淺談化學(xué)學(xué)困生“物質(zhì)的量”的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)

張蔚然，申少華

(1.湖南科技大學(xué) 教育學(xué)院，湖南 湘潭 411201；2.湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

1 問題的提出

1.1 “物質(zhì)的量”概念教學(xué)的重要性與抽象性

作為化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系的基礎(chǔ)，化學(xué)概念是將這些難理解、易混淆的事物和現(xiàn)象的本質(zhì)提取出來，進(jìn)行分類并加以高度抽象概括的一類科學(xué)的理性知識(shí)。基礎(chǔ)化學(xué)概念作為整個(gè)化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系的根基，擔(dān)負(fù)著極其重要且不可替代的使命，學(xué)習(xí)者只有掌握清晰牢固的基礎(chǔ)化學(xué)概念基礎(chǔ)，才能為化學(xué)原理、化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)操作、化學(xué)探究等提供支架和養(yǎng)分。“物質(zhì)的量”在化學(xué)世界里架起了宏觀物質(zhì)與微觀粒子之間的橋梁，不論是在初中還是高中化學(xué)中都處于“敲門磚”式的重要位置，是對學(xué)習(xí)者從宏觀定勢思維轉(zhuǎn)向微觀視角的挑戰(zhàn)。因此，對“物質(zhì)的量”這一概念的教學(xué)始終都是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。概念性知識(shí)對于學(xué)習(xí)者來說具有抽象性、概括性的特點(diǎn)，這就意味著學(xué)生在習(xí)得概念性知識(shí)時(shí)不能始終保持清晰果斷的頭腦并達(dá)到準(zhǔn)確掌握的程度。

1.2 化學(xué)迷思概念的普存性與多樣性

每個(gè)個(gè)體在開展基礎(chǔ)化學(xué)課程學(xué)習(xí)之前，都擁有自己獨(dú)特的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和思維模式。這些本體論認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)思維模式，都會(huì)在一定程度上給學(xué)習(xí)者習(xí)得科學(xué)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)化學(xué)概念帶來不同程度的偏差[1]。學(xué)困生在接觸基礎(chǔ)化學(xué)概念時(shí)，更容易受到相似概念和日常經(jīng)驗(yàn)的影響，習(xí)慣憑借對概念本身的直觀感受做出主觀判斷，從而產(chǎn)生一些千奇百怪的認(rèn)識(shí)，這些都是與科學(xué)的化學(xué)概念存在偏差的“迷思概念(Misconception)”。“物質(zhì)的量”這一概念是一個(gè)專有名詞，并不能從字面上憑借直覺去簡單地理解，這種抽象性給學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提升了很大的難度，相關(guān)迷思概念的產(chǎn)生也在他們的頭腦中接踵而來。

1.3 教學(xué)現(xiàn)狀的嚴(yán)峻性及概念轉(zhuǎn)化的迫切性

在中學(xué)化學(xué)各版教材中，化學(xué)概念性知識(shí)幾乎都是貫穿全冊的。大量客觀且抽象的化學(xué)概念給學(xué)習(xí)者的理解能力和思維邏輯帶來考驗(yàn)和負(fù)擔(dān)，加之中學(xué)化學(xué)課堂較為傳統(tǒng)的短時(shí)間灌輸式概念教學(xué)，部分學(xué)生對于化學(xué)概念性知識(shí)的學(xué)習(xí)不得不依靠死記硬背。但這種死記硬背的方法帶來的學(xué)習(xí)“成果”，大多是學(xué)習(xí)者即便一字不差地牢記了化學(xué)概念的定義，也無法真正理解化學(xué)概念的實(shí)質(zhì)。學(xué)生認(rèn)知中的迷思概念不容忽視，簡單地灌輸化學(xué)概念也并不能使其發(fā)生真正的轉(zhuǎn)變，學(xué)生一方面偏執(zhí)的想要保護(hù)原有的想法，另一方面又不得不依靠死記硬背來應(yīng)付考試，這在很大程度上對化學(xué)教學(xué)的開展和課程目標(biāo)的達(dá)成造成了不利的影響。研究顯示，迷思概念一旦演變成為程序性知識(shí)，將會(huì)在個(gè)體的頭腦中頑固地存在并持續(xù)數(shù)年[2]。因此，如果不及時(shí)對學(xué)困生的這些化學(xué)迷思概念加以重視，將直接影響他們在化學(xué)學(xué)習(xí)上的銜接，阻礙學(xué)生對已有知識(shí)的把握以及對新知識(shí)的習(xí)得，從而削弱其化學(xué)探索的興趣和積極性，延長他們學(xué)習(xí)化學(xué)困難、落后的暫時(shí)性。

