化学认知结构的测量 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周青，闫春更 著

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• 化学教育
• 认知科学
• 化学认知
• 测量与评价
• 学习科学
• 概念变化
• 知识结构
• 教学设计
• 科学教育
• 心理测量

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030542267

版次：1

商品编码：12197503

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：206

字数：339000

正文语种：中文

内容简介

　　在中国基础教育质量监测协同创新中心的战略布局下，《化学认知结构的测量》针对目前我国化学教育的发展需求，以方法性和实践性为特色，系统地介绍了测量方法和实证研究结果。全书共九章，其中第一章、第二章为理论部分，主要讲解认知结构的相关概念、理论和测量方法；第三章至第九章为实证研究部分，呈现原子结构和元素周期律、分子结构和化学键、化学反应速率和化学平衡、溶液中的离子平衡、氧化还原反应和电化学、元素及其化合物、有机化学等专题认知结构测查与评价的研究成果。
　　《化学认知结构的测量》适合高等师范院校化学教育专业的高年级本科生及研究生使用，也可供从事化学教育的教师与教研人员参考。

目录

目录
前言
上篇 认知结构的理论与测量方法
第一章 导论 3
第一节 认知结构概述 3
第二节 认知结构的教育学基础 8
第三节 认知结构的心理学基础 9
第二章 认知结构测量的方法 12
第一节 词语联想法 12
第二节 树形图法 21
第三节 概念图法 25
第四节 流程图法 27
第五节 测量方法的评价 31
下篇 认知结构的测量与应用
第三章 原子结构和元素周期律的认知结构与学习困难分析 35
第一节 原子结构 35
第二节 元素周期律 44
第四章 分子结构和化学键的认知结构与学习困难分析 54
第一节 分子结构 54
第二节 化学键 64
第五章 化学反应速率和化学平衡的认知结构与学习困难分析 73
第一节 化学反应速率 73
第二节 化学平衡 79
第六章 溶液中的离子平衡的认知结构与学习困难分析 88
第一节 弱电解质的电离 88
第二节 盐类水解 96
第三节 沉淀溶解平衡 104
第七章 氧化还原反应和电化学的认知结构与学习困难分析 113
第一节 氧化还原反应 113
第二节 原电池 121
第三节 电解池 129
第八章 元素及其化合物的认知结构与学习困难分析 137
第一节 铝及其化合物 137
第二节 氯及其化合物 144
第九章 有机化学的认知结构与学习困难分析 152
第一节 乙烯 152
第二节 卤代烃 159
第三节 苯酚 167
第四节 乙醇 177
第五节 醛 186
第六节 乙酸 196
参考文献 205

