13.（5）

依據一：現代認知心理學廣義知識分類觀點

運用原理和規則進行計算和判斷實驗設計設計實驗方案

依據二：布魯姆教育目標分類學

認知維度6.創造6.2計劃創造涉及將要素組成內在一致的整體或功能性整體。屬于創造類別的目標要求學生在心理上將某些要素或部件重組為不明顯存在的模型或結構。

測評題1.描述問題解決方案

2.選擇問題解決計劃

描述問題解決方案，填空題

依據三：考試大綱

設計實驗方案5.（6）⑤評價或改進實驗方案

14（1）①

依據一：現代認知心理學廣義知識分類觀點

化學策略性知識概念策略性知識的定義

依據二：布魯姆教育目標分類學

認知維度1.記憶/回憶之1.2回憶回憶涉及獲得提示（通常是一個提問）后從長時記憶中提取相關的知識。

測評題1.選擇題

2.驗證題

3.匹配題

簡答題

14（1）②

依據一：現代認知心理學廣義知識分類觀點

化學策略性知識應用應用策略性知識例子

依據二：布魯姆教育目標分類學

認知維度2.理解之2.2舉例舉例是指學生列舉出一般概念或原理的具體例子。舉例的同義詞是示例和實例。

測評題1.構答題

2.選擇題

簡答題

14（2）

依據一：現代認知心理學廣義知識分類觀點

化學策略性知識特點策略性知識特點

依據二：布魯姆教育目標分類學

認知維度4.分析分析涉及將材料分解成它的組成部分，并確定各部分之間的相互關系，以及各部分與總體結構之間的關系。

測評題1.構答題

2.選擇題

簡答題

15（3）（ⅰ）

依據一：現代認知心理學廣義知識分類觀點

化學策略性知識評價評價案例所用策略性知識的是否合理

依據二：布魯姆教育目標分類學

認知維度5.評價評價是指基于準則和標準作出判斷。

測評題學生評論自己的或他人的假設或創造成果簡答題

15（3）（ⅱ）

依據一：現代認知心理學廣義知識分類觀點

化學策略性知識設計?在教授“元素周期表”和“勒夏特列原理”所采用的化學教學策略

依據二：布魯姆教育目標分類學

認知維度6.創造創造涉及將要素組成內在一致的整體或功能性整體。屬于創造類別的目標要求學生在心理上將某些要素或部件重組為不明顯存在的模型或結構。

測評題1.描述問題解決方案

2.選擇問題解決計劃

描述問題解決方案，方案設計，簡答題

4.1.3測試題編制情況

根據上述測試題編制依據，最后的測試題的編制情況如下：

題號知識類型考察知識點認知維度

1陳述性知識PM2.5的概念、溫室氣體的成分、乙烯與聚乙烯的性質、綠色化學的概念水平1：回憶

2陳述性知識醫用酒精的概念、清潔燃料的種類、氨基酸和蛋白自的性質、常見危險化學品的標志—易燃固體水平1：回憶

3陳述性知識苯的結構特點、同分異構體的概念水平2：理解

4陳述性知識純凈物、混合物、強電解質、弱電解質、非電解質的概念水平2：理解

5陳述性知識Na2CO3和NaHCO3的化學性質（加熱、與AlCl3）、Na2O和Na2O2的物理性質水平3：應用

6陳述性知識CO與CO2的化學性質、NH4+離子的化學性質、Cl2

的溶解性、Fe與CuSO4的化學反應、除雜原理

水平3：應用

7陳述性知識有機物的官能團的化學性質：碳碳雙鍵、羧基、酯基、羥基、烷基水平4：分析

8陳述性知識構成原電池的四個基本條件：活潑性不同的兩極、電解質溶液或熔融態離子化合物、能自發進行的氧化還原反應、形成閉合的回路水平4：分析

9程序性知識有關容量瓶檢查漏水的操作步驟水平1：回憶

10程序性知識有關滴定的操作步驟水平1：回憶

11程序性知識蓋斯定律水平2：理解

12程序性知識阿伏伽德羅常熟的表達式水平2：理解

13（1）程序性知識過濾、洗滌所用的玻璃儀器水平1：回憶

13（2）程序性知識儀器交換后對產率的影響水平5：評價

13（3）①程序性知識分析表格H2SO4的濃度水平4：分析

13（3）②程序性知識分析1號試管的作用水平4：分析

13（3）③程序性知識離子方程式的書寫水平4：分析

13（4）程序性知識判斷制取氯氣裝置的可行性水平5：評價

13（5）程序性知識設計實驗方案水平6：創造

14（1）①策略性知識策略性知識的定義水平1:回憶