2 化學(xué)學(xué)困生及“物質(zhì)的量”迷思概念的調(diào)查分析

2.1 初中化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)困生的特點(diǎn)

本研究選取的對象是初中化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)困生，經(jīng)過大量的文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)的研究者對概念教學(xué)、迷思概念、概念轉(zhuǎn)變這一類的研究對象分界過于明顯，很少考慮到初中知識(shí)與高中知識(shí)間的連貫性和銜接性[3]。對于“物質(zhì)的量”這一概念來說，無論在高中化學(xué)還是初中化學(xué)，都是一個(gè)十分重要的知識(shí)點(diǎn)，不僅與其他化學(xué)知識(shí)有密切的聯(lián)系，彼此之間也存在巧妙地關(guān)聯(lián)。初中化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)困生是指擁有初中化學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，在化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)上存在困難、暫時(shí)落后的學(xué)生。這類學(xué)生在概念學(xué)習(xí)上具有特殊性，他們并不是化學(xué)零基礎(chǔ)的學(xué)生，接觸過一定程度的初中化學(xué)概念知識(shí)，如在九年級(jí)化學(xué)“利用方程式的簡單計(jì)算”和“溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”的單元教學(xué)中，通過學(xué)習(xí)化學(xué)計(jì)算簡單的接觸了“物質(zhì)的量“這一概念，與此同時(shí)也具備了簡單的物理學(xué)、生物學(xué)基礎(chǔ)。對于初中基礎(chǔ)學(xué)困生來說，初中對于“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)更多的是放在計(jì)算上，被沒有對概念本身進(jìn)行系統(tǒng)、細(xì)致地學(xué)習(xí)，當(dāng)他們面對高中化學(xué)知識(shí)時(shí)，總是試圖將新的信息與已有的認(rèn)知結(jié)合起來，但二者之間存在的偏差使得新、舊知識(shí)間無法建立正確的區(qū)別與聯(lián)系，也就無法達(dá)到奧蘇貝爾所說的有意義學(xué)習(xí)。

2.2 “物質(zhì)的量”概念及派生概念知識(shí)點(diǎn)梳理

關(guān)于“物質(zhì)的量”概念及派生概念知識(shí)點(diǎn)，詳見表1。

表1 “物質(zhì)的量”及派生概念知識(shí)點(diǎn)

2.3 “物質(zhì)的量”相關(guān)迷思概念的探查

采用問卷調(diào)查、訪談、課堂互動(dòng)、觀察法等形式，通過對237位初中基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)困生“物質(zhì)的量”概念認(rèn)識(shí)的有效調(diào)查，得出以下信息。有65%的學(xué)生認(rèn)為“物質(zhì)的量不是物理量”，48%的學(xué)生不清楚“物理量是什么”；有9%的學(xué)生認(rèn)為“物質(zhì)的量就是物質(zhì)的質(zhì)量”；有87%的學(xué)生認(rèn)為“物質(zhì)的量是用來衡量質(zhì)量的名詞”；有11%的學(xué)生不確定“微觀粒子包括哪些”；有63%的學(xué)生認(rèn)為“物質(zhì)的量和摩爾處于并列關(guān)系”；有58%的學(xué)生表示“CO2的摩爾質(zhì)量就是它的相對分子質(zhì)量”。

3 化學(xué)學(xué)困生“物質(zhì)的量”概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的探索

國內(nèi)外綜合研究發(fā)現(xiàn)，要使學(xué)生頭腦中的迷思概念發(fā)生轉(zhuǎn)變需要滿足四個(gè)條件。第一，學(xué)習(xí)者需要自發(fā)地對原有的概念感到不滿，由此才會(huì)萌生獲取新概念的意愿；第二，獲取的新概念必須是容易被學(xué)習(xí)者理解的，由此才會(huì)接受新的概念；第三，新概念在學(xué)習(xí)者的接受和運(yùn)用過程中必須是符合常理的，由此才會(huì)堅(jiān)定新概念較于原有概念的可信度；第四，新的概念需要具有生成性，并能在更大的范圍內(nèi)得以試用，由此才能完成原有迷思概念向新科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變[4]。

