基于Rasch模型的中學(xué)生化學(xué)微粒觀測(cè)評(píng)研究

黃泰榮 王輝

摘要： 微粒觀強(qiáng)調(diào)從宏微結(jié)合的視角認(rèn)識(shí)身邊物質(zhì)世界的思維方法，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的思維特征。根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，對(duì)微粒觀進(jìn)行了層級(jí)劃分，基于Rasch模型開發(fā)和優(yōu)化了測(cè)評(píng)工具，并且實(shí)施了測(cè)試及數(shù)據(jù)分析。研究顯示測(cè)評(píng)工具具有較好的信度、效度。測(cè)試結(jié)果表明：高中三個(gè)年級(jí)學(xué)生的微粒觀水平均達(dá)到“建立宏微關(guān)系”層次，其中高一和高二學(xué)生的微粒觀水平并沒有顯著差異，而都與高三學(xué)生有顯著差異；男生的微粒觀水平高于女生。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)微粒觀； Rasch模型； 測(cè)評(píng)工具

文章編號(hào)： 1005-6629（2022）11-0015-06

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問題的提出

微粒觀是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中明確提出的化學(xué)學(xué)科觀念之一［1］。作為重要的化學(xué)基本觀念之一，微粒觀強(qiáng)調(diào)從宏微結(jié)合的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的思維方法，充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的思維特征，是“宏觀辨識(shí)與微觀探析”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的具體表現(xiàn)形式。

近年來，中學(xué)生化學(xué)微粒觀的相關(guān)研究越來越引起人們的重視。已有研究凝練微粒觀的相關(guān)認(rèn)識(shí)，明確微粒觀的認(rèn)識(shí)對(duì)象和認(rèn)識(shí)角度，整體分析中學(xué)階段學(xué)生的微粒觀發(fā)展歷程或基于微粒觀分析某一主題內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)階，測(cè)查中學(xué)生的微粒觀發(fā)展?fàn)顩r，探查影響中學(xué)生微粒觀水平的因素，探討有效促進(jìn)中學(xué)生微粒觀發(fā)展的教學(xué)策略［2～6］，這為微粒觀的教學(xué)與評(píng)價(jià)提供了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)證支持。但已有研究關(guān)于微粒觀的測(cè)評(píng)研究仍存在一些不足，具體表現(xiàn)為：主要以微粒觀的認(rèn)識(shí)要點(diǎn)為測(cè)查內(nèi)容框架，缺少對(duì)微粒觀縱向發(fā)展水平的測(cè)查；主要以經(jīng)典測(cè)量理論為依據(jù)進(jìn)行測(cè)量建構(gòu)，存在傳統(tǒng)經(jīng)典測(cè)量理論的“樣本依賴性”和“工具依賴性”等缺點(diǎn)。

基于上述微粒觀相關(guān)研究的現(xiàn)狀與不足，本研究根據(jù)Rasch模型和微粒觀的發(fā)展層級(jí)，開發(fā)微粒觀測(cè)評(píng)工具，探查高中學(xué)生的微粒觀水平現(xiàn)狀，以期為高中學(xué)生微粒觀的培養(yǎng)提供參考。

2 中學(xué)化學(xué)微粒觀的測(cè)評(píng)理論基礎(chǔ)

2.1 基于Rasch模型的測(cè)評(píng)框架構(gòu)建

項(xiàng)目反應(yīng)理論以概率函數(shù)的形式描述項(xiàng)目作答反應(yīng)結(jié)果是如何受到被試能力水平和項(xiàng)目特性聯(lián)合作用的影響的［7］，Rasch模型是最常用的函數(shù)形式之一［8］。相比于經(jīng)典測(cè)量理論，項(xiàng)目反應(yīng)理論可將被試的能力水平和項(xiàng)目難度放在統(tǒng)一的度量尺，且項(xiàng)目參數(shù)不受樣本影響，被試能力不受測(cè)驗(yàn)影響。為了能設(shè)計(jì)出符合Rasch模型的測(cè)評(píng)工具，威爾森提出了“四基石”測(cè)量框架（見圖1）［9］。該框架有4個(gè)要素，包括結(jié)構(gòu)圖、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、結(jié)果空間和測(cè)量模型。

本研究主要基于威爾森四基石框架，結(jié)合中學(xué)生化學(xué)微粒觀的發(fā)展層級(jí)模型，根據(jù)四個(gè)基本要素設(shè)計(jì)中學(xué)生化學(xué)微粒觀測(cè)評(píng)工具的開發(fā)程序。