14（1）②策略性知識策略性知識的例子水平2：理解

14（2）策略性知識策略性知識的特點水平4:分析

15（3）（ⅰ）策略性知識評價案例所用策略性知識的是否合理水平5：評價

15（3）（ⅱ）策略性知識在教授“元素周期表”和“勒夏特列原理”所采用的化學教學策略水平6：創造

4.2測試題的實施

根據基于廣義認知心理學的化學知識分類、2001版的布盧姆教育目標分類學理論、2018年普通高等學校招生全國統一考試大綱（總綱）編制測試題。編制之后，請專家、化學教研員、化學一線教師進行修改評定。修改之后，測試卷在重慶市西南大學2015級免費師范生發放測試卷110份，回收有效測試卷99份，然后分析測試題。對于測試題的選擇題，選擇正確的獲得一分，不正確或沒有答案的都不得分；對于填空題和客觀題，完全正確的獲得一分，不正確、回答不完全或沒有給出答案的都不給分，最后計算得分的比率，利用Excel進行數據分析，測試題的分析情況如下：

題號知識類型考察知識點認知維度正確率題目類型

1陳述性知識PM2.5的概念、溫室氣體的成分、乙烯與聚乙烯的性質、綠色化學的概念水平1：識別0.99簡單題目

2陳述性知識醫用酒精的概念、清潔燃料的種類、氨基酸和蛋白自的性質、常見危險化學品的標志—易燃固體水平1：識別0.43一般題目

3陳述性知識苯的結構特點、同分異構體的概念水平2：理解0.99簡單題目

4陳述性知識純凈物、混合物、強電解質、弱電解質、非電解質的概念水平2：理解0.68一般題目

5陳述性知識Na2CO3和NaHCO3的化學性質（加熱、與AlCl3）、Na2O和Na2O2的物理性質水平3：應用0.6一般題目

6陳述性知識CO與CO2的化學性質、NH4+離子的化學性質、Cl2

的溶解性、Fe與CuSO4的化學反應、除雜原理

水平3：應用0.97簡單題目

7陳述性知識有機物的官能團的化學性質：碳碳雙鍵、羧基、酯基、羥基、烷基水平4：分析0.97簡單題目

8陳述性知識構成原電池的四個基本條件：活潑性不同的兩極、電解質溶液或熔融態離子化合物、能自發進行的氧化還原反應、形成閉合的回路水平4：分析0.99簡單題目

9程序性知識有關容量瓶檢查漏水的操作步驟水平1：回憶0.83簡單題目

10程序性知識有關滴定的操作步驟水平1：回憶0.94簡單題目

11程序性知識蓋斯定律水平2：理解0.93簡單題目

12程序性知識阿伏伽德羅常熟的表達式水平2：理解0.85簡單題目

13（1）程序性知識過濾、洗滌所用的玻璃儀器水平1：回憶0.83簡單題目

13（2）程序性知識儀器交換后對產率的影響水平5：評價0.29復雜題目

13（3）①程序性知識分析表格H2SO4的濃度水平4：分析0.95簡單題目

13（3）②程序性知識分析1號試管的作用水平4：分析0.94簡單題目

13（3）③程序性知識離子方程式的書寫水平4：分析0.91簡單題目

13（4）程序性知識判斷制取氯氣裝置的可行性水平5：評價0.69一般題目

13（5）程序性知識設計實驗方案水平6：創造0.62一般題目

14（1）①策略性知識策略性知識的定義水平1:回憶0.45一般題目

14（1）②策略性知識策略性知識的例子水平2：理解0.21復雜題目

14（2）策略性知識策略性知識的特點水平4:分析0.3復雜題目

15（3）（ⅰ）策略性知識評價案例所用策略性知識的是否合理水平5：評價0.69一般題目

15（3）（ⅱ）策略性知識在教授“元素周期表”和“勒夏特列原理”所采用的化學教學策略水平6：創造0.43一般題目

4.3被試題目的選擇

在上面的測試題當中，簡單題包括了題目1、3、6、7、8、9、10等等，選擇題目3、8、11作為眼動實驗的簡單題目；一般題包括了2、4、5、13（4）、13（5）等等，選擇題目2、13（5）、14（1）①作為眼動實驗的一般題目；復雜題包括了13（2）、14（1）②、14（2），選擇13（2）、14（1）②、14（2）作為眼動實驗的復雜題目。選擇這些題目的主要原因：首先需要考慮測試題所涉及的化學知識應該具有三種類型，即陳述性、程序性、策略性。其次、這些題目考察的內容具有典型性和代表性，能夠進一步體現大四化學師范生在解決這些測試題的過程中的眼動數據差異。

