虛擬仿真軟件應(yīng)用對(duì)高中生模型認(rèn)知影響的實(shí)證研究

婁珀瑜 王祖浩

摘要：?針對(duì)線上教學(xué)中真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法開展的困境，以虛擬仿真軟件為教學(xué)資源，對(duì)來自陜西省X市某校195名高二年級(jí)學(xué)生開展實(shí)證研究，討論虛擬仿真軟件應(yīng)用對(duì)高中生模型認(rèn)知的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于播放實(shí)驗(yàn)視頻，“虛擬仿真軟件+PPT”教學(xué)方式對(duì)學(xué)生化學(xué)模型認(rèn)知更具顯著影響;該教學(xué)方式更適合于中低先前知識(shí)組學(xué)生學(xué)習(xí)，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分分析學(xué)情，進(jìn)一步考慮學(xué)生已有知識(shí);在教學(xué)資源設(shè)計(jì)研發(fā)中應(yīng)對(duì)學(xué)生認(rèn)知過程進(jìn)行深入討論。

關(guān)鍵詞：?虛擬仿真軟件;?模型認(rèn)知;?教學(xué)方式;?先前知識(shí)

文章編號(hào)：?10056629（2021）07000806

中圖分類號(hào)：?G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?B

中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生對(duì)化學(xué)模型的理解存在較大困難，很大程度上是由于知識(shí)抽象性及學(xué)生自身學(xué)習(xí)能力不足產(chǎn)生的。真實(shí)實(shí)驗(yàn)的開展對(duì)學(xué)生理解化學(xué)模型有重要作用，但線上教學(xué)使真實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)施受到極大限制。在無法開展真實(shí)實(shí)驗(yàn)的情況下如何通過線上教學(xué)幫助學(xué)生對(duì)抽象、復(fù)雜的化學(xué)模型進(jìn)行建構(gòu)成為具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，大多數(shù)教師選擇實(shí)驗(yàn)視頻和虛擬實(shí)驗(yàn)來代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生化學(xué)模型認(rèn)知進(jìn)行培養(yǎng)。鑒于化學(xué)知識(shí)的復(fù)雜性，學(xué)生已有知識(shí)基礎(chǔ)是影響學(xué)習(xí)成績(jī)的主要因素之一，研究線上教學(xué)中不同教學(xué)方式和學(xué)生先前知識(shí)的交互作用對(duì)高中生化學(xué)模型認(rèn)知培養(yǎng)效果的影響是非常必要的。

1?問題提出

虛擬仿真軟件作為模擬和再現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和實(shí)驗(yàn)過程的一種方式[1]，在化學(xué)教學(xué)中除了再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)之外，還可以模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的微觀世界，幫助學(xué)生建立宏觀與微觀的聯(lián)系[2]。已有學(xué)者對(duì)此開展了較多實(shí)踐，Shwartz?Gabby團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)不同教學(xué)情境中教師對(duì)學(xué)生的關(guān)注均處于“多焦點(diǎn)”狀態(tài)，且隨教學(xué)時(shí)間的增加而增加[3]，但并未對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行討論;還有研究發(fā)現(xiàn)技術(shù)增進(jìn)的學(xué)習(xí)環(huán)境有助于學(xué)生提高概念理解[4];顧瑩等人在“擴(kuò)散”主題中對(duì)可視化模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，認(rèn)為含有建模工具的學(xué)習(xí)環(huán)境能夠?yàn)椴煌綄W(xué)生的模型建構(gòu)提供支持[5];冉鳴團(tuán)隊(duì)開發(fā)了氯氣的制備和性質(zhì)等虛擬仿真軟件，發(fā)現(xiàn)通過虛擬實(shí)驗(yàn)以及微觀世界模擬幫助學(xué)生完成化學(xué)概念及相關(guān)原理學(xué)習(xí)更為有效[6]。

