高考試題旨在測量考生學科核心素養(yǎng)，區(qū)分考生不同學科水平，有效促進考生真實/復雜情境中的認知加工和問題解決心智建構。應答心智建構的復雜性主要體現(xiàn)為信息負荷總量大、干擾信息影響大、信息重組強度大、知能遷移要求高、應答速度要求快。倡導4C/ID、整體認知、原型遷移、遠離平衡態(tài)以及優(yōu)化認知負荷的復雜學習教學設計模型，能有效化解考生高考應答心智建構過程中普遍存在的觀念模糊、思維定勢、邏輯失控、本質失察等問題。下面筆者以廣西高考2019年化學試題為例，談談基于復雜學習的高考應答心智建構指導策略。

一、廣西高考2019年理科綜合全國Ⅲ卷化學試題的“真實/復雜情境”特征及具體表現(xiàn)

根據國家近年來有關高考考試內容改革的指導意見以及教育部考試中心確立的“一核四層四翼”高考評價模型，2019年廣西高考理科綜合全國Ⅲ卷化學試題在結構上體現(xiàn)了“真實/復雜情境中的認知加工和問題解決”這一關鍵特征，具體表現(xiàn)在以下兩點。

（一）彰顯綠色、高效和創(chuàng)意化學思想，大量使用化學物質的轉化、制備、合成、再生、應用等真實素材

全卷共12道題，除了在原子共面、弱電解質電離、微粒數計量、元素周期表/律等基礎知識考查中有18分采用了非實踐類情境，其余82分試題均采用了來自生活、生產和科研實踐的真實/復雜的化學情境。試題中真實/復雜的化學情境包括：高鐵建設中合金的使用，太陽能發(fā)電中硅晶體的使用，消毒劑碘酒，吸附劑活性炭，離子交換凈水器，高效3-D鋅電池，實驗室制備次氯酸、氧氣、二氧化硫、乙酸乙酯，高純度硫酸錳制備，阿司匹林藥物合成，氯氣再生方法，鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）的合成材料結構解析，基于Heck反應的氧化白藜蘆醇W合成。以上情境素材彰顯了濃濃的化學教育功能：首先，在日常生活中正確選用和使用化學品，是每一個公民科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)的綜合體現(xiàn);其次，在實驗教學中的簡潔、實效、創(chuàng)新舉措，是師生必備的科學探究和創(chuàng)新意識素養(yǎng);最后，主動參與化學工程研討、化學發(fā)明、新物質合成、新方法研發(fā)等化學實踐創(chuàng)新前沿課題，是每一個未來化學學習與研究者的必備品格和關鍵能力。以上教育功能既為化學教學指明了方向，也為甄別、選拔未來國家建設所需的化學基礎人才提供了量規(guī)。

（二）設置科學性、技術性、解釋性、設計性和算法性問題，實現(xiàn)測量評價模型中的基礎性、綜合性、應用性和創(chuàng)新性目標

科學性問題包括日常行為或實驗行為是否符合化學原理，是否物盡其用、名實相符等問題。比如：用活性炭來消毒，可以嗎？碳酸鈉溶液或碳酸氫鈉溶液可以作為溶劑嗎？飽和亞硫酸鈉溶液可制備少量二氧化硫嗎？

技術性問題包括為達成特定生產、實驗目的而采用的物質分離、提純、反應條件控制等技術問題。比如：用什么加熱方法可滿足受熱均勻、反應溫度不太高的實驗需求？在一定溫度下，如何提高可逆反應中某種反應物的轉化率？如何調節(jié)pH值，使溶液中的金屬陽離子分步沉淀？有機合成產物純化的方法是什么？操作步驟是怎樣的？

解釋性問題包括解釋化學合成工藝中所采用的步驟、技術、儀器、方法、試劑的理由，或者從結構的角度分析、解釋物質性質差異的緣由等問題。比如：為什么用MnF2除去Mg2+時，酸度不宜過高？為什么要用冷水來分離有機酸合成產品？為什么進料比不宜過高或過低？為什么結構相似的有機物，熔沸點差異卻很大？

