初中化學“前概念”調查及教學啟示

【摘 要】通過對剛入學的初三學生進行有關化學“前概念”的問卷調查，探查學生在《義務教育化學課程標準（2011年版）》規定的五個一級主題方面的“前概念”現狀，得到諸多關于化學教學的啟示：初中化學教學應基于物理學習基礎，體現化學特色;基于原有認識，注重“撥亂反正”;完善知識體系，構建科學模型;強化科學概念，補充相關認識;加強社會聯系，滲透化學原理。

【關鍵詞】初中化學;前概念;問卷調查;策略分析

【中圖分類號】G633.8 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2017）43-0010-05

【作者簡介】吳瑾娟，江蘇省蘇州市吳江區平望第二中學（江蘇蘇州，215221）教師，吳江區教壇新秀，吳江區初中化學吳良根名師工作室成員。

一、研究的目的及方法

1.研究目的。

筆者在日常教學中體會到學生對科學概念的認知來源廣泛，錯綜復雜，所形成的“前概念”又具有頑固性、自發性、隱蔽性和反復性的特點。故期待通過此次調查，為初中化學教學提供參考和依據。

2.研究方法。

本研究采用問卷調查（問卷附后）的方法，對我區初中化學吳良根名師工作室成員所在學校（共12所學校，2所學校處于市區中心，10所學校處于鄉鎮農村或城郊接合部）初三年級72個班級2880名學生進行了測查。問卷調查于開學第一周進行，共發放問卷2880份，回收有效問卷2831份，問卷回收率98.3%。

為了使“前概念”的選擇有據可循，筆者在設計調查試題時查閱了現階段當地小學三至六年級的科學教材，初一、初二生物教材，初二、初三物理教材。根據相關教材內容進行問題的選編。除此之外，還適當結合學生可能的生活經驗進行了補充。

此次調查問卷多采用不定項選擇的方式，最大限度地讓學生對每個選項的觀點進行真實、主觀的判斷。該問卷共設12道題，具體內容及題目來源詳見表1。

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二、調查結果及教學啟示

1.基于物理學習，體現化學特色。

關于“科學探究”這一主題，由于物理實驗與化學實驗會涉及相同的實驗儀器和相似的實驗操作，導致多數情況下，學生的物理學習對化學學習形成正遷移。但也會因為學科特點導致教學時側重點有所不同;某些操作因學科需要，操作要求不同。有時學生不注意比較區分，加之學生思維分析能力較弱，也會產生“相異構想”。

（1）酒精燈的使用。學生對酒精燈的使用有一定的認識，如：知道“熄滅酒精燈應用燈帽蓋滅”的學生占總數的98.2%，“不能用燃著的酒精燈引燃另一盞酒精燈”占94.5%，“酒精燈不用時應蓋好燈帽”占93.6%，“必須使用酒精燈的外焰加熱”占91.7%。但對于如何加熱及有關的細節了解得不太清楚，如：36.7%的學生認為“將酒精燈火焰直接對準物質加熱”是正確的;認為“正燃著的酒精燈不慎打翻，應用抹布蓋滅”的比率達到了92.3%。

由此可見，學生在初二物理的基礎上已基本掌握了使用酒精燈的方法，但至于“為什么要這么操作？”“其中的原理是什么？”卻是一知半解。教學中，教師應讓學生主動呈現對酒精燈使用的掌握情況，并不斷追問，啟發學生思考每一步操作規定背后的原因，激發學生的問題意識，加深對操作的理解和感悟。對較難的部分，教師可以結合初中教學的需要，放到相應的章節，利用化學原理加深學生的理解。

（2）托盤天平的使用。知道“不可直接稱量化學藥品的質量”的學生占總數的97.7%，“稱量前應將游碼歸零，調節天平平衡”占92.7%，“砝碼放在右盤”占80.3%，有52.8%的學生認為“可用手移動游碼”，高達96.5%的學生知道“稱量物質質量時，應先放物質再放砝碼”。但與此同時，又有67.9%的學生認為“稱取一定質量的物質時，先放物質再放砝碼”也是正確的。

可見，物理教學中強調了使用天平的步驟，卻不強調操作細節;學生對“稱取物質質量”的操作方式根深蒂固，影響了化學實驗中對“稱取一定質量物質”的比較與思考。教學中，可以嘗試增加學生試誤的體驗，讓學生在沒有明確“如何稱取一定質量物質”操作的情況下，獨立進行操作。學生很容易發現“先放物質再放砝碼”這一固有操作所存在的問題，從而深刻感受兩種操作的差異，掌握正確的操作方法。

（3）量筒的使用。對量筒內液體的正確讀數方法，99%的學生知道不能仰視或俯視;而在這99%的學生中有18.8%的學生認為只要視線與液面齊平即可，分不清凹液面最低處與最高處的差別。能用文字較為科學、準確描述讀數方法的學生，占總人數的29.8%。