2.2 中學(xué)生化學(xué)微粒觀的理論模型構(gòu)建

2.2.1 中學(xué)生化學(xué)微粒觀的內(nèi)涵構(gòu)成模型

中學(xué)生化學(xué)微粒觀是學(xué)生經(jīng)過化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)，所獲得的對(duì)物質(zhì)微粒性的統(tǒng)攝性認(rèn)識(shí)，具體表現(xiàn)為個(gè)體主動(dòng)從宏微結(jié)合視角認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問題的思維習(xí)慣或思維模式，即宏觀-微觀認(rèn)識(shí)方式類型。從構(gòu)成要素看，微粒觀可由認(rèn)識(shí)對(duì)象、認(rèn)識(shí)角度、觀念性認(rèn)識(shí)和觀念性表現(xiàn)四方面要素構(gòu)成（見圖2），其中觀念性認(rèn)識(shí)是微粒觀內(nèi)涵實(shí)質(zhì)的關(guān)鍵要素，與認(rèn)識(shí)對(duì)象、認(rèn)識(shí)角度密切相關(guān)且匹配。所有的微粒觀認(rèn)識(shí)實(shí)質(zhì)上是對(duì)某一認(rèn)識(shí)對(duì)象的某一角度的認(rèn)識(shí)［10］。例如“微粒間的相互作用方式?jīng)Q定宏觀物質(zhì)的性質(zhì)”是基于微粒相互作用和宏觀現(xiàn)象角度對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)；“原子是化學(xué)變化中的最小粒子”則是基于微粒種類角度對(duì)物質(zhì)變化的認(rèn)識(shí)。

2.2.2 中學(xué)生化學(xué)微粒觀的發(fā)展層級(jí)模型

對(duì)于不同的觀念性認(rèn)識(shí)，其認(rèn)識(shí)角度的數(shù)量和層級(jí)會(huì)有所不同。因此，可根據(jù)各觀念性認(rèn)識(shí)的認(rèn)識(shí)角度水平高低，劃分各觀念性認(rèn)識(shí)的發(fā)展層級(jí)，進(jìn)而構(gòu)建起微粒觀的進(jìn)階框架。在充分分析各觀念性認(rèn)識(shí)相應(yīng)的認(rèn)識(shí)角度和認(rèn)識(shí)方式類型的基礎(chǔ)上，參考化學(xué)觀念的學(xué)習(xí)進(jìn)階［11］以及學(xué)生化學(xué)認(rèn)識(shí)方式發(fā)展的內(nèi)在邏輯［12］，構(gòu)建了如圖3所示的中學(xué)生化學(xué)微粒觀發(fā)展層級(jí)模型。

（1） 感知微粒存在。此水平主要是形成觀念的基礎(chǔ)，基于經(jīng)驗(yàn)感知物質(zhì)構(gòu)成微粒的客觀存在及其基本特性。相應(yīng)的觀念性認(rèn)識(shí)主要涉及基于微粒本身（如微粒種類、微粒數(shù)量、微粒特性等角度）的微觀認(rèn)識(shí)方式類型，例如物質(zhì)是由原子、離子、分子等不同層次微粒所構(gòu)成的；微粒是不斷運(yùn)動(dòng)的，微粒之間具有一定距離；原子是化學(xué)變化中的最小粒子；化學(xué)變化是微粒按照一定數(shù)目關(guān)系進(jìn)行的等。

（2） 認(rèn)識(shí)微觀特征。此水平主要是形成觀念意識(shí)和觀念雛形，從原子、分子等微粒視角定性分析常見物質(zhì)及其反應(yīng)的微觀特征。相應(yīng)的觀念性認(rèn)識(shí)主要涉及基于微粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)和微粒間相互作用的微觀認(rèn)識(shí)方式類型，例如微粒是可分的；不同層次的微粒本身是有結(jié)構(gòu)的；微粒之間存在不同類型的相互作用；微粒結(jié)構(gòu)是內(nèi)部微粒之間相互作用的結(jié)果；化學(xué)變化的本質(zhì)是某一層次微粒之間的相互作用等。

