初中化學(xué)“前概念”調(diào)查及教學(xué)啟示

【摘 要】通過對(duì)剛?cè)雽W(xué)的初三學(xué)生進(jìn)行有關(guān)化學(xué)“前概念”的問卷調(diào)查，探查學(xué)生在《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》規(guī)定的五個(gè)一級(jí)主題方面的“前概念”現(xiàn)狀，得到諸多關(guān)于化學(xué)教學(xué)的啟示：初中化學(xué)教學(xué)應(yīng)基于物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，體現(xiàn)化學(xué)特色;基于原有認(rèn)識(shí)，注重“撥亂反正”;完善知識(shí)體系，構(gòu)建科學(xué)模型;強(qiáng)化科學(xué)概念，補(bǔ)充相關(guān)認(rèn)識(shí);加強(qiáng)社會(huì)聯(lián)系，滲透化學(xué)原理。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué);前概念;問卷調(diào)查;策略分析

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009（2017）43-0010-05

【作者簡(jiǎn)介】吳瑾娟，江蘇省蘇州市吳江區(qū)平望第二中學(xué)（江蘇蘇州，215221）教師，吳江區(qū)教壇新秀，吳江區(qū)初中化學(xué)吳良根名師工作室成員。

一、研究的目的及方法

1.研究目的。

筆者在日常教學(xué)中體會(huì)到學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的認(rèn)知來源廣泛，錯(cuò)綜復(fù)雜，所形成的“前概念”又具有頑固性、自發(fā)性、隱蔽性和反復(fù)性的特點(diǎn)。故期待通過此次調(diào)查，為初中化學(xué)教學(xué)提供參考和依據(jù)。

2.研究方法。

本研究采用問卷調(diào)查（問卷附后）的方法，對(duì)我區(qū)初中化學(xué)吳良根名師工作室成員所在學(xué)校（共12所學(xué)校，2所學(xué)校處于市區(qū)中心，10所學(xué)校處于鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村或城郊接合部）初三年級(jí)72個(gè)班級(jí)2880名學(xué)生進(jìn)行了測(cè)查。問卷調(diào)查于開學(xué)第一周進(jìn)行，共發(fā)放問卷2880份，回收有效問卷2831份，問卷回收率98.3%。

為了使“前概念”的選擇有據(jù)可循，筆者在設(shè)計(jì)調(diào)查試題時(shí)查閱了現(xiàn)階段當(dāng)?shù)匦W(xué)三至六年級(jí)的科學(xué)教材，初一、初二生物教材，初二、初三物理教材。根據(jù)相關(guān)教材內(nèi)容進(jìn)行問題的選編。除此之外，還適當(dāng)結(jié)合學(xué)生可能的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了補(bǔ)充。

此次調(diào)查問卷多采用不定項(xiàng)選擇的方式，最大限度地讓學(xué)生對(duì)每個(gè)選項(xiàng)的觀點(diǎn)進(jìn)行真實(shí)、主觀的判斷。該問卷共設(shè)12道題，具體內(nèi)容及題目來源詳見表1。

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二、調(diào)查結(jié)果及教學(xué)啟示

1.基于物理學(xué)習(xí)，體現(xiàn)化學(xué)特色。

關(guān)于“科學(xué)探究”這一主題，由于物理實(shí)驗(yàn)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)涉及相同的實(shí)驗(yàn)儀器和相似的實(shí)驗(yàn)操作，導(dǎo)致多數(shù)情況下，學(xué)生的物理學(xué)習(xí)對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)形成正遷移。但也會(huì)因?yàn)閷W(xué)科特點(diǎn)導(dǎo)致教學(xué)時(shí)側(cè)重點(diǎn)有所不同;某些操作因?qū)W科需要，操作要求不同。有時(shí)學(xué)生不注意比較區(qū)分，加之學(xué)生思維分析能力較弱，也會(huì)產(chǎn)生“相異構(gòu)想”。