可能初二物理教學中剛接觸并使用量筒，所以對量筒的規范讀數要求并不嚴格，只要求讀數時平視即可，沒有強調凹液面最低處與最高處的差別。因此化學教師在教學中，可結合“配制一定質量分數的溶液”教學內容對學生進行誤差分析，引導學生體會這種細微差別帶來的差異，突出化學科學的嚴謹與準確。

（4）檢查裝置氣密性。該題選自初三化學，內容較難，但所涉及的原理來源于初二物理。四個選項被選的比例依次為28.9%、32.1%、20.2%和33.0%。經分析可能存在這樣的問題：一方面，經驗的缺乏導致學生對圖示裝置難以理解;另一方面，知識的掌握不同于在實際情形中的運用。當然，也不排除學生沒有掌握氣壓原理的可能。也就是說，這部分內容對學生而言是全新的，他們有理論基礎，但未必有分析問題的方法。因此，教學中，應盡可能給學生提供實物，進行演示，并通過現象觀察引導學生利用物理原理理解裝置氣密性判斷的方法。此類題型不宜紙上談兵式地一筆帶過，一定要在學生理解的基礎上，發展學生的空間想象能力。

2.基于原有認識，注重“撥亂反正”。

在“身邊的化學物質”這一主題下，我們看到，學生對身邊的物質，如空氣、金屬等比較熟悉，常常會因為習以為常而把日常經驗中片面的認識當成是理所應當的正確觀點。這種通過學生自身觀察，并經過一定的抽象邏輯思維加工而形成的“相異構想”是較難改變的。教師應針對不同“相異構想”形成的原因采取相應的教學策略進行有意識地糾正。

（1）空氣的組成。作為常見物質之一的空氣，學生認為主要含有哪兩種氣體呢？回收試卷中選擇比例最高的兩項為氧氣（89.2%）和二氧化碳（60.8%），選擇氮氣的學生為26.7%。這可能與學生了解光合作用、呼吸作用有關，把空氣中“熟悉”的物質誤以為“主要”的物質。

在進行探究空氣組成的教學時，教師應重視學生已有的“前概念”，通過實驗探究提供比學生原有的觀點更為合理、包攝性更強的學習材料，并指出學生“相異構想”所存在的問題和形成的原因，讓學生意識到原有認識的不足與缺陷，否則學生容易將所學內容與“前概念”割裂開來，一旦遇到與原情境相似的問題，“前概念”又會萌發，不利于科學概念的深入人心。

（2）干冰升華。干冰升華是物理中講解“升華”的重要例子，也是初三化學中理解二氧化碳用途的一個方面。對干冰形成的白霧，有58.3%的學生認為是“干冰升華使空氣中的水蒸氣液化形成的小水珠”，有28.9%的學生認為是“干冰升華形成的二氧化碳氣體”，11.0%認為“干冰升華使空氣液化形成的小液滴”，6.9%認為“干冰熔化形成的小液滴”。

可見，絕大部分學生知道“干冰升華”，但對“氣”“霧”等現象的區分并不是很明確。因此，在教學中，教師大可讓學生說出自己對干冰的認識，只要教會學生如何辨析“氣”“霧”“煙”，讓學生逐步排除錯誤認識，即可獲得有關干冰升華形成云霧的科學表述。

（3）鐵生銹的條件。鐵生銹問題在六年級《科學》中探究過。教材通過設計的對比實驗，讓學生觀察現象，得出正確的結論。63.3%的學生知道鐵生銹與水和氧氣有關，有30.3%的學生能通過兩兩對比的方式選出正確的實驗分析結果。

可見，光有對比實驗的意識是不夠，我們還應教給學生分析問題的方法。在這部分內容的教學中，教師完全可以放手讓學生設計實驗、預測實驗并得出實驗結論。在探究的過程中，學生體會對比實驗的設計原理，體會教材實驗設計的諸多細節的本意，在提高實驗探究能力的同時，提高分析問題、解決問題的能力。

3.完善知識體系，構建科學模型。

對物質的微觀世界，93.1%的學生認識到“分子之間有空隙”，90.4%的認為“分子在不斷的運動”，82.6%的認為“分子由原子構成”，71.6%的認為“原子可以再分”，70.6%的“溫度可以改變分子間的空隙”。但同樣存在很大比例的錯誤認識，認為“物質都是由分子構成的”占87.2%，認為“原子比分子小”的占87.2%，認為“溫度可以改變分子的大小”的占52.8%。

可見，學生對構成物質的微粒有一定的認識，但在教學的側重點和學生的理解方面逐漸產生了偏差，對微粒的認識出現了以偏概全的傾向。因此，在教學中，要強調微觀世界的復雜性，理清分子、原子、離子之間的關系，引導學生盡可能全面地考慮問題，對學生的“前概念”要引起充分的重視，多用打比方、類比演示的方式幫助學生理解、構建科學的微觀世界模型。同時，教師在教學中要滲透科學方法教育，引導學生認識科學方法的內涵與適用范圍，有助于學生“相異構想”的轉變。如使學生知道簡單枚舉法是一種不完全歸納法;不能因氧原子比水分子小，就魯莽地認為“原子比分子小”;物理教材中“多數物質由分子構成”，不能絕對地理解成“物質都是由分子構成”。

