高中學生學習化學的相異構想初探

摘要：學習知識時存在相關的“相異構想”是學習過程中出現思維障礙、形成教學低效率的原因之一。本文就高中學生形成相異構想的原因、對學習科學概念和規律帶來的困難以及高中化學教學應采取的策略作一探討。

關鍵詞：高中化學；相異構想；形成原因；教學策略

文章編號：1005－6629(2007)09－0016－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

學生在學習某一項化學知識之前，頭腦里并非一片空白，尤其是高中學生，他們通過初中科學學科的學習，對化學現象的理解和解釋，往往有一套自己的觀點和想法。這些觀點和想法很多時候與科學的概念、思維方式相去甚遠，甚至大相徑庭，因而稱之為“相異”構想（alternative frameworks）。

相異構想的存在，使得學生難以用科學的眼光去看問題、遵循科學的思維去想問題，成了學生學習相關知識的重大障礙，造成化學教學的低效率，研究相異構想的目和和意義就在于發現學生形成各種相異構想的原因，明確學生學習相關知識所存在的困難，尋求提高教學效率的策略。

1高中學生有關化學知識的相異構想的初步調查

作者自擬了二份問卷，分別選取重點中學的高一新生和已參加會考的高二學生進行測試，結合個別學生的訪談，檢出了部分化學知識的相異構想，見下表。

2形成各種相異構想的原因分析

通過對檢出的相異構想分析，結合學生座談，筆者以為高中學生關于化學知識的相異構想主要來自于以下幾個方面：

2.1初中科學教材對于某些化學概念和規律的闡述不夠科學和嚴密，在初、高中教材的銜接上出現脫節。

如關于復分解反應條件，常見元素化合價等知識，在初中科學教材的編寫時，考慮到初中學生的年齡特征和認知能力，采取了不夠科學或不甚確切的定義和敘述，似乎復分解反應條件只能是生成沉淀或氣體或水，常見元素的化合價是固定不變等。這種做法減輕了初中學生的學習負擔，降低了初中科學教學的難度，但在高中階段學習同一概念和相關知識時，這些非科學觀點就會長驅直入，嚴重影響了學生科學概念、規律的建立和理解。

實際上，這種由于教材編寫的脫節而使學生產生相異構想的現象，在高中化學的銜接上也隨處可見，如溶解平衡中加入固體溶解速度加快導致學生學習化學平衡時認為加入固體，平衡也發生移動。再比如Na₂CO₃和HCl反應，在初中科學中，為了降低難度，教師會忽略CO₃^2-和H⁺結合生成HCO₃^-這一個過程，導致高中學習H₂CO₃（多元弱酸）電離時或多元弱酸水解會產生相異構想。

（2）教師在講解化學知識、演示化學實驗時，為了某個知識點的教學需要而過分地突出某一方面現象或結果的觀察和分析，忽視了相關的其他知識，造成以偏概全，產生相異構想。

如CO₂的性質的教學，教師為了加深學生對CO₂不支持燃燒的理解，過份地對學生強調含碳物質燃燒產物是CO₂，人類滅火常見方法是用水與CO₂，CO₂不支持呼吸等，而忽視了CO₂是光合作用的反應物，是氣肥，也可和很活潑金屬如Mg起反應等，以致有41%的學生認為“CO₂對人類有毒無利”。再如在學習Na₂CO₃和NaHCO₃性質時，由于學生腦海有鈉鹽均易溶于水的理解，導致Na₂CO₃飽和溶液中通入CO₂和H₂O有NaHCO₃晶體析出很難理解，有39%的同學不能很好地接受侯氏制堿的原理。

2.3教師被迫于升學率的壓力，為了加快教學進度，教學方法上采用了傳統觀念上的“結論性教學法”，學生對化學知識死記硬背、一知半解、對化學問題的分析缺乏科學的觀察、科學的依據和方法。

如學生認為硫酸是強電解質，因此濃H₂SO₄中硫酸是完全電離的。石蕊是酸遇堿會呈現不同的顏色，因此酸堿中和滴定時用石蕊作指示劑是極好的選擇。酸是能電離出H+的物質，因此認為NaHCO₃溶液呈酸性。物質是微觀粒子構成的，因此有1/3學生認為硫單質與硫原子的物理性質，化學性質是一樣的等等。

2.4 日常生活概念，生活經驗也是導致學生對許多化學知識產生相異構想的原因。

筆者在與學生座談時發現，除上述教師的教與學生的學等方面原因導致學生對化學知識產生相異構想外，在化學學習過程中，大量化學相異構想是因為學生日常生活概念，生活經驗及宏觀世界概念引起的。如由于學生在日常生活情景中確實多次觀察到“紙張、木柴等物質燃燒需要點燃”、“物質燃燒會產生的‘火’” 的現象等，因而學習化學前有37%的學生認為“燃燒需要‘火’去點燃”、“燃燒離不開火”，即使經過一年的化學學習后，仍有27%的學生持有這些觀點。再如“金屬不能燃燒”、“化學物質是有害、有毒的”、“礦泉水是無雜質的純凈水”、“水能變成油”等。

