林舒婷 李佳 林燕蘭 何金萍 汪朝陽(yáng)

摘要：用基于馬扎諾分類理論的層級(jí)編碼，對(duì)人教版教材“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”內(nèi)容的習(xí)題進(jìn)行了分析、編碼與統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明，相關(guān)內(nèi)容的習(xí)題在知識(shí)領(lǐng)域維度主要考查概括、原理類的知識(shí)，在思維水平方面注重考查理解、分析水平，習(xí)題難度適中；在思維水平方面，從必修第一冊(cè)到選擇性必修1存在進(jìn)階關(guān)系，從側(cè)重理解水平遞進(jìn)為分析水平?；诖?，提出合理設(shè)置多元化習(xí)題、優(yōu)化習(xí)題教學(xué)策略建議。

關(guān)鍵詞：教材習(xí)題；馬扎諾分類理論；氧化還原反應(yīng)：電化學(xué)

文章編號(hào)：1008-0546（ 2022）11x-0073-05

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.11x.019

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）指出：習(xí)題設(shè)計(jì)應(yīng)具有針對(duì)性與層次性，發(fā)揮習(xí)題在學(xué)生概念建構(gòu)、知識(shí)遷移和問(wèn)題解決等多方面的作用。[1]化學(xué)習(xí)題是化學(xué)教材的重要組成部分，有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、遷移和運(yùn)用，對(duì)于評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)有著重要的意義。[2]因此，分析習(xí)題能夠明確其考查內(nèi)涵和層次，從而有利于教師分析、選擇和利用教材習(xí)題，促進(jìn)學(xué)生思維水平向深層次發(fā)展。

目前，對(duì)化學(xué)教材習(xí)題的研究主要聚焦于新舊教材習(xí)題的核心素養(yǎng)體現(xiàn)、[2，3]基于分類理論的習(xí)題分析、[4，5]不同版本教材的比較[2]及習(xí)題情境創(chuàng)設(shè)分析[6，7]等方面，對(duì)習(xí)題的知識(shí)領(lǐng)域和思維加工水平的分析研究較少。本研究試圖基于馬扎諾分類理論探索習(xí)題研究的新視角，根據(jù)“知識(shí)領(lǐng)域”“思維加工水平”形成習(xí)題二維評(píng)價(jià)框架，對(duì)人教版教材的“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”主題內(nèi)容的習(xí)題進(jìn)行相應(yīng)的層級(jí)編碼，通過(guò)結(jié)果分析揭示習(xí)題的水平和內(nèi)涵，為教師習(xí)題教學(xué)及學(xué)生思維發(fā)展提供參考。

一、研究設(shè)計(jì)

1．教材習(xí)題主題的選定

教材習(xí)題以2019年人教版化學(xué)教材為研究?jī)?nèi)容，主題包括：（1）必修第一冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱必修一）第一章第三節(jié)“氧化還原反應(yīng)”主題；（2）必修第二冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱必修二）第六章第一節(jié)“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”和選擇性必修1第四章“化學(xué)反應(yīng)與電能”的“電化學(xué)”主題。主要包含“氧化還原反應(yīng)”“原電池”“電解池”等基本概念。新課標(biāo)[1]提出掌握氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)等相關(guān)知識(shí)的要求，如學(xué)業(yè)要求強(qiáng)調(diào)學(xué)生“能利用氧化還原反應(yīng)對(duì)常見(jiàn)的反應(yīng)進(jìn)行分類和分析說(shuō)明，能分析、解釋原電池和電解池的工作原理”等?？梢?jiàn)，“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”相關(guān)知識(shí)是學(xué)科重點(diǎn)內(nèi)容，其習(xí)題在考查方向、內(nèi)容和層次等方面都具有一定的代表性。

2．基于馬扎諾分類理論的層級(jí)編碼

馬扎諾提出的二維模型包括知識(shí)領(lǐng)域與思維加工水平兩個(gè)維度。其中，知識(shí)領(lǐng)域涵蓋信息、心智程序和心理動(dòng)作程序；思維加工水平是認(rèn)知心理活動(dòng)的加工處理層次，從下至上依次為提取、理解、分析、知識(shí)應(yīng)用、元認(rèn)知系統(tǒng)和自我系統(tǒng)（其中，前四層屬于認(rèn)知系統(tǒng)），[8，9]見(jiàn)圖1。