精彩书摘

　　二、认知结构的类型与特征
　　简单来说，认知结构就是学生头脑中的知识结构，即知识结构通过内化在学生头脑中所形成的观念的内容和组织。根据认知结构的产生与发展状态不同，可以把学生具有的认知结构分为三种形式：一般认知结构、原始认知结构和良好认知结构。
　　（一）一般认知结构
　　根据皮亚杰关于结构具有整体性、转化性和特异性的学说，学生具有的一般认知结构也有这三个特点。
　　（1）整体性：是指在认知结构中各成分之间呈现有机性联系，而不是各独立成分的混合。这种整体性在学习活动中表现为新的知识与原有知识不断沟通、同化，形成具有一定整体性和相对独立性的“知识块”。在这种“知识块”中，各知识点的联系与组织方式呈交错型网状结构，占据网的“节点”的是基本事实、基本概念和原理。这种“知识块”能充分揭示知识的内在联系，是学生形成系统化、整体化的认知结构的基石。
　　（2）转化性：是指认知结构不是静止的，而是处于不断的发展变化之中。随着时间的推移，学生认知结构总是处于不断的运动和变化之中，新旧知识结构不断交替转换。当新的知识与学习者原有认知结构发生作用时，通过同化或顺应，原有认知结构得以扩展、改组或重建，从而使原有认知结构向新的更加完善的认知结构不断转化。一般来说，随着学习者学龄的增加，以及学习内容的不断丰富与深化，学习者的认知结构不断地由原有认知结构向新的认知结构转换。
　　（3）特异性：是指认知结构存在个体差异性。由于每个学生的认知方式存在着差异，对同一事物的认知不可能完全相同，这就表现出学生认知结构的多样性或特异性。一般来说，根据学生思维方式的倾向性，可以把学生的认知结构分为两大类：表征性认知结构和功能性认知结构。表征性认知结构占优势的人擅长抓住事物的关系进行思考，喜爱对事物的特征进行判断，功能性认知结构占优势的人则注重行动次序与事物作用的原理。这两种不同的认知结构在不同的个体上占有不同的优势，从而形成不同的认知结构，表现出认知结构的个体差异性。
　　（二）原始认知结构
　　20世纪70年代以来，西方国家一些从事科学教学研究的学者先后对学生的前科学知识进行了大量调查研究，取得了丰富的第一手资料和研究成果。这些研究成果表明，早在学生正式学习科学课程以前，他们就通过对日常生活中一些现象的观察和体验，在头脑中反复构建形成一些非科学的概念和儿童阶段特有的思维方式。例如，把植物的地下部分都称为根，把茎一概视为地上部分，把复叶的小叶当成叶，把植物学上的花冠部分称为花，把肉质可食的果皮称为果实，等等。一般将学生在学习科学课程以前形成的有关概念称为“前概念”，而把学生围绕“前概念”建立起来的特有的认知结构称为“原认知结构”或“原始认知结构”。
　　一般来说，学生通过前概念学习建立的这种原始认知结构具有如下特征。
　　（1）自发性。学生头脑中的原始认知结构是自发形成的。过去，教师在教学中常误认为学生学习知识之前头脑如同一张“白纸”，教师可以在上面任意涂画，但事实并非如此。学生在多年的生活实践中，通过个体与环境的接触，逐步形成了对各种现象和规律的独特看法，并逐步内化为自己的思维模式和行为规则。
　　（2）特异性。由于每个学生的生活环境、活动范围、认知方式等的差异，对同一事物的认识、感受也不完全相同，这就表现出学生原始认知结构的多样性或特异性。例如，一些初中学生在解释“为什么根有向地性”时，他们回答：“是地球的吸引力作用的结果”，“根要吸收土壤深层的水和无机盐”，“根要扎得更牢些”，等等。
　　（3）表象性。由于儿童认知事物的能力有限及认知过程的自发性，他们的前概念往往比较肤浅、直观，一般还停留在表象的概括水平上，不能脱离具体表象而形成抽象的概念，自然也无法摆脱局部事物的片面性而把握事物的本质。例如，学生对遗传的认识只能停留在“龙生龙，风生凤，老鼠生子会打洞”，“种瓜得瓜，种豆得豆”等表象概括水平上。但是，这种前概念无疑又是学生自己的精神财富，因为这些前概念是儿童在现实生活中认识特殊事物的一种有价值的工具。因此，不应把建立在前概念基础上的原始认知结构看成一种思维垃圾加以排斥，而应该把它们作为学生认识事物必可不少的一个阶段，作为一种低级的认知结构，并有待于向高级的、科学的认知结构转换。
　　（4）迁移性。学生的前概念含有自己对自然界的先人为主的印象，又是自己“切身体验”到的东西，同时，儿童又要凭借这种原始认知结构来认识世界，并也能成功地解释某些特殊现象。因此，学生往往对自己的这些前概念深信不疑，并试图将这些原始认知结构迁移到对新环境、新现象的解释中。因而，这种原始认知结构有很强的顽强性，不可能通过教学将科学概念硬性灌输给学生，就能一劳永逸地形成新的认知结构。
　　……

