前科學概念下初中化學教學方法的研究與實踐

劉力宇

摘 要：針對前科學概念對初中生學習化學的影響進行研究，提出相應的教學對策，并通過紙筆測試和活動表現(xiàn)評價進行數(shù)據(jù)分析，充分證實了實踐的有效性。

關鍵詞：初中化學；前科學概念；教學方法研究與實踐

一、前科學概念的定義

學生在沒有接受正式的科學概念教育之前，對日常生活中所感知的現(xiàn)象，通過長期的經(jīng)驗積累與辨別式學習而形成的對事物的非本質(zhì)的認識，被稱為前科學概念。學生前科學概念的來源很多，根據(jù)問卷情況分析和學者們對前科學概念的主要來源途徑進行的研究，認為它們主要來自：

（1）日常生活經(jīng)驗中積累的一些感覺和印象。

（2）日常語言的習慣和一些詞語的誤導。

（3）大腦的先天結(jié)構(gòu)。

（4）教科書中一些不確切的詞語或插圖的引用引起對概念的誤解。

（5）周圍環(huán)境的影響。

（6）教師本身對知識理解的偏差引起學生的錯誤。

除此之外，學生在學習其他學科的過程中，由于相類似的情景和語言描述，也會對某些概念產(chǎn)生模糊的認識。

二、基于學生前科學概念影響下的初中化學教學方法的研究與實踐

1.教師教學方法的研究

教師在教學過程中扮演的角色應該是發(fā)現(xiàn)者和引導者，即幫助學生發(fā)現(xiàn)自己頭腦中的前科學概念與科學知識之間的差距，并引導學生如何縮小差距，使科學知識代替前科學概念，從而形成正確的知識體系。

以下教學流程圖是基于美國科學教育專家杰斯琳·伊布妮沙（Jazlin Ebenezer）教授的關于一般知識的建構(gòu)模型基礎上改編繪制的，它描述了教師基于前科學概念影響下的教學基本過程。

教學流程圖表示，教師在教學中首先要明確學生前科學概念的表現(xiàn)形式，即“探索與分類”，然后讓學生根據(jù)自己的想法對某些問題或事例進行解釋，即“建構(gòu)與交流”，當他們發(fā)現(xiàn)用自己的方法行不通的時候，自然就會向老師尋求正確的途徑，這時教師可以通過科學的實驗或理論進行解釋，讓學生在新的思維結(jié)構(gòu)下解決問題，獲得成功，并推而廣之，使新的、科學的知識代替前科學概念，即“解釋與拓展”。而在這個過程中，每個環(huán)節(jié)都是互動、相互改變和影響的，舊的、錯誤的認知結(jié)構(gòu)被打破，取而代之的是新的、科學的認知結(jié)構(gòu)。

2.教師教學方法的實踐

消除或利用學生前科學概念的方法很多，總體來說，就是要激起學生前科學概念與科學概念之間的沖突，使學生意識到自己的前科學概念是不全面甚至是錯誤的，進而通過新的思考方式獲得科學的知識，完善知識體系。

由于初三學生剛剛接觸化學，他們固有的化學知識體系還是很零散的，內(nèi)容、形式非常接近生活，學生往往只考慮那些能直接從日常生活經(jīng)驗中所構(gòu)建的事物的意義，而不能抓住事物的本質(zhì)和解決問題的關鍵。且學生的思維具有一定的惰性，習慣于直接理解字面意思。

根據(jù)調(diào)查問卷的分析結(jié)果，針對化學用語、基本概念、基本理論中的部分相關內(nèi)容，在教學方法的具體實踐過程中著重實現(xiàn)以下幾個目標：

（1）探查學生的前科學概念。

（2）利用能夠激起學生前科學概念與科學概念之間沖突的事例，讓學生盡量用自己的前科學概念去解釋，同時不斷地發(fā)問，直到學生發(fā)現(xiàn)用自己的前科學概念再不能解釋為止。

