13.（5）
依據(jù)一：現(xiàn)代認知心理學(xué)廣義知識分類觀點
運用原理和規(guī)則進行計算和判斷實驗設(shè)計設(shè)計實驗方案
依據(jù)二：布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)
認知維度6.創(chuàng)造6.2計劃創(chuàng)造涉及將要素組成內(nèi)在一致的整體或功能性整體。屬于創(chuàng)造類別的目標(biāo)要求學(xué)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(jié)構(gòu)。
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(jù)三：考試大綱
設(shè)計實驗方案5.（6）⑤評價或改進實驗方案
14（1）①
依據(jù)一：現(xiàn)代認知心理學(xué)廣義知識分類觀點
化學(xué)策略性知識概念策略性知識的定義
依據(jù)二：布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)
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(guān)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(jù)一：現(xiàn)代認知心理學(xué)廣義知識分類觀點
化學(xué)策略性知識應(yīng)用應(yīng)用策略性知識例子
依據(jù)二：布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)
認知維度2.理解之2.2舉例舉例是指學(xué)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(gòu)答題
2.選擇題
簡答題
14（2）
依據(jù)一：現(xiàn)代認知心理學(xué)廣義知識分類觀點
化學(xué)策略性知識特點策略性知識特點
依據(jù)二：布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)
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(guān)系，以及各部分與總體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
測評題1.構(gòu)答題
2.選擇題
簡答題
15（3）（?。?/p>
依據(jù)一：現(xiàn)代認知心理學(xué)廣義知識分類觀點
化學(xué)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(jù)二：布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)
認知維度5.評價評價是指基于準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)作出判斷。
測評題學(xué)生評論自己的或他人的假設(shè)或創(chuàng)造成果簡答題
15（3）（ⅱ）
依據(jù)一：現(xiàn)代認知心理學(xué)廣義知識分類觀點
化學(xué)策略性知識設(shè)計?在教授“元素周期表”和“勒夏特列原理”所采用的化學(xué)教學(xué)策略
依據(jù)二：布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)
認知維度6.創(chuàng)造創(chuàng)造涉及將要素組成內(nèi)在一致的整體或功能性整體。屬于創(chuàng)造類別的目標(biāo)要求學(xué)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(jié)構(gòu)。
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(shè)計，簡答題
4.1.3測試題編制情況
根據(jù)上述測試題編制依據(jù)，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(zhì)、綠色化學(xué)的概念水平1：回憶
2陳述性知識醫(yī)用酒精的概念、清潔燃料的種類、氨基酸和蛋白自的性質(zhì)、常見危險化學(xué)品的標(biāo)志—易燃固體水平1：回憶
3陳述性知識苯的結(jié)構(gòu)特點、同分異構(gòu)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(zhì)、弱電解質(zhì)、非電解質(zhì)的概念水平2：理解
5陳述性知識Na2CO3和NaHCO3的化學(xué)性質(zhì)（加熱、與AlCl3）、Na2O和Na2O2的物理性質(zhì)水平3：應(yīng)用
6陳述性知識CO與CO2的化學(xué)性質(zhì)、NH4+離子的化學(xué)性質(zhì)、Cl2
的溶解性、Fe與CuSO4的化學(xué)反應(yīng)、除雜原理
水平3：應(yīng)用
7陳述性知識有機物的官能團的化學(xué)性質(zhì)：碳碳雙鍵、羧基、酯基、羥基、烷基水平4：分析
8陳述性知識構(gòu)成原電池的四個基本條件：活潑性不同的兩極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)離子化合物、能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)、形成閉合的回路水平4：分析
9程序性知識有關(guān)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(guān)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(chǎn)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(shè)計實驗方案水平6：創(chuàng)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(xué)教學(xué)策略水平6：創(chuàng)造
4.2測試題的實施
根據(jù)基于廣義認知心理學(xué)的化學(xué)知識分類、2001版的布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)理論、2018年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱（總綱）編制測試題。編制之后，請專家、化學(xué)教研員、化學(xué)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(xué)2015級免費師范生發(fā)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(shù)據(jù)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(zhì)、綠色化學(xué)的概念水平1：識別0.99簡單題目
2陳述性知識醫(yī)用酒精的概念、清潔燃料的種類、氨基酸和蛋白自的性質(zhì)、常見危險化學(xué)品的標(biāo)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(jié)構(gòu)特點、同分異構(gòu)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(zhì)、弱電解質(zhì)、非電解質(zhì)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(xué)性質(zhì)（加熱、與AlCl3）、Na2O和Na2O2的物理性質(zhì)水平3：應(yīng)用0.6一般題目
6陳述性知識CO與CO2的化學(xué)性質(zhì)、NH4+離子的化學(xué)性質(zhì)、Cl2
的溶解性、Fe與CuSO4的化學(xué)反應(yīng)、除雜原理
水平3：應(yīng)用0.97簡單題目
7陳述性知識有機物的官能團的化學(xué)性質(zhì)：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(gòu)成原電池的四個基本條件：活潑性不同的兩極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)離子化合物、能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)、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(guān)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(guān)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(chǎn)率的影響水平5：評價0.29復(fù)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(shè)計實驗方案水平6：創(chuàng)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(fù)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(fù)雜題目
15（3）（?。┎呗孕灾R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(xué)教學(xué)策略水平6：創(chuàng)造0.43一般題目
4.3被試題目的選擇