設計性問題包括基于分析完善現(xiàn)有化學合成路線或獨立設計合成路線的問題，而合成路線設計實質上就是實驗方案設計。比如：化工流程中酸浸、沉淀、除雜、洗滌分別用什么試劑？如何利用特征反應實現(xiàn)目標產物的有效合成？

算法性問題指的是化學計量方法在實際問題解決中的應用。比如轉化率、化合價、質量分數、晶胞密度、平衡常數等有關計算。

上述五類問題整合于真實、復雜的生產與科研情境，設問源于實踐者實際遇到或需要明晰的問題，不偏不怪，不“穿靴戴帽”，且設問有梯度、有意義，考生需要綜合調用已有知識和經驗、排除干擾信息、識別關鍵信息、再生或創(chuàng)造新的認知模型來解決上述問題。這樣的問題，讓不同能力水平的考生均有得分點，既體現(xiàn)了命題的基礎性，又體現(xiàn)了命題的綜合性、應用性和創(chuàng)新性，而其中的綜合性、應用性和創(chuàng)新性“三性”可用于區(qū)分較高能力水平的考生群體。高考試題中考查高階思維的設問，具有信息負荷總量大、干擾信息影響大、信息重組強度大、知能遷移要求高、應答速度要求快等特征，體現(xiàn)了復雜學習的基本屬性。因此，考生備考和解答高考試題的過程，都是復雜學習的過程。

二、廣西考生在化學試題應答過程中存在的心智建構問題

今年的高考化學試題應答過程，需要破解“兩新兩老”的問題，分別對應試題的理解和應答。所謂“兩新兩老”，指的是新情境、新理解、老問題、老方法。全面、正確地理解新情境，是成功答題的第一關（理解關）;運用已經訓練過的老問題及其解法來撰寫答案，是成功答題的第二關（應答關）。綜觀我區(qū)考生在今年高考理綜卷化學試題中的答題情況，可知觀念模糊、思維定勢、邏輯失控和本質失察是導致考生出現(xiàn)高考應答障礙的主要因素。

（一）觀念模糊

在高考應答過程中觀念模糊的考生，通常表現(xiàn)為對試題中的基本概念理解不清、區(qū)分不明，對事實性知識辨識度不高、確定性不強，對程序性知識的目的不清、手段不明。多數化學知識處于前結構水平或單點結構水平，未加以關聯(lián)、比較、辨分和整合。例如第27（5）題，很多考生其實是知道“固體經純化得白色的乙酰水楊酸晶體5.4 g”這一過程是將上一步得到的粗產品在較高溫度的溶劑中溶解，然后降溫使之重新析出，得到純度更高的精產品，但就是記不清這一過程叫做“重結晶”。之所以出現(xiàn)以上觀念模糊現(xiàn)象，根源在于考生在學習或復習過程中未對重結晶方法的適用條件、操作過程進行剖析，也未將這一過程與結晶、洗滌、分離、提純等概念加以辨別、區(qū)分。

通常情況下，模糊觀念的形成既與新授課學習的精細程度有關，也與高考備考時未能進行知識整合學習、精細化理解學習有關。復習備考，應追求“溫故知新”的復習效果。

（二）思維定勢

在高考應答過程中的思維定勢，指的是考生在遭遇困惑或陷入混亂時，最先想到那些最熟悉的概念、功能或方法。例如，第26（2）題，部分考生錯誤地認為“氧化”中添加適量MnO2的作用是發(fā)揮催化劑的作用（實為將Fe2+氧化為Fe3+），其根源在于，考生最熟悉MnO2是催化劑，而情境中明顯提示的“氧化”未能成為考生擺脫已有的“功能固著”思維，這暴露了考生對新情境的“新理解”未過關，對物質性質與應用的多樣性與一致性缺乏靈活判斷的能力。

