初三學(xué)生“溶液”迷思概念的調(diào)查與研究

葉靜怡

摘要： 通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、半結(jié)構(gòu)訪談等方法對(duì)初三學(xué)生關(guān)于“溶液”相關(guān)的迷思概念進(jìn)行探查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生在“溶液的形成”、“溶解度”等方面都不同程度地存在迷思概念，而且這些迷思概念的產(chǎn)生有以下原因：（1）學(xué)生對(duì)“溶液”概念只有宏觀上而沒(méi)有微觀上的認(rèn)識(shí)；（2）生活上的經(jīng)驗(yàn)也會(huì)對(duì)學(xué)生的概念理解造成影響；（3）學(xué)生習(xí)慣將自己學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)擴(kuò)大到對(duì)所有關(guān)于“溶液”概念的理解。

關(guān)鍵詞：溶液；迷思概念；微觀表征；概念轉(zhuǎn)變

文章編號(hào)：1005–6629（2013）8–0017–03 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 研究背景及目的

化學(xué)一直被認(rèn)為是較難學(xué)習(xí)的科目之一，存在一系列的迷思概念[1]。迷思概念是人們?cè)谡綄W(xué)習(xí)科學(xué)之前，就已具有描述及解釋科學(xué)現(xiàn)象的系統(tǒng)架構(gòu)，這些系統(tǒng)架構(gòu)常與科學(xué)家的觀點(diǎn)不同，并且在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境下不易被改變。需要強(qiáng)調(diào)的是，這里所指的“概念”是廣義的，它與一般心理學(xué)上“概念”的含義有所不同，它是指關(guān)于某一對(duì)象的觀點(diǎn)、看法[2]。

另一方面，有學(xué)者認(rèn)為化學(xué)學(xué)習(xí)包括宏觀、微觀、符號(hào)三種水平，在化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者需要在心理上形成對(duì)物質(zhì)及其變化的三種表征形式：宏觀表征、微觀表征和符號(hào)表征，并在三者之間進(jìn)行心理轉(zhuǎn)換[3]。一些研究表明，學(xué)生對(duì)物質(zhì)的微粒性感到難以理解，同時(shí)在對(duì)化學(xué)符號(hào)進(jìn)行解釋時(shí)也遇到困難，這就成為化學(xué)難的一大原因[4]。

初三學(xué)生剛剛接觸化學(xué)，由于物質(zhì)的粒子觀、化學(xué)符號(hào)觀還沒(méi)有成熟，一些片面、不完整的生活經(jīng)驗(yàn)時(shí)常造成迷思概念的出現(xiàn)。《溶液》單元中學(xué)生的迷思概念尤為明顯。因此，本研究希望找出學(xué)生關(guān)于“溶液”的迷思概念，并試圖設(shè)計(jì)“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征教學(xué)法促進(jìn)學(xué)生溶液迷思概念轉(zhuǎn)變。

2 初三學(xué)生“溶液”迷思概念研究

為了充分了解初三學(xué)生關(guān)于“溶液”迷思概念及其成因，筆者采用問(wèn)卷調(diào)查及半結(jié)構(gòu)訪談兩種方法進(jìn)行研究。

2.1 問(wèn)卷調(diào)查

為了較大范圍探查初三學(xué)生關(guān)于“溶液”的前概念，采用問(wèn)卷調(diào)查法。

2.1.1 問(wèn)卷設(shè)計(jì)

（1）問(wèn)卷涉及的主要內(nèi)容

初三學(xué)生在學(xué)習(xí)《溶液》單元之前，對(duì)“溶液”并不是一無(wú)所知的，通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)還是習(xí)得了不少關(guān)于“溶液”的前概念，但這些前概念當(dāng)中，學(xué)生可能有一部分存在迷思。不少研究對(duì)學(xué)生的“溶液”迷思概念進(jìn)行探查，其中涉及的迷思概念集中在溶液的基本特征、溶解后溶質(zhì)是否還存在、物質(zhì)溶解的限度、溶解度受什么因素影響等方面[5]。

