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“沉淀溶解平衡”认知结构测查及其学习困难分析 　　摘要：采用流程图法探测高中生有关“沉淀溶解平衡”的认知结构，研究结果表明，学生的纸笔测验成绩与其认知结构的广度、丰富度、信息检索率分别显著相关；学习成绩较高的学生认知结构的完备性好、延伸性强、系统性强、抽象概括水平高；学生“沉淀溶解平衡”认知的主要错误集中体现在“平衡影响因素”及“沉淀溶解平衡常数”方面，最后给出了相应的教学建议。 　　关键词：沉淀溶解平衡；认知结构；学习困难；流程图法；教学建议 　　文章编号：1008-0546（2016）10-0002-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B 　　doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.001 　　一、提出问题 　　“沉淀溶解平衡”是人教版选修4《化学反应原理》第三章“水溶液中的离子平衡”第四节的内容。此前，学生已经学习了溶解度、化学平衡等知识，学习了从化学平衡的角度去分析弱电解质的电离、水的电离、溶液的酸碱性及盐类的水解等现象。由于沉淀溶解平衡知识在实际生活、工农业生产、科学研究中的应用十分广泛，加之沉淀溶解平衡知识本身涉及的知识储备较多，导致这一内容成为高中化学教学的重难点之一。 　　目前关于“沉淀溶解平衡”的教学研究主要集中在教学设计与反思、教学策略研究、知识分析与习题解答等方面，而对学生具体学习结果与困难的研究较少。刘瑞东在《高中生化学平衡迷思概念的调查研究》中对沉淀溶解平衡的迷思概念进行测查，得出学生的迷思概念集中于：学生单纯地认定只要是加入固体就不影响平衡系统内各溶质的浓度；难溶性盐类易电离或是以为盐类皆可溶；加入溶剂不影响平衡；以盐类中所含金属的活动性大小判断平衡移动的方向等[1]。许凯旋在其硕士论文中对沉淀溶解平衡的迷思概念以及来源进行分析，并给出相应的教学建议[2]。这些研究能够在一定程度上反映学生关于“沉淀溶解平衡”学习的真实情况，但大多是对学生认知的片段式、零碎化的反映，未能对学生的学习结果进行系统地表征和呈现，未能探查有关具体内容的认知结构结果与学生纸笔测验成绩之间的关系。因此，本研究针对学生有关“沉淀溶解平衡”的认知结构进行了测查，呈现了学生相关认知的图形化整体表征结果，比较了学生认知结构及其与纸笔测验成绩之间的关系，分析了学生存在的学习困难，并给出了针对性的教学建议。 　　二、研究对象与方法 　　1. 研究对象 　　本研究选取西安市某中学高三30名学生进行访谈录音及纸笔测验（在高三一轮复习结束一周后实施访谈录音）。测验涉及的学科知识内容为人教版高中化学选修4《化学反应原理》中的“沉淀溶解平衡”。 　　2. 研究方法 　　本研究采取流程图法[3-5]测查学生相关认知结构，其基本步骤如下。 　　第一步，访谈录音。提出不含任何提示性语言的三个问题：①关于沉淀溶解平衡你认为有哪些重要的知识点或重要概念？②你对以上所说的知识点或概念能不能描述更详细（具体）一些？③你能告诉我以上所说的知识点之间有什么联系吗？对学生的回答过程进行录音。 　　第二步，转录并绘制流程图。将学生的访谈录音转化成文字形式，并用顺序箭头和回归箭头分别表明其中的概念呈现顺序和概念重现关系（见图1）。例如，在学生1的流程图中，叙述5提及“沉淀溶解平衡的特征包括：逆、等、动、定、变”，叙述6、7、8、9分别对上述“逆”“等”“定”“变”进行了说明，即出现了“逆”“等”“定”“变”等信息的重现，因此有4个由叙述6、7、8、9指向叙述5的回归箭头。 　　第三步，基于流程图的变量统计和内容分析。变量统计涉及认知结构的五个核心变量即广度、丰富度、整合度、信息检索率、错误描述，内容分析主要从质性评价的角度对学生的认知结构进行评价。 　　三、结果与讨论 　　1. 个体认知结构差异分析 　　根据流程图计算认知结构变量的方法如下：①广度：用流程图中的知识点数目表示，即学生1、2、3认知结构广度依次为20、12、4。②丰富度：以流程图中回归箭头的总数来表示，如学生1认知结构的丰富度为17。③整合度：用[丰富度/（广度+丰富度）]的值来表示，如学生1认知结构的整合度为17/（17+20）=0.46。④错误数：出现错误叙述的知识点总数，如学生1认知结构的错误数为2。⑤信息检索率：表示被试回忆知识时的效率，用（广度/时间）的值表示。如学生1认知结构的信息检索率为20/191=0.104。 　　表1展示了3名学生“沉淀溶解平衡”认知结构变量的统计结果。 　　由表1可见，学生1“沉淀溶解平衡”认知结构的广度、丰富度、整合度、信息检索率均明显优于学生2、3，说明学生1“沉淀溶解平衡”的相关知识最为完备，知识间的联系丰富、整合度高，具有更高的信息检索效率即其认知结构的可利用性更强。