《Chemistry Education Research and Practice》：When does scaffolded self-revision work? Examining conditions for sustained error correction in organic chemistry electron-pushing mechanismsOpen Access
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尽管电子推动形式（electron-pushing formalism, EPF）是有机化学的核心表征语言，但它仍然是本科学习者持续性的错误来源。为应对这一挑战，本研究采用解释性顺序混合方法设计（explanatory sequential mixed-met
尽管电子推动形式（electron-pushing formalism, EPF）是有机化学的核心表征语言，但它仍然是本科学习者持续性的错误来源。为应对这一挑战，本研究采用解释性顺序混合方法设计（explanatory sequential mixed-methods design），考察了脚手架式自我修订（Scaffolded self-revision, SSR）过程的有效性及其运行条件，并以电子推动自我修订检查表（ESRC）作为程序性脚手架，以支持学习者对EPF错误的自我修订。定量研究结果显示，SSR过程在七类受检错误中的四类上取得了统计学显著性的减少。值得注意的是，当学生在没有脚手架的情况下完成平行迁移任务时，这些纠正得以维持。然而，某些错误类型在迁移任务中重新出现。定性数据揭示了持续性纠正与错误重现之模式差异背后的潜在机制，表明SSR的有效性受两个联合必要条件支配：知识阈限和参与质量，这两个条件决定了学习者是以元认知方式还是仅以程序性方式参与SSR过程。本研究在错误类型层面提供了实证证据，显示单独一个条件均不充分，而两者的共同作用决定了SSR究竟能够带来持续性纠正，还是会导致电子推动机理写作中错误的重新出现。
**研究背景与问题**
电子推动形式（electron-pushing formalism, EPF）被称为有机化学的“交流语言”，用于追踪电子移动、预测反应产物并进行机理推理。然而，多数本科生在使用EPF时存在诸多困难，如误解弯曲箭头含义、无法识别分子内的隐含组分（如孤对电子），以及依赖死记箭头模式而非真正进行机理推理。这些困难导致反复出现可预测的错误，包括箭头方向颠倒、亲核体/亲电体识别错误、箭头头尾放置不当、缺失断键箭头并违反八隅体规则等。尽管已有多种脚手架（scaffolding）被用于支持学习者修正这类错误，已有研究多聚焦于脚手架即时使用时能否改善表现，而对脚手架撤除后错误修正能否迁移至新问题缺乏系统性证据，更缺乏错误类型层面为何一些纠正得以保持而另一些重新出现的解释。为弥合这一研究空白，本研究设计了脚手架式自我修订（Scaffolded self-revision, SSR）过程，以电子推动自我修订检查表（ESRC）为程序性脚手架，在错误类型水平上考察其即时效果、撤除后的保持情况，以及解释上述结果的内部条件。
**研究内容与主要技术方法**
研究采用解释性顺序混合方法设计（explanatory sequential mixed-methods design）。样本来自泰国某大学教育学院2025学年第二学期有机化学课程中的60名职前科学教师（职前科学教师）；其中52名进入定量分析。课堂活动中，学生先独立完成练习任务A，随后在无标准答案条件下使用ESRC进行自我修订，最后撤去ESRC并立即完成平行迁移任务B，此三步针对三个单步反应主题循环开展。定量部分对三个时间点的书写反应按七类错误编码（E1–E7），使用经Bonferroni校正的Wilcoxon符号秩检验与效应量比较错误变化。定性部分按学生错误轨迹选取成功转移组（7人）、持续错误组（6人）与重新显现组（6人），进行半结构化访谈，使用主题分析（thematic analysis），并通过三名研究者独立编码与集体校准实现研究者三角验证（investigator triangulation）。
**研究结果**
**SSR过程在减少错误中的有效性（RQ1）**
Wilcoxon符号秩检验显示，SSR过程显著减少了七类错误中的四类。其中缺失孤对电子（E1）与缺失从亲核体到亲电体的弯曲箭头（E4）的减少幅度最大，分别下降94.29%和85.71%；不正确或缺失亲核体/亲电体识别（E2）下降53.06%，缺失或错误断键箭头（E7）下降50.67%。箭头方向颠倒（E3）在干预前已有较低错误率（平均值=0.365），存在地板效应（floor effect），未呈现显著变化。箭头头错置（E5）和箭尾错置（E6）虽有下降趋势，但未达到经Bonferroni校正后的统计显著阈值。
**SSR结果向平行任务迁移：持续纠正与重新显现（RQ2）**
比较后测与迁移任务两个时间点，五类错误（E1、E2、E3、E4、E7）均无显著增加，表明学生在无脚手架条件下能够维持这些纠正。ESR：而E5箭头头错置（平均值由0.481升至0.711，p=0.003，r=0.29）与E6箭尾错置（平均值由0.250升至0.769，p<0.001，r=0.37）显著回升，构成“错误重新显现”现象。
**主题发现：从学生视角解释SSR过程结果的机制（RQ3）**
主题分析识别出三个适用于三个结果组的主题。主题一（成功转移组）表明，学生并未将ESRC视为答案核对工具，而是将其作为自我监控提示，追问“为何这样画箭头”，并在此过程中将机理写作的步骤逻辑重组并内化为不依赖外部脚手架的认知策略；同时具备足够的内容知识是上述过程发生的前提条件。主题二（持续错误组）显示，内容知识不足导致“语义晦涩”（semantic opacity），学生虽能读出检查表条目却无法将其转化为有意义的化学推理，形成“知其所为、不知其何以所为”的鸿沟，这解释了E5与E6在后测中未能显著下降。主题三（重新显现组）揭示，学生虽具备足够知识、能借助ESRC在当次任务中降低错误，但参与的品质停留在程序性核对层面而未深入化学原理，由此产生“掌握错觉”与过早弃用脚手架，并在迁移任务中回归旧的易错习惯。
**讨论与结论**
综合定量与定性证据，SSR过程的有效性并不由脚手架本身单独决定，而是由学习者内部两个联合必要条件共同支配：其一为知识阈限，即学生是否具备足够的化学知识来解释并使用ESRC提示；其二为参与质量，即学生是以元认知性方式（自我监控）还是仅以程序性方式（顺序记忆）使用脚手架。二者缺一不可：缺乏前者时错误根本得不到修正，仅满足后者而缺乏前者时错误虽在当场得到修正，却在撤除脚手架后重新显现；只有两者同时满足，错误修正才能被内化为独立可用的推理结构，并在平行任务中持续保持。本研究因此在错误类型水平上为脚手架持久效应的条件机制提供了实证依据，提示脚手架研究应从“是否有效”转向“在何种学习者条件下、为何有效”。教学上，脚手架设计应同时提供概念性支持，并设计活动促使学生写理由、分享检测过程，以防止程序性参与及过早脱嵌所带来的虚假掌握。研究局限性包括：迁移评估为紧邻时间内的近迁移、任务覆盖范围限于三类单步机理、参与者来自泰国单一大学教育学院、访谈属回顾性自述且涉及翻译。未来研究应采用纵向设计以检验长期保持，并将SSR的适用性拓展至多步机理及更复杂的化学推理情境。研究结论如下：SSR过程在使用ESRC作为程序性脚手架的条件下，显著纠正了E1、E2、E4、E7四类错误，并在撤除脚手架的平行任务中得到保持；而E5、E6两类错误在撤除后重新出现。上述分离性结果说明，SSR效果高度依赖于学习者的知识阈限与参与质量的联合存在；当两者同时满足时，学习者能够把脚手架用作自我监控提示，形成重新组织的推理结构并获得内化。该研究为在错误类型层面理解脚手架发挥作用的条件提供了新证据。