人教版教材中《溶液》單元的課題中主要涉及幾個(gè)概念：“溶液的基本特征”、“飽和溶液”、“不飽和溶液”、“溶解度及其影響因素”、“溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)”等幾個(gè)概念，除了“溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)”的計(jì)算以外，這些概念都與學(xué)生所持有的前概念密切相關(guān)。

綜合先前研究及人教版教材中《溶液》單元的課題內(nèi)容，本調(diào)查確定以《溶液》單元前兩個(gè)課題“溶液的形成”、“溶解度”兩大部分中的內(nèi)容為核心設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷。

（2）問(wèn)卷題目的形式

目前對(duì)迷思概念的研究中，問(wèn)卷調(diào)查多采用“二段式（two-tier）診斷工具[6]，第一階段是判斷題或者單一選擇題形式，第二階段為理由選項(xiàng)。這樣的問(wèn)題設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)有利于對(duì)學(xué)生的迷思概念有個(gè)較完整的了解。但也有局限，比如說(shuō)，對(duì)第二階段的理由選項(xiàng)，問(wèn)卷設(shè)計(jì)的考慮要非常周全，否則有可能出現(xiàn)問(wèn)卷中沒(méi)有學(xué)生腦海中的理由，導(dǎo)致學(xué)生亂選而影響研究結(jié)果。所以，本次問(wèn)卷調(diào)查主要以判斷題形式出現(xiàn)，而對(duì)理由的描述，將在半結(jié)構(gòu)訪談中完善。

參考相關(guān)文獻(xiàn)，調(diào)查問(wèn)卷擬定迷思概念探查問(wèn)題共15道，以判斷題的形式提問(wèn)，以方便數(shù)據(jù)處理及量化調(diào)查結(jié)果。

2.1.2 調(diào)查對(duì)象

2013年1月，選取廣州市一所學(xué)校初三年級(jí)兩個(gè)普通班共95名學(xué)生作為問(wèn)卷調(diào)查對(duì)象。這兩個(gè)普通班在年級(jí)排名中等，較能代表學(xué)習(xí)成績(jī)中等的學(xué)生的水平。

2.2 半結(jié)構(gòu)訪談

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查無(wú)法獲知學(xué)生對(duì)命題判斷的理由，故有一定的局限性。本研究通過(guò)半結(jié)構(gòu)訪談進(jìn)一步了解學(xué)生做出判斷的原因，從而能比較全面地分析迷思概念產(chǎn)生的來(lái)源。

2.2.1 訪談提綱

訪談提綱以問(wèn)卷調(diào)查中出現(xiàn)較多問(wèn)題的內(nèi)容為主：

（1）純水是溶液?jiǎn)幔繛槭裁矗?/p>

（2）你認(rèn)為“糖水的下部比上部甜一些”嗎？為什么？

（3）你認(rèn)為“溶液應(yīng)該是顏色均一的”嗎？為什么？

（4）如果一種固體物質(zhì)未能完全溶解于水，那么它屬于溶液的一部分嗎？為什么？

（5）你認(rèn)為物質(zhì)溶于水以后，形成新物質(zhì)了嗎？為什么？

（6）你認(rèn)為不同的物質(zhì)在一定量的水中溶解的量一樣嗎？為什么？

（7）你認(rèn)為升高溫度能使所有的物質(zhì)在水中的溶解量增加嗎？為什么？

以上問(wèn)題，主要讓學(xué)生從宏觀和微觀的角度來(lái)解釋自己的想法，同時(shí)也會(huì)記錄交流中一些提綱沒(méi)有列出但是學(xué)生提到的內(nèi)容。

2.2.2 訪談對(duì)象

在問(wèn)卷調(diào)查后，每班選取3名調(diào)查問(wèn)卷中錯(cuò)答率較高（約70%以上）的學(xué)生為訪談對(duì)象，了解其想法與科學(xué)概念不同的原因。