對于微觀世界，高一學生的頭腦中有自己的想法和理解。如約有31%的學生對微觀“穩定”概念與宏觀“平均穩定”和“共用概念”的關系存在模糊觀念。這些學生中的一部分認為微觀粒子若要達到穩定狀態，則應類似于宏觀世界的“平均分配狀態”。比如有學生認為，“氯原子”將3個“電子”給了“鈉原子”，然后兩個原子分別擁有4個電子，達到“平均”；另一部分學生認為除了“平均”之外，還應需要“共用”電子才能使粒子達到最穩定狀態。再比如原子半徑的大小，有47%學生認為核外電子越多，半徑越大。

3提高化學教學效率的策略——以問題為主線、實驗與科學素材為基礎的討論式教學

要消除上述原因產生的相異構想及其造成的思維障礙，提高化學教學的效率，很大程度上要依賴于學生具有勤思善問、敢于質疑的優良品質，依賴于學生具有發現問題、提出問題和解決問題的意識和能力，依賴于實事求是、從事實出發而不盲從于教條和權威的科學態度和科學精神。為此作者提出了“以問題為主線、實驗與科學素材為基礎的討論式教學策略”，其教學模式可采用下圖所示的框圖表示。

這種教學模式首先把“問題”作為教學的出發點，通過問題的提出引入教學；通過問題的思考和討論，展開教學過程；通過問題的解決，使學生理解和把握知識。在以問題為主線的同時，又強調實踐環節，加強實驗與歸納科學素材的教學，注重學生探索精神和研究能力的培養；通過討論式教學，突出學生在學習過程中主體地位的發揮，養成主動積極的學習方式，有利于終身的學習和發展。

3.1教師創設問題情景

（1）問題情景的創設是思維的啟動點和切入點。問題情景的成功創設，能使學生通過對問題情景的感知激發認知的沖突或產生探究的欲望，進入“憤悱”狀態。

（2）問題情景中所涉及的問題應是教學的重點或學生難以本質上領悟的難點；是學生思維的盲點或新的認知結構構建中新舊認知產生劇烈碰撞的疑點；應是展現化學學科思想方法的有效點。

（3）教師創設問題情景，應在準確把握教材的基礎上，借助對學生原認知結構中不利于領悟新知識和形成新的認知結構的“相異構想”的研究，借助于對往屆學生在學習過程中反映出的一般性問題的積累。

3.2師生討論，提出問題

發現問題、提出問題是教學過程的關鍵環節，是學生主動學習程度和創造性學習能力的體現。問題的提出過程可采用師生之間討論的方式進行，即在教師與學生合作學習的過程中，通過教師的引導、啟發幫助學生順利地發現問題和提出問題，采用討論式提出問題。

3.3實驗觀察和探究

實驗探究與歸納分析科學素材的過程，有兩種不同的思維方式：一是實驗與分析科學素材的歸納過程，即通過對同一類實驗事實或歸納分析科學素材所提供的信息抽象出共同的本質屬性——歸納得出一般結論；二是假設驗證過程，即歸納實驗事實與科學素材所提供的信息——提出假設——理論或實驗檢驗——得出結論。其共同的特點是：

（1）以實驗和歸納分析科學素材為基礎，重視實驗事實及科學素材所提供信息，使學生的思維活動建立在可靠的實驗事實與歸納分析科學素材基礎上，這樣的教學活動有利于培養學生實事求是的科學態度；有利于張揚學生對自己原有的相異構想進行懷疑、反思和批判精神；有助于學生樹立起對教師和教材提出挑戰的意識和勇氣。

（2）由于學生在學習過程中是邊獲取新知識、邊發現問題和提出問題并尋求解決問題的方法，因而學生能夠直接感受到知識的產生發展過程，領悟到科學的研究方法和科學精神，有利于激發學生的探究意識，有利于加深對化學學科的本質的理解。

（3）對實驗與歸納分析科學素材中獲得信息進行選擇、歸納和處理過程，都采用討論式的教學方法，通過師生之間的積極對話和學生之間的相互交流，更加有利于創建積極的課堂環境，有助于培養學生自主學習的意識和能力。

3.4問題的解決

為了消除學生原有的相異構想對學習過程產生的影響，同時盡量減少新的相異構想的形成，必須以問題為主線，注意到教學過程的每一個環節都可能產生新的問題。比如在實驗教學中，少數學生提出一些“奇思怪想”或產生一些標新立異的做法等等；認識到問題的解決只是一次認知目標的達成，是在一次親歷的情感體驗中形成了獲取知識的能力；問題的解決將會對更多的新問題進行思考，萌發更強烈的求知欲望。

參考文獻：

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