中學化學迷思概念識別與糾偏

要對化學概念的準確理解是學生學好化學的先決條件。然而學生頭腦中的迷思概念會阻礙他們正確領會化學概念的實質內涵，不利于學生構建嚴謹科學的化學知識體系。采用四階段測試法總結歸納了學生在化學學習過程中形成的淺表、錯位和片面三種類型的迷思概念，并探究了這些迷思概念形成的原因。教師可以利用先行組織者，構建概念關聯；結合現實情境，強化概念運用；深化對比，明晰概念本質；探究根源，修正概念錯位；制造觀點分歧，引發認知困惑；強化自我解釋，引導觀念更新等教學策略，幫助學生對化學迷思概念進行識別，引導學生形成正確的化學概念。

迷思概念（misconception）是指學生頭腦中存在的與科學概念內涵不一致的概念理解。1903年，美國學者霍爾在對兒童如何理解常見自然現象的一項調查研究中，最早揭示了兒童在早期學習過程中迷思概念的存在。在此基礎上，瑞士著名兒童心理學家皮亞杰進一步深化了對迷思概念的研究，他在1929年出版的《兒童對于世界的認識》一書中指出，兒童在學習新知識之前，已經存在一些與新知相關但又不完全正確的概念和觀點，這些概念和觀點會對新知識的學習產生干擾和阻礙2。迷思概念普遍存在于不同年齡、不同認知水平的學生群體中，具有很強的穩定性，學生往往對其堅信不疑，難以輕易改變；迷思概念往往與個體的生活經驗、常識認知等密切相關，具有一定的合理性基礎，本身結構完整，具有一定的邏輯性和解釋力，但與科學概念相悖；迷思概念會對學生學習新知識產生負遷移效應，干擾學生對新信息的接納3。由于中學化學學科知識體系的多樣性與復雜性，學生在學習過程中容易產生對化學概念理解的偏差和混淆，形成與科學概念不一致的迷思概念，這些錯誤概念如果得不到及時糾正，會嚴重影響學生后續知識的學習。幫助學生克服迷思概念，引導學生主動質疑、反思和重構已有的錯誤概念，對學生建立正確的化學概念體系、培養科學的化學學科素養具有十分重要的意義。通過分析識別學生已有的迷思概念，有助于教師發現教學中存在的短板與不足，及時調整和改進教學過程中的策略和方法，優化教學設計，從而提高化學課堂教學的針對性和實效性

一、中學化學教學中迷思概念的診斷

1.四階段測試法的基本結構

四階段測試法能夠更加深人地探究學生產生迷思概念的過程，為迷思概念的識別與診斷提供了科學的依據。2010年，Caleon和Subramaniam首次將此方法應用于學生異構概念的評估過程中，隨后四階段測試法在物理、化學、數學等學科領域得到了廣泛應用，以判斷學生迷思概念、錯誤概念、相異構想等產生的原因。為了有效識別學生已有的迷思概念，研究采用四階段測試法對學生在化學學習過程中形成的迷思概念進行了診斷。四階段測試法分為答案選擇、答案確定、選擇理由和確定理由四個階段。在測試過程中，首先，學生需要根據自己的理解對一個概念進行正確與否的選擇，然后對自己的選擇進行確定性判斷；然后，學生需要對自己的判斷做出理由選擇，并對自己確定的理由進行肯定性判斷。四階段測試法綜合考慮了學生對相關化學概念的掌握情況和認知的確定性，為迷思概念的成因分析提供了依據。通過對學生答案組合的細致考察，教師可以判斷學生是否存在特定的迷思概念例如，在對“化學反應的本質”迷思概念的測試中，如果學生的回答選擇了A-A-B-A或A-A-C-A，則可以診斷該生存在“化學反應的本質就是物質的聚合與分解”的迷思概念，見表1。

