黃郁郁 劉純紅 王后雄

2016 年9 月，教育部公布了《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，“核心素養(yǎng)體系”成為全面推進(jìn)素質(zhì)教育、引領(lǐng)各學(xué)科課程改革進(jìn)入“內(nèi)涵式”發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》指出，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力[1]，其中“正確價(jià)值觀”指向?qū)W科育人的價(jià)值，“必備品格”指向?qū)W生內(nèi)在的修養(yǎng)，“關(guān)鍵能力”指向?qū)W生外發(fā)的力量[2]。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)維度。[1]位于第一個(gè)維度的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”不僅是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，更是體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的素養(yǎng)奠基，對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量的發(fā)展有著重要影響?！昂暧^辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)要求學(xué)生能從不同層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性，能從微觀水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問題。實(shí)踐證明，學(xué)生能否理解“可觀察到的宏觀現(xiàn)象”以及“可想象的分子、原子、離子構(gòu)成的微觀粒子”之間的內(nèi)在聯(lián)系，以宏微結(jié)合的視角解決實(shí)際問題，是影響學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的重要因素?；谝延醒芯浚疚闹械幕瘜W(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)指學(xué)生運(yùn)用宏觀、微觀、符號(hào)等多種思維加工與知識(shí)表征方式，從宏觀和微觀相結(jié)合的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律，從而解決問題的能力。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》指出，化學(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括“化學(xué)觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究與實(shí)踐”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，是中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)在化學(xué)課程中的具體化。[3]宏微結(jié)合素養(yǎng)主要涵蓋了前兩個(gè)維度：“化學(xué)觀念”反映了化學(xué)學(xué)科特質(zhì)，從宏觀物質(zhì)、元素，以及微觀粒子等對(duì)化學(xué)概念、原理和規(guī)律進(jìn)行了提煉與升華；“科學(xué)思維”體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的領(lǐng)域特質(zhì)，基于證據(jù)推理、建構(gòu)模型等對(duì)學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平提出了更高的要求。

診斷干預(yù)是提升學(xué)業(yè)質(zhì)量的有效途徑，根據(jù)現(xiàn)有研究，初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平和許多因素密切相關(guān)。目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平測評(píng)主要采用Rasch 模型，將學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平和每道試題難度值放在同一尺度下對(duì)比，衡量學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平高低及其在測驗(yàn)常模中的位置，同時(shí)也可以分析各道試題之間的難度對(duì)比，以及學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平和測驗(yàn)難度之間的匹配程度。[4]Rasch 模型的開發(fā)、修正并檢驗(yàn)，為分析初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的潛在類別及影響因素提供了可靠的測評(píng)工具。

初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平無法直接測量，屬于潛在變量，是只能透過統(tǒng)計(jì)程序來加以定義的數(shù)據(jù)形態(tài)。潛在變量的分?jǐn)?shù)高低代表被試的個(gè)別差異[5]，初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平測評(píng)得分背后存在一個(gè)共同的影響源，即宏微結(jié)合素養(yǎng)。潛在類別模型是用以探討潛在變量的一種模型化的分析技術(shù)，通過測評(píng)工具施測，用Mplus 程序?qū)κ占臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以將學(xué)生在宏微結(jié)合素養(yǎng)水平上的個(gè)別差異以質(zhì)性的類別差異顯現(xiàn)出來。研究初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的潛在類別及影響因素，并提出相應(yīng)策略，關(guān)乎初中生化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量的提升，對(duì)開展核心素養(yǎng)導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)、充分發(fā)揮化學(xué)教學(xué)全面育人功能、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

一、初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平測評(píng)工具開發(fā)

1.測評(píng)工具開發(fā)流程

Rasch 模型是由丹麥數(shù)學(xué)家、教育學(xué)家G·Rasch 提出的用來測評(píng)潛在特質(zhì)的概率模型，其基本原理是特定的被試對(duì)特定的項(xiàng)目做出特定反應(yīng)的概率可以用個(gè)體能力與項(xiàng)目難度的一個(gè)簡單函數(shù)來表示。Rasch 模型允許使用者生成一個(gè)既可以測評(píng)項(xiàng)目難度，又可以測評(píng)被試能力的等距量尺。根據(jù)Rasch 模型原理以及學(xué)科核心素養(yǎng)測評(píng)工具開發(fā)框架，本研究對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行反復(fù)修正，直至達(dá)到Rasch 模型的參數(shù)要求，最終開發(fā)出一套信度和效度良好的初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平測評(píng)工具。初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平測評(píng)工具開發(fā)流程如下：

（1）選擇合適的測評(píng)模型；

（2）開發(fā)測評(píng)工具，包括題型、賦分及對(duì)學(xué)生的要求；

（3）對(duì)武漢市部分初中生進(jìn)行第一次測試（初測）；

（4）用Winsteps 3.66 軟件驗(yàn)證測評(píng)工具，判斷其是否滿足所選模型的參數(shù)要求；

（5）修正測評(píng)工具，對(duì)武漢市部分初中生進(jìn)行第二次測試（正式測試），直至符合Rasch模型標(biāo)準(zhǔn)。

初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平測評(píng)工具開發(fā)流程如圖1 所示。

圖1 初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平測評(píng)工具開發(fā)流程

2.測評(píng)對(duì)象選擇

為了對(duì)測評(píng)工具進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，在武漢市選取部分9 年級(jí)學(xué)生進(jìn)行兩輪施測，考前向?qū)W生說明測評(píng)目的及注意事項(xiàng)，測評(píng)時(shí)間均為45 分鐘。第一輪測試共發(fā)放試卷535 份，回收試卷533 份，回收率為99.63%，其中男生270 人，女生263 人。第二輪測試共發(fā)放試卷527 份，回收試卷522 份，回收率為99.05%，其中男生259 人，女生263 人。