（3） 建立宏微關(guān)系。此水平主要是形成微粒觀念，基于宏觀與微觀、定性與定量視角對(duì)物質(zhì)及其變化的本質(zhì)特征進(jìn)行綜合分析。相應(yīng)的觀念性認(rèn)識(shí)主要涉及基于宏觀與微觀、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)方式類型，例如微粒的結(jié)構(gòu)決定微粒的性質(zhì)；微粒之間的相互作用方式?jīng)Q定宏觀物質(zhì)的性質(zhì)和現(xiàn)象；物質(zhì)的聚集狀態(tài)隨構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類、微粒之間的相互作用方式、微粒聚集程度的不同而有所不同，物質(zhì)的聚集狀態(tài)會(huì)影響物質(zhì)的性質(zhì)；物質(zhì)的量是聯(lián)系宏觀計(jì)量和微觀計(jì)量的橋梁等。

（4） 應(yīng)用微粒觀念。此水平主要是踐行微粒觀念，指導(dǎo)化學(xué)學(xué)習(xí)和解決化學(xué)問題。在此水平下，學(xué)生能認(rèn)識(shí)到微粒觀是重要的化學(xué)學(xué)科思維方式，能結(jié)合其他思維方式指導(dǎo)化學(xué)科學(xué)實(shí)踐。例如能運(yùn)用微粒觀念分析生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究中的簡單案例；能結(jié)合實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)、生活中的實(shí)際數(shù)據(jù)，并應(yīng)用物質(zhì)的量計(jì)算物質(zhì)的組成和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的計(jì)量關(guān)系；能整合微粒觀和其他觀念，分析物質(zhì)及其變化規(guī)律等。

3 中學(xué)生化學(xué)微粒觀的測(cè)評(píng)工具開發(fā)

3.1 開發(fā)程序

本研究以中學(xué)生化學(xué)微粒觀的發(fā)展層級(jí)模型作為測(cè)試項(xiàng)目設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。初步設(shè)計(jì)好各測(cè)試項(xiàng)目后，請(qǐng)兩位化學(xué)課程教學(xué)論專家進(jìn)行審核，并請(qǐng)五位化學(xué)教育碩士研究生進(jìn)行試做，根據(jù)其對(duì)試題的反饋進(jìn)行修改后才開展第一輪試測(cè)。第一輪試測(cè)后，基于Rasch模型檢驗(yàn)工具質(zhì)量并進(jìn)行調(diào)整，包括剔除質(zhì)量明顯不好的項(xiàng)目、增強(qiáng)表述的精確性、增強(qiáng)選項(xiàng)的迷惑性、調(diào)整測(cè)試項(xiàng)目的難度結(jié)構(gòu)等。相比于第一輪試測(cè)，第二輪試測(cè)所得的工具各項(xiàng)指標(biāo)有所改進(jìn)，正式測(cè)試與二輪試測(cè)的工具相同。

3.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

根據(jù)中學(xué)生化學(xué)微粒觀的發(fā)展層級(jí)模型，最初設(shè)計(jì)了包括選擇題和填空題在內(nèi)的不同難度題目共25道。結(jié)合兩輪試測(cè)的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行增刪、修改和調(diào)整，最終形成“中學(xué)生化學(xué)微粒觀測(cè)試卷”，其中包括8道單項(xiàng)選擇題（FT1～FT8）、13道填空題（FT9～FT21），共計(jì)21道題，24個(gè)評(píng)分項(xiàng)目。具體構(gòu)成與評(píng)分項(xiàng)目所屬水平對(duì)應(yīng)情況見表1。

4 中學(xué)生化學(xué)微粒觀的發(fā)展?fàn)顩r測(cè)查

4.1 樣本組成

兩輪試測(cè)及正式測(cè)試的樣本構(gòu)成如表2。正式測(cè)試的時(shí)間為2021年12月下旬，以廣東省某所國家級(jí)示范性普通高中作為樣本來源學(xué)校，采取分層抽樣和隨機(jī)抽樣相結(jié)合的形式，分別在高一、高二、高三年級(jí)隨機(jī)抽取兩個(gè)不同層次的班級(jí)，共計(jì)6個(gè)班的學(xué)生。測(cè)試時(shí)，高一年級(jí)學(xué)生樣本已完成必修第一冊(cè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，高二年級(jí)學(xué)生樣本已完成必修課程和選擇性必修1個(gè)模塊的學(xué)習(xí)，高三年級(jí)已完成高中化學(xué)課程的學(xué)習(xí)。最終實(shí)發(fā)試題277份，回收有效試題253份。

4.2 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Winsteps3.92.1檢驗(yàn)測(cè)評(píng)工具是否符合Rasch模型預(yù)期，將項(xiàng)目難度與學(xué)生能力轉(zhuǎn)換成具有等距意義的logit分，再運(yùn)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.3 工具質(zhì)量檢驗(yàn)