2.基于四階段測試法的迷思概念診斷

研究隨機抽取了新疆伊寧市兩所高中和兩所初中的128位同學作為本次化學迷思概念的測試樣本；對這四所學校的9名化學教師進行了訪談，以確定學生在化學學習過程中容易形成的迷思概念。在教師訪談基礎上，結合化學課標規定的內容要求，精選出40個化學概念作為本次測試重點，內容涉及物質構成、化學反應、有機化合物等中學化學常見概念，并為每個概念編制了學生容易理解錯誤的迷思概念，利用四階段測試法設置了“答案選擇\"和“選擇理由\"兩個階段進行了第一輪測驗。在第一輪測驗的基礎上，補充了“答案確定”與“確定理由\"兩個階段進行了第二輪測驗，以檢驗學生對自我概念理解的肯定性。在兩輪測驗結束后，剔除了學生對給定選項判斷正確的概念，只保留學生判斷錯誤的概念，最終確定了燃燒的本質、原子的概念、物質的化學性質、化學鍵、同位素的性質、化學反應的速率、元素的概念、物質的量與物質的質量、離子和自由電子、酸堿反應與中和反應、質量守恒與能量守恒、溶解度與溶解速率、原電池的工作原理、物質的形態、對催化劑的理解、對化學方程式的理解、電解質溶液的特性、化學鍵的形成18個化學迷思概念。

二、中學化學迷思概念的類型識別

研究對梳理出的18個迷思概念在成因、表現形式等方面的差異進行了系統的分析，通過歸納與演繹相結合的方法，進一步將其分為淺表型迷思概念、錯位型迷思概念與片面型迷思概念三種類型，初步揭示了學生在化學知識建構中存在的認知偏差，反映出當前中學化學教育中存在的化學概念教學深度不足、內容呈現形式單一、相近概念內在本質差異表述不清晰等問題。

1.淺表型迷思概念

淺表型迷思概念是指學生對化學概念的理解僅停留在概念的表面特征和字面意義，未能深入把握概念的本質特征和核心內涵。在這種認知狀態下，學生往往只掌握了概念的字面含義和外在表現，無法融會貫通地理解概念的本質特征。本次共整理出了7個淺表型迷思概念，其錯誤答案及迷思表現見表2。

2.錯位型迷思概念

錯位型概念是指學生在學習相近概念時，對概念的理解產生偏差和錯位，將本屬于某一概念的特征、屬性錯誤地歸因于另一個概念。錯位型迷思概念導致學生無法準確把握概念之間的本質區別，造成了概念理解的混亂和偏差。本次篩查出的6組錯位型迷思概念見表3。

3.片面型迷思概念

片面型迷思概念是指學生在化學概念學習過程中，對概念的理解僅局限于某一方面的特征，未能全面把握概念的內涵和外延，忽視了概念的多維性，對概念的理解不夠系統全面。片面型概念的形成通常源于學生缺乏對概念的多角度、多層次分析，以及教師在概念教學中未能充分揭示概念的全貌和內在聯系。本次篩查出的5個片面型迷思概念見表4。

三、中學化學迷思概念成因探析

1.教師層面

（1）教學深度不足，導致學生概念認知浮于表象

在教學過程中，教師若對化學概念的教學不夠深人，未能充分揭示概念的本質特征和內在聯系，就會導致學生對化學概念的理解停留在表面，進而產生淺表型迷思概念。教師如果僅停留在概念表層名詞術語的羅列和描述，而未能深入剖析概念的來龍去脈、內在規律以及本質特征，學生就會對概念的認識囿于表面特征，無法真正把握概念的實質內涵。以“原子\"概念為例，一些教師只是強調原子是構成物質的基本單位，沒有闡明原子內部的結構特點、電子運動規律等深層次知識，學生容易形成“原子是構成物質的最小單位，不能再被分割”的觀點，不能建立起對原子本質屬性的清晰認知，將原子是組成物質的\"基本單位\"理解為\"最小單位”。

（2）比較辨析不清，致使學生概念理解產生錯位

在化學概念講解過程中，教師若未能充分認識到兩個相近概念之間的內在差異，不能有效地引導學生對相近概念進行辨析和比較，就會導致學生將本屬于某一概念的特征、屬性或內涵錯誤地遷移于另一個概念，對概念的理解產生偏差和錯位。以“質量守恒和能量守恒”概念為例，質量守恒指的是化學反應前后，參與反應的物質的總質量保持不變；能量守恒則指的是化學反應前后，能量的總量保持不變，但能量形式可以轉化。這兩個定律都體現了自然界的物質守恒思想，但在適用情境和側重點上卻存在明顯差異。教師在教學過程中如果沒能明確區分質量守恒和能量守恒的適用范圍和內在聯系，未能引導學生深入分析兩個定律的異同，學生對兩個概念的理解就會產生錯位，錯誤地認為質量守恒等同于能量守恒。