在上面的測試題當(dāng)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(fù)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(fù)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(xué)知識應(yīng)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(nèi)容具有典型性和代表性，能夠進一步體現(xiàn)大四化學(xué)師范生在解決這些測試題的過程中的眼動數(shù)據(jù)差異。
5眼動實驗研究
5.1實驗設(shè)計
以測試題分析得到的結(jié)果作為眼動材料，在西南大學(xué)大四化學(xué)免費師范生根據(jù)大學(xué)四年的化學(xué)專業(yè)平均分分層抽樣的學(xué)生作為被試對象進行3x3兩因素混合實驗，自變量是大學(xué)生水平和問題難度，因變量是所研究的眼動指標(biāo)數(shù)據(jù)。本研究先是對學(xué)生水平和問題難度對眼動數(shù)據(jù)的影響進行差異性分析，然后再對同水平的學(xué)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(xué)學(xué)優(yōu)生、學(xué)中生、學(xué)困生的入組標(biāo)準(zhǔn)分別是：（1）瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測驗分?jǐn)?shù)百分等級在25%~95%之間；（2）化學(xué)學(xué)業(yè)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(xué)生；（3）教師評價其學(xué)習(xí)能力分別為優(yōu)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(xiàn)狀及其影響因素的調(diào)查研究——以高中化學(xué)學(xué)科為例[J].教育理論與實踐,2015,35(23):55-57.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（2），筆者收集到西南大學(xué)2015級化學(xué)免費師范生四學(xué)年專業(yè)課分?jǐn)?shù)，按照專業(yè)平均分?jǐn)?shù)由高到低進行排名。該專業(yè)總共有170名學(xué)生，前25名學(xué)生屬于化學(xué)學(xué)優(yōu)生、后18名屬于化學(xué)學(xué)困生、其余學(xué)生屬于化學(xué)中等生。在這三個水平隨機抽取學(xué)生進行眼動跟蹤實驗?？紤]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(shù)被試性別
男女
學(xué)優(yōu)生633
學(xué)中生633
學(xué)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(fù)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(yīng)的PNG格式。然后，將相應(yīng)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(fù)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(shù)，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(shù)，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(wěn)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(tài)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(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)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(xué)刺激軟件。GazeLab可以進行網(wǎng)頁研究、網(wǎng)頁可用性測試、實景測試、視頻測試以及靜態(tài)圖片測試。所以GazeLab可以支持多種刺激材料，比如網(wǎng)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(shù)據(jù)、陰影圖、軌跡圖、3D餅狀圖、3D柱狀圖、Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)出等。關(guān)于CaZe Tech mini眼動儀的具體參數(shù)如下：
表CaZe Tech
mini眼動儀參數(shù)
項目參數(shù)
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(biāo)定方式9點、12點或16點標(biāo)定自動標(biāo)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(shù)據(jù)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(fā)聲思維進行錄制，然后將口語記錄轉(zhuǎn)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(xué)2015級（大四）化學(xué)專業(yè)免費師范生的三個層次的學(xué)生，每個層次有6人，其中男女人數(shù)各一半。所以本實驗分三個部分，第一部分學(xué)優(yōu)生Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6進行眼動追蹤實驗，第二部分學(xué)中生Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6進行眼動追蹤實驗，第三部分學(xué)困生K1、K2、K3、K4、K5、K6進行眼動追蹤實驗。
本實驗在西南大學(xué)化學(xué)化學(xué)學(xué)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(shù)據(jù)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(jīng)具備進行眼動實驗的基礎(chǔ)理論知識以及眼動儀的基本操作。
在進行學(xué)優(yōu)生、學(xué)中生、學(xué)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(shù)據(jù)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(guān)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(chuàng)設(shè)出一個輕松、安靜的實驗環(huán)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(zhǔn)，讓被試熟悉實驗流程。
第四步，主試者宣讀指導(dǎo)語，指導(dǎo)語如下：“同學(xué)，你好。我是西南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)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(xué)知識相關(guān)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(xiàn)圖片，一張圖片上出現(xiàn)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(nèi)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?！?/p>
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(fā)聲報告的方式闡述自己解題的思維過程。主試者然后依據(jù)眼動數(shù)據(jù)和口語發(fā)聲報告的材料對學(xué)生的思維過程進行分析。
5.5眼動數(shù)據(jù)的選擇
凝視時間：
注視次數(shù)：注視次數(shù)是被試對某個區(qū)域或某個對象注視點的個數(shù)，反映了被試信息加工的次數(shù)。
5.6數(shù)據(jù)的記錄
實驗過程中選用CaZe
Tech mini眼動儀進行數(shù)據(jù)記錄，并用錄音筆記錄被試的口語發(fā)聲思維過程以及測試題的答案。將所得的眼動數(shù)據(jù)用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，然后利用SPSS22進行數(shù)據(jù)分析，同時將口語發(fā)聲思維轉(zhuǎn)譯為文字作為輔助材料對眼動數(shù)據(jù)進一步分析。
眼動數(shù)據(jù)和口語發(fā)聲思維實錄的整理與分析
眼動數(shù)據(jù)分析
學(xué)生水平分析
通過對大四化學(xué)師范生的化學(xué)專業(yè)績點排名可知，該專業(yè)總共有170名學(xué)生，前25名學(xué)生屬于化學(xué)學(xué)優(yōu)生、后18名屬于化學(xué)學(xué)困生、其余學(xué)生屬于化學(xué)中等生。Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6作為眼動實驗和口語發(fā)聲思維的學(xué)優(yōu)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(fā)聲思維的學(xué)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(fā)聲思維的學(xué)困生實驗對象，其中K1、K2、K3為男生，K4、K5、K6為女生。學(xué)優(yōu)生、學(xué)中生、學(xué)困生解決不
???1q}