4.3.1 總體質(zhì)量分析

由表3可知，被試能力平均分估計(jì)為1.15，高于測(cè)評(píng)項(xiàng)目平均分，整份試卷的難度估計(jì)誤差僅為0.19，被試的估計(jì)誤差較大，但在許可范圍內(nèi)。項(xiàng)目擬合指數(shù)皆在理想值左右（即MNSQ接近1，ZSTD接近0），說明數(shù)據(jù)與模型具有較好的一致性。項(xiàng)目的分離度為6.98，達(dá)到超過2的要求；被試的分離度較低，為1.28。被試和項(xiàng)目的信度值都在許可范圍內(nèi)（0.5～1），但較項(xiàng)目信度而言，被試的信度值稍低。結(jié)合被試分離度，說明被試的能力分布還不夠廣。但總體上看，測(cè)評(píng)工具體現(xiàn)出較好的性能。

4.3.2 單維性檢驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)殘差對(duì)比圖表明，大部分的項(xiàng)目處于［-0.4，0.4］的區(qū)間范圍之內(nèi)，只有A（PT2）項(xiàng)目略超出了-0.4～+0.4的范圍，可認(rèn)為測(cè)評(píng)工具各項(xiàng)目具有單維性，僅測(cè)試中學(xué)生化學(xué)微粒觀水平這一種結(jié)構(gòu)，符合Rasch模型的基本假設(shè)。

4.3.3 項(xiàng)目-被試對(duì)應(yīng)

Rasch測(cè)量模型通過將項(xiàng)目難度和被試能力的分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為logit分，實(shí)現(xiàn)了兩者的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，其結(jié)果通過項(xiàng)目-被試圖來反映。結(jié)果表明，測(cè)評(píng)工具數(shù)據(jù)分布較廣，具有明顯的難度水平；學(xué)生能力分布較為理想，近似于正態(tài)分布。

4.3.4 項(xiàng)目擬合程度

在具體的項(xiàng)目擬合度上，除項(xiàng)目FT10-1的難度標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.59外，其余項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)誤差數(shù)據(jù)均在0.4以內(nèi)；外部和內(nèi)部擬合指數(shù)的MNSQ均在誤差允許范圍；外部和內(nèi)部擬合指數(shù)的ZSTD除少數(shù)值超出理想范圍外（PT1、 PT12、 PT19、 PT21），其他值均表現(xiàn)良好。

綜上分析，根據(jù)中學(xué)生化學(xué)微粒觀發(fā)展層級(jí)模型編制的測(cè)評(píng)工具在各信效度指標(biāo)上表現(xiàn)較好，符合Rasch模型要求，測(cè)得的結(jié)果可用于進(jìn)一步的分析。

4.4 研究結(jié)果

4.4.1 微粒觀水平的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Rasch模型通過將原始分轉(zhuǎn)換為logit分，從而將被試能力、項(xiàng)目難度放在同一把量尺上進(jìn)行比較。將中學(xué)化學(xué)微粒觀測(cè)試卷各個(gè)項(xiàng)目的難度估計(jì)進(jìn)行平均可得到每個(gè)水平的難度平均值，如表4所示，以此平均值作為判斷學(xué)生微粒觀發(fā)展水平的依據(jù)。當(dāng)學(xué)生的logit分值達(dá)到某一微粒觀水平的項(xiàng)目難度平均值時(shí)，則認(rèn)為學(xué)生達(dá)到了該微粒觀水平。

4.4.2 微粒觀水平的整體統(tǒng)計(jì)

為進(jìn)一步了解被試在各個(gè)觀念水平上的分布情況，對(duì)各觀念水平階段人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖4所示。結(jié)果表明，處于水平3的學(xué)生人數(shù)最多（138， 54.5%）；處于水平2和水平4的被試人數(shù)相近，分別占20.2%和24.5%；個(gè)別被試的觀念水平估計(jì)值處于水平1及以下（2， 0.8%）。

