基于MAS问题编码的化学知识多重表征研究)VIP专享VIP免费

基于MAS问题编码的化学知识多重表征研究张怡纳王祖浩华东师范大学化学系，上海200062摘要:本研究主要借鉴MAS问题编码的方法，对化学中宏观表征、微观表征、符号表征两两之间的转换以及三重表征间的转换问题，以测试的形式，就学生在单维转换中表现出的差异进行了因素分析，并对某一转换水平在单维、多维转换中的转换能力作了比较，以期为提高学生三重表征思维提供有益的启示1．问题的提出化学是一门在分子、原子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。物质的性质体现在宏观变化上，物质的组成、结构等微观知识则是理解性质，把握变化本质的基础。而化学符号作为联系宏观与微观的桥梁，是化学学习的重要工具。因此，对化学知识进行宏观表征、微观表征和符号表征，并在三者间实现有机的联系，即进行三重表征，可以说是化学学习的精髓所在。MAS，即多维分析系统(multidimensionalanalysissystem)，它最初被设计用于确定与摩尔相关的化学定量问题的难度。MAS系统分析了解决某类问题所需的几种知识维度，并对每一种维度的难度要求从低到高进行赋值，然后再依据问题涉及的知识维度和难度水平对问题进行编码，从而实现对该类问题的难度分类[1]。例如对于“摩尔”这一知识点的问题解决，MAS系统的维度设置包括三个转换水平：宏观符号、微观符号、符号过程，难度分类值为0、1、2、3，其问题分类具体规则如下：表1摩尔问题的MAS问题编码规则难度百位符号过程十位微观符号个位宏观符号0没有化学反应过程没有微粒没有质量1有化学反应过程，有化学方程式摩尔微粒以“克”为单位的质量2有化学反应过程，没有反应方程式摩尔微粒和阿伏加德罗常数各种单位制的质量3有化学反应过程，限定参与反应的物质微粒的比较质量的比较、分子式根据上述分类规则，对于不同的摩尔问题可分别进行编码，例如NO2的摩尔质量是多少？根据上述问题编码规则，该题的MAS问题编码确定为001。本研究借用了MAS系统的方法，对化学问题分别进行编码，研究学生对化学中三种知识表征间的转换能力。根据问题涉及的知识表征，本研究设置了三种维度的知识表征间的转换水平：宏观微观、微观符号、宏观符号。其中单维度指的是仅包含一种上述转换水平，多维度指的是包含一种以上上述转换水平。根据解决问题所需的不同表征间的转换方向分为0、1、2三类，具体的MAS问题编码规则如下所示：表2本研究MAS问题编码规则水平方向百位宏观微观十位微观符号个位宏观符号0不含宏观与微观转换不含微观与符号转换不含宏观与符号转换1微观→宏观微观→符号符号→宏观2宏观→微观符号→微观宏观→符号2．研究设计2.1研究目的本研究旨在考查高中学生化学宏观表征、微观表征、符号表征两两之间的转换能力。通过学生间转换能力的差异比较以及某一转换水平在不同维度下转换情况的分析，旨在为提高学生进行三重表征的能力提供有益的借鉴。2.2研究对象本研究选取上海市两所高级中学高三学生为被试，按照化学学习基础的好坏，对被试进行分组。将学习基础较好的学生归为一组(以下简称A组被试)，将学习基础相对较差的学生归为另一组(以下简称B组被试)。其中，A组被试共90人，B组被试共50人。2.3测试材料根据研究目的，将进行两次测试，测试中涉及到的化学知识均为学生在高一高二中已学的，测试一和测试二将分别反映学生单维度转换的情况和多维度转换的情况。测试一与测试二的MAS问题编码如下：MASNo.测试一：单维度转换001、002、010、020、100、200测试二：多维度转换021、102、012、202、211、221本研究测试所选试题涵盖了高中阶段所学的化学基础知识，所涉及的章节内容较广。为确保测试结果与研究结论具有一定的信度与效度，在试题的选择上，对于同一转换水平同一转换方向的试题，在难度上应尽量保证一致。2.4研究方法本研究采用对比分析的研究方法，其中测试一在A组被试和B组被试间进行，考察两组被试在单维度转换能力上的差异，并揭示了造成这种差异的可能的原因；测试二在A组被试内进行，测试结果将与测试一的结果共同形成某一转换水平在不同维度下的转换情况，并作比较分析。3．结果与分析3.1单维度转换结果处理与分析对两组被试在测试一...