從化學(xué)模型視角理解“模型認(rèn)知”，就是“基于科學(xué)模型來認(rèn)知原型”，即運(yùn)用化學(xué)模型作化學(xué)表征，進(jìn)行解釋、論證、預(yù)測(cè)和驗(yàn)證等[7]。學(xué)生模型認(rèn)知能力的缺失使其在概念學(xué)習(xí)中存在較大的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)有效幫助學(xué)生概念學(xué)習(xí)的策略性方法是學(xué)生模型認(rèn)知能力提升的關(guān)鍵。Ira?Caspari等學(xué)者發(fā)現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)真?zhèn)芜M(jìn)行模型構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生復(fù)雜概念學(xué)習(xí)[8];陳博殷等發(fā)現(xiàn)手持技術(shù)有助于學(xué)生深入理解化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化[9]。將抽象化學(xué)模型可視化呈現(xiàn)、為學(xué)生搭建腳手架的虛擬仿真軟件為模型認(rèn)知培養(yǎng)提供了良好的契機(jī)。

已有文獻(xiàn)中尚未見到教學(xué)實(shí)踐中虛擬仿真軟件應(yīng)用對(duì)學(xué)生化學(xué)模型認(rèn)知影響研究的報(bào)道。本研究從“虛擬仿真軟件+PPT”教學(xué)方式與“實(shí)驗(yàn)視頻+PPT”教學(xué)方式入手，采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究“虛擬仿真軟件在線上教學(xué)中是否是促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)化學(xué)模型認(rèn)知的有效途徑”，并對(duì)兩種不同教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生先前知識(shí)對(duì)模型認(rèn)知的影響進(jìn)行考察。

2?研究設(shè)計(jì)

2.1?研究對(duì)象

教學(xué)實(shí)踐對(duì)象是陜西省X市某公立省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化高中高二年級(jí)同一化學(xué)教師線上授課的四個(gè)平行班195名學(xué)生，其中男生96人，女生99人。學(xué)生已完成高中化學(xué)人教版必修1、必修2、選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》學(xué)習(xí)，具備足夠先前知識(shí)和對(duì)基本化學(xué)模型的理解。此外，他們?cè)谥暗幕瘜W(xué)學(xué)習(xí)過程中沒有使用虛擬仿真軟件的經(jīng)歷。

將線上教學(xué)第一周對(duì)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)模型認(rèn)知測(cè)評(píng)的結(jié)果按從高到低排序后確定前后約27%學(xué)生為高、低先前知識(shí)組，中間約46%學(xué)生為中先前知識(shí)組，每個(gè)班均有這三類學(xué)生。在四個(gè)班中隨機(jī)選擇兩個(gè)班為實(shí)驗(yàn)組，另兩個(gè)班為對(duì)照組，其中實(shí)驗(yàn)組98人，對(duì)照組97人。對(duì)兩組前測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果（p=0.610>0.05）顯示實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間不存在顯著性差異，說明前測(cè)階段兩個(gè)組學(xué)生模型認(rèn)知水平相當(dāng)。

根據(jù)學(xué)術(shù)倫理要求，所有被試學(xué)生及家長(zhǎng)在線上教學(xué)開展前均知曉本研究目的、內(nèi)容和程序，也了解前后測(cè)結(jié)果與學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)無關(guān)。前后測(cè)均在匿名情況下完成，要求被試學(xué)生將隨機(jī)抽取的編號(hào)填寫在測(cè)試卷指定位置，以保證前后測(cè)試卷對(duì)應(yīng)。允許被試學(xué)生有自主參與的選擇權(quán)，要求被試學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)單獨(dú)作答。

2.2?研究思路

研究在2020年2月至4月選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》[10]（第二至四章）新授課教學(xué)過程中開展實(shí)踐，第一章教學(xué)內(nèi)容在寒假前已經(jīng)結(jié)束，具體實(shí)施過程如圖1所示。

教學(xué)設(shè)計(jì)、測(cè)評(píng)試卷研制等準(zhǔn)備工作開學(xué)前完成，線上教學(xué)開始第一周和疫情平穩(wěn)返校后第一周，分別完成用時(shí)45分鐘的化學(xué)模型認(rèn)知測(cè)試，以評(píng)估學(xué)生線上教學(xué)開展前后模型認(rèn)知水平。前測(cè)為周末線上公布試題，45分鐘后學(xué)生將答案拍照提交，請(qǐng)家長(zhǎng)協(xié)助監(jiān)督，保證答題有效性;后測(cè)為返校后有教師監(jiān)督的紙筆測(cè)試。在教學(xué)實(shí)踐的10周中，每章結(jié)束后均根據(jù)實(shí)際情況對(duì)已有教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行精致化。