考試中的焦慮、緊張心理，也是促發(fā)思維定勢的重要因素。如果考生能夠堅持“遭遇混亂，冷靜自我，從題干信息中找答題線索”這一應答心法，就有可能避免不必要的錯誤。這同時反映了師生在備考時，對知識的創(chuàng)新性應用和靈活性選用準備不足、重視不夠、訓練不到位。

（三）邏輯失控

在高考應答過程中的邏輯失控，主要表現(xiàn)為需要多步復雜推理或高技巧推理思維時，邏輯鏈失去控制，從而導致思維混亂、內心出現(xiàn)失衡和焦慮等消極情緒狀態(tài)。例如，第28（1）題“按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率，同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c（HCl）∶c（O2）過低、過高的不利影響分別是? ? ?”，其邏輯鏈如下：增大c（O2），可提高HCl轉化率→但如果c（O2）過大，則產物分離能耗高→因此，以化學計量比進料最為合適→答案為“過低則轉化率低，過高則產物分離能耗大”。我區(qū)考生在實際應答該題時多數留空，少數答出來的考生給出的答案也是五花八門：要么把兩個影響直接寫反了;要么誤以為進料濃度比過低將不利于收集氣體、O2轉化率低、反應速率低、產率低、反應物不足、降低分離能耗，進料濃度比高可保持高轉化率、平衡逆向移動、不利于正向移動等?？忌谠擃}應答中邏輯失控的主要根源，在于師生在研究工業(yè)情境中的化學平衡問題時，未能深入探討轉化率與能耗、投入與產出、成本與效價之間的關系，并從中提取探討這些問題的基本原則和基本原理。

要使邏輯推理的鏈條不斷鏈、順序不混亂，考生需要具備正確的思維方向，加強多步邏輯分析和技巧性邏輯分析訓練。

（四）本質失察

高水平的考生既能正確答題，也能及時、正確地洞察情境材料中化學事件的本質，特別是有關技術創(chuàng)新點和物質本性的洞察。例如，第13題3D—Zn—NiOOH二次電池的創(chuàng)新點在于強堿性電解質的巧妙應用;第26題“沉錳”時加入NH4HCO3且產物為MnCO3而不是Mn（OH）2，這一信息會讓很多高水平考生有所覺察，進而想到Mn（OH）2是“難溶于水和堿，易溶于酸和強酸的銨鹽”;第27題解答過程中，考生應整體把握乙酰水楊酸弱酸性、在水中溶解度大且受溫度影響大的性質;第28題，應洞察到電解法回收HCl裝置中陰極附近加入的Fe3+可循環(huán)利用，但不是催化劑。試題情境中的創(chuàng)新點，展現(xiàn)了化學科學家和工程師的科研攻關最新成果，可在一定程度上促發(fā)考生積極的情緒狀態(tài)，進而達成命題者與考生高水平的對話、理解和交互，使考生在應試過程中的學科素養(yǎng)得以高階釋放。這也正是考試命題者、人才選拔者共同追求的考試實施的應然狀態(tài)。然而事實上，在高考應答實踐中能夠真正做到洞察本質、情緒積極、協(xié)商對話、動情移情的高格局考生為數并不多。因此，教師在指導學生高考備考時，可適當引導學生對題目進行洞察本質、鑒賞評價和對話探討等思維訓練。