3.測評(píng)工具設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)進(jìn)程（learning progressions，LPs）是一種關(guān)于學(xué)生針對(duì)某一特定主題內(nèi)容學(xué)習(xí)或技能習(xí)得過程的描述，揭示了學(xué)生在一定期限內(nèi)對(duì)某特定主題學(xué)習(xí)的思考、理解以及實(shí)踐活動(dòng)是如何從低層次到高層次發(fā)展的。在初中生化學(xué)宏微結(jié)合內(nèi)容維度的基礎(chǔ)上，依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)程理論，參考《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》[3]中對(duì)初中宏觀和微觀知識(shí)內(nèi)容與學(xué)業(yè)質(zhì)量的要求，建構(gòu)了初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平學(xué)習(xí)進(jìn)程，如圖2所示。

圖2 初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平學(xué)習(xí)進(jìn)程

依據(jù)初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平學(xué)習(xí)進(jìn)程，由低到高把初中化學(xué)宏微結(jié)合知識(shí)劃分為4個(gè)水平。參考武漢市近幾年中考試卷，共設(shè)計(jì)20道試題，邀請(qǐng)多位特級(jí)教師、教研員和骨干教師對(duì)這20 道試題進(jìn)行宏微結(jié)合素養(yǎng)水平分類并審核，其中Q1～Q16為選擇題，Q17～Q20為非選擇題。水平1 的試題包含了Q1，Q2，Q3 和Q9；水平2的試題包含了Q4，Q5，Q6，Q11，Q15 和Q17；水平3 的試題包含了Q7，Q8，Q10，Q12，Q13和Q14；水平4 的試題包含了Q16，Q18，Q19和Q20。各試題均圍繞《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》編制，內(nèi)容均與初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)相關(guān)。

【例1】（Q14）某興趣小組探究分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：在盛有少量蒸餾水的小燒杯A 中滴入2 滴～3 滴酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)溶液無明顯現(xiàn)象，再從燒杯A 中取少量溶液于試管中，向其中滴加濃氨水，溶液立即變紅。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：另取一個(gè)小燒杯B，加入一定量的濃氨水，用一個(gè)大燒杯罩住A 和B 燒杯（如圖所示），靜置一會(huì)兒，觀察到A 燒杯中的溶液逐漸變紅，而B 燒杯中的溶液未變紅。

根據(jù)上述相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析，下列說法不正確的是（ ）

A.實(shí)驗(yàn)Ⅰ過程中經(jīng)常會(huì)聞到刺激性氣味

B.實(shí)驗(yàn)Ⅱ中B 燒杯的濃氨水具有揮發(fā)性，揮發(fā)出來的氨分子不斷運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到A 中使酚酞溶液變紅

C.為了證明氨分子運(yùn)動(dòng)，還需在大燒杯外放置一個(gè)滴有酚酞溶液的蒸餾水的小燒杯

D.上述實(shí)驗(yàn)不能證明使酚酞溶液變紅的物質(zhì)是氨氣還是氨水

試題分析：通過A 燒杯中溶液變紅，B 燒杯中溶液不變紅，得出結(jié)論：①分子在不斷運(yùn)動(dòng)；②氨分子運(yùn)動(dòng)速率快，濃氨水有揮發(fā)性。A 燒杯和B 燒杯中的物質(zhì)沒有直接接觸，為什么實(shí)驗(yàn)Ⅱ中A 燒杯的溶液變紅了呢？通過宏觀現(xiàn)象將微觀粒子的反應(yīng)可視化，證明分子在不斷運(yùn)動(dòng)。在敞口的試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，濃氨水揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)聞到刺激性氣味，不環(huán)保。靜置時(shí)，A 燒杯中的物質(zhì)剛開始未變紅，大燒杯中含有空氣，證明空氣不能使酚酞溶液變紅。B 燒杯中揮發(fā)的氨氣進(jìn)入A 燒杯中形成氨水，不能證明使酚酞溶液變紅的物質(zhì)是氨氣還是氨水。通過領(lǐng)會(huì)科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的智慧與方法，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，用微粒的觀點(diǎn)解釋生活中的某些變化或現(xiàn)象，可判斷該試題在化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)中處于水平3。

4.測評(píng)工具檢驗(yàn)及修正

按照武漢市中考閱卷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)回收的試卷進(jìn)行評(píng)閱，借助Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再用Winsteps 3.66 軟件對(duì)初測數(shù)據(jù)進(jìn)行信度分析、擬合度與誤差分析、試題難度與學(xué)生能力對(duì)應(yīng)分析，以及單維性檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)測評(píng)工具質(zhì)量。

（1）測驗(yàn)整體概況分析

修正后的測評(píng)工具整體概況包括項(xiàng)目難度估計(jì)（measure）、誤差（SD）、擬合指標(biāo)（MNSQ和ZSTD）、分割指數(shù)（separation）、信度（reliability）等統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由于Rasch 模型具有將被試參數(shù)和試題參數(shù)進(jìn)行“參數(shù)分離”的功能，每項(xiàng)參數(shù)均會(huì)分為學(xué)生（person）和試題（item）兩類。[6]其中，Rasch 分析提供的擬合度指標(biāo)可以檢驗(yàn)實(shí)證數(shù)據(jù)與Rasch 模型的擬合程度。從試題和學(xué)生兩方面看，試題擬合度反映了試題難度與整個(gè)測驗(yàn)難度的匹配程度，或者學(xué)生能力與整體樣本能力水平之間的匹配與差距，擬合度越接近于1，說明擬合情況越好。[7]選取外部擬合度（outfit）容易受到外界隨機(jī)誤差影響，一般采取內(nèi)部擬合度（infit）來衡量，選址范圍在0.50～1.50 之間，越接近1 越好。Rasch 信度指數(shù)也可以從學(xué)生和試題兩方面進(jìn)行分析，分為試題信度指數(shù)和學(xué)生信度指數(shù)。兩個(gè)信度指數(shù)取值在0～1 之間，信度大于0.80 達(dá)標(biāo)，越接近1 越好，分別對(duì)應(yīng)試題分割指數(shù)和學(xué)生分割指數(shù)，學(xué)生分割指數(shù)大于或等于2.00 才算信度達(dá)標(biāo)。[8]此外，Rasch 模型將試題的難度系數(shù)和學(xué)生能力系數(shù)轉(zhuǎn)化為線性可比較的“統(tǒng)一尺度”，實(shí)現(xiàn)以0 為中心的數(shù)值比較，越接近于0，說明試題難度越趨于中等難度，或者學(xué)生能力越趨于中等水平。[9]

