化學學習中前概念的解構與轉化策略*

鄭挺誼

前概念廣泛存在于每個人的思維中，美國著名教育心理學家奧蘇伯爾說:“影響學習最重要的因素是學生已經(jīng)知道什么，我們應當根據(jù)學生前概念的狀況去進行教學。”［1］學生往往是“一聽講覺得懂，一看書覺得會，一做題就會錯”，究其原因，還是對基本的概念理解不透徹，不能在新舊知識的聯(lián)系與區(qū)別中重構認知，對準確學習化學概念有重大影響。

一、化學學習中前概念的成因探析

學生在學習新概念時不是“白紙一張”，他們在生活和學習中構建了特定的認知模式（圖式）。化學揭示的是紛繁復雜的自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律，學生對概念理解具有表面性、片面性、主觀性，產(chǎn)生的原因是多方面的。

1．望文生義誤解

學生習慣通過文字閱讀來理解文字表面的東西，當接觸到新的概念或物品時，僅從字面上去理解而產(chǎn)生錯誤。如認為“純堿”是“堿”，“酸雨”就是“呈酸性的雨水”，鉛筆中含有鉛，“液態(tài)氧是氧氣和水的混合”等。

2. 生活經(jīng)驗影響

受生活經(jīng)驗和日常觀察的影響，牽強附會地用生活經(jīng)驗來推斷化學知識而產(chǎn)生的錯誤。如認為“鹽”就是“食鹽”，氧氣能夠燃燒，自燃就是自己燒起來，又如：在宇宙飛船上劃火柴，火焰會立即熄滅，是由于（ ）A.氧氣不夠 B.失重時空氣不能對流 C.達不到著火點 D.飛船上溫度低。學生選A或D。

3. 舊概念的泛化

新環(huán)境提供的信息會受到原來形成的概念及已有認知結構的影響，造成思維干擾和障礙，使認知結構重組與改造困難。如認為氯水是電解質，因為氯水導電；在學了鹽電離后將酸式鹽的電離方程式寫成NaHCO3=Na++H++ C■，將熔融狀態(tài)的NaHSO4 電離方程式寫成NaHSO4=Na++H++ S■。

4. 憑直覺來推斷

本應該從概念定義或科學現(xiàn)象才能做出正確判斷的問題，會從表面現(xiàn)象憑直覺判斷而產(chǎn)生錯誤，不知道所隱含的科學原理和科學本質。如認為H3PO3和H3PO2都屬于三元酸，又如往一未知溶液中滴加BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，滴加稀HNO3沉淀部分溶解，認為溶液一定有■時C■離子。

5. 認知水平局限

中學生的認知水平是形象思維占主導，往往從表象去判斷，缺少辨證思想，很少數(shù)學技巧解決科學本質的問題。如已知NaHS、MgSO4、NaHSO3組成的混合物中，硫元素的質量分數(shù)為a%，則氧元素的質量分數(shù)為（ ）：A. a%B. 2a% C.（1.00－1.75a）%D.無法計算。學生乍一看無法做題，選D，不知道從NaH與Mg式量相等找突破口。

二、前概念對學生學習化學的影響

“老師教得苦，學生學得累，最后學生還是不清楚”是化學概念教學的困惑，概念是思維的細胞，是學科知識體系的基石和核心。前概念潛在于學生頭腦中，對學生的許多科學活動如觀察、理解、應用知識及解決問題等都產(chǎn)生重要影響［2］。

1．模糊的前概念——形成思維障礙

靠死記硬背形成的模糊的前概念，“知其然，而不知其所以然”， 造成學生學習思維混亂，干擾化學概念建構的精確性和嚴謹性。如認為含碳的化合物就是有機物，將化學方程式中的“點燃”寫成“燃燒”，看到“H2O”中有“H2”，就認為水中含有氫氣，含氧的化合物就是氧化物。

2. 缺陷的前概念——片面掩蓋全面

缺陷的前概念造成學生只從狹隘的角度看問題，管中窺豹略見一斑的片面思維，妨礙著學生從多角度全面分析問題，導致以偏概全的錯誤。如認為催化劑只能加快化學反應速度，干凈的空氣、純鹽酸都是純凈物，而含氧30%的Fe2O3、冰水共存物是混合物，分子都由質子和中子構成，分子比原子大。

3. 抽象的前概念——干擾思維方法

化學計算中許多公式的符號是抽象的，應用是有條件的，而數(shù)學中求平均值或百分比計算方法等干擾了學科的思維。如幾種液體混合后的密度用平均值計算，又如由Na2S、 Na2SO3、Na2SO4組成的混合物中，測得含氧元素22%，則硫元素為（ ）A.32%B.46%C.78%D.無法確定。學生選D，認為只有告知氧和鈉元素質量分數(shù)才能計算硫的質量分數(shù)。

