基于mas问题编码的化学知识多重表征研究

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1、基于ＭＡＳ问题编码的化学知识多重表征研究张怡纳　王祖浩　　摘要：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。　　关键词：宏观表征；微观表征；符号表征；MAS问题编码　　文章编号：1005－6629(2008)03－0011－04中图分类号：G633.8文献标识码：B　　　　1问题的提出　　　　化学是一门在分子、原子水平上研究

2、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，而物质的组成、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徽观的桥梁，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

3、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　　　　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

4、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　　　　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，为提高学生进行三重表征的能力提供有益的借鉴。　　2.

5、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成(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：　　　　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

6、果与研究结论具有一定的信度与效度，对于同一转换水平同一转换方向的试题，在试题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中的回答情况进行了结果处理，其单水平转换的正确率分别见表3及表4所示。　　　　表3A组被试单维度转

7、换正确率统计结果　　　　由以上两表可见，在单维度转换中，A组被试的总体正确率普遍高于B组被试，两组被试间的差异较为显著。从测试一中两组被试的回答情况来看，化学基础较好的A组被试由于本身具备了比较全面系统的宏观表征、微观表征、符号表征的知识，能更为顺利地进行不同表征间的单维度转换，下面将通过两个问题实例具体加以说明。　　问题1(MASNo.100)：下图是金刚石熔融状态下的微观结构，请解释为什么金刚石在室温下是固体？　　　　分析：该题需要学生提取题干中的有效宏观表征信息——金刚石的高熔点，和微观表征信息——金刚石中碳原子共价键结合的方式，来

8、建立由微观到宏观的转换——结构决定性质，答对的学生往往会注意到问题中这些“有效信息”，层层推进地把问题解释清楚、全面。而在答错的学生中，有相当一部分学生只提到了“金刚石是原子晶体”，即而说明它