三、用復雜學習模型促進學生高考應答心智建構

復雜學習是人們在特定情境中應對多變量、多維度、多角度、多領域問題時所發(fā)生的學習行為[1]?；瘜W高考試卷中的每一道選擇題和綜合題均為復雜問題。解決此類復雜問題需要學習者親歷復雜學習過程，構建良好的復雜問題解決心智結構。這種心智結構的基本要素包括情緒狀態(tài)、情境理解、問題領會、答案建構、答案表征和反觀自省等。這些要素相互支撐、協(xié)同作用，最終形成應答者所能做出的“最佳”答案（或最高表現(xiàn)水平）。應答者會通過短暫的反觀自省對其“最佳”答案進行確定性和正確性判斷，同時產生游動于積極到消極情緒之間的某種情緒狀態(tài)，如順暢Vs阻滯、愉悅Vs沮喪、自信Vs猶豫、清晰Vs混亂、專注Vs脫離等[2]。這些情緒狀態(tài)會影響應考者的后續(xù)答題行為。

能正確認識、對待和處理復雜性事件（或問題）的考生，往往在順境中仍然保持謹慎及自我評判意識，在逆境中則保持清醒而不陷入混亂、急躁狀態(tài)，并能合理而有效地處理不確定性和確定性之間的關系。由此可見，即將參加高考的學生，需要在處理復雜問題的問題認識論、情緒調節(jié)、知能調用、原型遷移、模型創(chuàng)生等方面得到充分的學習和訓練。復雜學習指導者通常采用4C/ID、整體認知、原型遷移、遠離平衡態(tài)和優(yōu)化認知負荷等設計模型或教學策略來培育復雜學習者的綜合素養(yǎng)。

（一）教學設計模型——4C/ID

4C/ID（Four-component Instructional Design Model）是荷蘭教學設計專家范·梅里恩伯爾提出的面向復雜技能學習的四要素教學設計模型[3]。4C/ID的“四個要素”分別是真實/整體性學習任務設計（C1）、復用性技能中規(guī)則編匯的限定性信息設計（C2）、非復用性技能中模式建構的支持性信息設計（C3）、復雜技能精熟化訓練中的分任務練習設計（C4）。與4C/ID相對應的高考復習教學設計任務包括：C1，高考試題命制與使用;C2，答題套路/規(guī)范訓練設計;C3，新異問題答題訓練設計;C4，專題訓練或模擬考試設計。其中，C1為高考試題的整體設計與開發(fā)，要求試題具備真實性、情境性、綜合性、復雜性和整體性等特征;C2、C3、C4則是在對高考試題進行解構的基礎上實施的訓練設計，訓練目標是知識理解、技能掌握、套路熟練、規(guī)范養(yǎng)成、信息利用、建模能力和心理調適能力等七個方面素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展，這七個方面的素養(yǎng)整合于復雜性問題解決行動之中，遵循了“總體大于部分之和，多出來的部分是協(xié)調和綜合這些部分的能力”的系統(tǒng)科學原理（如圖1）。

上圖為筆者根據相關文獻及實踐反思有所改編后重新制作的一個教學設計模型，其中的C1、C2、C3、C4為復雜學習教學設計的四要素。以第27題實驗探究題為例，本題考查的復雜認知技能為“有機合成實驗過程中的條件控制、產品分離和產品純化技能”。其中，可復用的技能為回流裝置、反應溫度控制、產物分離方法（分液或結晶）、產品純化方法（蒸餾或重結晶），不可復用的技能為反應時間、投料比、分離/純化中的試劑選擇。在復習時，應選擇方法上有典型差異的有機物合成實驗作為復雜問題解決任務情境，要求考生親歷實驗或對實驗過程進行深度剖析，形成可復用技能的程序性知識和非復用技能的原型，甚至還可能把非復用技能轉化為可復用技能。2019年高考，我區(qū)多數考生在理綜試卷第27題的“重結晶”方法辨識和調用中，遇到了非常大的思維障礙，原因大概是教師在指導考生備考時，未從類似問題情境中分離出可復用技能，并對該技能進行程序化、結構化認知處理。