（3）講解不夠全面，造成學生概念習得浮于片面

在化學概念教學過程中，教師的講解方式對學生正確理解概念至關重要8。如果教師對概念的闡釋不夠準確全面，過度偏重于概念某一方面特征的表述，忽視了概念的多重屬性，就會導致學生片面型迷思概念的形成。一些教師在講解化學概念時，習慣于從某一固定視角程式化地教授概念的含義，未能引導學生從更加多元的角度去認識和理解化學概念的豐富內涵，就會造成學生對概念的片面理解，形成片面認知。例如，在學習“物質的形態\"概念過程中，如果教師僅從固態、液態和氣態三種基本形態對物質的形態進行講解，忽略了物質還存在等離子體、玻色一愛因斯坦凝聚態、超流體等特殊狀態，學生就容易形成“物質只有固、液、氣三態”的片面認知。這種靜態化、封閉式的概念理解，不利于學生全面把握化學概念的多樣性和復雜性。

2.學生層面

（1）機械學習，缺乏對概念本質的深度解析

一些學生在化學學習過程中，只注重對概念字面含義的死記硬背，不能有效深入地理解概念的本質內涵，也不能將新概念與已有認知結構建立聯系，則難以形成系統的化學邏輯概念。此外，學生缺乏將抽象的化學概念與真實情境相聯系的實踐鍛煉，對概念的理解脫離生活實際，從而不能真正領會概念的實質內涵。以“化學鍵”概念為例，一些學生簡單地認為化學鍵就是原子之間的共用電子對，不能真正理解化學鍵的本質是原子之間通過電子相互作用而形成物質穩定結構的過程，不能深入分析電子云分布、鍵能、鍵長等化學鍵的重要特征，也沒有深入認識到離子鍵、金屬鍵等無共用電子對化學鍵的存在及其特點，忽視了化學鍵形成的內在機制和多樣性，從而導致了淺表迷思概念的產生。同時，學生未能了解化學鍵在現代材料科學、藥物化學等領域的廣泛應用，也是造成學生對化學概念片面認知的重要因素。

（2）表面聯系，導致相近概念之間的混淆錯位

一些學生習慣于根據概念的某些相似特征或表面聯系，簡單地將兩個化學概念的特征等同起來，而忽視了概念之間的本質區別。其中，錯誤聯想和簡單類比是學生錯位型迷思概念產生的重要原因。錯誤聯想是學生在學習新概念時，根據自身已有的知識經驗，對新概念進行不恰當的聯想從而對新概念的理解產生偏差或錯誤。這些聯想往往源于學生對概念特征、屬性的片面理解或過度概括，將本屬于某一概念的特征錯誤地歸因于另一個概念。一些學生在學習新概念時，傾向于根據概念之間的一些相似性，將不同的概念簡單地歸為一類，而忽視了概念之間存在的本質差異，從而對概念的理解發生偏差。例如，在理解離子和自由電子之間的異同時，一些學生認為“離子和自由電子都帶電，因此性質相同”，簡單地將離子“帶電\"這一特征作為認識自由電子性質的標準，而忽視了二者在結構、存在狀態等方面的顯著差異，導致對新概念理解的偏差。

（3）片面解讀，造成概念認知的以偏概全

學生在化學概念學習過程中，由于認知水平和抽象思維能力等因素的限制，往往傾向于從概念的單一視角或局部特征出發對概念進行片面化的理解，從而造成對一些化學概念以偏概全的認知。一些學生在學習新概念時，往往只關注概念的某些顯著特性而忽視了對概念多重內涵的探索解構，難以全面把握概念的豐富內涵和外延邊界。由于缺乏對概念全面、多角度分析的意識，一些學生對新概念的學習容易陷入思維定勢，對新概念的理解存在單向度和絕對化的解讀傾向，對相矛盾的概念信息缺乏敏感性，難以實現對原有概念的認知重構。以“催化劑不會被反應消耗，能無限次地加速所有化學反應”迷思概念為例，學生從教材上了解到催化劑參與化學反應而本身不發生變化這一典型特征，且接觸到的化學反應實例往往是催化劑成功發揮作用的結果，由此產生了催化劑是一種永不消耗、萬能適用的“神奇物質\"的印象。這種基于表面事實的感性認知，忽視了催化劑與反應物的特殊關系導致催化劑也會因中毒而失去活性的客觀事實。