從具體的答題情況來看，多數(shù)學(xué)生能夠準(zhǔn)確說明常見物質(zhì)的構(gòu)成微粒，能夠解釋原子、分子的結(jié)構(gòu)特征，能夠從原子、離子、電子等不同層次的微粒視角，基于微粒種類-微粒間的相互作用-微粒數(shù)量-宏觀現(xiàn)象分析化學(xué)變化的本質(zhì)和規(guī)律；但學(xué)生在生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究的實(shí)際問題解決方面得分均值普遍偏低，例如消毒劑的有效氯問題（FT7）、植物營養(yǎng)液的配制（FT19）、電解法制備鋁的電子轉(zhuǎn)移問題（FT20）、鐵鹽混凝劑吸附效果的解釋（FT21）等。由此可見，被試學(xué)生大多能結(jié)合宏微視角綜合分析物質(zhì)及其變化的本質(zhì)特征，但缺乏運(yùn)用微粒觀解決實(shí)際問題的能力。

4.4.3 微粒觀水平的年級(jí)差異

根據(jù)3個(gè)年級(jí)微粒觀測(cè)試的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，被試樣本中3個(gè)年級(jí)的logit平均值分別為0.87、 0.89、 1.57。為了比較3個(gè)年級(jí)微粒觀水平差異的顯著性，對(duì)3個(gè)年級(jí)的logit均值進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明高一、高二并沒有顯著性差別，而高一與高三、高二與高三具有顯著性差別。3個(gè)年級(jí)在不同觀念水平上的人數(shù)及比例如表5所示：高一、高三中只有極個(gè)別學(xué)生低于或處于水平1；處于水平2的學(xué)生也分別只占本年級(jí)總?cè)藬?shù)的23.7%、 26.3%、 12.4%；各年級(jí)處于水平4的學(xué)生人數(shù)比例有較大差異，其中高三有近半數(shù)學(xué)生（42.3%）達(dá)到了水平4，而高一和高二達(dá)到水平4的學(xué)生人數(shù)比例偏低，占比分別為9.2%和17.5%。

從測(cè)試結(jié)果看，高一至高三學(xué)生的微粒觀發(fā)展水平變化并非線性遞增：高一學(xué)生多數(shù)處于水平3；高二學(xué)生出現(xiàn)了一定程度的分化，部分學(xué)生通過學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、官能團(tuán)與有機(jī)物性質(zhì)關(guān)系等內(nèi)容，提升了運(yùn)用宏微結(jié)合思維解決實(shí)際問題的能力，由水平3向水平4發(fā)展，但個(gè)別學(xué)生可能由于微粒性知識(shí)遺忘的原因?qū)е挛⒘Ｓ^的穩(wěn)定性受到影響而處在水平2，例如在“汞的構(gòu)成粒子”的考察項(xiàng)目（FT9）上，高一學(xué)生的測(cè)試結(jié)果明顯優(yōu)于高二學(xué)生，此現(xiàn)象可以解釋為“金屬汞由汞原子構(gòu)成”屬于初中知識(shí)范疇，相對(duì)高一學(xué)生而言，高二學(xué)生因長久不接觸而遺忘該知識(shí)點(diǎn)；對(duì)于高三年級(jí)，近半數(shù)學(xué)生已實(shí)現(xiàn)由水平3向水平4的發(fā)展。從不同年級(jí)的教學(xué)方式看，高一和高二是新授課階段，往往側(cè)重于新知識(shí)和核心概念的建構(gòu)，這可能導(dǎo)致學(xué)生雖然實(shí)現(xiàn)微粒性知識(shí)的積累，但其微觀思維并未能得到穩(wěn)定的發(fā)展；而高三是復(fù)習(xí)階段，學(xué)生往往通過單元復(fù)習(xí)、繪制概念圖等提升自身化學(xué)核心概念的結(jié)構(gòu)化水平，從而在化學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化建構(gòu)中實(shí)現(xiàn)自身微粒觀的顯著發(fā)展。綜上分析可知，微粒觀的發(fā)展和微粒性知識(shí)的積累并不是線性相關(guān)的，微粒觀水平的提高不僅來自微粒性知識(shí)的積累，更重要的是基于宏微結(jié)合思維的知識(shí)結(jié)構(gòu)化建構(gòu)，這也與黃瓊［13］、朱立娜［14］等關(guān)于知識(shí)水平對(duì)微粒觀發(fā)展影響的研究結(jié)果一致。

4.4.4 微粒觀水平的性別差異

表6顯示的是不同性別學(xué)生的微粒觀水平的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果。結(jié)果表明，男生的全距大于女生，男生的均值明顯高于女生。

