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吉尔吉特-巴尔蒂斯坦（巴基斯坦）高中生在化学课堂上遇到的常见困难的案例研究
Takbir Ali`
摘要
本文报告了对巴基斯坦吉尔吉特-巴尔蒂斯坦地区三所高中（两所公立学校和一所私立学校）的四名化学教师进行的一项研究。该研究调查了有关高中（九年级和十年级）学生在化学课堂上遇到的常见困难，造成这些困难的可能原因，以及教师帮助学生克服这些困难的方法。研究采用了定性的案例研究方法，以对教师的深度访谈、课堂观察和观察后与教师的讨论作为主要的数据收集工具。研究的主要结果暗示了国家课程中关于学生学习化学的意图和学生学习化学的实际情况之间的巨大差距。对教师来说，促进深入学习似乎是一项艰难的任务。主要的障碍在于学生不能很好地理解该学科的基本概念。尽管面临着这样的挑战，教师们似乎仍致力于教授他们的学科。本研究结果对学校、教师和其他教育利益相关者的意义进行了解释，强调了学校方面需要同步和整合努力。
关键词:国家课程，高中化学，深入学习，常见的概念性困难
社会经济背景
吉尔吉特-巴尔蒂斯坦，最近被称为北部地区，是巴基斯坦控制下的一个部分自治领土。它构成了巴基斯坦国际边界的一部分，东北面与中国接壤，西北面与阿富汗接壤，东南面与印度和巴基斯坦管理的克什米尔接壤。在最近一次人口普查（1998年）中，吉尔吉特-巴尔蒂斯坦的人口为870,347人。人口正在以2.8%的速度增长，根据最近的估计，人口已经接近100万（巴基斯坦政府，2010年）。尽管有一些积极的社会经济变化，该地区仍然是巴基斯坦最不利的地区之一。地理上的隔绝、艰苦的气候条件、多山的环境和资源的匮乏导致了该地区社会经济的持续落后。人们获得基本设施的机会非常有限，如医疗、教育、通信、电力和交通。大多数人（90%）生活在稀疏分散的偏远村庄。人均年收入估计为国家标准1,047美元的60%（巴基斯坦政府，2009a）。这些社区的生计依赖于各种来源，如物质耕作、在政府和私营部门组织就业，以及有限的商业活动（如与中国的贸易、旅游、零售、运输和经营餐馆）。然而，主要的生计来源仍然是自给自足的小麦、玉米、勉强、蔬菜、水果和牛的耕作。苹果、梨、樱桃、杏、杏仁和核桃等新鲜水果和干果的销售为家庭收入做出了贡献（阿迦汗农村支持计划，2000）。巴基斯坦吉尔吉特-巴尔蒂斯坦的教育指标低于全国平均水平，该地区的教育质量不如巴基斯坦其他地区（阿迦汗发展网络[AKDN]，2001）。男性的成人识字率为64%，女性为34%（巴基斯坦政府，2010）。在该地区，毛入学率和识字率，特别是初中和高中教育的参与程度，因地而异，女性的这两个比率普遍较低（AKDN，2001）。吉尔吉特-巴尔蒂斯坦的学校改善所面临的最广为人知的挑战来自于根深蒂固的教学实践，这些实践让学生记住了大量的信息，但目的却很有限，就是为了在董事会考试中再现这些信息（阿迦汗教育服务机构，2005；阿迦汗基金会，1998；沙法，2003；世界银行，2004）。阿迦汗教育处（2005）指出：'教学方法以教师为中心，不鼓励学生参与。死记硬背和道德指令与惩罚性的学校环境并行不悖'（第24页）。报告进一步指出，农村地区的教育质量特别低，因为学校没有足够的物质资源和工作人员，教师要么没有受过培训，要么培训不力。报告还说，大多数教师很少接触英语，也很少有机会练习英语，在许多情况下，教师的内容知识不足，特别是在数学和科学方面。
研究的背景
巴基斯坦的国家教育政策，包括最近的政策（巴基斯坦政府，2009年b）都认为优质教育，特别是科学教育是实现社会彻底发展的手段。巴基斯坦政府（2009年b）强调，通过培养一支具备尖端科技知识和技能的强大劳动力基础，可以实现全面的社会发展。总的来说，该国的教育系统未能确保为年轻一代提供高质量和有目的的科学教育。这种失败主要归因于一些因素，如不相关的科学课程、学校环境和课堂实践，无法点燃学生的兴趣并向他们灌输对科学的积极态度。对巴基斯坦科学教育现状的批判性观察显示了一种令人沮丧的状况，这反映在学生在核心科学科目（如化学、生物、数学和物理）上的低成绩，特别是在中学阶段，这是学生在10年级后决定学习领域的关键阶段。在吉尔吉特-巴尔蒂斯坦，化学是九年级和十年级学生的必修课，他们在中学阶段选择科学作为主要学习领域。中学（10年级和12年级）的化学课程包含了与有机、无机和物理化学有关的广泛概念，学生需要在两年的时间里学习和掌握。2006年九年级和十年级的《国家化学课程》是一份结构合理的文件。宗旨和目标是全面的、明确的，而标准和基准是明确的，并与宗旨和目标适当地保持一致。国家化学课程》指出: 化学课程建立在K-VIII科学课程的纵向进展上。它对化学作为一门主要的、独立的科学进行了相对深入的研究。它侧重于内容、过程技能、问题解决、探究以及批判性和分析性思维能力...。课程的目的是培养学生能够独立思考，提出问题，并自己寻找答案。(p. 01)