3.1 探查具體迷思概念，定點(diǎn)突破

進(jìn)行概念教學(xué)設(shè)計(jì)前，對學(xué)生可能存在混亂的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)設(shè)，全面探查并分析相關(guān)的迷思概念，逐一找尋合適的轉(zhuǎn)化方法，整體把握，定點(diǎn)突破。例如，在“物質(zhì)的量”概念教學(xué)中，除“物質(zhì)的量”概念本身之外，還引申出“物理量”、“物質(zhì)的質(zhì)量”、“摩爾”、“阿伏伽德羅常數(shù)”、“微粒”、“摩爾質(zhì)量”“相對分子質(zhì)量”等相關(guān)概念，這些概念彼此相關(guān)，抽象而易混淆，極易被主觀感受和經(jīng)驗(yàn)思維影響，產(chǎn)生大量的迷思概念。結(jié)合各個(gè)概念的定義，找到這些定義之間的區(qū)別與聯(lián)系，制定符合認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)方案。例如，學(xué)困生常常在“物質(zhì)的量”、“物理量”、“摩爾”三個(gè)概念間存在迷思，“物質(zhì)的量”之于“物理量”是歸屬的下位關(guān)系，而“物質(zhì)的量”和“摩爾”是并列結(jié)合關(guān)系。因此，只要讓學(xué)生徹底弄清楚“物理量是什么”、“每個(gè)物理量都是由數(shù)字和單位組成的，如長度(1 cm)、質(zhì)量(5 kg)、時(shí)間(10min)、數(shù)量(2個(gè))都是物理量”，再告訴他們“物質(zhì)的量是基本物理量，而摩爾則是物質(zhì)的量的單位”，學(xué)生便會(huì)根據(jù)頭腦中已有的對數(shù)量、質(zhì)量等基本物理量的理解自主地內(nèi)化“物質(zhì)的量”的本質(zhì)屬性。

3.2 細(xì)致拆分概念定義，咬文嚼字

“物質(zhì)的量”及其派生概念本身具有極大的抽象性，只針對具體概念定義的機(jī)械記憶對學(xué)困生來說具有一定的難度，這種難度不止存在于記憶方面，還存在于學(xué)生思維的接納過程。教育者如果可以將抽象的概念定義精細(xì)拆分為幾個(gè)小部分，對每個(gè)部分都進(jìn)行細(xì)致的講解，要舍得咬文嚼字，甚至可以追本溯源，對學(xué)生的理解記憶及思維內(nèi)化會(huì)有極大的幫助[5]。簡而言之，就是將一個(gè)抽象概念的定義分解成幾個(gè)學(xué)生較熟悉的小概念、小名詞，逐一對這些小概念、小名詞進(jìn)行詳解，再將這些理解透徹的各小部分重新糅合起來，幫助理解記憶原本抽象的化學(xué)概念。例如，對于“物質(zhì)的量”這一概念，對它的定義是“(科學(xué)上)表示含有一定數(shù)目粒子的集合體”，教育者可以將這一定義拆分為“一定數(shù)目”、“粒子”、“集合體”這幾個(gè)關(guān)鍵信息，逐一咬文嚼字，對它們進(jìn)行詳細(xì)的解釋。對于物質(zhì)的量單位“摩爾”這一概念，可以采用追本溯源的方式，通過講述“摩爾”最初源自拉丁文“mole”一詞，原本有“大量”和“堆集”的意思，可幫助學(xué)生理解“物質(zhì)的量”的本質(zhì)含義[6]。