（1）知識(shí)領(lǐng)域的層級(jí)編碼

知識(shí)是完成學(xué)習(xí)任務(wù)的必備基礎(chǔ)和教學(xué)活動(dòng)的關(guān)鍵要素，根據(jù)馬扎諾分類理論，可將化學(xué)內(nèi)容的知識(shí)領(lǐng)域劃分為信息、心智程序和心理動(dòng)作程序。

信息即陳述性知識(shí)，可劃分為細(xì)節(jié)與觀念，并進(jìn)一步劃分出子類別。心智程序即程序性知識(shí)，可劃分為技能與過(guò)程兩個(gè)類別。上述各層級(jí)相應(yīng)的編碼、含義和舉例見(jiàn)表1。其中，編碼是以信息、心智程序的英文首字母結(jié)合數(shù)字為依據(jù)，便于后續(xù)的習(xí)題統(tǒng)計(jì)，并融合馬扎諾分類理論與化學(xué)學(xué)科進(jìn)行定義與舉例。心理動(dòng)作程序指?jìng)€(gè)體所使用的各種身體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在化學(xué)學(xué)科中主要與實(shí)驗(yàn)操作相關(guān)，在習(xí)題中較少呈現(xiàn)，故本研究中不展開(kāi)討論。

（2）思維加工水平的層級(jí)編碼

在馬扎諾思維加工水平中，提取指知識(shí)的簡(jiǎn)單回憶和執(zhí)行；理解指在所提取的信息基礎(chǔ)上，結(jié)合任務(wù)和問(wèn)題進(jìn)行理解，明確任務(wù)和問(wèn)題的基本要求；分析指對(duì)理解的進(jìn)一步信息處理，結(jié)合相關(guān)信息、任務(wù)和問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的合理分析；知識(shí)應(yīng)用指聯(lián)系分析結(jié)果與實(shí)際內(nèi)容以解決實(shí)際問(wèn)題；元認(rèn)知系統(tǒng)是對(duì)所有思維類型的功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和調(diào)節(jié)；自我系統(tǒng)決定參與某項(xiàng)任務(wù)的意愿，即完成任務(wù)的動(dòng)機(jī)。[10]上述相應(yīng)的編碼、涵義和舉例見(jiàn)表2。

二、習(xí)題分析原則及具體化

2019年修訂的人教版教材的習(xí)題以“思考與討論”“研究與實(shí)踐”“練習(xí)及應(yīng)用”和“復(fù)習(xí)及提高”等欄目形式呈現(xiàn)，能較好地體現(xiàn)并促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)與思維水平的發(fā)展。本研究基于馬扎諾分類理論，對(duì)“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”主題的教材內(nèi)容中呈現(xiàn)出的各欄目習(xí)題進(jìn)行分析，具體的習(xí)題舉例分析見(jiàn)表3。對(duì)各欄目每道習(xí)題及其包含的小題均進(jìn)行分析；進(jìn)行習(xí)題題數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，由于“思考與討論”和“研究與實(shí)踐”的習(xí)題所包含的各小題體現(xiàn)的思維加工水平層次性明顯，將習(xí)題中的各小題分別歸屬為1道習(xí)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，而“練習(xí)與應(yīng)用”和“復(fù)習(xí)與提高”的題目中的各小題之間關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，因此單獨(dú)分析各小題后取其最高層次，習(xí)題整體統(tǒng)計(jì)為1道習(xí)題。同時(shí)，由于1道習(xí)題有時(shí)涉及多個(gè)認(rèn)知水平，按照習(xí)題所涉及的最高認(rèn)知水平進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

三、統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

1．習(xí)題統(tǒng)計(jì)

表4是基于馬扎諾分類理論對(duì)“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”相關(guān)習(xí)題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2．統(tǒng)計(jì)結(jié)果的一致性檢驗(yàn)

