加涅教学设计原理的一个应用
---对反应物限度的相关教学问题本文描述了发表在化学教育于加州大学伯克利分校所做的一个实验结果，时间是1976年秋季。

主体是一群进入化学实验室的学生，他们在第一个季度学习了长达一年的普通化学课程，然而由于他们在一次预测考试（如表一）中低的得分（0,1,2或3分），这个小组成员被认为是学困生。

本研究的主要目标是开发和确认有效的可个性化的教学材料，用来教那些学困生化学计量学的一些主要概念（尤其是反应物限度的问题）。

为了这个目的，教学设计标准被反复论证，测试和精炼直到期望的目标实现。

化学计算被选出来是考虑到这一课题运用于整个化学课程中，并且许多做化学实验的学生在学习这个模块时有困难。

此外，由于对教学策略系统调查的缺乏促使了一般化学概念的学习，尤其是化学计算。

这个对学困生有效的决定引起群体的社区化学教学者对这一小组成员的普遍关注。

实验设计
一个前测后测控制小组设计被用于了这个研究（4,13页）。

通过统计他们的分数（表一），在1400名参加前测的学生中有197名被鉴定为学困生。

占到这
个被测小组的前测考试总成绩的12%；然而，相比之下，这197名的学生的成
绩占到全班学生总成绩的75%。

学完或未学完高中化学课程不被认为是鉴定学
差生的标准。

当然，在此小组中，62%的学生已经学完了高中化学的一年课程。

这些学困生收到了个人信件，邀请他们参与“由加州大学伯克利分校化学系
开展的短期实验项目。

”信中他们被告知“此项目会为他们提供化学计算中的个
性化指导”并且提醒其“将要需要12小时左右的时间来完成项目。

”信的最后说“有可能不是所有的申请者都能参加此项目，因为会有空间限制。

”最终有150
名学生签订协议而参加了此项目。

这150名学生被随意分成了两组每组75人。

任选其中一组为实验组（后面称为EG），另外一小组就是对照组（随后称为CG），实验组学生被告知可被接受进此课题，然后对照组学生由于空间限制不能被接收。

最终实验组中有66名学生在特定时间内（第二周的周一课程）坚持开始了课题。

没有参加测试的9名学生被排除之外了；因此，这个实验由66个实验组学生和75名对照组学生来实施开展。

选择过程主要应用于生成两个小组，等同于彼此有尽可能多的变量（4）。

尤其是，目标是为了控制其中两个最重要的变量：最初的动机和化学计算的知识。

平均前测成绩实验组14.8%，对照组是12.8%，做完独立样本T检验后表明这两组平均值间无显著性差异。

随后，另外两组变量的试验表明这两组之间也无显著性差异；美国SAT的数学平均分（对于实验组，平均分523，有109的标准偏差，
而对照组，平均分525，标准偏差为99）和高中化学成绩平均得分（实验组为2.93，对照组为2.90）。

在实验组的学生得到了特殊的化学计算教学，所述如下，不仅有常规的课堂教学对照组无这样的特殊教学，当课堂教学完成时，两组进行了后续测试。

实验过程
这个项目的负责人是一名分配的毕业生，他开展这个项目作为他助教职责的一部分。

项目中心是化学系的一个房间，在实验过程中，房间是专门分给这个项目的，在实验组的每个学生都收到了第一章。

表1 化学学前测试
请系统性的写出你所有的步骤
你可能需要的原子质量：H = 1; N = 14
1、a （1分）NH3的原子质量是多少？写出你的步骤。

b (3分)8.5克的NH3 是多少摩尔？写出计算过程。

2、（4分）5摩尔的铝和过量的氧气反应能产生多少的A1302？反应方程式为：
4A1+ 3 022A1203 写出计算过程。

3、（2分）以下平衡方程：N
2 +H
2
NH3
表二化学学后测试
阿伏伽德罗常数=6.02 X l023
相对原子质量：C 12.0g Fe 55.9g Mg 24.3g H 1.0g S 32.1g Cl 35.5g O 16.Og
1、（12分）2.0摩尔丙烷（C3H8）中有多少分子数?
2、（12分）在4.4克的丙烷中有多少分子？
3、（12分）1摩尔的C3H8中有多少H原子？
4、（24分）由下面FeS
2和O
2
的反应方程式回答问题:→
FeS2 + O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
a、8摩尔的FeS2完全反应需要多少摩尔的氧气？
b、根据上述反应可得到多少摩尔的Fe2O3
5、金属锰与ClCr3发生反应，产物是金属铬和氯化锰。

写出反应的平衡方程。

6、金属镁与盐酸混合时会发生剧烈反应，反应的产物是氢气和氯化镁（MgCI2），反应的化学方程式是：Mg + 2HCl →MgCI2
假设混合12.1g金属镁和18.2gHCl,让其反应，最多能得到多少克的MgCI2？
加涅和其他人运用任务分析的方法共同发展了一个详细的层次结构，结果是化学计量在教授基本的原理时首先教的是分子这一模块。

这种方法减少了当同
时运用微粒数、克、摩尔这些单位时学生头脑中易产生的混淆。

通常是以化学工具书中的习题呈现。

本文作者意识到，从历史角度上来说，然而，许多化学教育工作者有浓厚的兴趣，帮助学困生学习化学在过去的几年里，出现在该杂志中的关于对学生在学习化学概念系列中的困难的文章将证明这个事实。

然而，许多这样的工作是针对分析刚进入大学的学习者为了确定其在化学学业上成功的机会的进入行为，虽然这种类型的研究是有用的，它会保持价值有限，因为它不走的不够远，因为课程是一种为了使学生发生初始状态（Si）到目标状态（Sf）转变这样明确目的的经过组织的过程，仅仅关注初始状态是明显不够的。

此外，还需要在教学设计和教学策略方面进行正式的研究以促进这种转变。

在这方面，化学教育工作者可能会发现加涅的工作和在认知心理学和人的信息处理过程是特别有用的。