們重復(fù)提取的教學(xué)過程中，主要采用了擴展型提取完成提取目標。通常在新內(nèi)容講完以后的次周對已學(xué)知識點進行回顧和分析，在學(xué)完該單元后會進行第二次的提取過程。第三次的提取是在后續(xù)學(xué)習過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，積極創(chuàng)造“提取”機會。重復(fù)提取的內(nèi)容是知識單元需要掌握的知識點和重點，以及在實際生活、生產(chǎn)中的實踐或應(yīng)用。

3.4創(chuàng)造提取機會［5］，促進意義學(xué)習

通過筆者運用重復(fù)提取理論進行教學(xué)實踐的過程來看：

第一，重復(fù)提取理論在課堂教學(xué)中應(yīng)用的核心是施教者的引導(dǎo)，施教者在教學(xué)中的主導(dǎo)地位不容忽視。

第二，鋪設(shè)學(xué)習情境設(shè)計，有利于創(chuàng)造“提取機會”，能有效加深理解判斷，使學(xué)生無意識地參與知識的“編碼和提取”。

第三，學(xué)生有先入為主的知識訴求和學(xué)習目的，能促進知識的“編碼和提取”。

筆者認定教學(xué)實施過程是上述過程的綜合運用，亦與施教者的教育理念、授體的知識背景息息相關(guān)。在重復(fù)提取理論的實踐過程中，我們注重“用已學(xué)的知識點”解釋或理解“新知識”。施教者在積極創(chuàng)造條件讓學(xué)生“提取信息”過程中，要根據(jù)授課內(nèi)容的難易程度和知識授體的接受能力及時調(diào)整提取方法和提取信息，以達到教學(xué)“輸出舊信息——輸入新信息”的目的。即便在提取的時候出現(xiàn)學(xué)生遺忘學(xué)習內(nèi)容的情況，但是通過提取活動可以讓學(xué)生意識到自己沒有掌握的知識點，提供一次查漏補缺的過程。舉例如下：

（1）在新學(xué)習氧化還原平衡的原電池電動勢理論計算的內(nèi)容時：恒溫恒壓-能自發(fā)進行的-氧化還原反應(yīng)-設(shè)計成原電池，如何根據(jù)已經(jīng)學(xué)習的熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算出原電池的電動勢？

第一，積極引導(dǎo)學(xué)生從已知條件中“提取信息”。

A.從“恒溫恒壓-能自發(fā)進行的反應(yīng)”中檢索信息，學(xué)生提取的信息為：已經(jīng)在熱力學(xué)部分講過的“判斷反應(yīng)自發(fā)進行方向的判據(jù)-自發(fā)進行的反應(yīng)，其吉布斯自由能變小于零（ΔG＜0）”。

B.“氧化還原反應(yīng)-設(shè)計成原電池”意味著在這個過程中有電流通過，也就是說系統(tǒng)做電功（非體積功）；進一步引導(dǎo)學(xué)生提取信息：“對于電功的計算方法：電池的電動勢與電路通過電量的乘積（W電=EQ=EnF）”。

第二，教師及時進行“信息輸入”?！案鶕?jù)熱力學(xué)原理，在恒溫恒壓條件下，反應(yīng)系統(tǒng)吉布斯自由能變的降低值等于系統(tǒng)所做的最大有用功”，學(xué)生則即時地進行“信息編碼”。

第三，學(xué)生根據(jù)“編碼和提取的信息”，得出通過反應(yīng)的吉布斯自由能變計算出原電池的電動勢的方法：ΔG=-W電=-EQ=-EnF。

（2）在后續(xù)的幾個學(xué)時繼續(xù)學(xué)習“判斷氧化還原反應(yīng)進行的方向”時，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及時創(chuàng)造“提取環(huán)境”，使學(xué)生積極“提取信息”，判斷反應(yīng)進行方向。根據(jù)ΔrGm=-EnF=nF（E+-E-）：

通過卡皮克重復(fù)提取理論在無機化學(xué)教學(xué)過程中的教學(xué)模式探索，在進行了該理論實施前后的教學(xué)效果對比后，我們分析得出卡皮克重復(fù)提取理論可以有效提高無機化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，同時也發(fā)掘了學(xué)生更多的學(xué)習能動性，在量變的學(xué)習方法下促成質(zhì)變的進步和飛躍。筆者真誠希望通過無機化學(xué)教學(xué)實施過程中卡皮克重復(fù)提取理論的實踐經(jīng)驗?zāi)芙o其他課程的教學(xué)實踐提供借鑒和參考，以希望教育同行們可以在各類課程的教學(xué)實踐中運用重復(fù)提取理論，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

［1］Karpicke，J.D.；Roediger，H.L.Jouranl of Experimental Psychology：Learning Memory and Cognition 2007，33（4），704.

［2］Karpicke，J.D.；Blunt，J.R.Science 2011，331，772.

［3］趙國慶，鄭蘭琴.中國電化教育，2012，No.3，16.

［4］顏魯婷，唐愛偉，劉博，段武彪，戴春愛，劉連云.大學(xué)化學(xué)，2015，30（1），31.

［5］李靖，蔡可迎，堵錫華.教育教學(xué)論壇，2014，44，174.

Application of the Theory of Karpicke Retrieval Practice in lnorganic Chemistry Course Teaching

LI Jing*DONG Jia-LingCHEN YanYUE WeiDU Xi-Hua
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou 221111，Jiangsu Province，P.R.China）

The theory of Karpicker retrieval practice is applied in the inorganic chemistry course teaching in order to improve the effect of classroom teaching of inorganic chemistry.The strategy is designed in particular for chemistry majoring undergraduates with less learning interests and poor initiatives and passions，as well as unpleasant teaching quality of professional course.Through three years of chemistry teaching practices of the theory of Karpicker retrieval practice，the results demonstrated that retrieval practice not only contributed to information encoding and information retrieve，but also improved learning results of chemical undergraduates significantly.

Theory of Karpicke retrieval practice；Inorganic chemistry；Encoding and retrieve；Learning improvement

O61；G64

10.3866/PKU.DXHX201508012

，Email:lijingxz111@163.com

徐州工程學(xué)院教研課題（YGJ1551）；徐州工程學(xué)院學(xué)生特色工作課題（XSC201407）