本研究由3個(gè)獨(dú)立的研究者基于馬扎諾分類理論進(jìn)行教材習(xí)題分析與編碼，從知識(shí)領(lǐng)域和思維加工水平兩個(gè)維度分別對(duì)這3名研究者統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。以歸屬于“流程MP2”且為“分析A”的習(xí)題為例，3名研究者（a、b和c）在統(tǒng)計(jì)人教版教材中的“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”的內(nèi)容時(shí)，a、b、c統(tǒng)計(jì)出歸屬于“流程MP2”且為“分析A”的習(xí)題數(shù)量分別為17、14、11，而其中相同的習(xí)題數(shù)量為11，則此時(shí)一致性系數(shù)為（11+11+11）/（17+14+11）= 0.78。通常，一致性系數(shù)大于0.80時(shí)，分析結(jié)果視為可靠的，大于0.70視為可參考的。[4]由于本研究的一致性系數(shù)均為0.70以上，即可認(rèn)為研究結(jié)果具有參考性。

3．習(xí)題分析結(jié)果

（1）知識(shí)領(lǐng)域

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果將“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”相關(guān)習(xí)題在知識(shí)領(lǐng)域進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)圖2。

在每本教材側(cè)重考查的知識(shí)領(lǐng)域上，“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”相關(guān)習(xí)題在知識(shí)領(lǐng)域多集中在MP2（47.44%）和12（37.18%），而11（1.28%）極少。必修一的知識(shí)集中在12，表明必修一多考查氧化還原反應(yīng)的概念和原理；必修二在電化學(xué)部分的習(xí)題較少，主要集中在MP2與12，表明必修二多考查原電池模型的組成要素和應(yīng)用；選擇性必修1的知識(shí)集中在MP2，表明選擇性必修1多考查原電池模型和電解池模型的組成要素、應(yīng)用及其對(duì)比分析，涉及的要素多。

在不同層次的知識(shí)領(lǐng)域的習(xí)題比例上，II的占比極少，較少直接考查對(duì)化學(xué)術(shù)語(yǔ)和化學(xué)事實(shí)的表層理解；12的占比較多，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的概括和對(duì)原理的理解；必修一和選擇性必修1在MPI的占比相近，著重考查反應(yīng)方程式的配平和書(shū)寫(xiě)，用原電池模型和電解池模型答題的技巧；選擇性必修1在MP2的占比最高，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于必修一和必修二，涉及較多對(duì)原電池和電解池的分析應(yīng)用。

（2）思維加工水平

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果將“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”相關(guān)習(xí)題在思維加工水平進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)圖3。

在每本教材側(cè)重考查的思維加工水平上，“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”相關(guān)習(xí)題在思維加工水平主要集中在C （39.74%）和A（33.33%），而RE（3.84%）和MS（6.41%）較少。必修一多集中于C，著重考查對(duì)氧化還原反應(yīng)概念、本質(zhì)和特征的理解；必修二各層次分布較為平均，多考查對(duì)原電池要素的分析以及原電池模型的整合、理解與應(yīng)用；選擇性必修1在A占比最高，著重考查原電池和電解池模型的分析和應(yīng)用。

在不同層次的思維加工水平的習(xí)題比例上，RE水平的習(xí)題較少，且由必修一、必修二至選擇性必修1逐漸減少，對(duì)學(xué)生思維水平的要求逐步提高；在C水平的習(xí)題中，必修一最多，這表明理解氧化還原反應(yīng)是學(xué)習(xí)電化學(xué)的基礎(chǔ)；在A和KU水平的習(xí)題中，選擇性必修1最多，注重考查原電池和電解池的分析和應(yīng)用價(jià)值；在MS水平的習(xí)題中，三個(gè)部分均有涉及，但數(shù)量偏少。

四、結(jié)論與建議

1．總結(jié)

“氧化還原反應(yīng)”及“電化學(xué)”相關(guān)習(xí)題總數(shù)為78題?；隈R扎諾分類理論的習(xí)題分析可知：

（1）從整體上，在知識(shí)領(lǐng)域，人教版教材習(xí)題重視“信息”“心智程序”的知識(shí)，主要涉及概括、原理類的知識(shí)和需監(jiān)控多元素的宏程序；在思維水平，習(xí)題注重考查理解、分析水平，對(duì)學(xué)生的思維能力要求適中。