4.強化科學概念，補充相關認識。

物質的物理變化、化學變化是小學六年級《科學》的教學內容之一。知道“易拉罐壓扁不是化學變化”的學生占總數的95.0%，知道“醋和小蘇打混合產生氣泡是化學變化”的占86.7%，知道“輪胎爆炸是物理變化”的占84.4%，知道“水結成冰是物理變化”的占80.7%，判斷“火柴燃燒”“瓦斯爆炸”為化學變化的比率為59.6%和55.0%。

可見學生對生活中常見的變化和學過的變化（醋與小蘇打）有較深刻的認識，且能運用已有的化學變化概念進行判斷。而隨著火柴在生活中運用的減少，學生所處環境缺少瓦斯的呈現，使他們無法對后兩種變化進行正確的判斷。所以，在學生進行化學變化的判斷時，應充分考慮學生對具體變化的了解程度，適當補充相關反應的知識，讓學生的判斷有所依據。

5.加強社會聯系，滲透化學原理。

（1）關于環保。98.6%的學生知道“施用大量的化肥和農藥以提高農作物產量”是不對的，97.7%的學生知道“通過焚燒秸稈為農作物提供養分”是不科學的，97.2%的學生認識到“通過加高煙囪排放工業廢氣”是無用的，94.0%的學生知道應“提倡步行、騎自行車等‘低碳出行方式”。有59.2%的學生意識到“提倡使用太陽能熱水器”也能改善環境。

由此可見，社會媒體對環境的關注與宣傳，以及前期德育、教學中有關知識的滲透，使學生在環境保護方面具有較好的認識和較高的認同。但有些學生還不能很好地體會新能源開發與改善環境之間的聯系，說明學生沒能真正把握環境治理與化學發展的關系。在平時的化學教學中，教師應不斷滲透環保意識，介紹化工生產對環境造成危害的同時，也為治理環境問題做出了重要貢獻。在加強傳統能源與新能源對比的同時，讓學生體會對新能源的開發要關注環境污染。

（2）關于健康。93.6%的學生知道“缺碘會得甲狀腺疾病”，91.7%的知道“缺鐵會患貧血癥”“蒸饅頭時可加入適量小蘇打”，選擇“將氮氣充入盛有食品的包裝袋中”占89.2%，知道不能“加過量亞硝酸鈉以保持肉質鮮美”占74.3%，對“不能用硫黃熏制生姜”“不能用甲醛溶液浸泡食用海產品”占51.4%和50.0%。

學生前期對營養物質的學習給他們提供了正確的認識，而其他生活常識會因學生個體關注度的不同呈現出差異。對屬于媒體熱點的健康問題，可能由于學生學習興趣和家庭教養方式的差異導致認識得不充分。但這部分內容不易形成“相異構想”，媒體的宣傳反而成為科學普及的良好方式。因此，教師應當在教學中充分利用網絡視頻資源，必要時讓情景在課堂中再現，提高學生的關注度，從而加強學生對新知識的認同感。

（3）燃燒條件。該題由初二物理課后習題改編而來。物理教材中涉及的“紙火鍋”是從水的沸點、紙的著火點、酒精燈外焰溫度三個溫度比較得出的，與化學分析的角度有所不同。97.7%的學生認為“紙張是可燃物，能燃燒”;84.4%的知道“酒精燈火焰的溫度高于紙的著火點”“紙火鍋里的湯不能使紙與空氣隔絕”，也就是說，多數學生能夠根據實驗現象進行一定的判斷。作為初二物理所強調的“水蒸發吸熱，溫度達不到紙張的著火點”的選擇率為62.4%，由此判斷“紙的著火點高于水的沸點”是合理論述的占28.4%，還有29.4%學生認為“紙張被湯浸濕，導致著火點降低”。

可見，學生并沒有明確“著火點”是什么，也不知道“降低溫度”與“降低著火點”的差異。在教學中，應該強調著火點是可燃物的固有屬性，是不會隨著外界環境的改變而改變的，強調燃燒的條件之一在于控制溫度到一定程度，而不在于控制著火點。通過對概念的強化認識，避免不科學的錯誤表述。

三、研究反思

學生的學習基礎是教學的真正起點。在調查學生化學“前概念”的過程中，如若不去了解學生學過的、可能相關的知識，就無法了解學生的知識結構，就很難體會學生一貫的、常見的錯誤的合理性，就不能使教師心平氣和地思考和分析學生犯錯的原因。了解學生的“前概念”，教學就有了因材施教的依據，使課堂教學收放自如的同時，錯題分析也更有針對性。了解“前概念”，可以將課堂深化，從而使教學走向高效。研制一套行之有效的探查初中學生化學“前概念”及“相異構想”的規范化測試題是當前化學教育工作者亟須完成的重要課題。

【參考文獻】

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