卡皮克重复提取理论在元素化学教学中的教学实践

李靖+蔡可迎+堵锡华

摘要：针对元素化学的教学内容“散”、“杂”、“多”、叙述性强的特点，以及我院学生学习的主动性差、兴趣低，元素化学的课堂教学质量不理想等现状。我们将卡皮克重复提取理论用于元素化学的教学实践。实践结果表明该理论在元素化学教学中具有可实践性。

关键词：元素化学；教学质量；重复提取

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）44-0174-03

大学生学习能力的培养是建设学习型社会的重要基础和保障，如何高效率学习一直是教育学、心理学，尤其是教育技术学领域关注的热点问题。针对徐州工程学院化工专业学生学习基础较弱、专业学习兴趣不高，以及培养应用型本科人才的培养定位目标，如何让学生高效率掌握专业知识，并在需要的时候将信息提取出来，能学以致用是至关重要的。“卡皮克重复提取理论”是美国的青年学者杰弗里卡皮克（Jeffrey D.Karpicke）博士从2007年开始从事“提取过程对学习的促进”的研究过程中，将重复提取“迁移”到通常意义上的学习而逐步形成的一种理论，并将得到的研究成果连续发表在《Science》等期刊，让更多人关注到该理论。卡皮克的“反复提出胜过重复学习”在2011年成为引人注目的研究成果。卡皮克博士在进行“提取过程对学习的促进作用”的研究中认为，重复提取包含“编码”和“提取”两个重要组成部分。编码是将信息存入大脑，即构成了人们通常意义上的学习；提取则是从记忆中回想信息的过程（这种过程一般不被认为是学习的组成部分）。当人在进行测试或者尝试提取问题的答案或可以被用来生成答案的相关信息时，必须要提取相关信息，因此测试包含了提取。在真实考试前进行有助于考出更好成绩的提取技能训练称之为提取练习；通过“测试”过程中提取练习、提取模式、测试中的反馈、重复提取、学习速度等相关因素对记忆的影响研究中得出结论：重复提取比细化学习更能促进学习的发生和记忆的保持。卡皮克在《Science》杂志上发表论文《提取（retrieve）在学习中的关键作用》。目前国内对于卡皮克“重复提取”理论的研究并不多见。本文针对元素化学教学内容“散”、“杂”、“多”、叙述性强的特点，以及我校化学化工专业学生学习的主动性和积极性不高，课堂教学质量不理想等现状，将卡皮克重复提取理论用于元素化学的教学实践中。通过对应用化学专业学生的对比教学实践，显示卡皮克重复提取理论有利于提高学生的学习和记忆效果。

一、我校元素化学的教学分析

徐州工程学院是一所培养苏北一流应用型本科人才的二本院校，根据人才培养目标和我校的教学实际情况，在元素化学教学中选用的是天津大学无机化学教研室主编的教材——《无机化学》。该教材分为化学基本原理和元素化学两个部分（在两个学期开设），其中元素化学教学内容共计32学时，每周2学时。在元素化学教学内容多、学时少的情况下，为了完成教学任务，多数老师采取讲述法进行课堂教学，教师讲得枯燥，学生听得烦操，教学效果通常不理想；另一方面每周仅仅2学时，时间跨度为16周，加上元素化学内容的“散、杂、多”等特点，学生普遍存在一听就懂、瞬间即忘的现状，随着教学改革的不断深入以及重视程度的提高，因此元素化学的教学方法、内容和目标的研究亟待深入。

二、元素化学教学中存在的教学误区

1.忽视化学原理对元素化学的指导作用。元素化学的内容涉及到元素周期表中的一百多种元素，每种元素又有不同的存在形式和化合物，内容多而杂且零散，化学反应和化学现象繁多，学习难度不大但记忆性内容较多，学习过程非常枯燥。在元素化学的教学中，很多教师因为学时少，为了确保完成教学任务，仅按照教材授课，往往侧重于物质的存在、制备、性质和用途，而对于物质性质、制备方法、存在的状态的原因等很少与前面的理论联系起来加以分析，在教学中存在化学原理和元素化学脱节的现象，也造成了很多学生对元素化学部分学习兴趣不浓。在这种情况下应注重利用氧化还原、化学热力学、相平衡、化学平衡、化学动力学等基础理论去理解、判断、解释元素及其化合物的性质和结构，让元素化学与化学原理有机地结合起来，开动启发式、互动式、讨论式教学才能更好地提高教学效果。

2.教学内容更新速度不均。为了适应新的教学体系，我们选用的是优质新教材——天津大学无机化学教研室主编的无机化学，在教学内容方面可以实现新的科研成果和进展的适量补充，但依然无法满足部分求知欲很强的学生。此外由于元素化学是一门基础化学课程，任课教师的研究方向、教学方式等都决定了在课堂教学的过程中的授课方式与内容上的区别。尤其是一些以资深、年纪较长的老师，在教学中依然是沿用其老版本教材的内容，无法快速更新无机化学的最新研究动态和研究成果，不能适应目前无机化学的发展现状。