表1 數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示：①從試題難度和學(xué)生能力來看，整個(gè)測驗(yàn)難度值是0.00，該測驗(yàn)屬于中等難度的測驗(yàn)；學(xué)生能力值是0.66，大于0，說明對(duì)于該測驗(yàn)而言，這批學(xué)生整體能力較強(qiáng)，修訂測驗(yàn)時(shí)需要添加難度值較大的試題以提高測驗(yàn)難度，從而更好地區(qū)分學(xué)生能力。②從測驗(yàn)和學(xué)生的擬合度來看，內(nèi)部擬合度和外部擬合度均在合理范圍，整個(gè)測驗(yàn)適合用來測評(píng)學(xué)生的化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平。參加測試的學(xué)生內(nèi)部和外部擬合度均符合要求，說明選取這批學(xué)生來實(shí)施這個(gè)測驗(yàn)是合適的。③從信度來看，學(xué)生信度系數(shù)是0.80，分割指數(shù)是2.00，滿足測驗(yàn)信度要求，說明學(xué)生測評(píng)數(shù)據(jù)合理可信。同時(shí)，項(xiàng)目信度為0.99，大于0.80 的標(biāo)準(zhǔn)，分割指數(shù)是12.45，所有測驗(yàn)試題具有一致性，均適合用于測評(píng)初中生的宏微結(jié)合素養(yǎng)水平。[10]

表1 修正后測評(píng)工具的試題（item）與學(xué)生（person）整體統(tǒng)計(jì)結(jié)果

綜合來看，修正后的測評(píng)工具整體質(zhì)量良好，可用來評(píng)估初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平。為了更細(xì)致地考查修正后的測評(píng)工具中每道試題、測驗(yàn)結(jié)構(gòu)等是否均符合要求，能否用于后續(xù)衡量學(xué)生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的發(fā)展變化模式，下面繼續(xù)從項(xiàng)目的角度具體分析修正后測驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)。

（2）其他檢驗(yàn)指標(biāo)分析

數(shù)據(jù)顯示，在單維性檢驗(yàn)中，測評(píng)的20 個(gè)項(xiàng)目的首成分殘差特征值是1.70，符合單維性1.40～2.10 的測量學(xué)標(biāo)準(zhǔn)[11]，單維性結(jié)構(gòu)圖中相關(guān)系數(shù)大部分為-0.40～+0.40[12]，大多數(shù)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)殘差系數(shù)符合要求。由此可以認(rèn)為，開發(fā)的測評(píng)工具主要測評(píng)初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平，具有單維性，符合Rasch 模型的基本假設(shè)。項(xiàng)目擬合度分析結(jié)果顯示，修正后的20 個(gè)項(xiàng)目均符合Rasch 模型標(biāo)準(zhǔn)。其中，項(xiàng)目難度值為-1.04～1.66，難度均值為0.00，難度標(biāo)準(zhǔn)差為0.04～0.10，各試題難度適中。項(xiàng)目內(nèi)部擬合度為0.81～1.22，基本符合測評(píng)對(duì)試題擬合度的要求。點(diǎn)相關(guān)系數(shù)在0.50 左右，實(shí)際值與期望值相差不大，各試題與整套試卷的相關(guān)度適中，不存在試題內(nèi)容重復(fù)或試題與試卷所測特質(zhì)無關(guān)的情況。試題難度與學(xué)生能力對(duì)應(yīng)分析結(jié)果顯示，各項(xiàng)目的難度分布均勻分散、沒有扎堆，學(xué)生的水平分布基本符合“中間多兩邊少”正態(tài)分布規(guī)律，符合Rasch 模型測評(píng)要求。

總體而言，修正后的測評(píng)工具在統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的許可范圍內(nèi)，基本可以反映學(xué)生的能力分布。分析不同水平下學(xué)生能力值、測評(píng)難度值等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)后可以得出結(jié)論：該測評(píng)工具可用于初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的測評(píng)與診斷。

二、初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別分析

潛在類別分析（latent class analysis，LCA）是通過非連續(xù)的變量得分概率將被試劃分為不同類別的群體，構(gòu)成不同的潛在類別（class）來解釋外顯指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而維持不同類別局部獨(dú)立性的統(tǒng)計(jì)方法。[5]實(shí)際上，LCA 通過被試在項(xiàng)目上反應(yīng)模式的不同而將被試劃分為不同類別，是一種聚類分析技術(shù)。被劃分到同一類別的所有被試在所有項(xiàng)目上的正確作答率都被認(rèn)為是一樣的，即將該類型被試視為同質(zhì)。[13]本研究利用開發(fā)的測評(píng)工具，采用Mplus 7.4 軟件對(duì)初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平進(jìn)行潛在類別分析，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)確定潛在類別數(shù)目，識(shí)別出不同類別的學(xué)生。這種聚類分析技術(shù)相比傳統(tǒng)的依據(jù)分?jǐn)?shù)線將學(xué)生“一刀切”進(jìn)行水平分類的方法更科學(xué)。教師可以依據(jù)同一潛在類別學(xué)生具有同質(zhì)性的特征，通過診斷預(yù)測，有針對(duì)性地對(duì)不同類別的學(xué)生進(jìn)行干預(yù)幫扶。

