浅谈化学“定量化”能力的测评问题和思维方式 .pdfVIP

浅谈化学“定量化”能力的测评问题和思维方式

浅谈化学“定量化”能力的测评问题和思维方式从“定性”到

“定量”是化学学科发展的里程碑,是人们对化学物质及其变化的认识

向纵深发展的结果。在化学学习中,随着学习进程的展开,必然要求学生

从量的角度来描述和探究物质的结构、组成和变化。传统化学课程将

“化学计算”作为一项基本技能,但从量的角度解决化学问题并非单纯

的数学运算,也并非简单的方法、技巧等技能的操练,而是“有意识、有

意义、有目的、有方法的认知和操作的共同体”[1]。学生依据化学基

础知识,运用数学方法解决物质组成、结构、变化中“量”的问题的能

力称为“定量化”能力。具备“定量化”能力,能使学生从量的方面认

识物质及其变化的规律,体验定量研究方法在化学科学研究和工农业生

产中的重要作用。

1“定量化”能力水平的构建

中学化学的“定量化”学习内容主要是以2个基本物理量——物

质的量和质量为核心,结合基本概念原理和元素化合物知识而展开。从

初中阶段以质量为核心到高中阶段以物质的量为核心,从核心概念到基

础计算再到综合计算,遵循了从宏观到微观、从简单到复杂的认知过程,

构建了从核心概念到基础计算再到综合计算的递进式体系。理解化学

概念的含义及化学原理、符号中所蕴含的量的关系是解决定量化学问

题的基础。Nakleh和Silberma(1993)的研究表明如果学生想要恰当

地处理定量化学问题,那么他们必须理解摩尔的含义

[2]。Koch(1995)指出学生初学化学时在寻找抽象化学符号和描述

化学过程之间的联系、分子式所提供的定量信息(比如计量关系)方面会

遇到困难。学生首先必须彻底掌握知识和方法,学会将化学符号转换成

有意义信息,才能解决定量化学问题[3]。Dori(2003)认为有关物质的量

的化学计算问题可以从复杂性和转换水平两个维度来进行分类。转换

次数越多,复杂性越大,学生解决化学计算问题时遇到的障碍就越多[4]。

“思想”是认识的高级阶段,是对事物本质的、高级抽象和概括的认识。

化学学科思想方法是对化学事实、化学理论以及化学方法的本质认识,

思想方法往往使得化学定量化问题的解决事半功倍。因此,根据“由简

单到复杂、由基础到综合、由具体到抽象”的“定量化”能力发展的

规律,构建如下由低到高的4个水平:

水平1:认识概念或符号中所蕴含的数量关系。如,认识化学方程式

等符号中所蕴含的质量关系;知道溶解度等概念中蕴含的数量关系;知道

物质的量等概念的计量含义等。

水平2:直接运用数量关系进行简单运算。如,根据化学式、化学方

程式进行简单的运算;利用物质的量等概念间的相互关系进行换算等。

水平3:整合或转换数量关系进行综合运算。如,分析和处理图表数

据或实验数据进行运算;对溶液中发生的化学反应进行运算等。水平4:

运用化学思想方法进行运算。如,运用守恒法、差量法、关系式法等思

想方法进行一些较为复杂的运算。

以上4个水平从认识数量关系到直接运用再到综合运用,最高水平

为运用化学思想方法,复杂性及转换水平逐渐增加,思维及定量化要求逐

步提高,水平的划分体现了化学学科学习的规律。

2“定量化”能力测评研究

依上述“定量化”能力的4个水平编制测量工具,运用Rasch模型

分析测验结果[5],修订和优化测量工具,并根据大样本测试结果分析学高

中生化学“定量化”能力现状以及发展规律等。

2.1研究工具

以“定量化”能力的4个水平层次为理论依据,编制了相应的测量

工具。第一轮试测结果经过Rasch模型检验之后,对某些项目进行了修

改,项目总数未变,形成了第二轮试测的测验卷,其中Q1~Q8是选择

题,Q9~Q13是建构反应题(建构反应题要求被试组织或建构一份答案,

在考查学生的高层次能力上具有优势,建构反应题的答案有封闭性答案

和开放性答案两种)。第二轮试测后再经Rasch模型检验修正后的测验

卷可用于大样本测试。具体项目与能力水平的对应如表1所示。

对于选择题而言,每一道题中均包含4个选项,仅有一个正确选项。

对于建构反应题而言,则采用等级评分。以下几例是对“定量化”能力

测验卷中项目的简要分析说明:

例1在10℃时,KNO3的溶解度是20g,则此温度下的饱和溶液中,

下列关