中學(xué)化學(xué)認知淺表化問題的成因及自我監(jiān)控策略研究

楊季冬 王后雄

（華中師范大學(xué)化學(xué)教育研究所 湖北 武漢 430079）

“量取液體讀數(shù)時仰視引起的讀數(shù)誤差均偏小”、“含有最高價元素的化合物一定具有強氧化性”“焰色反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)”、“酸性氧化物不會與酸發(fā)生反應(yīng)”……這些觀點都是對化學(xué)事物膚淺、片面的認識，甚至還處于認知過程的感性階段，不能從根本上全面而深刻地揭示化學(xué)事物的本質(zhì)?？梢哉f，認知淺表化在化學(xué)教學(xué)中屢見不鮮。研究化學(xué)認知淺表化問題的成因及其自我監(jiān)控策略具有重要現(xiàn)實意義。

一、中學(xué)化學(xué)認知淺表化問題的主要成因

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》指出：化學(xué)是從分子、原子層面研究物質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、組成及其應(yīng)用的一門自然學(xué)科。［1］因此，化學(xué)學(xué)科知識難免會存在抽象復(fù)雜的一面?；瘜W(xué)認知淺表化現(xiàn)象的發(fā)生正是由于認知主體化學(xué)認知水平的有限性和化學(xué)事物的復(fù)雜性兩方面而產(chǎn)生的?；瘜W(xué)事物所屬系統(tǒng)是人和物質(zhì)互動、物質(zhì)和物質(zhì)互動、宏觀和微觀互動，要素和要素互動、原因和結(jié)果互動的復(fù)雜統(tǒng)一體，具有空間性、時間性和結(jié)構(gòu)性等特征，所以，化學(xué)認知需要空間思維能力、綜合思維能力和實踐決策能力的支撐，而且需要經(jīng)歷一個螺旋上升的過程，否則認知淺表化問題的發(fā)生就難以避免。

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)過程中，化學(xué)認知淺表化問題主要是受師生認知水平、脫離實踐以及思維定勢等因素的影響而產(chǎn)生的，大致有以下四種情形。

1．“只知其表，不知其里”——認知的深度不夠

或因問題意識薄弱，缺乏探究的主動性；或因抽象能力不足，不能尋根問底，而被化學(xué)規(guī)律“拒之門外”；或因孤立地看待化學(xué)事物，不能洞察化學(xué)事物之間的本質(zhì)聯(lián)系，而被外在表象所迷惑，使化學(xué)認知流于膚淺。例如，強電解質(zhì)在水溶液里能完全電離，而弱電解質(zhì)在水溶液里只能部分電離，因此，強電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力比弱電解質(zhì)溶液強（實際上，導(dǎo)電能力的強弱主要看溶液中離子的濃度大小及離子所帶電荷多少，離子濃度越大，離子所帶的電荷越多，導(dǎo)電能力越強，比如，一定濃度的醋酸溶液的導(dǎo)電能力可能強于極稀的氯化鈉溶液）。

2．“只知其一，不知其二”——認知的廣度不夠

或因辯證思維意識不強，忽視化學(xué)事物的兩面性，造成化學(xué)認知的片面化；或因生搬硬套，忽略了化學(xué)事物的特殊性及其存在條件，忽視了化學(xué)事物的發(fā)展變化，造成化學(xué)認知的絕對化。例如，所有物質(zhì)都存在化學(xué)鍵（其實，并不是這樣，比如，稀有氣體是由單原子分子形成的，不存在化學(xué)鍵）。再如，原電池中活潑金屬一定做負極（實際上有特殊情況，比如，Mg、Al、NaOH溶液組成的原電池中，Mg比Al活潑，但由于Mg不能與NaOH反應(yīng)而Al可以，因此，Al做負極）。

3．“脫離實際，以偏概全”——認知的厚度不夠

實踐意識淡薄，僅僅滿足于書本知識的記憶以解決考試，而缺少對現(xiàn)實世界的觀察、思考和體驗，造成認知與實踐相去甚遠，使認知陷人“想當(dāng)然”的境地。例如，由于合成氨的反應(yīng)是個放熱反應(yīng)，因此選擇低溫條件有利于氨的生成（其實，實際生產(chǎn)中，合成氨時為了防止催化劑中毒，反應(yīng)溫度適宜在400℃－500℃）。

