《Journal of Chemical Education》：Processing (Our) Differences: Characterizing Neurodivergent Students’ Experiences Learning Chemistry and Reasoning with Representations
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神经多样性（Neurodiversity）指的是个体处理和回应信息方式的自然差异，包括注意力缺陷多动障碍（attention-deficit hyperactivity disorder, ADHD）、自闭症谱系障碍（autism spectrum disor
神经多样性（Neurodiversity）指的是个体处理和回应信息方式的自然差异，包括注意力缺陷多动障碍（attention-deficit hyperactivity disorder, ADHD）、自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder）和特定学习障碍等已确立的认知差异。这些差异在未设置相应支持机制的课程中可能成为学习障碍。为设计更具包容性的学习环境，理解神经分化（neurodivergent, ND）学生如何学习化学和解决问题至关重要。本探索性研究调查了ND与非ND学生在有机化学分子表征任务中的推理方式。86名学生完成了40项基于计算机的任务，要求其在楔形-虚线式（wedge-dash）图示与椅式构象（chair conformations）之间进行转译。每位参与者随后接受了一次后续访谈，解释其在40项任务中8项的推理过程。其中26名（约30%）参与者自我认定为ND，从而可以在准确率、信心、任务用时和推理策略方面进行组间比较。研究结果显示，虽然任务用时和信心没有显著差异，ND学生的准确率较低，且采用较少产出的推理策略，包括频繁切换答案和依赖过度简化的规则。研究人员还探究了ND学生对其化学学习经验的反思，归纳出三大主题：（1）ND学生感知到自身与同伴在学习方式上存在有意义的差异；（2）注意力广度、视觉空间能力和认知负荷等多重因素塑造其学习过程；（3）ND学生会发展个性化的自我适应策略以应对学习挑战。研究人员讨论了这些发现对教师和管理者的启示。
**论文解读：神经分化学生的化学学习与表征推理差异**
**一、研究背景与目的**
神经多样性（neurodiversity）指人类认知中自然存在的差异，源于大脑感知、处理和回应信息方式的多样性。神经分化（neurodivergent, ND）作为概括性术语，涵盖注意力缺陷多动障碍（attention-deficit hyperactivity disorder, ADHD）、自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder）及特定学习障碍（如阅读障碍、计算障碍和书写障碍）等基于神经的差异。神经多样性范式（neurodiversity paradigm）将神经差异视为正常且有价值的，区别于将偏离“常态”视为缺陷的病理性范式。然而，现行课堂和教育系统往往未针对ND学生设计，导致其面临额外学习障碍。目前化学学科中尚无关于ND学生的公开发表研究，现有工作多聚焦于更广泛的科学、技术、工程和数学（Science, Technology, Engineering, and Mathematics, STEM）教育领域。表征学习与运用是化学学科的核心能力，在不同分子表征之间进行转译是化学工作者的基本技能，也是有机化学教学的重要目标。然而，楔形-虚线式（wedge-dash）图示与椅式构象（chair conformations）这一表征对的转译研究尚属空白。基于此，本研究以社会关系残疾模型（social relational model of disability）为理论基础，探讨ND与非ND学生在分子表征转译任务中的表现差异及其学习体验，旨在为构建更具包容性的化学学习环境提供依据。
**二、研究内容与主要结论**
本研究招募了美国东南部一所公立大学2022年秋季和2023年春季学期选修有机化学I和II的86名学生。参与者完成40项计算机化表征转译任务（20对相同分子、20对不同分子，随机呈现），任务要求判断配对中的楔形-虚线式图示与椅式构象是否表示同一分子，同时记录响应时间、准确率和信心（1-4级）。随后，学生参与半结构化出声思维访谈（think-aloud interview），在纸上解决其中8项任务并解释推理过程，访谈结束时询问其是否自我认定为ND以及该身份如何影响化学学习。其中26名（约30%）学生自我认定为ND，包括21名ADHD、2名自闭症谱系障碍、1名特定学习障碍、1名自闭症谱系障碍合并ADHD、1名未明确说明。计算机阶段因软件和眼动追踪数据采集问题，最终获得80名有效数据。结果表明：ND组与非ND组在任务用时和信心上无显著差异（Hedges' g分别为-0.26和0.06），但准确率存在约12%的差距（ND组64.06%，非ND组75.98%，Hedges' g≈0.54，中等效应量），ND学生得分显著较低。