前言/序言

　　奥苏贝尔曾说，“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约为一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已经知道了什么。”大道至简，奥苏贝尔对于教和学之关系的把握已经逐渐转化为许多教师心中的教育信条。对于“学生知道了什么”的探究和认识将成为学生学习评价的主要问题之一，它内在地影响着教师教的行为与学生学的方式，决定着教育教学的实践效果；不仅如此，对于“学生知道了什么”及其相关问题的合理关照和深刻追问还必然催生教与学研究新范式的萌芽与发展。
　　如果说纸笔测试是过去教师了解学生“知道了什么”的基本途径，那么，对于学生认知结构的测查和评价则将会成为未来教师探索学生“知道了什么”“何以知道”“如何知道”的必然方向。长期以来，纸笔测试被认为是评价学习者学业水平高低的核心手段，但其有效性在很大程度上受限于测验试题的编制质量和教师经验的丰富程度，更为关键的是它难以系统、直接地反映学习者头脑中的知识结构和知识建构情况，而要回答这一问题，开展学生认知结构的测查与评价是一种可能的方式。当前科学教育领域对学习者认知结构的有效测查成为学习评价多元化的重要突破口。认知心理学从学习者认知发展的角度提出了学习者构建合理认知结构的意义，认为这是形成学习能力的基本前提，是实现终身学习与全面发展的核心基础。基于对学生认知结构的诊断，教师能更有针对性地组织学习材料、设计教学活动、实施教育测量、完善教育评价，最终促进学生认知结构的良性“生长”，帮助学生实现有意义学习，开发学习的潜能。
　　当前，关于学生认知结构的测查与评价研究已不在少数，但聚焦具体学科内容领域的认知结构测查与评价研究却较为少见。将教育心理学领域的研究成果应用于学科教学研究，不仅能够为学科教学研究注入新的活力，为学科教学研究共同体提供发现知识的新途径，还有助于彰显实证研究的魅力和优势，为教育研究的科学化发展积累宝贵的素材和支撑。为此，2012年3月教育部、财政部联合颁发了《关于实施高等学校创新能力提升计划的意见》，启动实施“高等学校创新能力提升计划”（简称“2011计划”）。为了进一步深化我国基础教育改革，由北京师范大学牵头，华东师范大学、华中师范大学、东北师范大学、西南大学、陕西师范大学、中国教育科学研究院、教育部考试中心和科大讯飞信息科技股份有限公司8家机构作为核心单位，建立了中国基础教育质量监测协同创新中心。该中心于2014年10月通过教育部以定，是我国教育学和心理学领域唯一的国家级协同创新中心。为了推动我国基础教育质量水平不断提升，陕西师范大学分中心致力于监测基础教育阶段学生的学业水平，以期促进亿万学生的全面、个性发展。
　　在中国基础教育质量监测协同创新中心的研究战略布局下，本书所呈现的研究是试图在化学学科内容领域中测查和评价学生关于化学核心概念的认知结构，根据教育学与心理学的理论基础，采用学习评价的新方法——流程图法，对我国高中生学习特定化学主题的认知结构进行测量，以此探查学生对具体学科内容的学习结果，揭示学生认知结构与其纸笔测试成绩之间的关系，探究学生存在的学习困难及其可能的成因，为化学学科教学的实践与研究提供参考。全书共九章，其中第一章、第二章为理论部分，主要讲解认知结构的相关概念、理论和测量方法；第三章至第九章为实证研究部分，呈现原子结构和元素周期律、分子结构和化学键、化学反应速率和化学平衡、溶液中的离子平衡、氧化还原反应和电化学、元素及其化合物、有机化学等专题认知结构测查与评价的研究成果。
　　因作者学识所限，书中存在疏漏和不足在所难免，诚恳地希望广大读者批评指正！

