運用圖式理論指導初中化學概念教學

摘要:本文在介紹圖式理論的基礎上，根據初中學生的年齡特點與知識結構，讓學生頭腦中的圖式與教材中提供的文本相互作用，幫助學生迅速形成清晰的化學概念。

關鍵詞:圖式理論;初中化學;概念教學

文章編號:1005-6629(2010)09-0013-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

圖式理論是由德國哲學家、心理學家康德于1781年提出的，德國現代心理學家巴特利特應用了圖式概念，后經美國人工智能專家魯梅爾哈特等人的研究，最終把圖式理論發展為一種完整的現代圖式理論體系:認為圖式是大腦中為了便于信息儲存和處理，而將新事物與已有的知識、經歷有機地組織起來的一種知識表征形式，是相互關聯的知識構成的完整的信息系統。簡單地說，人們過去經歷或學習的情景、知識等，有時會忘記得一干二凈，有時會在大腦中儲存起來。我們的大腦到底是怎樣儲存東西的呢?大腦好比一個圖書館，記憶的東西并不是雜亂無章的，而是分門別類地編排，我們自然能有條不紊地找到所需要的東西。同理，大腦也能把過去的知識和經驗，分成若干個“單元”、“組塊”、“系統”存儲起來，這些就是“圖式”。按照圖式理論，人們在理解新事物時，需要將新事物與已知的概念、過去的經歷等背景知識聯系起來;認為人們已經具有的知識以及知識結構對當前的認知活動起著決定性作用;任何語言材料，無論是口頭上的還是書面上的，本身并無意義，它只是指導人們如何根據自己原有的知識將其恢復或構成。而化學概念則是反映物質物理屬性和化學變化的本質屬性，學生形成化學概念，感知是第一要素，概念內容的具體化又是學生形成化學概念的第一個起點，根據初中學生年齡特點與知識結構，運用圖式理論指導初中化學的概念教學，可以激發學生學習概念的興趣，為初中化學的概念教學提供新的視角。

1通過圖式變量指導初中化學概念教學

圖式理論描述的是具有一定概括程度的知識，而不是定義，也就是說，圖式既描述事物的必要特征，又包括其非必要特征，其所描述的知識是由一部分或幾部分按一定的方式組合起來的，其中的組成部分被稱之為變量。例如，動物的圖式包括有皮膚、能活動、吃食物、呼吸空氣;鳥的圖式包括有翅膀、有羽毛、能飛等?？傊?，一個符號、一種物體等均可以看成是一種圖式。既然圖式是由變量組成的，每個化學概念也都是由相互關聯的幾個部分構成的，如果我們把化學概念看成是一個圖式的話，構成化學概念的幾個部分便是這一圖式的變量。所以，在化學概念教學中，要想讓學生盡快掌握某一概念，首先就要分析該化學概念是由哪幾部分構成的，即找出該化學概念圖式的變量， 然后再從中找出起關鍵作用的變量，以便從全局上把握整體與部分的關系，這樣就能為準確理解和掌握該化學概念打下堅實的基礎。如對于分子、原子的概念，其變量就是“一種粒子”與“最小粒子”，我們可以通過激活“一種粒子”與“最小粒子”這兩個關鍵變量的方法進行理解。分子是保持物質化學性質的最小粒子，但同時分子也是保持物質化學性質的一種粒子，其中“一種粒子”的含義是:對那些由原子構成的物質來說，其化學性質只能是由相應的原子來體現，對那些由離子構成的物質來說，其化學性質只能是由相應的離子來體現。因此，對那些由分子構成的物質來說，其化學性質只能是由相應的分子來體現，這也就不難理解，分子是保持物質化學性質的最小粒子與分子是保持物質化學性質的一種粒子了。原子是化學變化中的最小粒子，但同時“原子也是保持物質化學性質的一種粒子”。其中“最小粒子”的含義是:化學變化過程是原子重新組合的過程，在化學變化中原子不能再分。搞清了“一種粒子”與“最小粒子”這兩個變量的含義，也就掌握了分子與原子概念的內涵和分子與原子的區別:在化學變化中，分子可分，而原子不可分，但原子可用重新組合成新的分子。

2通過圖式形成指導初中化學概念教學

圖式不是各個部分簡單機械相加，而是按照一定規律，由各個部分構成的有機整體。構成圖式的各個部分即變量有恒定的，也有變化的;當一部分變量取一定值時，其他變量的取值也就受到了約束。圖式的加工過程就是通過對加工的信息進行擬合、優化、評價而進行的，對某些信息的加工甚至有幾個圖式相互比擬、進行評估，最后才能作出決策。在化學概念教學中，學生化學概念的形成是一個從對化學變化的感性認識出發，經過抽象、概括而達到對化學現象理性認識的過程。在這個過程中，它首先是建立在以往經驗的舊概念和新知識聯系的基礎上的，然后通過新知識與原有化學概念的相互作用構建新的化學概念，這一過程正是圖式理論所描述的原有的圖式可通過“同化”和“順應”形成新的圖式。實際上學生在接受新概念信息的過程便是一種主動的“猜測—證實”過程，即文字符號輸入人的大腦之后，人就不斷地在頭腦中尋找相關的圖式，直至找到能說明輸入信息的圖式，即完成對新概念的理解，初中化學中的概念，有些屬于并列關系，如單質和化合物、飽和溶液和不飽和溶液等。常見的有(見圖1):