四、糾正中學化學迷思概念的教學策略

1.淺表型概念的教學策略

（1）利用先行組織者，構建概念關聯

在利用先行組織者轉變學生迷思概念的過程中，教師需要根據教學內容精心選擇合適的先行組織者，如概念圖、思維導圖等，為學生提供一個清晰的概念框架。然后，教師引導學生思考先行組織者與新概念之間的聯系，通過提問、討論等方式，促使學生主動探索新概念與原有概念之間的關系，加深對新概念內涵的理解。在此基礎上，拓展深化對新概念的認識，鼓勵學生通過自主探究、合作學習等方式，在知識結構中整合重構概念，實現對新概念的深層次理解。以淺表型迷思概念“化學反應的速率就是化學反應的速度”的轉變為例，首先，教師通過類比的方式引入先行組織者，幫助學生建立初步的概念聯系。將化學反應速率比作賽跑中運動員的速度，教師提問：“在100米賽跑中，我們通常用什么指標來衡量運動員的速度？”學生思索并意識到完成賽跑時間或者到達終點的先后順序是測量運動員速度的衡量指標。教師進一步引發學生思考：“對于化學反應來說，我們又該如何表示它的快慢呢？”在此過程中，教師通過提問的方式將先行組織者與學生已有的知識結構進行聯系，引發學生對影響化學反應速率因素的探索。其次，教師通過酸堿中和反應實驗演示，讓學生認識到化學反應的速率不僅與反應物的量有關，還與反應物的濃度密切相關，化學反應的速率是指反應物或生成物的量隨時間變化的快慢，而不僅僅是反應進行的“速度”。突破了“反應速率即反應速度”的淺表理解，學生更加清晰、準確地掌握化學反應速率概念內涵，實現了淺表型迷思概念向化學科學概念理解的轉變[%]

（2）結合現實情境，強化概念運用

教師應引導學生將所學化學概念應用到實踐中，以促進其對概念內涵的深入領會。首先，教師要精選貼近學生生活實際的化學素材，呈現化學概念知識實際應用的場景，加深學生對化學概念外延的認知。其次，教師設計多樣化的實踐學習任務，引導學生運用化學知識解決實際問題。通過設計與生活實際密切相關的學習任務，學生深化對概念內涵的理解，提高綜合運用化學概念解決實際問題的能力。再次，教師須鼓勵學生深化拓展化學概念知識的應用范圍，鼓勵學生立足生活實際，探索對化學概念知識的多樣化應用。以“可燃物遇明火才能燃燒\"淺表型迷思概念轉變為例，教師可以設計這樣一個生活情境：在封閉的容器中點燃蠟燭，觀察蠟燭的燃燒情況。通過觀察，學生會發現蠟燭燃燒一段時間后熄滅，由此學生認識到可燃物燃燒除了需要明火，還需要空氣的參與。然后，教師引導學生分析森林火災滅火“隔離可燃物”和“隔絕空氣”的做法，探討可燃物的燃燒在現實生活中的應用。通過理論聯系實際，學生認識到隔離可燃物和隔絕空氣都能阻止可燃物燃燒，進而掌握燃燒需要可燃物、助燃物和著火源三個必要條件，糾正了“可燃物遇明火才能燃燒”的片面認識。

2.錯位型迷思概念的教學策略

（1）深化對比，明晰概念本質在教學過程中，教師有意識地將容易混淆的相似概念進行對比教學，通過列舉兩個或多個概念的異同點，引導學生分析概念之間的本質區別，是消除錯位型迷思概念的重要舉措]。以“物質的量與物質的質量”這一錯位型迷思概念為例，學生往往將“物質的量”等同于“物質的質量”，難以區分兩個概念的本質內涵。為糾正這一錯誤認識，教師對比總結物質的量與物質的質量概念之間的區別：物質的量反映物質中所含基本粒子的數目，是物質的一種基本量，單位為摩爾；物質的質量反映物質的慣性和重力特性，表示物質多少的物理量，單位為克或千克。二者都表征物質的多少，但物質的量從微觀粒子數目角度進行描述，物質的質量從宏觀質量角度描述。教師還可以通過設計開放性實驗繼續引導學生對兩個概念進行區分，如“一摩爾水和一摩爾乙醇所含的分子數目相同，天平兩端分別放置1摩爾的水和1摩爾的乙醇，天平是否平衡？\"引導學生通過實驗驗證兩個概念之間的差異，從而矯正學生學習中存在的錯位型迷思概念[1]。