4．“負向遷移，混淆概念”——認知的精度不夠

化學(xué)學(xué)科是通過一個個基本概念的揭示來總結(jié)學(xué)科認識成果，因此，弄清化學(xué)概念是學(xué)好化學(xué)的必要條件。中學(xué)化學(xué)教科書中包含了許多的化學(xué)概念，它們繁雜、抽象。其中多數(shù)概念在字面上接近或因果聯(lián)系密切，又或者內(nèi)涵、外延上相似，很容易被混淆以致濫用，而形成負遷移。在實際指導(dǎo)學(xué)生時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對某些化學(xué)概念的把握總是反復(fù)出錯，如白色和無色、反應(yīng)完全和完全反應(yīng)、同素異形體和同位素、分餾和蒸餾、羥基和氫氧根、質(zhì)量數(shù)和相對原子質(zhì)量等。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，概念區(qū)分不清是導(dǎo)致化學(xué)認知淺表化問題的重要原因。

二、化學(xué)認知淺表化問題的自我監(jiān)控策略

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)過程中，如果能實施有效的自我監(jiān)控策略，就可以及時發(fā)現(xiàn)、矯正、甚至避免認知淺表化問題，促進化學(xué)認知的發(fā)展（如圖l所示），具體策略如下：

圖1

1.強化批判意識，提高認知深度

“培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力”是中學(xué)化學(xué)課程的設(shè)計理念之一。要做到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，中學(xué)化學(xué)教學(xué)中增強批判性思維能力就必不可少，既要避免墨守成規(guī)，又要抵制天馬行空的結(jié)論，要以思考、質(zhì)疑、求證的態(tài)度，主動且合理地分析和評價化學(xué)事物，揚棄已有認知，彌補認知漏洞，從而不斷地深化化學(xué)認知，完善知識模塊。

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，由于最本質(zhì)的東西總是深藏于化學(xué)事物內(nèi)部，因此，化學(xué)認知不可能一蹴而就，而是一個螺旋式上升的發(fā)展過程。只有去批判、質(zhì)疑，凡事多問幾個為什么，才能讓認知深度得到提高。

例如，Na2O2與水的反應(yīng)中，NaOH是不是還原產(chǎn)物？要弄清這個問題，我們首先要知道這個反應(yīng)是如何進行的。該反應(yīng)分步如下，第一步：Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2；第二步H2O2不穩(wěn)定，很容易生成水和氧氣，2H2O2=2H2O+O2，兩者加和即得2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2。第一步反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，第二步反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，在第二步反應(yīng)中，H2O2既是氧化劑又是還原劑，H2O是還原產(chǎn)物，O2是氧化產(chǎn)物。因此，NaOH不是還原產(chǎn)物。

2.善用辯證意識，提高認知廣度

要用辯證的眼光看待化學(xué)事物。把辯證唯物主義普遍聯(lián)系觀點、發(fā)展觀點和對立統(tǒng)一觀點運用到化學(xué)問題分析和解決過程中，促進化學(xué)認知水平的提高。

如運用聯(lián)系觀點分析元素周期表中同一族（或周期）的元素的性質(zhì)、遞變規(guī)律等，并用這些性質(zhì)規(guī)律運用到其他族（或周期），看是否成立，找出相似性與特殊性；運用發(fā)展觀點指導(dǎo)學(xué)生以“分子運動”學(xué)說來解釋日常生活中揮發(fā)、擴散、溶解等現(xiàn)象，學(xué)生在清楚這些現(xiàn)象的原因后，反過來也必然會加深對“分子運動”的理解，使他們理解，正是由于分子、原子、離子不停運動變化，才會產(chǎn)生揮發(fā)、擴散、溶解諸如此類現(xiàn)象，也才能用加熱、攪拌、碾碎的方法加速溶解；運用對立統(tǒng)一觀點，開展逆向思維，讓思維向?qū)α⒚娴姆较蜓由?，有利于更全面地認識化學(xué)事物，如N2與H2合成NH3的反應(yīng)，一方面N2要和H2反應(yīng)生成NH3，另一方面NH3又要分解生成N2和H2，再如一些弱電解質(zhì)的電離等現(xiàn)象也是如此。在化學(xué)學(xué)習(xí)中，諸如此類問題，要注意運用唯物辯證的思維方法。

3.具有能動意識，提高認知高度

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，一定要有主動思考的意識。通常，我們對常規(guī)性化學(xué)事物較為了解，因而非常規(guī)性化學(xué)事物往往更能給我們思考的空間。與常規(guī)性化學(xué)事物相比，非常規(guī)性化學(xué)事物往往疊加了更多的因素，隱含著更為復(fù)雜的情境，也因此具有更高的思考價值。學(xué)生積極主動地對非常規(guī)性化學(xué)事物進行思考，了解其形成的原因和機制，認知其背后的規(guī)律，促進思維創(chuàng)新。