2.3?化學(xué)模型認(rèn)知水平劃分

結(jié)合高中學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，以教學(xué)中學(xué)生模型認(rèn)知的學(xué)習(xí)進(jìn)程為標(biāo)準(zhǔn)將模型認(rèn)知作為單一維度劃分為四個(gè)水平。這四個(gè)水平對(duì)學(xué)生模型認(rèn)知能力要求逐步提高，與布盧姆認(rèn)知學(xué)習(xí)領(lǐng)域目標(biāo)分類[11]具有一致性。

水平1?模型形成：?由熟悉的相似現(xiàn)象出發(fā)，借助于已有的化學(xué)概念或原理，建立說明這類現(xiàn)象關(guān)系或結(jié)構(gòu)的模型;

水平2?模型發(fā)展：?借助已有證據(jù)對(duì)形成的模型進(jìn)行分析、演算、推理，針對(duì)所得結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行補(bǔ)充和完善;

水平3?模型遷移：?利用優(yōu)化完善過的模型解決相似情境或新情境的實(shí)際問題;

水平4?模型重構(gòu)：?針對(duì)問題解決的實(shí)際情況，重新對(duì)模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正和重構(gòu)。

2.4?教學(xué)方案設(shè)計(jì)

“虛擬仿真軟件+PPT”教學(xué)方式可以通過人機(jī)交互將宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其化學(xué)變化本質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)微觀模擬，幫助學(xué)生建立宏觀與微觀的聯(lián)系，結(jié)合PPT呈現(xiàn)的知識(shí)總結(jié)提升，促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)接受到主動(dòng)建構(gòu)的轉(zhuǎn)變;“實(shí)驗(yàn)視頻+PPT”教學(xué)方式是通過實(shí)驗(yàn)視頻呈現(xiàn)宏觀實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象，借助PPT呈現(xiàn)微觀示意圖、原理等教學(xué)內(nèi)容。也就是說宏觀實(shí)驗(yàn)信息及微觀現(xiàn)象內(nèi)容載體不同且呈現(xiàn)順序不同，其余教學(xué)環(huán)節(jié)及教學(xué)要求相同。實(shí)施流程如圖2所示。

由圖2可以看到，教學(xué)活動(dòng)以科學(xué)探究解決實(shí)際問題為主線開展，在創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境基礎(chǔ)上展開四次探究活動(dòng)，最后進(jìn)行反思與評(píng)價(jià)。研究選用四川師范大學(xué)冉鳴教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)的虛擬仿真軟件，以學(xué)生化學(xué)模型建構(gòu)學(xué)習(xí)進(jìn)程為切入點(diǎn)開展。表1以“原電池”為例，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)重要內(nèi)容進(jìn)行呈現(xiàn)。

2.5?工具研制

化學(xué)模型認(rèn)知前后測(cè)卷研制過程中，參考王磊等學(xué)者[12]編制部分樣題，試測(cè)并優(yōu)化后，最終形成各包括20題項(xiàng)的前后測(cè)正式測(cè)試卷，即水平1：?模型形成（Q1～Q6共6個(gè)題項(xiàng)）;水平2：?模型發(fā)展（Q7～Q11共5個(gè)題項(xiàng)）;水平3：?模型遷移（Q12～Q17共6個(gè)題項(xiàng)）;水平4：?模型重構(gòu)（Q18～Q20共3個(gè)題項(xiàng)）。對(duì)單項(xiàng)選擇題采用二元計(jì)分，對(duì)開放式論述題采用等級(jí)評(píng)分。水平1計(jì)1分，水平2計(jì)2分，水平3計(jì)3分，水平4計(jì)4分。前測(cè)卷克隆巴赫系數(shù)α=0.802，后測(cè)卷克隆巴赫系數(shù)α=0.810。