任何高考復習方案，均離不開基礎知識和基本技能的融會貫通和靈活應用。傳統(tǒng)的“三輪復習（知識梳理→專題訓練→模擬考試）”模式，其基本假設是“分步或分項學習必然帶來復雜技能的習得”，其訓練路徑是采取自下而上的“加法原理”，而4C/ID方案采用的則是任務導向、自上而下的“整體原則”。雖然“4C/ID”方法已經在機械、專利檢驗、計算機課程、航空飛行等技能訓練應用中取得了諸多成功的實證案例，但在高考應答訓練中的應用，仍有待于實踐者開發(fā)應用并實證其效益。

（二）認知策略——整體認知

整體認知是指對事物構成要素及其關系的整體把握。就高考試題結構特征及其對考生應答心智建構的需求而言，整體認知的主要內容是創(chuàng)生各種有意義的聯(lián)結和觀念，包括基于多維視角的知識點之間的聯(lián)結，經驗結構、知識結構與問題結構之間的聯(lián)結，統(tǒng)攝性觀念/概念的歸納概括和抽象提煉等。

以對碳酸氫鹽的專題研究為例，我們可以從酸性、堿性、水解、電離、中和反應、復分解反應、分解反應、緩沖溶液、生產方法等角度，將它與碳酸鹽、其他酸式鹽進行比較，形成“實驗現(xiàn)象—微粒行為—物質轉化—物質應用—解釋與表征”等多重聯(lián)結及知識結構。這些知識結構應用于問題解決時，會相應地產生多種經驗結構，如：NH4HCO3用于“沉錳”時，會產生MnCO3沉淀和CO2氣體;NaHCO3用于處理濃硫酸灼傷及溶解難溶性有機酸時，會生成鹽、H2O和CO2。在解決上述問題時，不用碳酸鹽、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽，原因是碳酸鹽堿性過強、亞硝酸鹽無法反應、亞硫酸鹽會產生有毒氣體。由此可見，在實驗室、工業(yè)生產和生活應用中，碳酸氫鹽因其弱性、柔性和環(huán)保性而具備廣泛的應用價值，應當予以重視。如此對碳酸氫鹽展開專題式學習，便是一個從單點結構、多點結構逐步過渡到多點關聯(lián)結構再到拓展抽象結構，從點式關聯(lián)、結構關聯(lián)到觀念建構的整體認知過程。

（三）應答策略——原型遷移、方法遷移或新模建構

原型遷移是運用典型案例、類似方法解決新問題的思維過程。原型遷移往往只需要變換新情境中類似結構的要素就能成功答題。如：生活中食醋的稀釋，沖水稀釋后沒有那么酸，即酸度降低，pH值增大;實驗室中弱酸的“越稀越電離”，其原理可類比為“人群沖散效應”（若家人分散到人海中，再次相遇的機會少），對于弱電解質而言，生成物相遇機率降低，逆反應速率減少，正反應速率增大，直到達成新的平衡。這些經驗或事實可遷移應用于其他弱電解質的電離分析之中。

方法遷移通常是在很難找到類似原則的情形下，調用類似問題的思維方法，用于解決新情境中的問題。如原電池的遷移分析：總反應元素價態(tài)變化情況→得失電子情況→判斷電池正負極→書寫電極反應式→判斷電解質在電極反應中的作用→分析并發(fā)現(xiàn)原電池的創(chuàng)新之處和不足之處。這樣的思維方法，可應用于任何新型原電池的分析。

當然，高考試題中，仍有一部分是原型遷移和方法遷移都不奏效的新問題，此時，需要根據化學基本原理，調用限定性信息，具體情況具體分析，建構新的邏輯結構和表征方式。如書寫新異化學方程式離子方程式時，要根據反應所處的微粒環(huán)境和反應條件來決定產物、反應物，不能因循守舊，過多糾結于新模型與舊模型之間的兩難選擇。