1.測評(píng)對(duì)象選擇

由于上次參加測評(píng)工具開發(fā)測試的學(xué)生已畢業(yè)，本次采用整群隨機(jī)抽樣的方法，另選取武漢市部分9 年級(jí)初中生進(jìn)行測試。參加本次測試的學(xué)生共計(jì)541 名，其中男生274 人，女生267 人。本次測試的Cronbach’s α為0.77，基于標(biāo)準(zhǔn)化的Cronbach’s α為0.77，測試信度較好。

2.共同方法偏差檢驗(yàn)

通 過Harman 單 因 素 檢 驗(yàn)（Harman’sonefactor test），對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行未旋轉(zhuǎn)的探索性因素分析。提取出6 個(gè)特征值大于1 的公因子，第一個(gè)公因子解釋的變異量為21.84%，小于40%的測量學(xué)標(biāo)準(zhǔn)[14]，且不存在單一因子解釋力度特別大的情形，表明該測試受共同方法偏差的影響不明顯。

3.潛在類別數(shù)目確定

在潛在類別分析中，似然比（LMR）是對(duì)K類別模型與K-1 類別模型的差異進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)p值顯著時(shí)表示K 類別模型與K-1 類別模型存在顯著性差異，此時(shí)應(yīng)選K 類別模型；而當(dāng)p值不顯著時(shí)，說明K 類別模型與K-1 類別模型差異不顯著，根據(jù)模型簡約性原則應(yīng)選擇K-1 類別模型。[15]同時(shí)BIC，AIC，aBIC值更小的模型擬合度更高，模型分類質(zhì)量指標(biāo)Entropy表示模型分類正確率與錯(cuò)誤率的差異，當(dāng)Entropy大于0.60時(shí)，表示模型分類正確率超過80%；當(dāng)Entropy大于0.80 時(shí)，表示模型分類正確率超過90%。[16]

不同類別數(shù)量潛在類別模型的擬合指標(biāo)和熵值如表2 所示，BIC，AIC和aBIC值隨著類別數(shù)目增多而不斷減小，當(dāng)模型達(dá)到2 類別時(shí)，BIC和AIC值最小，表明2 類別模型與數(shù)據(jù)擬合最佳，熵值較大（Entropy＞ 0.80），且LMRp和BLRTp似然比檢驗(yàn)均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。[17]結(jié)合以上數(shù)據(jù)指標(biāo)，同時(shí)考慮模型簡潔性與準(zhǔn)確性，最終選取2 類別潛在類別模型。

表2 不同類別數(shù)量LCA 模型的擬合指標(biāo)及熵值

Mplus 7.4 程序輸出結(jié)果顯示，兩個(gè)潛在類別的人數(shù)比例分別為34.75%和65.25%。兩個(gè)潛在類別的學(xué)生在20 道試題中的得分?jǐn)M合軌跡如圖3 所示，根據(jù)條件概率圖的特征，第一個(gè)潛在類別的學(xué)生在各試題的得分均較低，占總體人數(shù)的34.75%；第二個(gè)潛在類別的學(xué)生在各試題的得分均較高，占總體人數(shù)的65.25%。

得分高低反映了學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的高低，如圖3 所示，第一個(gè)潛在類別的學(xué)生在各試題的得分均低于第二個(gè)潛在類別的學(xué)生在各試題的得分，因此將第一個(gè)潛在類別命名為“低水平”，第二個(gè)潛在類別命名為“高水平”。依據(jù)測評(píng)結(jié)果，可為低水平學(xué)生量身定制幫扶方案并進(jìn)行學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)，幫助他們樹立學(xué)習(xí)目標(biāo)，重振學(xué)習(xí)信心，促進(jìn)其向高水平轉(zhuǎn)變；對(duì)于高水平學(xué)生，可以幫助他們總結(jié)方法，梳理知識(shí)脈絡(luò)，并進(jìn)一步豐富、拓寬視野，促使他們的化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)穩(wěn)定在高水平或更上一個(gè)臺(tái)階。

圖3 初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的條件概率圖

三、初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的影響因素分析

本研究根據(jù)文獻(xiàn)分析、專家訪談，以及《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》和《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)的建議，預(yù)測初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的影響因素，如圖4 所示。

圖4 初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的影響因素預(yù)測

對(duì)預(yù)測的協(xié)變量通過問卷收集信息，采用Excel 2010軟件對(duì)收集的信息分類賦分整理數(shù)據(jù)，賦分標(biāo)準(zhǔn)如下：性別（1=男，2=女），是否獨(dú)生子女（1=獨(dú)生子女，2=非獨(dú)生子女），喜愛化學(xué)老師的程度（1=非常不喜愛，2=比較不喜愛，3=一般，4=比較喜愛，5=非常喜愛），家長督促完成作業(yè)的程度（1=從未督促，2=偶爾督促，3=一直督促），使用小組合作模式的程度（1=從未使用，2=偶爾使用，3=經(jīng)常使用），信息技術(shù)賦能化學(xué)學(xué)習(xí)的程度（1=從未使用，2=偶爾使用，3=經(jīng)常使用），開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的程度（1=從未開展，2=偶爾開展，3=經(jīng)常開展）。

1.人口學(xué)變量對(duì)潛在類別的影響

本研究采用SPSS 25.0 軟件，以交叉表的形式分析性別、是否獨(dú)生子女等人口學(xué)變量對(duì)初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的影響。不同群體初中生在化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)不同水平上的人數(shù)分布如圖5 所示。