3.授课内容的深度无法兼顾学生的接受能力。通过对我校化学化工专业2012级和2013级近400位同学进行《无机化学问卷调查》，我们发现37%的同学在高中未修化学这门课程（即高考科目中没有化学这门学科），化学基础较薄弱。虽然我们意识到这种现状，但是对学生进行化学基础知识的复习和引导一直未能实施。加上大学的教学模式与中学有很大差异，大多数同学对于步入大学校园的第一门专业课的感受是“内容太多，老师讲得太快”。此外，还有23%的同学认为应加深无机化学的教学内容，目前的教学无法满足学生对知识的渴求。面对教学学时少、教学内容多而散又容易遗忘的元素化学的学习，老师为了完成应有的工作量，只能迁就化学基础较为薄弱的学生，保证这些自律性较差的同学不掉队，而无法兼顾有更高知识需求的学生。

三、卡皮克重复提取理论在元素化学教学中的教学实践

根据对我校化学化工学院2009级、2010级、2011级应用化学专业学生的元素化学的学习情况调查结果，以及根据我校对本课程的教学要求，为了提高元素化学的教学质量，我们在2012应用化学专业元素化学教学过程中注意教学方法的转换，旨在提高学生对元素化学的重视和兴趣，在元素化学教学过程中实施了卡皮克的重复提取理论的对比教学实践。首先，确定元素化学作为卡皮克重复提取理论实施的内容。这是因为元素化学中记忆性内容较多，且很多内容学生容易遗忘或者容易混淆。但是内容不难，学生容易理解和接收。选择这样的内容便于该理论的实施。其次，确定理论实施对象。我们选择2012级应用化学专业（2个班级）92位同学进行重复提取理论的应用。12应化1班和12应化2班的同学的化学知识水平相当，且两个班级的元素化学教学是平行课教学，上课内容及课堂教学活动是在同样条件下进行，我们对12应化1班采用卡皮克重复提取辅助教学过程，12应化2班则采用正常的教学活动，不参与重复提取训练。再次，确定提取的方式和过程，下面是实施过程中的几个关键步骤。

1.选取重复提取的时间间隔。提取的时间间隔是指在两次提取测试之间的时间间隔，有扩展型提取（在提取联系中逐步加大重复测试之间的时间间隔）、等距型提取（在提取练习中保持相同的时间间隔）和收缩型提取（逐步缩短测试之间的时间间隔）。根据研究结果，在教学过程中我们采用了扩展型提取：当单元新课结束后，对12应化1班实施重复提取，在新课结束后的第2周、第5周、第9周、第14周分别进行再次提取；重复提取的内容是知识单元需要掌握的知识点和重点。

2.根据教学内容，选择提取方式。在重复测试的过程中，我们需要注意“因材施教”。也就是根据教学内容和学生的掌握水平采用适当的重复测试的方式。比如，在第一次重复提取测试时，学生对新内容的掌握不够，可以采用开卷的形式答题。在测试的内容上可以选择重要的而在书本上能找到的，学生容易理解的题目。第二次的提取，在上次的基础上加重有难度、需思考、课本无法直接找到答案的思考题；第三册重复提取时则可以实施习题类型的提取，根据学生的掌握情况，做好第四次的重复提取。在这种提取模式下，有利于学生循序渐进地掌握好教学内容。此外，我们应意识到重复提取不等于重复测试，在重复学习过程中也或多或少地包含重复提取过程，我们不能简单地认为重复提取就是多做题和多考试。

3.教学方法中的重复提取方式。重复提取的过程是学生大脑中储存信息的互相交换，并能语言或者文字的方式表达出来。传统意义上的重复提取可能意味着重复学习与重复考试。课题教学还是以教师的讲授为主，因此，我们应该注意到在教学过程中教学方法是不可忽视的重复提取的最佳选择方案。根据教学内容及时提取已经学习或者提出将要学习的内容，让学生的大脑皮层处于活泼、兴奋的状态，有利于提高学生的学习和记忆效果。

4.实践结果分析。根据卡皮克的研究，我们在进行重复提取的过程中，注意及时反馈测试信息，让学生知其然，并知其所以然。在经过一学期的实践教学以后，通过期末测试我们发现，采用提取训练的班级，期末成绩在90分以上的同学占6.4%，不及格率为8.5%；未采取训练的班级期末成绩在90分以上的同学为0%，不及格率20.4%。实践教学结果显示，采用卡皮克重复提取理论在元素化学的教学中具有可实践性。

“重复提取”并不意味着要多练习、多考试，而是要更多地提取——更多地去和大脑中存储的信息进行交互；从“提取”的视角对经典的教学法进行了剖析，认为启发式教学、探究式学习、协作式学习都包含了丰富的“提取”活动，讲授式教学应更多注入“提取”的成分。通过卡皮克重复提取理论在元素化学过程中的教学模式探索，以及对比教学我们意识到重复提取理论可以有效提高元素化学教学质量。

参考文献

[1]Karpicke J D，Blunt J R.Retrieval practice produces more learing than elaborative studying with concept mapping[J].Science，2011，（331）：772-775.

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[4]赵国庆，郑兰琴，重复提取胜过细化学习[J].中国电化教育，2012，（3）：18.

[5]陈三平，谢钢，杨奇.加强元素化学教学的改革和实践[J].高等理科教育，2012，（3）：121.

基金项目：徐州工程学院2013年高等教育教学研究课题（课题YGJ1362）

作者简介：李靖，讲师，主要从事无机化学以及纳米材料研究。