《化学认知结构的测量》是一本深度探索如何科学、准确地测量和评估个体在化学学科领域所构建的认知结构的研究专著。该书并非提供具体的化学知识内容，例如元素的性质、反应方程式的推导，或是实验操作的详细步骤，而是聚焦于理解和量化学习者如何理解、组织、连接和应用化学概念的内部心理机制。 本书的核心在于“认知结构”这一概念，并将其置于化学学习的语境下进行深入剖析。认知结构，在这里指的是学习者大脑中关于化学知识的表征网络，包括概念之间的联系、层级关系、以及不同知识点之间的相互作用。它不仅仅是对孤立概念的记忆，更是知识体系的整体性、系统性和层次性的体现。作者认为，一个学习者所拥有的稳固、清晰、且联系丰富的化学认知结构，是其真正掌握化学、能够灵活运用化学知识解决问题的关键。 因此，《化学认知结构的测量》一书的首要任务，便是对“测量”这一行为进行严谨的定义和界定。它探讨了在化学教育领域，如何将抽象的认知结构转化为可观察、可量化的指标。这涉及到对测量工具的设计、测量方法的选择、以及测量结果的解释等一系列复杂而精细的学术问题。书中并非陈述化学原理，而是审视了现有认知测量技术在化学教育应用中的潜力和局限，并可能提出新的理论框架或技术路径。 具体而言，本书的论述可能围绕以下几个关键方面展开，但请注意，这些内容并非具体化学知识，而是关于如何研究和测量化学学习的“元”信息： 第一部分：理论基础与概念界定 认知结构的概念化与发展： 本部分将追溯认知结构理论在心理学和教育学中的发展演变，特别是其在科学教育领域（包括化学）的适应与应用。它会探讨不同学者对认知结构的理解，例如以诺顿（Novak）的“概念图”理论为代表的结构化知识表征，或是其他基于信息处理理论的观点。书中将详细阐述，在化学学习中，认知结构具体体现在哪些方面，例如原子结构、分子模型、化学键、化学反应机理、热力学原理、电化学过程等概念是如何被学习者在头脑中建立联系的。 化学学习的本质与认知要求： 作者会深入分析化学学科本身的特性，例如其高度的抽象性、符号化、以及宏观与微观层面的相互关联。这些特性对学习者的认知结构提出了怎样的挑战？例如，学习者如何在微观粒子层面构建原子和分子的模型？如何理解抽象的化学符号（如元素符号、化学式）与其所代表的物质属性之间的联系？如何形成对复杂化学反应过程的动态认知？本书将探讨这些“认知要求”，为后续的测量方法奠定理论基础。 认知结构的测量维度： 为了进行有效的测量，需要明确认知结构包含哪些可测量的维度。书中可能会提出诸如概念的理解深度、概念之间的联结强度、知识的组织层级、知识的迁移与应用能力、以及对化学学科思维方式的内化程度等多个维度。例如，一个学习者是否仅仅是记住了“氧化还原反应”的定义，还是真正理解了电子转移的过程？他是否能将氧化还原反应的概念应用于电化学电池的设计？这些都是测量中需要关注的方面。 第二部分：测量方法与技术 定性测量方法： 本部分将重点介绍和评价用于测量化学认知结构的各类定性研究方法。这可能包括： 概念图（Concept Mapping）： 详细介绍如何设计和使用概念图来表征学习者对化学概念及其相互关系的理解。这包括学习者绘制概念图的指导语、评分标准、以及如何通过分析概念图的节点、连词和交叉联系来推断其认知结构。 访谈法（Interviews）： 探讨结构化、半结构化或非结构化访谈在探究学习者化学思维过程中的作用。例如，通过提问引导学习者解释某个化学现象，分析其解释过程中所使用的概念和联系，从而揭示其认知结构。 思维实验（Think-Aloud Protocols）： 介绍让学习者在解决化学问题或进行化学思考时，实时说出自己的想法，以便观察其思维过程和认知结构。 案例研究（Case Studies）： 结合个别或小组的学习过程，通过多角度收集数据，深入分析其认知结构的形成与变化。 定量测量方法： 本部分将聚焦于能够提供量化数据的测量方法： 问卷法与量表设计： 讨论如何设计基于特定理论模型的化学认知结构测量问卷或量表。这可能包括李克特量表、语义差异量表等，以及如何通过因子分析等统计技术来验证量表的结构效度和信度。 知识结构测试（Knowledge Structure Tests）： 介绍不同类型的知识结构测试，例如配对题、排序题、图形填充题等，以及如何通过分析答题结果来量化知识点之间的联系强度。 反应时测量（Reaction Time Measurement）： 探讨利用学习者对特定化学概念或问题做出反应的时间来推断概念的激活程度和联结强度。 项目反应理论（Item Response Theory, IRT）在化学认知结构测量中的应用： 介绍如何利用IRT模型来构建更精确、更有效的化学认知结构测量工具，例如估计学习者的能力参数和题目（或知识点）的难度、区分度等参数。 