圖5 不同群體初中生在化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)不同水平上的人數(shù)分布

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，性別×宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯著（χ2=25.97，p＜0.01），男生的化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平相對(duì)于女生而言具有顯著優(yōu)勢(shì)。有研究表明，學(xué)生智力水平的高低與性別無顯著相關(guān)，但學(xué)業(yè)成績與性別有顯著相關(guān)。女生在文史類科目上成績更好，而男生在數(shù)學(xué)和自然科學(xué)方面成績更優(yōu)。[18]化學(xué)宏微結(jié)合知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的空間知覺和空間視覺能力要求較高，男生更擅長對(duì)符號(hào)信息進(jìn)行快速加工，因而男生在理解微粒結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化方面更占優(yōu)勢(shì)，以宏微結(jié)合的思維方式解決化學(xué)問題的能力更強(qiáng)。

獨(dú)生子女在低水平組占68.62%，在高水平組占69.97%；非獨(dú)生子女在低水平組占31.38%，在高水平組占30.03%。無論是否為獨(dú)生子女，學(xué)生在兩個(gè)潛在類別所占的人數(shù)比例非常接近。統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)表明，是否獨(dú)生子女×宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的卡方檢驗(yàn)結(jié)果不顯著（χ2=0.11，p=0.75），是否獨(dú)生子女對(duì)初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別沒有顯著影響。

2.其他協(xié)變量對(duì)潛在類別的影響

學(xué)業(yè)成績是初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的重要影響因素，筆者擬另撰文研究，本文主要探討除學(xué)業(yè)成績外的其他協(xié)變量對(duì)初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的影響。在SPSS 25.0 軟件中，以化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平等級(jí)為因子，對(duì)學(xué)生喜愛化學(xué)老師的程度、家長督促完成作業(yè)的程度、使用小組合作模式的程度、信息技術(shù)賦能化學(xué)學(xué)習(xí)的程度、開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的程度等為因變量進(jìn)行交叉表分析，潛在類別人數(shù)分布如表3 所示。

表3 協(xié)變量影響下初中生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別人數(shù)分布

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，學(xué)生喜愛化學(xué)老師的程度×宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯著（χ2=42.19，p＜0.01）。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是影響學(xué)生學(xué)業(yè)成績的重要因素之一，且其影響高于智力和個(gè)性對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)成績的影響。[19]學(xué)生學(xué)習(xí)效率與學(xué)業(yè)成就的高低，與教師專業(yè)水平的高低和人格魅力有著緊密的聯(lián)系。在化學(xué)宏微結(jié)合知識(shí)的學(xué)習(xí)中，微觀知識(shí)的抽象性給學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展帶來了較大困惑。學(xué)生越喜愛化學(xué)老師，學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力越強(qiáng)，他們?cè)娇释J(rèn)識(shí)、掌握、表征和運(yùn)用宏微結(jié)合知識(shí)解決實(shí)際問題。當(dāng)喜愛老師的積極因素成功激發(fā)學(xué)生內(nèi)在動(dòng)力，促使他們解決認(rèn)知困惑，學(xué)生會(huì)豁然開朗，學(xué)習(xí)效能感也隨之增強(qiáng)，形成良性循環(huán)。

家長督促完成作業(yè)的程度×宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯著（χ2=45.39，p＜0.01）。學(xué)校和家庭在學(xué)生的成長過程中有著不同的教育功能，家校雙方有著共同的目標(biāo)：一切為了學(xué)生的發(fā)展。在兩者根本目標(biāo)一致的前提下，家校溝通與合作能實(shí)現(xiàn)學(xué)生發(fā)展的最大化和最優(yōu)化。有研究表明，父母與子女聊學(xué)習(xí)的事情、聊學(xué)校的事情、聊身邊同學(xué)、談?wù)摳信d趣的話題，對(duì)子女的學(xué)習(xí)諸多方面（學(xué)業(yè)成績、高層次能力、學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)策略等）均有顯著的正向預(yù)測作用。[20]當(dāng)然，家校之間的互動(dòng)、溝通與合作不能拘泥于表面形式，而是要圍繞共同目標(biāo)講究合作策略，注重合作方法，只有這樣才能走向真正的合作。家長適當(dāng)參與學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，例如督促學(xué)生完成化學(xué)家庭作業(yè)，學(xué)生會(huì)更重視化學(xué)的學(xué)習(xí)，遇到的學(xué)習(xí)或思想困惑也能及時(shí)受到重視進(jìn)而被干預(yù)解決，如此，學(xué)生的化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平能夠得到不斷提升。

使用小組合作模式的程度×宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯著（χ2=15.47，p＜0.01）。高合作氛圍有助于學(xué)生形成任務(wù)掌握型學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并學(xué)會(huì)高效地分工、合作。[21]教師選擇具有生活性、開放性、探究性和一定難度的內(nèi)容組織學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，使組內(nèi)成員優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)共贏。與生活聯(lián)系密切的內(nèi)容更容易使學(xué)生產(chǎn)生共鳴，他們會(huì)產(chǎn)生想要解決問題的欲望，同時(shí)也更容易從生活中獲取學(xué)習(xí)素材。在開放性的合作學(xué)習(xí)內(nèi)容中，學(xué)生會(huì)更樂于積極思考，碰撞出思維的火花。探究性的內(nèi)容可以激發(fā)學(xué)生的探究欲望，點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，學(xué)習(xí)任務(wù)要具有一定難度，只有這樣才能充分體現(xiàn)小組合作學(xué)習(xí)的價(jià)值。