该课程以三大类活动为基础，界定了巴基斯坦有科学素养的学生的关键能力。这些活动是了解和使用科学知识（学习科学），构建新的科学知识（做科学），以及对科学知识进行反思（思考科学）。这些广泛的绩效指标与标准和基准相联系，这些标准和基准描述了学生在该学科中应该获得哪些知识和技能。这些标准强调 '高阶事物'、'深层知识'、'实质性知识 '和 '与年级以外的世界的联系'（巴基斯坦政府，2006，第04页）。国家课程的最终学习成果是相当雄心勃勃的，它要求教师采用全面的教学方法，从事以建构主义学习哲学为前提的实践，强调学生在学习过程中的中心地位。这在现实中是如何发生的呢？我的经验表明，在理想的课程目标和巴基斯坦大多数化学教室的实际情况之间存在着巨大的差距，特别是在吉尔吉特-巴尔蒂斯坦农村地区。巴基斯坦学校遵循的螺旋式科学课程包括广泛的概念；概念的数量和围绕这些概念的知识随着班级的变化而变得复杂（1-10年级）。与社会科学的课程一样，学校的自然科学课程也受到了批评。对学校科学课程最常见的批评是，这些课程的设计不一定考虑到认知科学和教育心理学领域的研究。课程开发过程中的这一缺陷导致了课程学习目标与学生认知能力水平之间的巨大差距；其中一些能力随着年龄的增长而发展。因此，为各年级规定的课程并不是针对不同年级学生获取和处理知识的实际认知能力（Iqbal amp; Shayer, 1995, 2000）。在巴基斯坦的一项研究中，Iqbal和Shayer（1995）发现中年级学生（11-13岁）的课程要求和认知水平之间存在明显差距。研究者以让-皮亚杰提出的发展阶段为参考点，调查了课程要求和六至八年级学生的认知水平之间的关系。研究人员发现中年级科学课程的要求和学生的认知水平之间存在明显的差距。研究人员得出结论：'很明显，在课程要求和中学生的认知水平之间存在着差距，而且这种差距越来越大'（第48页）。这使得教师在教授课程时难以理解，结果是学生被迫靠死记硬背来学习。教师还需要根据学生的认知和经验水平来调整课程，通过修改指令、调整材料、设计任务来让学生参与到基于过程的学习中，并采用激励技术来提高学生对中学阶段科学的兴趣、信心和能力。
大多数在中学阶段学习化学的孩子对他们的学习经历并不满意，在一般的学校，特别是公共系统学校。如上所述，课程标准强调获取专业知识，这需要学生有一定的态度、思维框架和技能。吉尔吉特-巴尔蒂斯坦的公立和私立学校的化学教学对获得国家课程文件中设想的关键知识、技能和态度的贡献很小。因此，学生发现很难深入学习化学内容知识。由于基础薄弱，学生即使在通过了中学毕业考试（SSC）后，也无法与该学科建立起紧密联系。根据Iqbal、Azam和Rana（2009）的说法，'传统的方法是从预先确定的知识体系开始......。传统的科学教学方式是严格基于教科书的，教师被认为是知识的传播者'（第5-6页）。
基于我作为学习者、教师以及最近作为教师的经验和反思，我对我在这篇文章中报告的那种研究产生了兴趣。我在巴基斯坦不同地区的公立学校与学生和教师一起工作的经历，让我想起了我早期作为学生的经历。我记得我需要花很多时间和精力来记忆课本上的事实信息。老师会强迫我们记住化学学科的内容（定义、理论、原理、化学方程式等），只是为了在考试中能够回忆起这些信息。我发现我在学生时代形成的对教学和学习的看法影响了我作为教师的做法。渐渐地，通过正式培训和不断的反思，我对科学教学的看法发生了变化。我开始相信，通过记忆来学习科学知识是没有实际价值的；学习科学的主题知识是在经历了某些认知过程之后才有力量的，比如构建假设、检验假设、对信息进行分类、控制变量、进行预测、开展实践活动、进行观察、记录和分析数据、以及对数据进行理解。除非学生在科学课堂上实践或经历这些认知过程，否则对大多数学生来说，获得对科学概念的概念性理解仍然是一个乌托邦式的梦想。学生在没有掌握中级科学课程的学科知识的情况下过渡到中学科学课程，对学生和教师来说都是一种挑战。因此，大多数高中学生在学习科学科目，特别是化学课程时都很吃力。超过50%的学生需要重新参加化学课程的考试。即使是通过该课程的学生，通常也没有获得所需的对学科知识的深入理解。对于吉尔吉特-巴尔蒂斯坦高中化学教学的情况和问题，一直缺乏系统和深入的调查。为了更好地了解吉尔吉特-巴尔蒂斯坦和整个巴基斯坦的高中化学教学的问题和可能性，需要进行研究。
文献回顾