例如，金屬Al在金屬活動性順序表很靠前，但生活中Al的運用卻很普遍（這是因為金屬Al的表面覆蓋一層極薄的氧化鋁能有效保護內(nèi)層金屬）；再如，對于結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，沸點越高，但在同系列氫化物中HF、H2O、NH3沸點卻較高（這是因為HF、H2O、NH3中存在分子間的氫鍵）；二氧化碳通常被用來滅火，但是金屬Mg燃燒卻不能用二氧化碳作滅火劑 （這是因為二氧化碳能與鎂反應(yīng)，CO2+2Mg=2MgO+C），等等。

4.深化實踐意識，提高認知厚度

哲學(xué)告訴我們，認識源于實踐、指導(dǎo)實踐，而實踐又是檢驗認識正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)，它們相輔相成?；谝陨险J識，化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求積極開展實驗探究活動，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。因此，化學(xué)教學(xué)必須關(guān)注現(xiàn)實生活，緊密聯(lián)系實際，不斷豐富對化學(xué)事物本質(zhì)屬性的把握，提高化學(xué)認知厚度。

一方面，要重視實踐在化學(xué)認知中的價值。在教學(xué)中，實踐活動為學(xué)生的化學(xué)認知提供了生動的問題情境，在實際的環(huán)境中，學(xué)生也更會有探究的激情，讓主動性與創(chuàng)新性得到充分的發(fā)揮，這有利于豐富認知成果，促進認知主體化學(xué)綜合思維范式的逐步建構(gòu)?；瘜W(xué)實踐活動要依據(jù)認知目標(biāo)，首先在觀念上形成實踐對策，然后再付諸行動，最后是反思與總結(jié)。例如，為了讓學(xué)生們知道廢舊電池對水資源的危害，可以讓學(xué)生在家用泡過舊電池的營養(yǎng)液種花草，記錄花草的生長情況，并與正常情況進行對比等。教學(xué)時若能選擇合適的實踐活動，讓學(xué)生在主動觀察、體驗和獨立思考中學(xué)習(xí)，則會收到意想不到的效果。

另一方面，要重視現(xiàn)實問題的發(fā)現(xiàn)與解決。認知始于感覺，而終于問題解決。［2］由于化學(xué)與生活貼近，認知對象廣泛存在于社會生活生產(chǎn)實踐當(dāng)中，因此，化學(xué)教學(xué)要關(guān)注日常生活和社會實踐，嘗試運用所學(xué)化學(xué)知識和技能，發(fā)現(xiàn)并解釋、解決現(xiàn)實生活中的問題。所以，僅僅知道一些化學(xué)的定義、原理是遠遠不夠的，還要學(xué)會運用這些化學(xué)知識去分析、解決相關(guān)化學(xué)問題。如暖水瓶中出現(xiàn)水垢怎么辦？可加入食醋除去（因為水垢主要成分是碳酸鈣，能與醋酸反應(yīng)）。自行車被雨淋濕后，如何防止生銹？你應(yīng)做的是擦干自行車（因為鐵生銹是與空氣、水共同作用的結(jié)果，故自行車被雨淋濕后，擦干可防止生銹）等。這樣才能促進化學(xué)知識、化學(xué)定律、化學(xué)原理的內(nèi)化。

5．增強思辨意識，提高認知精度

要重視化學(xué)概念的思考和辨析，當(dāng)兩個概念較為相似時，我們需要通過比較、分析、歸納來考究不同概念間的區(qū)別與聯(lián)系，明確概念的內(nèi)涵和外延，從細節(jié)入手不斷提高化學(xué)認知精度。下面以質(zhì)量數(shù)與相對原子質(zhì)量的比較為例加以說明。

質(zhì)量數(shù)和相對原子質(zhì)量在我們平時的教學(xué)之中經(jīng)?；鞛橐徽?，當(dāng)我們靜下心來思考時會發(fā)現(xiàn)，如果真是一回事又怎么會有兩個名稱呢？因此，我們需要多從概念細節(jié)之處入手，對概念進行精確的理解（如表1所示）。

表1 質(zhì)量數(shù)與相對原子質(zhì)量的區(qū)別與聯(lián)系

綜上所述，中學(xué)化學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)牢牢抓住化學(xué)認知這條主線，在化學(xué)教學(xué)中，教師要以發(fā)展學(xué)生認識角度、形成認識思路為出發(fā)點，分析教材的知識線、問題線、活動線和情景線梳理學(xué)生的認知發(fā)展線索，再結(jié)合學(xué)生的具體情況，從宏觀到微觀、從靜態(tài)到動態(tài)、從定性到定量，從單維表征到多重表征等方面發(fā)展學(xué)生對化學(xué)的認知深度，從根本上減少認知淺表化問題的發(fā)生。

考參文獻

［1］ 中華人民共和國教育部制訂．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）［M］．北京：人民教育出版社，2003

［2］ ［法］孔狄亞克著．洪潔求譯．人類知識起源論［M］．北京：商務(wù)印書館，2009