2.3 研究結(jié)果與分析

2.3.1 問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

本次調(diào)查共發(fā)放問(wèn)卷95份，回收有效問(wèn)卷90份，問(wèn)卷回收率 94.75%，問(wèn)卷題目及調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，總體而言，初三學(xué)生在學(xué)習(xí)“溶液”的科學(xué)概念前已經(jīng)對(duì)其有一定的認(rèn)知，關(guān)于溶解度的題目大部分錯(cuò)答率均低于20%。因生活上經(jīng)常遇到需要增大物質(zhì)的溶解量、溶解速率的情況，學(xué)生已經(jīng)對(duì)相關(guān)概念有一定的了解。對(duì)于溶解時(shí)放熱或者吸熱的現(xiàn)象，學(xué)生比較少接觸到，錯(cuò)答率約為33.33%。題目中錯(cuò)答率較高的有三道，分別是第5、6及第7題，均是涉及溶液的基本特征?？梢?jiàn)，雖然初三學(xué)生在日常生活中遇到不少的“溶液”，但是對(duì)其了解只是片面的。

2.3.2 訪談結(jié)果

訪談以調(diào)查問(wèn)卷中的問(wèn)題為綱要進(jìn)行，由此獲得了不少有價(jià)值的信息。通過(guò)訪談得出學(xué)生對(duì)自己所持有的迷思概念的解釋?zhuān)瑲w納如下：

認(rèn)為“純水是溶液”的學(xué)生認(rèn)為液體就是“溶液”，因?yàn)樗恰?00%的水溶液”。這明顯是并未了解“溶液是包括溶劑和溶質(zhì)的混合物”的科學(xué)概念所致。

認(rèn)為“糖水的下部比上部甜一些”、“溶液應(yīng)該不是顏色均一的”，“因?yàn)槲慈苡谒氖雏}也屬于食鹽水的組成部分，而且由于鹽或者糖等物質(zhì)比水重，所以它們會(huì)下沉，導(dǎo)致下部的溶液濃度更大，所以下部的糖水比上部甜，如果是有顏色的溶液，其顏色就不均一”。

認(rèn)為“物質(zhì)溶于水后生成了新物質(zhì)”，“因?yàn)镃O2溶于水會(huì)與水反應(yīng)生成H₂CO₃，故糖溶解于水，應(yīng)該也會(huì)發(fā)生同樣的情況。

認(rèn)為“不同的物質(zhì)在一定量的水中溶解的量是一樣的”，“其實(shí)也不知道是否一樣，只是猜的”。

認(rèn)為“升高溫度能使所有物質(zhì)的溶解量增大”，因?yàn)橹筇撬臅r(shí)候往往加熱后本來(lái)還沒(méi)有溶解的糖也溶解了，對(duì)于其他物質(zhì)也該是這樣的。

有趣的是，一位被訪學(xué)生認(rèn)為“物質(zhì)溶解后就消失了”，但是當(dāng)被問(wèn)及溶液的質(zhì)量的時(shí)候，一受訪學(xué)生則認(rèn)為應(yīng)該是等于被溶解的物質(zhì)加上水的質(zhì)量，顯然，這與他的“物質(zhì)消失論”是矛盾的，但迷思概念依然存在。

2.3.3 結(jié)果分析

從問(wèn)卷調(diào)查中可知，初三學(xué)生由于具有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)《溶液》單元的部分知識(shí)具有較好的認(rèn)知，但是也對(duì)某些問(wèn)題存在迷思概念，從訪談中可以了解學(xué)生產(chǎn)生這些迷思概念的原因。結(jié)合訪談中可以看出：

（1）學(xué)生在接受溶液的科學(xué)教育之前，基本上對(duì)這個(gè)概念只有宏觀上而沒(méi)有微觀上的認(rèn)識(shí)，基本上沒(méi)有人能從微觀的角度來(lái)解釋或者描述他們自己的“溶液”概念。類(lèi)似“物質(zhì)溶于水是以離子或是分子的形式存在”，“溶液在形成的過(guò)程中物質(zhì)的粒子會(huì)在溶劑中擴(kuò)散”，“溶液中的離子或者分子是均勻分布在水分子的間隙中”等這些微觀概念還沒(méi)有形成，從而才會(huì)存在“溶液應(yīng)該不是均一的”等迷思概念。