（2）從內(nèi)容上，必修一考查的知識(shí)集中在氧化還原反應(yīng)的概念和原理，思維水平側(cè)重理解，考查學(xué)生對(duì)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的把握程度；必修二的知識(shí)考查較均衡，側(cè)重考查原電池模型的組成要素和應(yīng)用，思維水平側(cè)重理解；選擇性必修1主要考查原電池和電解池模型及其對(duì)比分析，思維水平側(cè)重分析，考查對(duì)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性的把握程度?！把趸€原反應(yīng)”及“電化學(xué)”主題的習(xí)題考查的思維水平從必修一到選擇性必修1有一定的進(jìn)階關(guān)系，其思維層次從側(cè)重理解遞進(jìn)為分析；同時(shí)，均涉及元認(rèn)知系統(tǒng)的考查，以提高學(xué)生的元認(rèn)知能力和水平。

2．習(xí)題教學(xué)建議

基于研究總結(jié)，本文提出習(xí)題教學(xué)的幾點(diǎn)建議，為教師提高習(xí)題分析能力并進(jìn)行習(xí)題教學(xué)提供一定的理論依據(jù)和實(shí)際參考。

（1）明確習(xí)題層次，合理設(shè)置多元化習(xí)題

教材習(xí)題蘊(yùn)含不同的層次和內(nèi)涵，明確習(xí)題對(duì)知識(shí)和思維的考查層次，確定并深化習(xí)題教學(xué)目標(biāo)，有利于教師有選擇性地布置習(xí)題，避免題海戰(zhàn)術(shù)，及時(shí)診斷并促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

例如：在“氧化還原反應(yīng)”的教學(xué)過(guò)程中，先明確教材中不同欄目習(xí)題的層次，如“練習(xí)與應(yīng)用”要求學(xué)生理解和分析氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)；“復(fù)習(xí)與提高”要求學(xué)生在陌生、復(fù)雜情境下應(yīng)用氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題，欄目的習(xí)題層次逐漸進(jìn)階。其次，從知識(shí)和思維兩個(gè)維度提煉教材習(xí)題層次，知識(shí)領(lǐng)域包括氧化還原反應(yīng)的特征和本質(zhì)、氧化劑和還原劑、氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)；思維層次主要包括理解、分析和應(yīng)用，得出“氧化還原反應(yīng)”習(xí)題教學(xué)目標(biāo)，并有選擇性地布置多層次的習(xí)題。

因此，在習(xí)題教學(xué)中，教師應(yīng)精準(zhǔn)把握教材習(xí)題層次，由淺至深、由易至難呈現(xiàn)習(xí)題。結(jié)合馬扎諾分類理論，根據(jù)學(xué)生的答題情況，分析學(xué)生的思維發(fā)展達(dá)到的水平與教材習(xí)題體現(xiàn)的思維水平是否一致，從而反饋教學(xué)成效與不足。

（2）針對(duì)思維障礙，優(yōu)化習(xí)題教學(xué)策略

習(xí)題教學(xué)有利于學(xué)生鞏固知識(shí)并提升思維，反饋學(xué)生現(xiàn)有的思維水平，促進(jìn)教師及時(shí)優(yōu)化習(xí)題教學(xué)策略。將馬扎諾分類理論的元認(rèn)知系統(tǒng)融入習(xí)題教學(xué)，能夠突破學(xué)生深層的思維障礙，促進(jìn)學(xué)生自主監(jiān)控和評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)過(guò)程。

例如：在選擇性必修1“金屬的腐蝕與防護(hù)”的習(xí)題教學(xué)中，如果學(xué)生對(duì)金屬的電化學(xué)腐蝕和電化學(xué)保護(hù)法的原理不夠清晰，則教師需及時(shí)改變教學(xué)策略，適當(dāng)布置元認(rèn)知層次習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生以概念圖、思維導(dǎo)圖等形式歸納“電化學(xué)”的內(nèi)容框架，幫助學(xué)生明確知識(shí)結(jié)構(gòu)的清晰度和精確度。因此，在習(xí)題教學(xué)中，教師要針對(duì)學(xué)生存在的困難障礙，優(yōu)化習(xí)題教學(xué)策略，逐步提高習(xí)題教學(xué)效率，充分發(fā)揮習(xí)題教學(xué)的功能，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

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