信息技術(shù)賦能化學(xué)學(xué)習(xí)的程度×宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯著（χ2=90.35，p＜0.01）。先進(jìn)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)以符號(hào)和曲線等方式實(shí)現(xiàn)微觀粒子可視化，幫助學(xué)生以“宏觀—微觀—符號(hào)—曲線”四重表征的思維方式認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)和變化。VR 實(shí)驗(yàn)、3D 虛擬實(shí)驗(yàn)等個(gè)性化工具的使用，使抽象的微觀粒子變得形象生動(dòng)。智能化的人機(jī)、師生、生生互動(dòng)，為學(xué)生宏微結(jié)合知識(shí)的學(xué)習(xí)增添了活力。線上線下混合教學(xué)緩解了學(xué)生宏微結(jié)合知識(shí)認(rèn)知負(fù)荷重的問題，促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)的形成。實(shí)踐表明，信息技術(shù)賦能化學(xué)學(xué)習(xí)，不僅改變了教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)范式，也為學(xué)生的化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平帶來了全新的發(fā)展模式。

開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的程度×宏微結(jié)合素養(yǎng)水平潛在類別的卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯著（χ2=60.87，p＜0.01）。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是化學(xué)學(xué)科的重要特征。根據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，以及對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量、素養(yǎng)發(fā)展的期待，從最初實(shí)驗(yàn)作為一門基本技能，到通過實(shí)驗(yàn)載體發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，再到通過實(shí)驗(yàn)承載提升核心素養(yǎng)水平的功能，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的發(fā)展越來越重要。當(dāng)學(xué)生觀察到產(chǎn)生氣泡或沉淀的現(xiàn)象，他們會(huì)在生動(dòng)活潑的情境中自發(fā)地透過現(xiàn)象看本質(zhì)，并從微觀視角探析產(chǎn)生神奇現(xiàn)象的原因。當(dāng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有觀察到明顯現(xiàn)象，他們會(huì)思考這些物質(zhì)之間是否發(fā)生了反應(yīng)。在一系列的實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生通過從宏觀辨識(shí)物質(zhì)、從微觀探析本質(zhì)、用符號(hào)表征變化的過程，逐漸提升了宏微結(jié)合素養(yǎng)水平。

四、思考與建議

1.優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，激活學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

宏微結(jié)合是化學(xué)學(xué)科最具特色的思維方式，也是學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)過程的“攔路虎”，以至于有學(xué)者用“攀登階梯和發(fā)展眩暈”的隱喻來描述化學(xué)教育中學(xué)生在宏微思維領(lǐng)域遇到的困難。[22]當(dāng)學(xué)生處于學(xué)習(xí)宏微結(jié)合知識(shí)的瓶頸期，他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)明顯下降，對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)缺乏足夠的興趣和信心，導(dǎo)致宏微結(jié)合素養(yǎng)水平下滑或一直處于低水平。根據(jù)耶克斯—多德遜定律，個(gè)體面臨容易或簡單的任務(wù)時(shí)動(dòng)機(jī)水平會(huì)增強(qiáng)，有利于提高活動(dòng)效率，而在執(zhí)行困難或復(fù)雜的任務(wù)時(shí)，最佳的動(dòng)機(jī)激活水平則會(huì)相應(yīng)降低。[23]對(duì)于新授課、復(fù)習(xí)課、習(xí)題課等不同課型，教師應(yīng)該精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，并嘗試將復(fù)雜的問題有機(jī)切割，再通過一個(gè)個(gè)教學(xué)活動(dòng)逐級(jí)“通關(guān)”，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

例如，在復(fù)習(xí)“酸和堿”時(shí)，教師可將難點(diǎn)知識(shí)一一分解，并依據(jù)從具體到一般、從感性到理性，以宏微結(jié)合的視角引發(fā)學(xué)生思維進(jìn)階。首先，“做一做”學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)，根據(jù)桌上的試劑探究哪些物質(zhì)能與酸、堿發(fā)生反應(yīng)。接著，“畫一畫”思維導(dǎo)圖，從宏微或微觀角度畫出酸和堿的化學(xué)性質(zhì)思維導(dǎo)圖，梳理脈絡(luò)，構(gòu)建知識(shí)框架。然后，“講一講”典型例題，從“宏微—微觀—符號(hào)—曲線”四重表征來解讀鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，建立化學(xué)觀念，培養(yǎng)科學(xué)思維。最后，“測一測”當(dāng)堂檢測，在試題中查漏補(bǔ)缺，以宏微結(jié)合的方式解決化學(xué)問題。教師通過學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)探究，把復(fù)雜的酸和堿的化學(xué)性質(zhì)問題抽象成氫離子、氫氧根離子與其他微粒的“對(duì)話”，在梳理知識(shí)、例題講解中以宏微結(jié)合的角度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行提煉與升華，為當(dāng)堂檢測中解釋物質(zhì)及其變化的現(xiàn)象和解決實(shí)際問題奠定了基礎(chǔ)。

2.借助模型認(rèn)知，突破教學(xué)難點(diǎn)

模型認(rèn)知也是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，建模、推理、解釋等是化學(xué)學(xué)習(xí)中的常見環(huán)節(jié)，也是促進(jìn)化學(xué)高階思維發(fā)展的有效活動(dòng)。學(xué)生恰當(dāng)運(yùn)用模型思維有助于知識(shí)記憶和理解，能夠促進(jìn)宏微結(jié)合素養(yǎng)的形成與發(fā)展。由于微觀粒子用肉眼無法觀察，且內(nèi)容抽象，而初中學(xué)生還處于具體形象思維的階段，因此需要借助模型、視頻以及一些可直視的器材幫助學(xué)生構(gòu)建抽象思維能力、突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過建構(gòu)模型，學(xué)生可以從形象思維向抽象思維過渡，建立起宏觀與微觀之間的聯(lián)系。