世界各地的研究人员已经从不同的角度研究了化学课堂上的各种问题和做法。这些研究结果为改善中学化学教学提供了方法。然而，在巴基斯坦和国际范围内对中学化学课堂进行的研究主要集中在确定学生对各种化学概念的错误认识上。通常情况下，对学生的错误概念感兴趣的研究会使用不同的诊断工具，如测试工具、核对表等，或者与学生或教师进行诊断性访谈，以了解他们的错误概念及其来源。对错误概念感兴趣的研究者几乎没有努力将其置于课堂的社会背景中。对化学概念性困难的研究往往是在研究者为其研究的特定目的而创造的环境中进行的。
课堂生活的复杂性是需要考虑的，因为学生和教师要在课堂生活的各个方面进行合作，涉及教师与学生的关系和学生之间通过各种方式（如讨论、辩论和交流思想）的关系。教师和学生之间以及学生之间的复杂互动构成了课堂环境的社会背景，教师和学生参与到集体学习的过程中，产生共同的理解，产生新的知识或观点，帮助学生对自己的学习负责（例如，Brown amp; Campione, 1996; Tahir amp; Treagust, 1999）。这就要求教师平衡学生的想法和科学知识之间的矛盾和差异，并确保课堂活动以深入理解重要的科学思想和实践为导向（Crawford, Kelley, amp; Brown, 2000）。这就强调了调查学生的紧张和困难的必要性，将其置于课堂的社会背景中，教师和学生都参与到构建科学现象知识的集体过程中。
此外，中学阶段的化学课程需要大量的先决知识和对非常基本的概念的理解。对学生或教师的误解感兴趣的研究者主要集中在激发对高级内容的复杂理解上，从而 '想当然 '地认为由于缺乏对一系列非常基本的概念和术语的理解而产生的常见困难，这些概念和术语在化学课堂上通常被用作理解高级科学知识的基础。因此，我们有必要问一下，学生，特别是农村环境中的学生，如吉尔吉特-巴尔蒂斯坦，在那里，各种普遍的和特定环境的挑战描绘了科学教学的糟糕景象，他们如何在化学课堂上处理这些基本概念。学生在不同层次上面临的问题和挑战是复杂的，可能无法仅通过使用诊断性测试工具来掌握；相反，通过研究它们在日常教学中发生在教室的复杂社会环境中，可以更全面地把握它们。
'错误概念研究 '已经产生了大量关于阻碍学生深入学习化学概念的错误概念或替代框架的知识。在国际范围内以及在巴基斯坦，大量的研究调查了学生对中学化学中广泛的概念的错误认识。其中一些概念包括原子和分子（如Griffiths amp; Preston, 1992；Harrison amp; De Jong, 2005；Teichert, Tien, Anthony, amp; Rickey, 2008）；气体和相关概念，如温度、压力、分子动力学理论、扩散（如。Benson, Wittrock, amp; Baur, 1993; Krnel, Watson, amp; Glazar, 1998; 化学键（例如，Coll amp; Taylor, 2001; Frailich, Kesner, amp; Hofstein, 2009; Othman, Treagust, amp; Chandrasegaran, 2008）；溶液、溶解度和溶解度平衡（例如。Ebenezer amp; Erickson, 1996; Pinarbasi amp; Canpolat, 2003; Raviolo, 2001); 电化学和相关概念(如Coll amp; Treagust, 2003; Sanger amp; Greenbowe, 1997; Taber, 1997); 分子和离子化合物的结构和特性(如。Butts amp; Smith, 1987）；粒子理论（Johnson, 1998a, 1998b；Mursaleen, 1999）；化学平衡（如Banerjee, 1991）；酸和碱（如Drechsler amp; Schmidt, 2005；Hand, 1989；Lin amp; Chiu, 2007；Nakhleh, 1994； Schmidt, 1995）。
上述研究揭示了一些错误的概念或替代概念，这些概念是深入学习化学概念的障碍。其中一些研究还调查了这些错误概念的起源（例如Bano, 1998；Driver, Squires, Rushworth, amp; Wood-Robinson, 1994；Harrison amp; Treagust, 2002；Knel等人, 1998；Syed, 2003；Wandersee, Mintzes, amp; Novak, 1994）。在这些研究中，一个共同但关键的发现是关于学生缺乏对微粒理论的理解，因为化学中几乎所有的概念都取决于物质的微粒性，这为理解其他概念奠定了基础（Harrison amp;am
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