（2）探究根源，修正概念錯位

在教學過程中，教師應著重闡明每個化學概念的本質屬性，通過列舉概念的關鍵特征，引導學生抓住概念的核心要義，深人理解概念的本質內涵。教師還可以通過優化教學設計，根據化學概念的特點和學生的認知規律，靈活采用多元化的教學措施以加深學生對相近概念的理解。以糾正“溶解度大的物質，溶解速率也一定快”錯位型迷思概念為例，教師可引導學生明晰兩個概念的本質內涵：溶解度反映溶質能溶解于溶劑的最大值，而溶解速率反映溶質溶解的快慢程度，兩者內涵有著本質區別。在此基礎上，教師設計對比實驗，選取幾種溶解度相近，但溶解速率差異較大的物質，如碳酸氫鈉和碳酸鈣，引導學生在實驗操作中直觀感知溶解速率的不同。通過實驗分析，學生認識到，溶解度相近的物質，其溶解速率可能相差較大，從而初步厘清兩個概念的區別。實驗后，教師還可引導學生進一步分析影響溶解速率的因素，如溫度、攪拌程度、溶質顆粒大小等，幫助學生從多角度理解溶解速率與溶解度的關系，加深學生對兩個概念本質區別的認識[3]。

3.片面型迷思概念的教學策略

（1）制造觀點分歧，引發認知困惑

化學教學過程中，學生常因對概念認識片面化而形成迷思概念。教師可以通過制造心理矛盾，引發學生認知沖突，促使學生主動反思和重構概念，從而達到片面型迷思概念轉變的目的4。以“化學方程式完全表達物質反應的全過程”這一片面型迷思概念為例，教師可以展示銅絲在氧氣中的燃燒實驗，學生觀察到銅絲燃燒過程中絲狀物的升起、氧化銅顆粒飛濺等現象，而這些現象無法用2Cu+O₂=2CuO 化學方程式直接表達。在此過程中，學生產生認知沖突和疑問：為什么實際反應過程與化學方程式表達不完全一致？學生在探究和思考中逐步突破思維定勢，認識到化學方程式只是對化學反應的一種高度抽象和簡化，無法表達反應的全部本質。學生在心理矛盾的驅動下，主動修正對化學方程式的片面理解，建立對反應過程更加立體、全面的認識。在矯正“所有的電解質溶液都能導電”片面型迷思概念過程中，教師可以設計與學生預期不相符的實驗，制造與學生已有觀念相矛盾的實驗事實，以達到概念轉變的目的。例如，教師將飽和NaCl溶液和飽和AgCl溶液分別接入電路并通電，學生觀察到飽和NaCl溶液能夠點亮小燈泡，而飽和AgCl溶液卻無法導電。這一實驗結果與學生已有的“所有電解質溶液都導電”的片面認知產生強烈沖突，學生開始思考：為什么兩種電解質溶液表現出截然不同的導電性？教師引導學生深入分析NaCl和AgCl的溶解平衡，發現AgCl溶解度很小，溶液中可分解的離子數目少，導電能力弱；而NaCl溶解度大，溶液中存在大量離子，導電能力強。通過實驗探究，學生突破了先前對電解質溶液導電性的片面認知[15]。

（2）強化自我解釋，引導觀念更新

教師可通過設置開放性問題，鼓勵學生對已有的迷思概念進行重新審視。教師可以提出與學生生活經驗相關的問題情境，啟發學生對化學問題進行多角度、多層面的分析，幫助學生建立起化學概念與生活實際之間的聯系。教師可以為學生提供豐富的學習材料，如教學視頻、動畫、模型等，幫助學生從不同的角度理解化學概念的內涵與外延。教師還可以引導學生利用網絡資源，搜集與概念相關的最新研究成果和應用案例，拓寬學生的知識視野，加深對概念的認識。以“催化劑不會被反應消耗，能無限次地加速所有化學反應”這一片面型迷思概念為例，首先，教師引導學生對這一概念進行自我解釋，思考催化劑在反應過程中的作用機制。教師提問“催化劑在反應前后有何變化”“催化劑是否對所有反應都有催化作用”等，激發學生對原有概念認知進行反思。其次，教師為學生提供與催化劑相關的多元化學習資源，如催化劑的分類、作用原理、工業應用等方面的教學視頻、科普讀物、文獻資料等，幫助學生全面理解催化劑的特性與應用。通過分析不同類型催化劑的作用，學生認識到催化劑的催化效果具有選擇性和特異性，并不是對所有反應都具有催化作用。最后，教師組織學生開展對催化反應的探究性實驗，如考察溫度、濃度、催化劑用量等因素對化學反應速率的影響，驗證催化劑在反應過程中的作用。通過一系列的探究活動，學生直觀地認識到催化劑雖然不會被反應完全消耗，但會因中毒、結焦等原因而降低活性，并不能無限次使用，從消除對催化劑性質的片面理解。

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