5眼動實驗研究

5.1實驗設計

以測試題分析得到的結果作為眼動材料，在西南大學大四化學免費師范生根據大學四年的化學專業平均分分層抽樣的學生作為被試對象進行3x3兩因素混合實驗，自變量是大學生水平和問題難度，因變量是所研究的眼動指標數據。本研究先是對學生水平和問題難度對眼動數據的影響進行差異性分析，然后再對同水平的學生的性別解決相同難度的問題進行差異性分析。

5.2實驗對象的選取

化學學優生、學中生、學困生的入組標準分別是：（1）瑞文標準推理測驗分數百分等級在25%~95%之間；（2）化學學業成績選擇在期中與期末考試成績的平均成績分別居于全班前15%、中間75%、后10%的學生；（3）教師評價其學習能力分別為優秀、中等、中等以下。[1]皇甫倩,王后雄,彭慧.高中生課堂參與度現狀及其影響因素的調查研究——以高中化學學科為例[J].教育理論與實踐,2015,35(23):55-57.根據標準（2），筆者收集到西南大學2015級化學免費師范生四學年專業課分數，按照專業平均分數由高到低進行排名。該專業總共有170名學生，前25名學生屬于化學學優生、后18名屬于化學學困生、其余學生屬于化學中等生。在這三個水平隨機抽取學生進行眼動跟蹤實驗。考慮到客觀因素，被試的信息如下表：

表被試信息

被試水平被試人數被試性別

男女

學優生633

學中生633

學困生633

5.3實驗材料及實驗工具

首先，將選擇的簡單題（第3、8、11題），中等難度題（第2、13（5）、14（1）題），復雜題（第13（2）、14（1）&（2）題）在word編輯之后，利用截圖手段，制作成相應的PNG格式。然后，將相應的圖片上傳到與眼動儀相連接的電腦中。最后，在軟件中建立三個實驗，文件名分別為簡單試題YWS，一般試題YWS，復雜試題YWS。

實驗工具是CaZe Tech

mini眼動儀。該眼動儀具有以下特點：①具有最新的眼動追蹤技術，②具有高精度③具有高可靠性。CaZe Tech mini眼動儀采用紅外補償照明技術，可以在任何光照條件下進行眼動追蹤實驗，保證其檢測的精度與穩定性。CaZe Tech mini眼動儀既可以通過屏幕端顯示刺激材料進行屏幕端的實驗測試，也可同步外部場景攝像頭進行實景研究。本研究中的實驗采取的是屏幕端實驗測試。CaZe Tech mini眼動儀只需要通過USB就可以完成實驗儀器的連接，支持最大24寸顯示屏，具有安裝簡單、快捷、對被試的要求和限制都很少，所以被試在自然狀態下就可以進行實驗檢測。CaZe Tech提供功能強大的操作軟件GazeLab,包括了數據采集和數據分析的全部功能，軟件界面用戶友好，操作簡便，可兼容E-Prime等眾多心理學刺激軟件。GazeLab可以進行網頁研究、網頁可用性測試、實景測試、視頻測試以及靜態圖片測試。所以GazeLab可以支持多種刺激材料，比如網頁、軟件、屏幕錄制、視頻、圖片、情景攝像頭。GazeLab可以輸出圖表，比如熱點圖、瞳孔數據、陰影圖、軌跡圖、3D餅狀圖、3D柱狀圖、Excel數據導出等。關于CaZe Tech mini眼動儀的具體參數如下：