通過方差分析（ANOV）進(jìn)一步比較學(xué)生微粒觀性別差異的顯著性。表7的檢驗(yàn)結(jié)果表明，男、女2組的方差齊性，測(cè)驗(yàn)的Sig.為0.000，小于顯著性水平0.05，即男、女生之間具有顯著性差異，男生的表現(xiàn)優(yōu)于女生。作為一種化學(xué)認(rèn)識(shí)方式，微粒觀強(qiáng)調(diào)從宏微結(jié)合的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化本質(zhì)特征的思維模式。而在化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)中，相比于女生，男生喜歡獨(dú)立思考，思維比較發(fā)散，并且能深入到事物的本質(zhì)［15，16］。由此可以認(rèn)為，男生在認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的微觀本質(zhì)特征上可能具有一定的思維優(yōu)勢(shì)，從而有利于自身微粒觀的發(fā)展。

5 研究結(jié)論與啟示

5.1 研究結(jié)論

測(cè)試結(jié)果表明，高中三個(gè)年級(jí)學(xué)生的微粒觀水平均達(dá)到“建立宏微關(guān)系”層次；高一和高二的微粒觀水平分布有一定差異，但不顯著，高一、高二都分別與高三學(xué)生有顯著性差異；男生的微粒觀水平顯著高于女生。

5.2 研究啟示

（1） 學(xué)科知識(shí)是學(xué)科觀念的必要基礎(chǔ)，重視對(duì)學(xué)生觀念培養(yǎng)的同時(shí)也不能忽略知識(shí)的重要性。上述測(cè)試結(jié)果表明，微粒性知識(shí)的遺忘對(duì)學(xué)生微粒觀發(fā)展有較大的影響。因此，在對(duì)學(xué)生的微粒觀進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，最基本的是要先對(duì)微粒性知識(shí)進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生不僅僅是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶和學(xué)習(xí)，更多的是需要基于微粒觀對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化建構(gòu)。

（2） 從微粒觀的學(xué)習(xí)進(jìn)階可以看出，微粒觀的形成是一個(gè)連貫性、整體性的遞進(jìn)過程。因此，在實(shí)際教學(xué)中，教師需依據(jù)微粒觀的內(nèi)涵及其發(fā)展層級(jí)，梳理不同主題知識(shí)的微粒觀發(fā)展歷程，對(duì)單元教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。比如，縱觀初高中微粒觀發(fā)展歷程，初中基本處于“感知微粒存在”階段，此時(shí)只要求學(xué)生知道構(gòu)成物質(zhì)的微粒及其基本特征，初步認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)，并基于化學(xué)方程式初步建立宏微關(guān)系即可。到了高中必修1化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)特征分析時(shí)，出現(xiàn)了“認(rèn)識(shí)微觀特征”的學(xué)習(xí)進(jìn)階。因此，本模塊教學(xué)要以學(xué)生初中學(xué)過的熟悉的化學(xué)反應(yīng)為載體，引導(dǎo)學(xué)生從離子、電子等視角認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)，建立離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)的概念，并通過操作實(shí)驗(yàn)加深理解。

（3） 測(cè)試結(jié)果表明，學(xué)生普遍缺乏運(yùn)用微粒觀解決實(shí)際問題的能力。真實(shí)的問題情境是學(xué)生學(xué)科觀念形成和發(fā)展的重要載體，為學(xué)生學(xué)科觀念提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)充分利用STSE問題、化學(xué)史實(shí)等富有教學(xué)價(jià)值的情境素材，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用宏微結(jié)合的思維方式解決實(shí)際問題，從而促進(jìn)學(xué)生微粒觀的形成和發(fā)展。例如在進(jìn)行“水溶液的離子反應(yīng)與平衡”的教學(xué)時(shí)，教師可以利用鋁鹽和鐵鹽的凈水作用、可溶性鋇鹽的工業(yè)生產(chǎn)等實(shí)際案例，通過對(duì)電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等存在的證明及平衡移動(dòng)的分析，促進(jìn)學(xué)生微粒觀的形成與發(fā)展。

特別指出的是，本研究亦存在一定的局限性。一方面，本研究的測(cè)試樣本僅來源于某一國家級(jí)示范學(xué)校，缺乏其他層次學(xué)校的樣本，后續(xù)研究需選取更具代表性的樣本，以便獲得更可靠的結(jié)論。另一方面，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，高中3個(gè)年級(jí)學(xué)生微粒觀的差異主要表現(xiàn)在水平3上，這說明在該水平上還存在著不同的亞層，應(yīng)設(shè)計(jì)更多的項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)致考察，以建立起更為精確的微粒觀進(jìn)階框架。

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