4. 類似的前概念——造成負向遷移

雙胞胎難辨認，相類似的概念也難以辨析，初學時容易混淆，且前者對后者學習有負遷移作用。如石墨和金剛石都含有碳，認為是同種物質，由石墨制成金剛石是物理變化；認為CaO能溶于水，CuO也能溶于水，SO2能溶于水，SiO2也能溶于水；又如紅磷和白磷都是由磷元素組成的純凈物，認為由一種元素組成的物質是純凈物，不可能是混合物。

5. 錯誤的前概念——阻礙認知順應

錯誤的前概念讓原有認知結構無法同化新環(huán)境提供的信息，使學生認知結構發(fā)生重組與改造受阻，束縛學生對概念內(nèi)涵的理解。如初中將氧化反應定義為“物質跟氧發(fā)生的化學反應”，教材中提供的實例僅限于物質跟氧氣反應，學生往往把“氧”理解為“氧氣”導致學生概念理解錯誤，阻礙了日后對氧化反應的全面理解。

三、順應與轉化化學前概念的教學策略

學生對概念的認知來源廣泛，復雜多樣，前概念又具有頑固性、自發(fā)性、隱蔽性和反復性的特點。要避免和消除前概念對學習的負遷移，了解是前提，分析是基礎，研究是核心，實踐是保障，轉化是關鍵。精心的教學設計為學生提供“腳手架”，引導學生辨析、理解、厘清并內(nèi)化概念的內(nèi)涵與外延。

1．模糊的前概念，在梳理中構建

對于模糊的前概念，要在了解學生認知水平的基礎上，將所學的概念、公式等利用圖示等直觀的方法，把相對獨立的隱形知識顯性化、可視化，便于思考、交流和表達，構建知識體系，形成概念圖。

如有的學生認為飽和溶液是濃溶液，不飽和溶液是稀溶液，可通過圖1看清它們之間的交叉而不是并列關系，舉出實例稀Ca（OH）2溶液與濃KNO3溶液等加以證實，再通過圖2梳理“溶液框架圖”，知道各知識之間的關系，形成思維導圖。

師生共同總結了上圖后，一目了然，明晰了知識脈絡，構建了知識體系，知道濃、稀溶液的關系，知道飽和溶液、不飽和溶液及其轉化關系，知道溶解度的四要素及計算，知道溶液的配制方法等。

2．缺陷的前概念，在暴露后完善

教學應首先是“診斷”，其次才是“治療”［3］，先入為主的經(jīng)驗，阻斷知識間的內(nèi)在聯(lián)系，造成認知與運用過程的脫節(jié)。教師可通過直接提問訪談等，了解學生學習中前概念的問題所在，再順水推舟，按其想法或思路歸納出與事實自相矛盾或與已知定律原理相悖的結論，進而引發(fā)認知沖突，暴露學生在概念理解上的缺陷，在修正中形成正確概念，在糾正中完善，如圖3。

如提問“鈉與硫酸銅溶液能否發(fā)生反應”？學生根據(jù)鈉的活動性，異口同聲地說能，更不假思索地就寫出了2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu，問其原因說是鈉比銅活潑。將迷思進行到底，讓學生動手做鈉與硫酸銅溶液反應的實驗，將觀察到的現(xiàn)象與所寫的反應式對比，回答是否定的，讓學生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和所學的知識進行討論分析，得出結果：

2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2+ H2↑。

3．抽象的前概念，在類比中建模

許多化學概念有微觀、抽象的特點，認知發(fā)展的階段性制約了學生對概念本質的理解，妨礙抽象概念的內(nèi)化。建構主義和認知主義學習理論都強調(diào)了對比歸納建立概念圖的作用，引導學生將學習的新概念與已有概念溝通，在類比中把抽象的概念建立模型或概念圖，通過精心的教學設計使無法感知的抽象概念化為形象的圖表做對比。

如“物質的量”是非常抽象的概念，是初高中教學一個非常重要的“節(jié)點”,是連接微觀和宏觀、定性和定量的橋梁，定量表征化學反應，教學中可以把它與米、秒等做類比。

通過類比，幫助學生從微觀層面去認識，建立物質的宏觀量與微觀粒子的數(shù)量之間的聯(lián)系，在原子、分子水平上研究物質，幫助理解摩爾及其派生的概念。

4．類似的前概念，在對比中辨析

化學概念不是孤立的，類似的概念形成迷思構想，有些概念相互聯(lián)系，有些概念間是形象而神不象，通過比較概念的核心字句，進行相互間的異同點辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的內(nèi)涵與外延，分清概念的不同含義和應用范圍。