3?結(jié)果分析

對(duì)后測(cè)卷賦分匯總后，選用WINSTEPS?3.74.0和SPSS?21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，探查學(xué)生模型認(rèn)知發(fā)展情況。

3.1?總體特征及被試模型認(rèn)知表現(xiàn)劃分

將原始分換算為單位為logit的對(duì)數(shù)尺度Rasch分并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在前后測(cè)中Rasch分全距均在6.5logit以上，表明被試模型認(rèn)知能力分布較廣。前測(cè)被試整體均值為0.63logit，后測(cè)被試整體均值為2.01logit，與前測(cè)相比后測(cè)學(xué)生表現(xiàn)出更高的模型認(rèn)知水平。

依據(jù)后測(cè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的被試能力分布，使用0.8logit、?1.48logit、?1.92logit和2.24logit進(jìn)行水平劃分，可以看出被試整體樣本能力估計(jì)均值為2.01logit，超過了水平3的閾值，說明線上教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后被試樣本模型認(rèn)知平均水平達(dá)到了模型遷移水平，但是離模型重構(gòu)水平尚有距離，也反映出化學(xué)模型教學(xué)確實(shí)是高中化學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)之一。

3.2?高中生模型認(rèn)知表現(xiàn)層級(jí)分布

后測(cè)中被試能力估計(jì)均值實(shí)驗(yàn)組為2.12logit，對(duì)照組為1.94logit，將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，t=-3.942，?p=0.009<0.05，說明線上教學(xué)結(jié)束后兩組學(xué)生模型認(rèn)知水平有顯著差異。

從表2數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)組中處于水平3、?4人數(shù)較多，即有超過80%的學(xué)生在線上學(xué)習(xí)結(jié)束后模型認(rèn)知測(cè)評(píng)中表現(xiàn)出中等偏上水平，達(dá)到了預(yù)期教學(xué)效果;有1%的學(xué)生位于水平1及以下，處于低水平層級(jí)。對(duì)照組同樣在水平3人數(shù)最多（42.2%），其次是水平4（28.9%）;但在具體人數(shù)上小于實(shí)驗(yàn)組人數(shù)，處于水平1和水平2人數(shù)較實(shí)驗(yàn)組多。也就是說，線上教學(xué)結(jié)束時(shí)實(shí)驗(yàn)組處于水平1和水平2學(xué)生數(shù)少于對(duì)照組，而在水平3實(shí)驗(yàn)組學(xué)生比例大幅度增加，到了水平4雖然有所下降，但仍略高于對(duì)照組。

實(shí)驗(yàn)組前測(cè)整體均分（0.62logit）略低于對(duì)照組（0.64logit），后測(cè)結(jié)果高于對(duì)照組，說明在真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法正常開展的情況下，虛擬仿真軟件對(duì)學(xué)生模型認(rèn)知培養(yǎng)的教學(xué)效果優(yōu)于實(shí)驗(yàn)視頻教學(xué)，且對(duì)處于模型發(fā)展和模型遷移層級(jí)的學(xué)生影響最大。