推理策略分析识别出五种推理档案（reasoning profiles）：系统策略者（systematic strategist，n=44，约51%）、取代基误读者（substituent misinterpreter，n=11，约13%）、表面扫描者（surface scanner，n=10，约12%）、反思调整者（reflective adjuster，n=15，约17%）和受挫倒退者（frustrated regressor，n=6，约7%）。ND学生在反思调整者（23% vs 15%）、受挫倒退者（12% vs 5%）和取代基误读者（19% vs 10%）中的比例高于非ND学生，而系统策略者中非ND学生占比更高（58% vs 35%）。这表明ND学生更倾向使用不一致或低产出的推理策略，这可能解释了其在转译任务中准确率较低的原因，但研究强调这不代表固定能力差异。访谈分析归纳出三大主题：（1）21名（约81%）ND学生认为其神经分化身份影响学习方式，感知到与同伴的信息处理差异；（2）多种因素影响化学学习，包括注意力持续与分散、表征能力与心理意象（mental imagery）差异、课程设计与环境（如课堂时长、幻灯片信息密度、感官过载）；（3）ND学生会发展个性化自我适应（self-accommodation）策略，包括调节冲动性、外部化信息以降低认知负荷、异步复习课程或使用替代资源等。
**三、主要技术方法**
本研究采用混合方法设计。定量部分使用计算机化任务收集时间、准确率和信心数据，采用Hedges' g效应量（含95%置信区间）进行组间比较。定性部分采用半结构化出声思维访谈，使用Livescribe笔进行纸上标注。推理策略采用演绎编码，依据研究团队先前开发的编码手册进行分析；ND学生经验采用归纳编码，通过持续比较分析（constant-comparative analysis）发展推理档案和主题。编码过程由多名研究人员独立编码后协商达成共识，并采用同伴汇报、分析备忘录、研究者三角验证、共识编码手册开发、反面案例分析和审计追踪等反思性实践确保研究可信度。
**四、研究结果**
**研究问题1：ND与非ND学生在分子表征转译中的任务用时、信心和准确率差异。** 通过40项计算机化任务的量化分析，ND和非ND学生在任务用时（11.76秒 vs 10.39秒）和信心（2.96 vs 3.01）上无实质差异，但准确率存在约12%的差距，ND学生显著较低（Hedges' g≈0.54，95% CI [0.05, 1.03]）。
**研究问题2：ND与非ND学生在分子表征转译中观察到的推理差异。** 通过访谈编码和推理档案分析，非ND学生更常被归类为系统策略者（使用标记原子连通性、正确映射楔/虚线立体化学与轴向/赤道位置关系等产出性策略），而ND学生更常出现在反思调整者、受挫倒退者和取代基误读者档案中。反思调整者在任务中不断质疑和调整方法，在产出性和非产出性策略间转换；受挫倒退者在解释推理时感到困惑和沮丧并放弃；取代基误读者固守自己建立的错误规则（如认为楔形线总是表示轴向取代基）。表面扫描者在两组中比例相近。
**研究问题3：ND学生在化学学习中的体验。** 通过访谈的归纳主题分析，ND学生报告其神经分化身份影响学习，感知到与同伴的差异；注意力分散、思维游移、过度思考、表征过载和视觉杂乱影响其任务表现；心理意象能力差异显著（有的难以生成心理图像，有的具有极为生动的心理图像）；课程时长过长、幻灯片信息过密、感官干扰过多等环境因素影响学习。ND学生主动发展自我适应策略，如书写标注、使用模型套件、调节冲动性、建立个人学习常规和利用替代学习资源。
**五、讨论与结论**
讨论部分指出，ND学生准确率较低而任务用时和信心与非ND学生无显著差异，与既往神经心理学研究中ND学生任务用时通常较高的发现不一致，这可能与化学学科特有的表征需求、计算机任务设计限制了自我适应策略的使用以及评估格式等因素有关。访谈中ND学生报告频繁的自我怀疑和答案切换，但计算机阶段的4点信心量表未能捕捉这一现象，表明量表可能过于粗糙。ND学生在非产出性推理档案中的比例较高反映了其认知处理方式与传统教学实践之间的不匹配，而非固有能力的局限。社会关系残疾模型强调，残疾源于个体特征与环境的交互作用，因此改善可及性需要重新设计学习环境而非将ND学生视为需要修正的问题。ND学生感知到的差异影响其信心和归属感——已知归属感是化学学业成绩的预测因子，而神经分化作为一种可隐匿的受污名化身份可能加剧表现差距。研究还讨论了心理意象差异（如aphantasia和hyperphantasia）以及与神经分化的可能关联。结论部分强调，ND学生为化学学习带来多样的优势和挑战，在面临表征转译任务障碍时展现出韧性、灵活性和适应性。通过设计既能预期和应对这些挑战、又能认识和发挥ND学生优势的教学方案，教育工作者可以创造更加公平和支持性的学习环境。未来研究需在更大样本中考察不同ND身份学生的独特经验、测试环境与任务类型对推理的影响，并纳入交叉性（intersectionality）视角。