如化學中“同”字概念就有好多個，可先通過下圖結合具體實例進行辨析，使學生準確地掌握概念及它們之間的區(qū)別與聯(lián)系，如有“同”字概念就可整理對比如圖4：

化學概念的內(nèi)涵反映事物的本質屬性，而外延是指概念的對象范圍，通過圖4可以強化、純化和簡化相關概念，突出主要因素的區(qū)別，消除無關因素的干擾，使學生全面理解、厘清相關的概念。

5．錯誤的前概念，在澄清后轉化

著名心理學家波斯納指出，要改變舊觀念，新觀念必須可理解，必須富有成效。要改變學生錯誤的想法，須澄清原認知上的缺失，引發(fā)認知沖突，借助批判性思維，糾正錯誤概念，培養(yǎng)思維的靈活性和深刻性，轉變頭腦中固有的認知模式。

如題：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氫元素的質量分數(shù)為y，則碳元素的質量分數(shù)為（） A. ■（1-9y） B. ■（1-y） C. ■（1-6y） D. 無法計算。學生選D，問原因：三種物質中H的質量分數(shù)為y，則C與O的質量分數(shù)為1-y，但兩者質量不成比例，不能計算。

學生思維禁錮在傳統(tǒng)的思路中，不能突圍，提示從物質組成的角度重新認識：把HCOOH的組成表示為CO·H2O形式、OHC-COOH的組成表示為2CO·H2O形式，重組可看成是CO和H2O的混合物，根據(jù)H質量分數(shù)算出含H2O為9y，含CO為1-9y，算出碳元素在混合物質中的質量分數(shù)為A。

總之，要實現(xiàn)前概念的合理利用和轉化，須在了解學生學習中的前概念產(chǎn)生的根源的基礎上，根據(jù)奧蘇伯爾的概念同化理論和建構主義的教學理論，采用取多種方法激起學生新舊思維之間的矛盾，造成學生的認知沖突，用合適的教學策略和方法來補充、完善學生的認知結構，使原有認知和經(jīng)驗系統(tǒng)有所增長（同化）或發(fā)生調(diào)整和改變（順應），成為學生獲取新知的助推器而不是攔路虎，提高教學的有效性。

參考文獻：

［1］ 施良方.學習論［M］. 北京:人民教育出版社，2000.

［2］ 呂 琳，楊麗娟，周?；? 初中生化學前概念中的相異構想及其形成方式［J］. 化學教育，2005（9）.

［3］ 吳志標.初中科學教學中學生前錯誤概念揭示和矯治［J］. 中學物理，2012（9）.

如“物質的量”是非常抽象的概念，是初高中教學一個非常重要的“節(jié)點”,是連接微觀和宏觀、定性和定量的橋梁，定量表征化學反應，教學中可以把它與米、秒等做類比。

通過類比，幫助學生從微觀層面去認識，建立物質的宏觀量與微觀粒子的數(shù)量之間的聯(lián)系，在原子、分子水平上研究物質，幫助理解摩爾及其派生的概念。

4．類似的前概念，在對比中辨析

化學概念不是孤立的，類似的概念形成迷思構想，有些概念相互聯(lián)系，有些概念間是形象而神不象，通過比較概念的核心字句，進行相互間的異同點辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的內(nèi)涵與外延，分清概念的不同含義和應用范圍。

如化學中“同”字概念就有好多個，可先通過下圖結合具體實例進行辨析，使學生準確地掌握概念及它們之間的區(qū)別與聯(lián)系，如有“同”字概念就可整理對比如圖4：

化學概念的內(nèi)涵反映事物的本質屬性，而外延是指概念的對象范圍，通過圖4可以強化、純化和簡化相關概念，突出主要因素的區(qū)別，消除無關因素的干擾，使學生全面理解、厘清相關的概念。

5．錯誤的前概念，在澄清后轉化

著名心理學家波斯納指出，要改變舊觀念，新觀念必須可理解，必須富有成效。要改變學生錯誤的想法，須澄清原認知上的缺失，引發(fā)認知沖突，借助批判性思維，糾正錯誤概念，培養(yǎng)思維的靈活性和深刻性，轉變頭腦中固有的認知模式。

如題：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氫元素的質量分數(shù)為y，則碳元素的質量分數(shù)為（） A. ■（1-9y） B. ■（1-y） C. ■（1-6y） D. 無法計算。學生選D，問原因：三種物質中H的質量分數(shù)為y，則C與O的質量分數(shù)為1-y，但兩者質量不成比例，不能計算。