還有些概念由于分類角度不同，可以出現部分交叉的關系。常見的有:

(1)氧化還原反應與四種基本反應類型的關系(見圖2):

(2)溶液的分類(見圖3):

其中A表示在一定溫度下濃的飽和溶液;B表示在一定溫度下稀的飽和溶液;C表示在一定溫度下稀的不飽和溶液;D表示在一定溫度下濃的不飽和溶液。

顯然，借鑒數學中的集合圖示來豐富相似概念之間的相應圖式，用來描述有關化學概念，則能更加直觀形象地呈現出相似化學概念之間的區別與聯系。

3通過圖式關聯指導初中化學概念教學

圖式有簡單和復雜、抽象和具體、高級和低級之分。簡單的圖式可以只是一個字符，復雜的圖式可以有幾個子圖式構成。抽象的圖式是關于意識形態和文化觀念方面的圖式，具體的圖式則包括生活經歷和事物的特征。所謂高級圖式和低級圖式是指圖式之間的層次或隸屬關系，如前面提到的動物的圖式和鳥的圖式，后者相對來說構成了一個較為復雜的圖式。鳥屬于動物，對于鳥來說，動物的圖式是高級或上位圖式，而鳥的圖式則是低級或下位圖式。按照概念的類別，采用靈活多樣的方法可將概念歸納整理成一定的圖式，促使知識條理化、系統化，達到舉一反三、觸類旁通的目的。如混合物、純凈物、單質、化合物、氧化物是物質分類網絡中的一組概念，因而可以將它們放到分類網絡圖式中去加以理解。借助分類網絡圖式，我們可以清楚地看出，混合物、純凈物屬于高級圖式或上位圖式，將物質分為混合物、純凈物兩大類的依據是，所含物質是一種還是多種;單質、化合物屬于純凈物的范疇，將純凈物分為單質、化合物兩類的依據是，組成物質的元素是同種還是異種，理解了單質與化合物等高級或上位圖式概念后，對于酸、堿、鹽等屬于低級或下位圖式的概念也就不難理解了(見圖4)。

4通過圖式建構指導初中化學概念教學

圖式是在以往經驗的舊知識與新信息相互聯系的基礎上，通過建構而形成的，是以往經驗的積極組織。圖式不是被動地接受信息，而是積極地把新信息同圖式表征的舊知識加以聯系，每個圖式在發展過程中可受到同化作用和協調作用而發生變化，低級的圖式通過同化、協調、平衡而逐漸向層次越來越高的圖式發展。例如，某些化學概念描述的內容涉及到微觀世界，看不見、摸不著，學習這些概念時，我們可以通過建構圖式，輔以學生的想象力，力爭把微觀的東西具體化、形象化，把微觀的知識宏觀化，在此基礎上來理解微觀概念時，微觀概念再也不是虛無縹緲的東西了。如相對原子質量概念的學習，可以用一些具體的圖式進行形象比喻。假設現有四種糧食的籽粒，它們每粒種子的實際平均質量是:高梁3×10-5 kg、谷子2.5×10-6 kg、玉米2.5×10-4 kg、小麥4.5×10-5 kg，要經常書寫和使用這些數字很不方便，若取一粒高粱種子實際質量的1/12(即2.5×10-6 kg)作為標準，其他幾種糧食種子的實際質量與這個標準相比較，就會得出一些便于書寫和使用的簡單比值:高梁12、谷子1、玉米100、小麥18。同樣道理，相對原子質量的標準是以碳原子(C—12)質量的1/12作為標準，其他原子的質量跟它相比較的值，就是這種原子的相對原子質量，或理解為:是該標準的多少倍。另外，提供真實鮮明、直觀主動的實驗圖式，通過學生的視覺、聽覺、嗅覺來形成感性認識，幫助學生形成化學概念尤其值得提倡。如在化學基本反應類型的教學中，可以借助木炭、硫粉、鐵絲、紅磷等物質在氧氣中燃燒的實驗圖式建構，來形成化合反應這一概念，其他如“催化劑”、“飽和溶液”、“不飽和溶液”等概念的形成，都可以依托實驗圖式的建構。

總之，圖式理論的核心是人們在理解新事物時，將新事物與已有的知識聯系起來，顯然人原有的知識越多，對理解新事物越有益處。在進行化學概念教學時，對于新概念圖式的形成，一方面要看它是否能通過“同化”學生已有化學概念圖式的方式來實現;另一方面，則應考慮通過“順應”的方式，教師應精心設計或選擇形成化學概念圖式的一些特例，既要比較它們的必要特征，又要理清它們的無關特征，以促進學生形成完整的化學概念。一句話，恰當的知識紐帶是圖式理論在初中化學概念教學中應用的關鍵。

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