混合方法研究： 探讨如何结合定性和定量研究方法，以获得对化学认知结构更全面、更深入的理解。例如，先用访谈了解学习者的初步认知，再设计相应的问卷进行大规模测量。 第三部分：测量工具的开发与验证 测量工具的设计原则： 详细阐述在开发化学认知结构测量工具时需要遵循的科学原则，包括目的性、信度、效度、可行性、以及伦理考量。 信度与效度评估： 深入讨论各种测量工具的信度（如重测信度、内部一致性信度）和效度（如内容效度、结构效度、效标关联效度）的评估方法。例如，如何通过专家审议来评估概念图的“内容效度”，或通过因子分析来检验量表的“结构效度”。 量化指标的开发与标准化： 探讨如何将定性观察转化为量化指标，并对这些指标进行标准化处理，以便在不同研究、不同群体之间进行比较。 实际案例分析： 可能包含对已有成熟的化学认知结构测量工具的详细介绍和分析，说明它们是如何设计、验证和应用的。 第四部分：测量结果的应用与解释 化学学习诊断： 阐述如何利用测量结果来诊断学习者在化学学习中存在的具体认知困难，例如概念混淆、知识断裂、或对关键联系理解不清。 教学干预设计： 探讨如何基于测量结果来设计有针对性的教学干预措施，以帮助学习者构建更优化的化学认知结构。例如，针对性地进行概念澄清、概念整合、或知识应用训练。 课程评价与改革： 分析如何利用认知结构测量数据来评估现有化学课程的有效性，并为课程的改进和优化提供依据。 教师专业发展： 探讨如何通过认知结构测量研究，提升化学教师对学生认知过程的理解，从而改进其教学策略。 未来研究方向： 指出在化学认知结构测量领域尚待探索的课题，例如对不同年龄段、不同学习风格、以及不同文化背景下学习者认知结构的比较研究，或是利用新技术（如神经科学方法）来辅助认知结构测量。 总而言之，《化学认知结构的测量》这本书，是一部关于“如何看懂化学学习者的大脑”的学术著作。它不是一本化学教科书，而是为研究者、教育工作者和教育技术开发者提供了一套理论框架、方法论工具和实践指导，帮助他们更科学、更精准地理解、评估和支持学生在化学学科领域的深度学习和认知发展。书中涉及的并非化学知识本身，而是理解和测量这些知识在个体思维中如何被建构、组织和应用的学术探讨。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字，《化学认知结构的测量》，给我一种非常学术且严谨的感觉，它似乎在试图为我们解答一个长期以来在化学教育领域存在的难题：如何客观地评估学生对化学知识的掌握程度，并且不仅仅是停留在记忆层面，而是触及更深层次的认知组织。我猜想，本书的核心内容可能会围绕着认知心理学、教育测量学以及化学教育学这几个学科的交叉点展开。它可能会提出一些模型，来描述学习者在学习化学时，他们的大脑是如何组织和存储这些抽象的概念、原理以及相互之间的关系的。而且，“测量”这个词暗示了这本书会包含一些量化的方法，来评估这些认知结构的有效性和完整性。比如，是否存在一套标准化的测试方法，能够区分出那些拥有清晰、连贯的化学认知结构的个体，与那些仅仅是零散记忆知识点的个体？我非常有兴趣了解，作者是否会探讨影响化学认知结构形成的因素，例如学习者的先有知识、学习策略、甚至是个体差异？如果这本书能够为我们提供一种科学的、可操作的方法，来“看见”学习者内心深处的化学思维图景，并为改进化学教学提供坚实的理论依据和实践指导，那将是对化学教育领域的一项重要贡献，我也非常期待能够从中获得启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫《化学认知结构的测量》，光听名字就让人觉得很有深度，但究竟在讲些什么呢？我拿到这本书的时候，心里充满了好奇，也带着一丝期待。作为一名非专业人士，我对化学的概念常常感到有些模糊和抽象，尤其是在一些更深层次的理论和模型方面。我总觉得，理解化学知识不仅仅是记住那些复杂的公式和反应方程式，更重要的是能够构建一套清晰、系统、有逻辑的认知框架。这本书似乎正是瞄准了这个痛点，探讨如何去“测量”这种抽象的认知结构，这让我眼前一亮。我设想着，它或许会提供一些新颖的视角，帮助我们理解学习者是如何内化和处理化学信息的，以及如何评估他们在这方面的掌握程度。我期待它能像一把钥匙，打开我理解化学深层奥秘的大门，让我不再是被动接受知识，而是能够主动地构建自己的化学知识体系。我好奇的是，这本书是否会介绍一些具体的测量方法，比如问卷、实验设计，甚至是一些心理学上的量表？这些方法是否能够有效地捕捉到学习者思维的细微之处？而且，如果真的能测量出认知结构，那么这些测量结果又有什么实际的应用价值呢？是用来改进教学方法，还是用于评估学生的学习成效？这些问题都在我的脑海里盘旋，驱动着我渴望翻开这本书，去探索其中的答案。