表CaZe Tech

mini眼動儀參數

項目參數

采樣頻率60Hz

精度0.5°

尺寸19.6x1.8x1.7cm

操作距離40~80cm

頭部活動范圍50x30x30cm

顯示器尺寸最大24寸

單眼/雙眼追蹤雙眼

單/雙攝像頭追蹤雙攝像頭追蹤

標定方式9點、12點或16點標定自動標定

重量75g

?? 除CaZe Tech mini眼動儀之外，還有一臺與眼動儀相連接的筆記本電腦。該電腦用于測試題圖片的上傳、數據的記錄及輸出。在實驗的過程中，同時采用愛國者錄音筆對被試的口語發聲思維進行錄制，然后將口語記錄轉譯為書面文字材料。

5.4實驗程序

本實驗的被試來自西南大學2015級（大四）化學專業免費師范生的三個層次的學生，每個層次有6人，其中男女人數各一半。所以本實驗分三個部分，第一部分學優生Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6進行眼動追蹤實驗，第二部分學中生Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6進行眼動追蹤實驗，第三部分學困生K1、K2、K3、K4、K5、K6進行眼動追蹤實驗。

本實驗在西南大學化學化學學院的研究生科研樓弘光壘005實驗室進行。該實驗室滿足的條件是隔音效果好。正是因為隔音效果好的特點，所以盡可能地減少外界干擾因素，充分保證實驗數據的有效性，進而保證實驗的信效度。在整個實驗過程中，筆者作為主試，已經具備進行眼動實驗的基礎理論知識以及眼動儀的基本操作。

在進行學優生、學中生、學困生三部分的實驗過程中，每一部分的工作都是按照以下流程進行。

第一步，實驗前，主試者利用USB數據線將眼動儀和筆記本電腦連接，同時給筆記本電腦充上電，避免被試做眼動實驗的過程中筆記本電腦關機，影響實驗的進行。主試也要將愛國者錄音筆、被試的椅子、被試的測試卷、被試的簽字筆等提前擺放在課桌上。

第二步，被試進入實驗室，主試者講解本次實驗的目的及實驗的流程以及實驗的注意事項，同時安撫被試的緊張情緒，創設出一個輕松、安靜的實驗環境。

第三步，在實驗開始之前先對被試的眼部和頭部進行校準，讓被試熟悉實驗流程。

第四步，主試者宣讀指導語，指導語如下：“同學，你好。我是西南大學化學化工學院的碩士研究生。首先表示感謝，感謝你對本實驗的大力支持。然后我們將要進行一個實驗，實驗的目的是了解大家在解決不同類型化學知識相關問題解決過程中的思維過程，等一下我會在筆記本電腦的屏幕上呈現圖片，一張圖片上出現一道題目。你只需要按照順序完成該題目，手按空格鍵以表示可以切換到下一題，完成一組題之后，你需要用口述的形式敘述你剛才腦海中所想的內容，并且口頭說出問題答案，在這個過程中主試者進行記錄并錄音。”

第五步，實驗要求被試完成所有的題目，在完成題目的過程中，被試只能從筆記本電腦屏幕上獲取信息，同時被試要求在測試完之后立馬將解答題目的過程的思維以口語發聲報告的方式闡述自己解題的思維過程。主試者然后依據眼動數據和口語發聲報告的材料對學生的思維過程進行分析。

5.5眼動數據的選擇

凝視時間：

注視次數：注視次數是被試對某個區域或某個對象注視點的個數，反映了被試信息加工的次數。

5.6數據的記錄

實驗過程中選用CaZe

Tech mini眼動儀進行數據記錄，并用錄音筆記錄被試的口語發聲思維過程以及測試題的答案。將所得的眼動數據用Excel進行數據統計，然后利用SPSS22進行數據分析，同時將口語發聲思維轉譯為文字作為輔助材料對眼動數據進一步分析。

眼動數據和口語發聲思維實錄的整理與分析

眼動數據分析

學生水平分析

通過對大四化學師范生的化學專業績點排名可知，該專業總共有170名學生，前25名學生屬于化學學優生、后18名屬于化學學困生、其余學生屬于化學中等生。Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6作為眼動實驗和口語發聲思維的學優生實驗對象，其中Y1、Y2、Y3為男生，Y4、Y5、Y6為女生；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6作為眼動實驗和口語發聲思維的學中生實驗對象，其中；Z1、Z2、Z3為男生，Z3、Z4、Z5、Z6為女生；K1、K2、K3、K4、K5、K6作為眼動實驗和口語發聲思維的學困生實驗對象，其中K1、K2、K3為男生，K4、K5、K6為女生。學優生、學中生、學困生解決不

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