3.3 正例反例相結(jié)合，引起同化和沖突

在對抽象概念進(jìn)行轉(zhuǎn)化教學(xué)時(shí)，舉例子是一個(gè)化抽象為具體，又富有生動(dòng)形象的好辦法。舉正例可以增加概念的可信度，幫助學(xué)生與已有的認(rèn)知進(jìn)行同化，舉反例可以引起認(rèn)知沖突以對原有概念感到不滿，刺激思維的活躍度并促進(jìn)自主轉(zhuǎn)化。例如，學(xué)生對“集合體”的意義和用途不明確，教師可以先設(shè)置情境“如何稱量一粒小米、一根頭發(fā)、一滴水的質(zhì)量”，經(jīng)過師生討論、生生討論得出“一粒小米的質(zhì)量不好稱量，可以通過成倍擴(kuò)大微小物質(zhì)的數(shù)量，使其成為較大的集合體，稱量集合體的質(zhì)量以得到一粒小米的質(zhì)量”，再加以舉正例“一'箱'牛奶、一'打'雞蛋都是我們生活中常見的集合體，而集合體的存在使我們的生活更便捷”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對“集合體”的認(rèn)識(shí)，從而加深對“物質(zhì)的量”的理解。又如，學(xué)生對“摩爾的描述對象只能是微觀粒子”這一點(diǎn)存在迷思，不少學(xué)生認(rèn)為可以存在“1 mol細(xì)胞”、“1 mol細(xì)菌”、“1 mol小米”的說法。對此，教師只需在講解“1 mol任何物質(zhì)都含有約6.02×1023(阿伏伽德羅常數(shù))個(gè)粒子”時(shí)，舉反例“6.02×1023個(gè)一元硬幣在太陽和地球之間往返放置，可重復(fù)約470億次”、“若每粒小米質(zhì)量為0.005 g，則1 mol小米重約3.01×1021g，相當(dāng)于5000個(gè)喜馬拉雅山的重量”，便可讓學(xué)生切身理解用摩爾描述宏觀物質(zhì)是沒有實(shí)際意義的。

3.4 系統(tǒng)歸納與羅列，加深且清晰記憶

圖1 “物質(zhì)的量”概念結(jié)構(gòu)圖

圖2 易混淆概念關(guān)系圖

在中學(xué)化學(xué)課堂中，很多概念之間都存在著區(qū)別與聯(lián)系，一堂課所涉及的大大小小的概念和信息容易使學(xué)習(xí)者感到模糊不清而發(fā)生混淆。因此，需要教育者在概念教學(xué)的最后，運(yùn)用概念圖表等方式將重點(diǎn)概念進(jìn)行系統(tǒng)歸納并清晰羅列給學(xué)習(xí)者，并將易混淆的概念之間建立簡潔明了的區(qū)別與聯(lián)系。例如，在進(jìn)行“物質(zhì)的量”概念教學(xué)時(shí)，將重點(diǎn)概念“物質(zhì)的量”用結(jié)構(gòu)圖的形式羅列出來，詳見圖1，會(huì)幫助學(xué)生理順?biāo)季S，使其在理解并記憶“物質(zhì)的量”概念知識(shí)點(diǎn)時(shí)更加清晰明了。又比如，抓住關(guān)鍵點(diǎn)比較歸納“宏觀物質(zhì)”與“微觀粒子”、“摩爾質(zhì)量”與“相對原子(分子)質(zhì)量”，構(gòu)建關(guān)系圖，詳見圖2，巧妙而一目了然地幫助學(xué)生辨識(shí)兩組概念的區(qū)別與聯(lián)系。

4 結(jié)語

總而言之，國內(nèi)教育者普遍忽視學(xué)生的迷思概念，但這些迷思概念是經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)長期積累并受各方面潛移默化的影響發(fā)展而成的，暗含著學(xué)生的真實(shí)想法和思維過程，不可棄之如敝履。教育者要重視對化學(xué)迷思概念的探查，采取措施開發(fā)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，力求使每個(gè)學(xué)生都理解化學(xué)概念的本質(zhì)內(nèi)涵，達(dá)到靈活應(yīng)用的程度。

[1]許桂清.學(xué)生迷思概念與科學(xué)概念比對圖模型的建構(gòu)與應(yīng)用[J].課程·教材·教法,2016(6):97-102.

[2]Novak J D.Concept maps and vee diagrams:Two metacognitive tools for science and mathematics education [J].Cornell University Press,1990:61.

[3]楊光輝,許凱旋.我國化學(xué)迷思概念的研究狀況、問題及建議[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào),2012(11):1-4.

[4]李雁冰,刁彭成.科學(xué)教育中“迷思概念”初探[J].全球教育展望,2006(5):65-68.

[5]李作勝.漫談化學(xué)概念教學(xué)中的說文解字[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2013(5):41-42.

[6]劉志剛.“物質(zhì)的量”概念教學(xué)的理論研究[D].北京：首都師范大學(xué),2007:11-21.

(本文文獻(xiàn)格式：張蔚然，申少華.淺談化學(xué)學(xué)困生“物質(zhì)的量”的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)[J].山東化工,2018,47(7):145-147,149.)