评分☆☆☆☆☆

读到《化学认知结构的测量》这个书名，我的第一反应是它可能涉及一些比较前沿的心理学和教育学理论，与传统的化学教材有着截然不同的出发点。我一直对“学习的元认知”或者“如何学习”这类话题很感兴趣，而化学作为一门需要高度抽象思维的学科，其认知结构的测量听起来就充满了挑战性和探索性。我好奇这本书是否会从认知科学的角度，分析学习者在理解化学概念时，大脑内部是如何运作的。比如，当学习一个复杂的化学反应时，学生是如何将各个反应物、产物、条件以及能量变化联系起来的？他们是否能够建立起微观粒子层面的模型来解释宏观现象？这本书是否会提供一些理论模型，来解释这些认知结构是如何形成的，以及在学习过程中如何发生演变？而且，“测量”这个词让我联想到，它可能会引入一些定量的方法，比如通过分析学习者的回答、解题过程，甚至是一些脑科学的技术来捕捉他们的思维模式。这听起来非常吸引人，因为它意味着我们有可能将过去难以言说的学习过程，变得更加具象化和可分析。我希望这本书能够提供一些深刻的见解，让我们明白，学习化学不仅仅是知识的灌输，更是一个动态的、个体化的认知建构过程，而这本书或许能为我们揭示这个过程的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

《化学认知结构的测量》这个书名，让我产生了一种对“理解”的全新思考。我常常在学习一些复杂知识时感到力不从心，不是因为我记不住，而是因为我感觉自己没有真正“抓住”问题的核心，没有建立起那种“举一反三”的能力。这本书的题目恰好点出了我一直以来想要解决的问题——如何衡量一个人对化学知识的“理解深度”或者说“认知结构”。我很好奇，作者是如何定义“化学认知结构”的？它仅仅是知识点的关联，还是包含了推理能力、模型构建能力、以及将理论应用于实际问题的能力？这本书是否会提供一套清晰的评价标准，帮助我们区分“死记硬背”和“真正掌握”？我设想着，这本书可能不仅仅是提供理论，还会介绍一些具体的方法论，例如如何设计一些能够探测学生认知结构的测试题，或者如何通过观察学生的学习行为来推断他们的认知模式。我特别希望它能提供一些案例研究，展示不同认知结构的学习者在学习化学过程中所表现出的差异，以及如何通过干预来优化他们的认知结构。对我来说，这本书如果能提供一些实用的工具或指导，让我能够更好地评估自己或他人在化学学习上的进展，那将是莫大的收获。

评分☆☆☆☆☆

对于《化学认知结构的测量》这本书，我首先联想到的是其潜在的应用前景，尤其是在教育领域。化学作为一门基础学科，其内容的复杂性和抽象性常常是学生学习的难点。如果我们能够更精确地理解学生在学习化学时，他们的思维是如何组织、连接和发展的，那么我们就能更有效地设计教学策略，针对性地解决学习中的瓶颈。这本书的名字暗示了它可能会深入探讨如何量化和评估这种“认知结构”，这对于开发更具个性化和效率的学习工具或平台具有巨大的潜力。想象一下，如果教师能够通过某种方法，了解学生对某个化学概念的认知结构是怎样的——是零散的记忆片段，还是已经形成了连贯的理论模型？这样的信息将是极其宝贵的。它或许能帮助我们识别出那些容易混淆的概念，或者那些阻碍学生进一步学习的思维误区。我猜想，这本书不仅仅是理论探讨，可能还会提供一些实操性的框架或工具，让教育工作者能够将这些测量方法融入到日常教学中。我非常期待书中能够揭示出一些关于化学学习者心理活动的洞察，那些隐藏在公式和反应背后的思考过程，能够被清晰地呈现和分析，从而推动化学教育的创新与发展。