學生思維禁錮在傳統(tǒng)的思路中，不能突圍，提示從物質組成的角度重新認識：把HCOOH的組成表示為CO·H2O形式、OHC-COOH的組成表示為2CO·H2O形式，重組可看成是CO和H2O的混合物，根據(jù)H質量分數(shù)算出含H2O為9y，含CO為1-9y，算出碳元素在混合物質中的質量分數(shù)為A。

總之，要實現(xiàn)前概念的合理利用和轉化，須在了解學生學習中的前概念產(chǎn)生的根源的基礎上，根據(jù)奧蘇伯爾的概念同化理論和建構主義的教學理論，采用取多種方法激起學生新舊思維之間的矛盾，造成學生的認知沖突，用合適的教學策略和方法來補充、完善學生的認知結構，使原有認知和經(jīng)驗系統(tǒng)有所增長（同化）或發(fā)生調(diào)整和改變（順應），成為學生獲取新知的助推器而不是攔路虎，提高教學的有效性。

參考文獻：

［1］ 施良方.學習論［M］. 北京:人民教育出版社，2000.

［2］ 呂 琳，楊麗娟，周?；? 初中生化學前概念中的相異構想及其形成方式［J］. 化學教育，2005（9）.

［3］ 吳志標.初中科學教學中學生前錯誤概念揭示和矯治［J］. 中學物理，2012（9）.

如“物質的量”是非常抽象的概念，是初高中教學一個非常重要的“節(jié)點”,是連接微觀和宏觀、定性和定量的橋梁，定量表征化學反應，教學中可以把它與米、秒等做類比。

通過類比，幫助學生從微觀層面去認識，建立物質的宏觀量與微觀粒子的數(shù)量之間的聯(lián)系，在原子、分子水平上研究物質，幫助理解摩爾及其派生的概念。

4．類似的前概念，在對比中辨析

化學概念不是孤立的，類似的概念形成迷思構想，有些概念相互聯(lián)系，有些概念間是形象而神不象，通過比較概念的核心字句，進行相互間的異同點辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的內(nèi)涵與外延，分清概念的不同含義和應用范圍。

如化學中“同”字概念就有好多個，可先通過下圖結合具體實例進行辨析，使學生準確地掌握概念及它們之間的區(qū)別與聯(lián)系，如有“同”字概念就可整理對比如圖4：

化學概念的內(nèi)涵反映事物的本質屬性，而外延是指概念的對象范圍，通過圖4可以強化、純化和簡化相關概念，突出主要因素的區(qū)別，消除無關因素的干擾，使學生全面理解、厘清相關的概念。

5．錯誤的前概念，在澄清后轉化

著名心理學家波斯納指出，要改變舊觀念，新觀念必須可理解，必須富有成效。要改變學生錯誤的想法，須澄清原認知上的缺失，引發(fā)認知沖突，借助批判性思維，糾正錯誤概念，培養(yǎng)思維的靈活性和深刻性，轉變頭腦中固有的認知模式。

如題：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氫元素的質量分數(shù)為y，則碳元素的質量分數(shù)為（） A. ■（1-9y） B. ■（1-y） C. ■（1-6y） D. 無法計算。學生選D，問原因：三種物質中H的質量分數(shù)為y，則C與O的質量分數(shù)為1-y，但兩者質量不成比例，不能計算。

學生思維禁錮在傳統(tǒng)的思路中，不能突圍，提示從物質組成的角度重新認識：把HCOOH的組成表示為CO·H2O形式、OHC-COOH的組成表示為2CO·H2O形式，重組可看成是CO和H2O的混合物，根據(jù)H質量分數(shù)算出含H2O為9y，含CO為1-9y，算出碳元素在混合物質中的質量分數(shù)為A。

總之，要實現(xiàn)前概念的合理利用和轉化，須在了解學生學習中的前概念產(chǎn)生的根源的基礎上，根據(jù)奧蘇伯爾的概念同化理論和建構主義的教學理論，采用取多種方法激起學生新舊思維之間的矛盾，造成學生的認知沖突，用合適的教學策略和方法來補充、完善學生的認知結構，使原有認知和經(jīng)驗系統(tǒng)有所增長（同化）或發(fā)生調(diào)整和改變（順應），成為學生獲取新知的助推器而不是攔路虎，提高教學的有效性。

參考文獻：

［1］ 施良方.學習論［M］. 北京:人民教育出版社，2000.

［2］ 呂 琳，楊麗娟，周?；? 初中生化學前概念中的相異構想及其形成方式［J］. 化學教育，2005（9）.

［3］ 吳志標.初中科學教學中學生前錯誤概念揭示和矯治［J］. 中學物理，2012（9）.