例如，在學(xué)習(xí)“原子的構(gòu)成”時(shí)，模型是非常有效的“腳手架”。觀看a 粒子轟擊金箔的模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使學(xué)生更好地理解原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，教師可借助玩具“伸縮球”“木質(zhì)球”進(jìn)行模擬。伸縮球的展開和收縮分別模擬空心的原子和實(shí)心的原子，學(xué)生直觀地感受到原子內(nèi)部幾乎是空心的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)a 粒子能穿過。利用兩個(gè)質(zhì)量不同的木質(zhì)球相互撞擊，質(zhì)量小的木質(zhì)球撞擊質(zhì)量大的木質(zhì)球，極少數(shù)a 粒子被彈回，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)原子中間存在質(zhì)量較大、體積較小的原子核，由此進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型。

再如，學(xué)習(xí)“質(zhì)量守恒定律”時(shí)，教師可利用“電解水”的Flash 動(dòng)畫逐步引導(dǎo)學(xué)生觀察宏觀現(xiàn)象，思考微觀本質(zhì)。水分子分解成氫原子和氧原子，每兩個(gè)氫原子構(gòu)成一個(gè)氫分子，每兩個(gè)氧原子構(gòu)成一個(gè)氧分子。形象生動(dòng)的Flash 動(dòng)畫強(qiáng)化了信息傳達(dá)方式，構(gòu)建了化學(xué)反應(yīng)的微觀過程模型，幫助學(xué)生完成從宏觀辨識(shí)到微觀探析的過渡與遷移，進(jìn)而輕松突破宏微結(jié)合的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.融合信息技術(shù)，直達(dá)賦能高地

教育信息化2.0 時(shí)代，以5G、人工智能、云計(jì)算等為代表的新一代信息技術(shù)全面滲透到教育教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境的重構(gòu)。VR 實(shí)驗(yàn)、3D 實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)等使得微觀粒子可視化，云平臺(tái)、電子白板等實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程的智能化，線上線下融合教學(xué)促使學(xué)生學(xué)習(xí)定制的個(gè)性化。在智能算法的賦能下，在線練習(xí)題庫和測試系統(tǒng)可以自動(dòng)監(jiān)控和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果，為評(píng)價(jià)診斷帶來全新的視角與技術(shù)支撐。顯然，信息技術(shù)賦能催化了教學(xué)模式和學(xué)習(xí)范式的升級(jí)轉(zhuǎn)型，讓教與學(xué)變得智能而高效。

例如，學(xué)習(xí)“二氧化碳的性質(zhì)”時(shí)，由于二氧化碳既能溶于水又能與水發(fā)生反應(yīng)，常規(guī)實(shí)驗(yàn)很難單獨(dú)探究二氧化碳在水中的溶解性。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以輕松解決這一難題：把二氧化碳?xì)怏w通入水中，伸入測二氧化碳含量的探頭，以實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)幫助學(xué)生感受二氧化碳能溶于水，促進(jìn)了學(xué)生化學(xué)思維方式的轉(zhuǎn)變，發(fā)展了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理的思維能力，學(xué)生從宏微結(jié)合的視角出發(fā)，在解決化學(xué)問題的過程中形成了質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)。

又如，學(xué)習(xí)“構(gòu)成物質(zhì)的奧秘”時(shí)，教師在線發(fā)布“當(dāng)堂檢測”試題，學(xué)生在線答題并提交。教師依據(jù)云平臺(tái)反饋的評(píng)價(jià)信息，分析學(xué)生得分率、完成速度等各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)整教學(xué)。教師可針對(duì)大多數(shù)學(xué)生的錯(cuò)題當(dāng)堂集中講解，并在課后進(jìn)行變式訓(xùn)練補(bǔ)充。針對(duì)個(gè)別學(xué)生存在的學(xué)習(xí)問題，教師可在課后加強(qiáng)個(gè)別輔導(dǎo)。實(shí)踐表明，信息技術(shù)賦能化學(xué)教學(xué)，有利于管理教學(xué)進(jìn)度、調(diào)整教學(xué)流程，促進(jìn)了學(xué)生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的發(fā)展，充分發(fā)揮了“教學(xué)評(píng)”一體化的激勵(lì)和發(fā)展功能。

4.開展小組合作，驅(qū)動(dòng)協(xié)同學(xué)習(xí)

每個(gè)學(xué)生都有獨(dú)特的個(gè)性，小組內(nèi)每個(gè)學(xué)生在宏微結(jié)合知識(shí)學(xué)習(xí)上的表現(xiàn)是不一樣的。能力較強(qiáng)的學(xué)生往往能獨(dú)立完成學(xué)習(xí)，而能力較差的學(xué)生可能會(huì)陷入學(xué)習(xí)的困境。小組合作學(xué)習(xí)是小組成員之間通過相互溝通與交流，進(jìn)行平等競爭與合作以及共享討論結(jié)果的活動(dòng)形式，它是課堂學(xué)習(xí)的重要方式和有效手段。部分宏微結(jié)合知識(shí)較難，學(xué)生容易出現(xiàn)現(xiàn)有知識(shí)能力無法應(yīng)對(duì)的情況，很難獨(dú)立解決問題。教師可充分考慮學(xué)生的性別、背景、能力、性格等多重因素，遵循“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則科學(xué)分組，依靠團(tuán)隊(duì)的力量碰撞思維的火花，實(shí)現(xiàn)學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的最大化提升。