3.3?教學(xué)方式對(duì)不同先前知識(shí)組高中生模型認(rèn)知水平的影響

表2同時(shí)呈現(xiàn)了不同先前知識(shí)組被試樣本測(cè)評(píng)結(jié)果（Rasch分）分類統(tǒng)計(jì)情況及分別對(duì)三個(gè)不同先前知識(shí)組數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果?？梢钥闯霾煌惹爸R(shí)組學(xué)生中，實(shí)驗(yàn)組后測(cè)均值高于對(duì)照組，高水平先前知識(shí)組學(xué)生學(xué)習(xí)效果最好，中水平先前知識(shí)組學(xué)生次之，低水平先前知識(shí)組學(xué)生較弱。對(duì)高先前知識(shí)組學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組模型認(rèn)知水平均值均達(dá)到水平4，實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)效果，但無顯著性差異，可見教學(xué)方式不同對(duì)高先前知識(shí)組學(xué)生模型認(rèn)知情況影響不大，僅有1人處于水平2，經(jīng)訪談發(fā)現(xiàn)是對(duì)線上教學(xué)不適應(yīng)，學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變較慢導(dǎo)致。對(duì)中先前知識(shí)組學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組模型認(rèn)知水平均值均達(dá)到水平3，具有顯著性差異。實(shí)驗(yàn)組水平3人數(shù)多于對(duì)照組，水平2人數(shù)少于對(duì)照組，且處于實(shí)驗(yàn)組水平3人數(shù)遠(yuǎn)多于水平2人數(shù)，而對(duì)照組水平3和水平2人數(shù)差異不大。對(duì)低先前知識(shí)組學(xué)生而言兩組學(xué)生均值達(dá)到水平2，同樣具有顯著性差異，其余變化情況與中先前知識(shí)組相似。可以看出教學(xué)方式對(duì)中低先前知識(shí)組影響較大，實(shí)驗(yàn)組中低先前知識(shí)組學(xué)生模型遷移和模型重構(gòu)水平教學(xué)效果顯著，可以認(rèn)為“虛擬仿真軟件+PPT”教學(xué)方式更適合中低先前知識(shí)組學(xué)生學(xué)習(xí)。

3.4?討論

實(shí)證研究數(shù)據(jù)表明線上化學(xué)教學(xué)中“虛擬仿真軟件+PPT”教學(xué)方式對(duì)高中生化學(xué)模型認(rèn)知四個(gè)水平層級(jí)產(chǎn)生較好學(xué)習(xí)效果，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在人機(jī)交互及微觀現(xiàn)象模擬上優(yōu)勢(shì)較為明顯，這種創(chuàng)設(shè)模擬教學(xué)情境、促進(jìn)學(xué)生互動(dòng)的教學(xué)方式和行為對(duì)學(xué)生模型認(rèn)知發(fā)展有顯著作用，可以成為培養(yǎng)學(xué)生模型認(rèn)知能力的一種有效教學(xué)策略。

就線上教學(xué)結(jié)束后學(xué)生模型認(rèn)知水平整體而言，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在模型發(fā)展和模型遷移階段存在明顯的人數(shù)對(duì)比。其原因是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在學(xué)生模型認(rèn)知活動(dòng)過程中，能夠同步呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與對(duì)應(yīng)微觀現(xiàn)象，由于學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行建構(gòu)的同時(shí)會(huì)伴隨解構(gòu)階段[13]，這種動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)情境能夠幫助學(xué)生從宏觀角度出發(fā)結(jié)合微觀現(xiàn)象重新搭建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)形成新的模型。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)組課堂互動(dòng)次數(shù)明顯多于對(duì)照組，交流討論產(chǎn)生方案質(zhì)量也高于對(duì)照組。對(duì)照組動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)視頻與靜態(tài)PPT授課存在視覺上的先后順序，特別是在模型遷移階段部分章節(jié)由于實(shí)驗(yàn)視頻不夠齊全，對(duì)照組僅使用PPT授課，使得學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)差異較大，對(duì)學(xué)習(xí)效果影響較大。

對(duì)中先前知識(shí)組學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)組達(dá)到了水平3，說明虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為他們提供了較好的學(xué)習(xí)支持，這種視覺影響可以提高學(xué)生注意力和專注時(shí)間，實(shí)現(xiàn)信息從短時(shí)記憶向長(zhǎng)時(shí)記憶的轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生加深對(duì)模型的理解，并能夠引導(dǎo)學(xué)生從不同角度理解教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)模型重構(gòu)。這是對(duì)“虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)在具有明確界定的領(lǐng)域具有重要意義”[14]觀點(diǎn)的回應(yīng)，也說明虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)在這類學(xué)生模型認(rèn)知有效學(xué)習(xí)過程中具有重要作用。

對(duì)低先前知識(shí)組學(xué)生而言，雖然實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組學(xué)生均處于水平2，但是實(shí)驗(yàn)組測(cè)評(píng)均值高于對(duì)照組。由訪談可知虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的引入對(duì)此類學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度影響較大，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)中積極性明顯提高，愿意主動(dòng)參與。