（3）引導學生使用新的、科學的知識解決問題，使新知識替代舊有前科學概念。

下面用一個典型的例子來說明某些知識點的教學過程。

案例：

課題“質(zhì)量守恒定律”的引入。

教師：大家學習過物理，物理學里有一個很著名的守恒定律，還記得嗎？

學生：能量守恒定律。

教師：對。它的內(nèi)容還記得嗎？

學生：能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，只能從一種能轉(zhuǎn)化為另一種能。

教師：好。在化學里，也有一個很著名的守恒定律，跟物理的能量守恒定律很近似，叫做質(zhì)量守恒定律，也就是說，在化學反應里，質(zhì)量也是不能憑空產(chǎn)生，憑空消失的。接下來，我們用幾個實驗來驗證一下，同時注意觀察，解釋實驗現(xiàn)象。

上面這個例子中涉及的前科學概念（學生頭腦中的物理知識）可能和化學毫不相干，但它真實存在，并已在學生頭腦中形成了有一定科學性的知識，學生通過類比，能夠很輕易地將質(zhì)量守恒定律同化在自己的知識結(jié)構(gòu)中，比起一上課就要學生做實驗、單刀直入式的引入方法要更自然，更有目的性。從這個例子可以看出，學科之間的知識有時是可以相互借鑒的，而前科學概念也不一定都是要“打倒”的，我們可以根據(jù)具體情況利用它，為教學服務。

三、教學效果評價

1.認知測驗評價

通過實驗班和普通班的測驗水平進行評價，了解教學實踐對學生知識掌握所起的作用，從而得出教學實踐是否能幫助學生更好地掌握化學概念和理論的結(jié)論。

下表為實驗班和普通班在學習人教版新教材中的“自然界的水”“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”“化學方程式”三個單元后的測驗成績與統(tǒng)計分析。

說明：Z檢驗是統(tǒng)計檢驗中的一種方法，是用正態(tài)分布的理論來推論差異發(fā)生的概率，從而比較兩個平均數(shù)的差異是否顯著。當Z<1.96時，顯著性概率P>0.05，兩統(tǒng)計量差異不顯著；當Z>1.96時，顯著性概率P<0.05，兩統(tǒng)計量差異顯著。

根據(jù)Z檢驗得出的數(shù)據(jù)表明，實驗班的成績與普通班成績比較確實有顯著差異，說明基于前科學概念教學方法的建立與實踐利于學生對知識的掌握與建構(gòu)，學生的知識認知水平有較大的提高。為了從多方面對教學效果進行評價，除了對學生進行“認知測驗”的評價，還根據(jù)學生在實驗活動中的表現(xiàn)進行了“活動表現(xiàn)評價”。

2.活動表現(xiàn)評價

活動表現(xiàn)評價的范圍很廣，主要是評價學生在解決實際問題時所表現(xiàn)出的分析問題的思路、對知識理解的正確性以及是否使用科學概念來替代前科學概念，從而確認所采取的教學方法與實踐過程能否幫助學生構(gòu)建良好的化學知識體系。

案例：“純凈物與混合物”概念教學完畢，設計以下情景讓學生解決，從中對比實驗班和普通班的差異。下表為活動性表現(xiàn)評價的情景設計案例。

活動性表現(xiàn)評價的情景設計案例

續(xù)表

四、結(jié)果與討論

從案例教學中可以看出，只有讓學生的前科學概念與科學概念發(fā)生強烈的沖突，前科學概念才有可能被轉(zhuǎn)化。而且，學科之間的知識有時是可以相互借鑒、遷移的，前科學概念并非都不利于科學概念的形成。我們可以根據(jù)具體情況利用它，為教學服務。根據(jù)數(shù)據(jù)分析來看，基于前科學概念的教學對學生的科學概念和理論的建構(gòu)與形成確實起到很大的幫助，同時還訓練、培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的嚴密性和科學性。學生在活動中表現(xiàn)出來的解題思路，反映了經(jīng)過針對前科學概念的教學，學生對已學習的知識建立起了正確的框架。長期堅持下去，化學知識體系中幾個重要的“結(jié)點”連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，學生必然能建立起科學、正確的化學知識體系。

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