（四）訓練策略——在遠離平衡態(tài)尋求確定性知識

備考訓練的最終目的，是尋求可用于解決新情境中的問題的確定性原型、方法、思路，用確定性知識、方法、經驗來解決不確定性問題。這些確定性知識、方法和經驗的獲得，是備考者自己發(fā)現(xiàn)、歸納、提煉、匯編的結果，而不是先由教師或資料總結好，再由考生去背誦、模仿。

有關問題解決的確定性知識、經驗、方法的建構，遵循復雜學習的動力學模型，要求學習主體不斷地向自己提出“有何區(qū)別、聯(lián)系？”“本質是什么？”“為什么？”“可遷移應用的部分是什么？”“能否再簡便些？”等問題，促使自己的思維遠離平衡狀態(tài)，在無盡的追問和有效的總結提煉中，逐漸形成屬于自己的確定性知識體系。

例如，考生收到了老師總結給他們的有關化學與生活（解決每道選擇題）的80條信息，這些信息分別來自衣、食、住、行、生命、健康、環(huán)保、科技創(chuàng)新等領域，考生經過閱讀分析、提問追問、研討交流等學習過程，最終發(fā)現(xiàn)此類應用性問題的基本原理均是常見物質的物理性質和化學性質應用，進而建立了基于“化學邏輯與事實邏輯一致性”判據的解答策略。這一策略就是不確定性中的確定性。

（五）教學指導——避免因不恰當指導所引發(fā)的專業(yè)技能逆轉效應

專業(yè)技能逆轉效應是因為不恰當的外部指導而造成較高水平學生額外認知高負荷、用于處理新知識獲取和專業(yè)水平提升的工作記憶容量被人為縮減的現(xiàn)象。專業(yè)技能逆轉效應在高考復習指導中主要表現(xiàn)在：高分端學生無論再努力，進步仍不明顯;低分端考生無論練習、講解再多，仍然找不到能夠自主學習、自我提升的良好感覺。

因額外認知高負荷而導致的專業(yè)技能逆轉效應的教學情境可以分為兩種類型：第一種類型，對于初學者或專業(yè)技能水平較低者，外部指導不足可能無法彌補這些學習者有限的知識，從而迫使他們啟動基于搜索的過程，導致生成額外的認知負荷;第二種類型，對于經驗更為豐富的學習者，其知識基礎與所提供的教學指導相重疊，導致內外重疊的相同信息被交叉引用，產生負荷冗余，只有較少的容量可供新知獲取和績效提升，造成專業(yè)知識逆轉效應[4]。

因此，教師在指導學生復習的過程中，要注意分析學生的實際發(fā)展水平，避免因不當的教學決策或教學指導而耽誤學生的高考復習大事。

四、結論與展望

正確、有效、創(chuàng)造性地處理復雜事件中的種種問題，是國家和民族未來基礎人才品質的基本需求。高考內容改革實踐中，加大了真實、復雜、有意義的實際問題解決的試題比重，這種變革將學生的學科學習導向了復雜學習。同樣的，教師指導學生進行復習的過程，也是一個非常復雜的問題解決過程。唯有在科學把握復雜事件的結構特征、本質特征的基礎上，借助已有相關研究成果，在實踐中大膽破除已有觀念、做法，以探究者身份去重構我們的實踐路徑和問題解決方法，才有可能在應對挑戰(zhàn)性任務的過程中，成功駕馭復雜性，增長智識和才干，化被動為主動，變模仿為創(chuàng)造。

【參考文獻】

[1]黃都.關于復雜學習的研究——以科學教育為例[D].上海：華東師范大學，2006.

[2]Davidson，R.J..Affective style and affective disorders：Perspectives from affective neuro-science[J].Cognition & Emotion，1998，（12）：307-330.

[3]趙健.面向復雜認知技能的訓練：四要素教學設計模型（4C/ID）述評[J].全球教育展望，2005，（5）：36-39.

[4]Kalyuga，S..Expertise reversal effect and its implications for learner-tailored instruction[J].Educational Psychology Review，2007，（19）：509-539.

（責編 白聰敏）