基于马扎诺分类理论的“原电池”进阶模型研究

何金萍 李佳 林舒婷 林燕兰 汪朝阳

摘要：马扎诺分类理论突破了布鲁姆分类理论的局限性，建构了知识领域和思维加工层次的二维模型，更科学地体现知识与思维的层次性。基于该理论，从知识和思维两维度分析“原电池”的课标要求、教材内容与习题，经编码分析得出进阶关系，建立该核心概念的思维—知识—目标进阶模型，并设计出新授课和复习课的教学思路。该模型的建构思路有利于教师更明确学生在“原电池”各学习阶段已具备和应达到的知识和思维加工层次，并为教师探讨其他核心概念的进阶教学提供理论支撑和教学指向。

关键词：马扎诺分类理论；原电池；核心概念；思维—知识—目标进阶模型

文章编号：1008-0546（2023）07-0014-07 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.07.003

高中生对化学核心概念的认识具有层次性，[1]“原电池”是高中电化学重要的核心概念，随教学的推进而逐步深化。在2019年人教版高中化学教材中， “原电池”内容主要分布在必修第二册（以下简称必修二）、[2] 选择性必修1（以下简称选必1）， [3] 具有由浅入深、由易到难的特点，每个学习阶段有不同的认知层次。知识的学习是分阶段且有明确路径的，思维需要遵循一条连贯的、由简单到复杂的轨迹。[4] 在不同的学习阶段，学生具备不同层次的知识和技能，对原电池的认知深度也不同。

马扎诺分类理论是对布鲁姆分类理论的“超越”。[5] 布鲁姆分类理论深刻影响了20世纪的教育领域，广泛应用到教学研究和教材分析等方面。然而，随着脑科学和心理学的发展，其暴露出愈来愈多的局限性。例如，过于简化人的思维本质及其与学习的关系。[6] 自此，马扎诺分类理论应运而生，基于人的学习行为模式研究学习过程，从知识领域和思维加工层次建构二维模型，并按照简单到复杂、具体到抽象分别对2个维度进一步划分层次类别，科学地体现学生学习知识的过程和思维的本质。[6]

基于马扎诺分类理论分析与“原电池”相关的新课标要求及教材内容，探讨以下问题：（1）新课标中与“原电池”相关的内容要求、学业要求存在什么进阶关系？（2）人教版教材与“原电池”相关的内容（包括教材正文、教材栏目和教材习题）存在什么进阶关系？（3）如何促进学生对“原电池”核心概念的认知发展？根据上述问题的分析结果，建构“原电池”进阶模型，提出相关教学建议，为“原电池”教学提供一定的参考，并为教师进行其他核心概念的进阶研究提供理论支撑和教学指向。

一、马扎诺分类理论概述

依据人的学习行为模式及其思维特征，马扎诺提出二维框架模型（见图1）：一维是知识领域，包括信息、心智程序和心理动作程序，三种不同类型的知识领域按照简单到复杂进一步划分层次类别，[6] 信息分为细节和观念，[6] 心智程序、心理动作程序均分为技能和过程，[7] 具体编码、分类和涵义见表1。另一维是思维加工层次，包括认知系统、元认知系统和自我系统，三大系统按简单到复杂的层次排列，[7] 进一步分为六个层次，从下至上依次为：提取、理解、分析、知识应用、元认知系统和自我系统，[7] 具体编码和涵义见表2。其中，层次越高，综合性越强，认知活动所需的意识思维越高。[6] 知识领域和思维加工层次相互作用并相辅相成，知识是思维培养的关键要素，思维是知识学习的重要扶手。

二、研究设计

1. 基于马扎诺分类理论的课标分析

新课标是“原电池”核心概念考查的基础和依据。基于马扎诺分类理论对新课标进行分析和编码，从“内容要求”和“学业要求”筛选出与“原电池”相关的具体描述，[8] 分解出相应的知识块和行为动词，进而从知识领域对知识块编码，从思维加工层次对行为动词编码，具体分析和编码见表3。以新课标对必修二原电池的学业要求为例： “能辨识简单原电池的构成要素，能分析简单原电池的工作原理”，[8] 该描述涉及的知识块包括“简单原电池的构成要素”和“简单原电池的工作原理”，要求基于事实对原电池构成要素和工作原理进行概括，属于知识领域的观念（I2）。知识块对应的行为动词分别为“辨识”和“分析”， “辨识”要求学生能够概括简单原电池的构成要素并加以分辨和识别，属于“理解”层次； “分析”要求学生能够归纳出简单原电池的工作原理并建构简单原电池模型，属于“分析”层次。由分析可知，必修二对“原电池”内容侧重“理解”层次，选必1对“原电池”内容侧重“分析”与“知识应用”层次，从必修二到选必1存在明显进阶。

2. 基于马扎诺分类理论的教材进阶分析

（1）教材内容的进阶分析

选取必修二、选必1中与“原电池”相关的教材知识，包括教材正文与教材栏目的内容，梳理得到其知识逻辑线。基于上述对新课标的编码分析，分析“原电池”的教材知识逻辑线及其所属知识领域和思维加工层次。例如，选必1教材107-108页，正文介绍了电化学腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的定义，结合化学方程式介绍相应的原理；实验4-3则是铁钉的吸氧腐蚀实验，要求学生解释导管中水柱变化的原因。二者均涉及析氢腐蚀、吸氧腐蚀的原理，对应新课標中必修主题的学业要求“能利用电化学原理解释金属腐蚀现象”，其知识领域属于I2，思维加工层次为A。综合整体分析可得，从必修二至选必1，原电池的教材知识体现的思维加工层次由侧重“理解”进阶为侧重“分析”与“知识应用”，这进一步验证新课标和教材从必修二到选必1存在明显进阶。详见表4。