例如，學(xué)習(xí)“復(fù)分解反應(yīng)”時(shí)，組長先帶領(lǐng)組員設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，再分工合作，一部分同學(xué)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)操作，一部分同學(xué)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)記錄，大家一起觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，討論產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因，從宏觀和微觀層面分析物質(zhì)的變化，最后由一部分同學(xué)負(fù)責(zé)匯報(bào)展示。小組合作有效實(shí)現(xiàn)了“1+1＞2”，使得同伴互助的作用最大化，學(xué)生不僅突破了宏微結(jié)合知識(shí)難點(diǎn)，對(duì)化學(xué)概念、原理和規(guī)律進(jìn)行了提煉和升華，形成了化學(xué)觀念，而且在小組角色中表現(xiàn)出了責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

又如，復(fù)習(xí)任務(wù)也非常適合開展小組合作，組員之間相互配合有助于延伸知識(shí)的廣度、挖掘知識(shí)的深度。復(fù)習(xí)“化學(xué)方程式”時(shí)，教師布置任務(wù)從宏微結(jié)合的視角繪制知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖。在小組討論中，學(xué)生們你一言我一語，在圖形選擇、宏微知識(shí)邏輯關(guān)系梳理、構(gòu)圖美化、作品展示的過程中，充分發(fā)揮合作的優(yōu)勢(shì)，內(nèi)化宏微結(jié)合知識(shí)，在合作中實(shí)現(xiàn)了共贏。

5.凝聚家校合力，挖掘育人功能

父母陪伴子女讀書學(xué)習(xí)，對(duì)子女學(xué)習(xí)的各個(gè)方面均有著顯著的正向預(yù)測作用。相比較而言，父親陪伴讀書對(duì)子女學(xué)習(xí)各方面的影響效應(yīng)要略大于母親陪伴讀書對(duì)子女學(xué)習(xí)的影響效應(yīng)。[20]要想最大化地提升學(xué)生的宏微結(jié)合素養(yǎng)水平，只靠教師在學(xué)校的工作是不夠的，還需要教師攜手家長共同督促。當(dāng)然，家校之間的互動(dòng)、溝通與合作不能拘泥于表面的形式，而是要圍繞共同目標(biāo)轉(zhuǎn)變教育觀念，講究合作策略，注重合作方法，走向真正的合作。家長督促完成作業(yè)是家校合作的途徑之一，家長以多種形式合理參與學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，不僅能融洽親子關(guān)系，營造和諧氛圍，還可以助推學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的提升。

大多數(shù)處于青春期的初中生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)習(xí)自覺性較差，被動(dòng)學(xué)習(xí)的現(xiàn)象明顯。家長若能檢查家庭作業(yè)的完成情況，對(duì)作業(yè)的量和質(zhì)初步把關(guān)，學(xué)生會(huì)更加重視化學(xué)的學(xué)習(xí)。特別是在宏微結(jié)合學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的過程中，學(xué)生很容易在學(xué)習(xí)微觀粒子時(shí)進(jìn)入學(xué)習(xí)瓶頸期，產(chǎn)生退縮心理，家長督促作業(yè)的時(shí)候，就會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)掌握以及情感波動(dòng)的異常，及時(shí)干預(yù)調(diào)整，從而有效促進(jìn)學(xué)生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的提升。當(dāng)然，青春期的中學(xué)生也是叛逆的，家長如果過分關(guān)注與干預(yù)，或以“嘮叨”的形勢(shì)叮囑，督促完成化學(xué)作業(yè)的方法、語言或情緒不恰當(dāng)也會(huì)起到負(fù)向作用。因此，在參與學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，家長要注意方法與技巧，在和諧親子互動(dòng)的過程中進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)水平的提升。

6.深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，助推素養(yǎng)提升

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課程教學(xué)的重要內(nèi)容，也是激發(fā)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的重要手段。宏微結(jié)合知識(shí)的難點(diǎn)在于微觀粒子看不見摸不著，但又真實(shí)存在。中學(xué)階段沒有能夠直接觀察微觀粒子的先進(jìn)儀器，因此實(shí)驗(yàn)成了學(xué)生認(rèn)識(shí)微觀粒子的最佳手段。巧妙的實(shí)驗(yàn)操作可以讓學(xué)生感受微觀粒子的真實(shí)存在，但并非所有實(shí)驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象都易于觀察。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將難以觀察的變化過程可視化，放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。與此同時(shí)，探究式實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生在基于證據(jù)的邏輯推理過程中親自感受、探索、查明問題的關(guān)鍵所在，尋求解決問題的最佳方案。在學(xué)生觀察到宏觀現(xiàn)象后，教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生思考變化背后的微觀本質(zhì)，在想象中體驗(yàn)微觀反應(yīng)過程或微觀結(jié)構(gòu)的實(shí)在性，進(jìn)階理解宏觀與微觀之間的聯(lián)系。

例如，學(xué)習(xí)“質(zhì)量守恒定律”時(shí)，教師可先通過演示實(shí)驗(yàn)“氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應(yīng)前后總質(zhì)量的測定”，提出“是否所有的化學(xué)變化前后，物質(zhì)總質(zhì)量都不變”的問題。然后，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)“碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)前后總質(zhì)量的測定”，不同的小組由于裝置不同會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論不同，由此引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突。接下來，教師通過“紅磷在空氣中燃燒前后總質(zhì)量的測定”實(shí)驗(yàn)微課，引導(dǎo)學(xué)生一步步剖析哪些物質(zhì)的質(zhì)量在反應(yīng)前后發(fā)生了變化，沿著科學(xué)家的足跡，從特殊到一般歸納質(zhì)量守恒定律。最后，教師通過動(dòng)畫模擬電解水實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從微觀探析質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)，從宏微結(jié)合的視角認(rèn)識(shí)化學(xué)變化。如此層層遞進(jìn)，學(xué)生的宏微結(jié)合素養(yǎng)水平得到了有效提升，實(shí)驗(yàn)育人功能也得到了充分發(fā)揮。