（2）生活經(jīng)驗(yàn)也會(huì)影響學(xué)生對(duì)概念的理解，例如他們會(huì)認(rèn)為“糖水的下部比上部甜”，也會(huì)認(rèn)為“溶液應(yīng)該是沒(méi)有沉淀的”是錯(cuò)誤的，學(xué)生是將還沒(méi)有混合均勻的糖水視作溶液、將沒(méi)有溶解于水的沉淀也當(dāng)作是溶液的一部分。學(xué)生這些迷思概念源于不完整的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也是沒(méi)有對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行合理的微觀表征所致。

（3）對(duì)于“溶液的形成”概念及訪談?wù)邔?duì)自己所持的概念的原因解釋?zhuān)砂l(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯的特點(diǎn)，就是他們習(xí)慣將自己學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)擴(kuò)大到對(duì)所有關(guān)于“溶液”概念的理解。例如，“對(duì)物質(zhì)溶于水是否形成新物質(zhì)”的問(wèn)題，學(xué)生趨向以CO2溶于水的這個(gè)例子作解釋?zhuān)J(rèn)為形成了新物質(zhì)，實(shí)際就是根據(jù)之前所學(xué)知識(shí)對(duì)新命題進(jìn)行推論判斷，這是學(xué)生常見(jiàn)的思維模式，以偏概全。

3 研究結(jié)論與啟示

《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》第九單元《溶液》的學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)要求中的“過(guò)程與方法”提到“通過(guò)常見(jiàn)物質(zhì)的溶解性、飽和溶液的形成等實(shí)驗(yàn)，體會(huì)宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)之間的聯(lián)系。”[7]可見(jiàn)，質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生關(guān)于溶液概念的理解已經(jīng)不能僅限于宏觀現(xiàn)象，而應(yīng)該深入到微觀本質(zhì)上。初三學(xué)生學(xué)習(xí)物理及化學(xué)以后，逐步形成微觀的物質(zhì)概念，也開(kāi)始可以用微觀概念來(lái)理解宏觀現(xiàn)象。因此，可嘗試引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)的微觀表征形成科學(xué)的溶液概念，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)的微觀表征與自己之前錯(cuò)誤的宏觀表征之間的矛盾，進(jìn)而推翻原有的錯(cuò)誤概念。

結(jié)合研究的結(jié)論，教學(xué)中可以從以下幾方面努力：

第一，通過(guò)多呈現(xiàn)各種微觀圖示，指導(dǎo)學(xué)生從微觀的角度看待溶液的構(gòu)成；

第二，通過(guò)微觀圖示的繪制，讓學(xué)生體會(huì)并描述溶液形成的過(guò)程；

第三，通過(guò)對(duì)溶解度曲線圖線的分析，學(xué)生可了解物質(zhì)溶解度是有限的，不同物質(zhì)在相同溶劑中的溶解度是不同的，且會(huì)隨著溫度變化而變化；同時(shí)，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)，并不是所有物質(zhì)的溶解度都隨著溫度升高而增大，這樣能夠引發(fā)認(rèn)知矛盾，從而促進(jìn)原本迷思概念的轉(zhuǎn)變。

《溶液》單元在整個(gè)初中化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，起到過(guò)渡性的作用，它能解釋酸堿鹽溶液的形成和構(gòu)成，因此它對(duì)以后的學(xué)習(xí)起到十分重要的鋪墊作用，因而在教學(xué)中轉(zhuǎn)變學(xué)生的迷思概念能在一定程度上促進(jìn)后面章節(jié)的教學(xué)。

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[5][6]陳淮璋，黃萬(wàn)居，賴文榮.國(guó)小學(xué)童對(duì)水溶液概念的認(rèn)知與迷思概念之初探[J].科學(xué)教育研究與發(fā)展季刊，2002：1～16.

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