（2）教材习题的进阶分析

基于马扎诺分类理论对人教版教材的原电池相关习题进行分析，具体包括必修二第六章第一节与选必1第四章第一节和第三节的“练习与应用”及“复习与提高”栏目的习题，习题来源与举例分析见表5。

基于马扎诺分类理论对教材不同章节栏目的习题进行思维加工层次的分析，相关习题来源见表5。

必修二的“练习与应用”栏目的5道习题依次为RE、C、C、A和KU的思维加工层次； “复习与提高”栏目的3道习题依次属于C、A和MS的层次，无RE低层次的习题，但有MS高层次的习题。习题设计符合新课标的学业要求和内容要求，促使学生辨识简单原电池的构成要素、分析简单原电池的工作原理和体会化学电源或新型电池的重要性。

选必1第一节的“练习与应用”栏目的习题主要为C层次的习题，第三节“练习与应用”栏目的习题主要为A层次的习题， “复习与提高”栏目的习题侧重A和KU层次的习题。习题设计符合新课标的学业要求和内容要求，引导学生理解和分析常见原电池的工作原理，分析金属发生电化学腐蚀的本质、防腐原理及措施，并综合运用所学知识解决实际问题。

基于此，对于原电池的教材习题，习题在教材之间和栏目之间存在进阶关系，具体为习题的思维加工层次存在从RE→C→A→KU的进阶关系。从必修二到选必1，从“练习与应用”到“复习与提高”，对学生的思维加工层次的要求逐级递升。

3. 基于马扎诺分类理论的原电池进阶模型

依据马扎诺分类理论，并利用其对“原电池”相关的课标、教材内容和习题的编码分析，得出“原电池”体现的思维层次包括“提取” “理解” “分析” “知识应用”和“元认知系统”，并概括出不同的思维层次对应的知识，设计相应的教学目标，建构基于马扎诺分类理论的“原电池”核心概念的思维—知识—目标进阶模型，见图2。

三、教学启示

1. 凸显进阶依据，合理设计教学目标引导教学

马扎诺分类理论将认知活动所需的意识思维从简单到复杂、具体到抽象科学地划分出不同的层次，这恰符合学生对核心概念逐步发展的进阶认识。可见，基于马扎诺分类理论的“原电池”核心概念进阶模型，具有科学性和可行性，有助于教师了解学生对核心概念的认识发展规律，合理规划各个教学阶段的认知思维层次。

具体而言，基于马扎诺分类理论对“原电池”核心概念进阶模型的分析思路为：首先，基于该理论分析原电池核心概念在新课标的“内容要求”和“学业要求”，分解出知识块和行为动词，对应到知识领域和思维加工层次，以此明确新课标对原电池所要求的思维层次。其次，梳理原电池在教材的知识逻辑线、相应栏目及习题的思维加工层次，以明确不同阶段学生已具备的和待发展的知识领域和思维加工层次，进而建构基于马扎诺分类理论的“原电池”核心概念思维—知识—目标进阶模型。

基于此，依据进阶模型形成不同层次的教学目标，以促进学生思维的螺旋式发展。在教学目标的逐步引领下，教师能够明确不同阶段的教学深度，并合理设计教学环节，注重知识和思维的整体性、连贯性和逻辑性。同时，基于教学目标形成评价目标，以评价学生在课堂和习题中所表现出的思维层次，从而挖掘并突破学生在思维进阶的难点，促进学生思维的有效发展。

2. 应用进阶模型，系统设计教学思路进阶教学

基于“原电池”核心概念的思维—知识—目标进阶模型，设计相应的新授课和复习课教学思路。新授课教学思路以选必1第四章第一节原电池第一课时为例，具体设计思路见图3。主要包括：结合教材知识逻辑线，从知识领域与思维加工层次2个维度分析学生的已有基础，设计“分析、知识应用和元认知系统”三个思维加工层次的教学目标，分别对应原电池的工作原理、应用及其与资源利用的知识领域内容。同时，结合选必1第四章“复习与提高”的习题情境“以铝—空气电池为电源的航标灯”，设计对应的学习任务与问题链，以深化学生对知识的理解，促进学生思维的有效发展。

“原电池”复习课的教学思路见图4，具体为：以所学的各类原电池为贯穿式情境，基于“原电池”核心概念的思维—知识—目标进阶模型，从知识领域与思维加工层次2个维度设计任务线和问题链。以此，引导学生先回顾原电池模型，再完善模型，进而应用模型，并感受模型，侧重促进学生的素养水平从模型认知水平2向水平4发展，从社会责任水平1向水平2发展。

“原电池”新授课和复习课的教学思路，有助于教师明晰“原电池”核心概念的教学设计及其思路，并为其迁移运用至其他核心概念的进阶教学提供参考。

参考文献

[1] 胡久华，陈欣，支瑶. 不同教学处理方式对高中生化学核心概念建构的影响[J]. 中国教育学刊，2007（7）：61-64.

[2] 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心. 普通高中教科书：化学必修第二册[M]. 北京：人民教育出版社，2019.

[3] 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心. 普通高中教科书：化学选择性必修1[M]. 北京：人民教育出版社，2019.

[4] 邹国华. 学习进阶视域下电化學核心概念的认识功能分析[J]. 化学教学，2017（10）：22-26.

[5] 陆灵明，莫永华. 论教育目标分类学中的“马氏理论”对“布氏框架”的超越[J]. 远程教育杂志，2012，30（1）：79-84.

[6] 黎加厚. 新教育目标分类学概论[M]. 上海：上海教育出版社，2010.

[7] 高凌彪，吴有昌，苏峻. 教育目标的新分类学[M]. 北京：教育科学出版社，2020.

[8] 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S]. 北京：人民教育出版社，2020.