綜上可知，虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)在輔助學(xué)生進(jìn)行化學(xué)模型認(rèn)知過程中具有較好的教學(xué)效果，且對(duì)中低先前知識(shí)組學(xué)生模型認(rèn)知高階層級(jí)（特別是模型遷移層級(jí)）教學(xué)效果較為顯著。與此同時(shí)，學(xué)生先前知識(shí)對(duì)模型認(rèn)知有顯著影響，對(duì)先前知識(shí)處于中等水平組學(xué)生變化最為明顯，低先前知識(shí)水平組學(xué)生次之，高先前知識(shí)水平組學(xué)生影響最小。因此，在設(shè)計(jì)基于虛擬仿真軟件的教學(xué)活動(dòng)時(shí)，需要優(yōu)先考慮學(xué)生已有知識(shí)水平，做好學(xué)情分析。

4?結(jié)論

虛擬仿真軟件作為有意義學(xué)習(xí)的教學(xué)資源，主要用于從多感官角度出發(fā)增強(qiáng)學(xué)習(xí)情境。通過實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)這種情境增強(qiáng)的學(xué)習(xí)環(huán)境有助于學(xué)生模型認(rèn)知的有效發(fā)展，在化學(xué)反應(yīng)原理線上教學(xué)中確保了學(xué)習(xí)效果。研究結(jié)果表明：

（1）?學(xué)生模型認(rèn)知的培養(yǎng)與教學(xué)方式存在顯著作用。新興技術(shù)在教學(xué)中的使用對(duì)屬于數(shù)字原住民的學(xué)生而言更具有吸引力，虛擬仿真軟件應(yīng)用本質(zhì)上是學(xué)生學(xué)習(xí)情境的增強(qiáng)。在實(shí)施“虛擬仿真軟件+PPT”教學(xué)方式時(shí)需根據(jù)現(xiàn)有條件，盡可能創(chuàng)設(shè)能夠幫助學(xué)生理解復(fù)雜概念、構(gòu)建復(fù)雜模型的學(xué)習(xí)情境。

（2）?具有不同先前知識(shí)水平的學(xué)生的模型認(rèn)知提升程度不同，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)目標(biāo)學(xué)生先前知識(shí)的分析至關(guān)重要。創(chuàng)設(shè)不同教學(xué)活動(dòng)時(shí)需盡可能滿足不同類型學(xué)生，例如具有高先前知識(shí)水平的學(xué)生能夠憑借基礎(chǔ)扎實(shí)的優(yōu)勢(shì)，更有能力理解知識(shí)并將其應(yīng)用于各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，同時(shí)進(jìn)一步將應(yīng)用范圍擴(kuò)展到章節(jié)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，因此在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)上不能僅限于基礎(chǔ)層面，需要適當(dāng)涉及具有提高性質(zhì)的學(xué)習(xí)任務(wù)。但低先前知識(shí)組學(xué)生需充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，針對(duì)其對(duì)抽象或復(fù)雜結(jié)構(gòu)較難理解的現(xiàn)狀，在教學(xué)活動(dòng)創(chuàng)設(shè)中搭建恰當(dāng)?shù)哪_手架。這就要求教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類分析，設(shè)計(jì)適合于不同水平的教學(xué)活動(dòng)。

（3）?虛擬仿真軟件設(shè)計(jì)對(duì)教學(xué)有效性至關(guān)重要，教學(xué)資源開發(fā)時(shí)應(yīng)對(duì)學(xué)生認(rèn)知過程進(jìn)行分析，在學(xué)生認(rèn)知和情感標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)，以激發(fā)學(xué)生更多感官，幫助他們將注意力集中在學(xué)習(xí)活動(dòng)上。

由于本研究設(shè)計(jì)的局限性，僅考察了兩種不同類型教學(xué)方式和三種不同先前知識(shí)水平對(duì)模型認(rèn)知的影響?；谔摂M仿真軟件的教學(xué)是否能夠全面培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，教師和學(xué)生是否對(duì)虛擬仿真軟件真心認(rèn)可等問題本研究無法得出結(jié)論，未來的研究可對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行進(jìn)一步探索。

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