（1）酒精燈的使用。學(xué)生對(duì)酒精燈的使用有一定的認(rèn)識(shí)，如：知道“熄滅酒精燈應(yīng)用燈帽蓋滅”的學(xué)生占總數(shù)的98.2%，“不能用燃著的酒精燈引燃另一盞酒精燈”占94.5%，“酒精燈不用時(shí)應(yīng)蓋好燈帽”占93.6%，“必須使用酒精燈的外焰加熱”占91.7%。但對(duì)于如何加熱及有關(guān)的細(xì)節(jié)了解得不太清楚，如：36.7%的學(xué)生認(rèn)為“將酒精燈火焰直接對(duì)準(zhǔn)物質(zhì)加熱”是正確的;認(rèn)為“正燃著的酒精燈不慎打翻，應(yīng)用抹布蓋滅”的比率達(dá)到了92.3%。

由此可見，學(xué)生在初二物理的基礎(chǔ)上已基本掌握了使用酒精燈的方法，但至于“為什么要這么操作？”“其中的原理是什么？”卻是一知半解。教學(xué)中，教師應(yīng)讓學(xué)生主動(dòng)呈現(xiàn)對(duì)酒精燈使用的掌握情況，并不斷追問，啟發(fā)學(xué)生思考每一步操作規(guī)定背后的原因，激發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)，加深對(duì)操作的理解和感悟。對(duì)較難的部分，教師可以結(jié)合初中教學(xué)的需要，放到相應(yīng)的章節(jié)，利用化學(xué)原理加深學(xué)生的理解。

（2）托盤天平的使用。知道“不可直接稱量化學(xué)藥品的質(zhì)量”的學(xué)生占總數(shù)的97.7%，“稱量前應(yīng)將游碼歸零，調(diào)節(jié)天平平衡”占92.7%，“砝碼放在右盤”占80.3%，有52.8%的學(xué)生認(rèn)為“可用手移動(dòng)游碼”，高達(dá)96.5%的學(xué)生知道“稱量物質(zhì)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)先放物質(zhì)再放砝碼”。但與此同時(shí)，又有67.9%的學(xué)生認(rèn)為“稱取一定質(zhì)量的物質(zhì)時(shí)，先放物質(zhì)再放砝碼”也是正確的。

可見，物理教學(xué)中強(qiáng)調(diào)了使用天平的步驟，卻不強(qiáng)調(diào)操作細(xì)節(jié);學(xué)生對(duì)“稱取物質(zhì)質(zhì)量”的操作方式根深蒂固，影響了化學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)“稱取一定質(zhì)量物質(zhì)”的比較與思考。教學(xué)中，可以嘗試增加學(xué)生試誤的體驗(yàn)，讓學(xué)生在沒有明確“如何稱取一定質(zhì)量物質(zhì)”操作的情況下，獨(dú)立進(jìn)行操作。學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)“先放物質(zhì)再放砝碼”這一固有操作所存在的問題，從而深刻感受兩種操作的差異，掌握正確的操作方法。

（3）量筒的使用。對(duì)量筒內(nèi)液體的正確讀數(shù)方法，99%的學(xué)生知道不能仰視或俯視;而在這99%的學(xué)生中有18.8%的學(xué)生認(rèn)為只要視線與液面齊平即可，分不清凹液面最低處與最高處的差別。能用文字較為科學(xué)、準(zhǔn)確描述讀數(shù)方法的學(xué)生，占總?cè)藬?shù)的29.8%。

可能初二物理教學(xué)中剛接觸并使用量筒，所以對(duì)量筒的規(guī)范讀數(shù)要求并不嚴(yán)格，只要求讀數(shù)時(shí)平視即可，沒有強(qiáng)調(diào)凹液面最低處與最高處的差別。因此化學(xué)教師在教學(xué)中，可結(jié)合“配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液”教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行誤差分析，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)這種細(xì)微差別帶來的差異，突出化學(xué)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)與準(zhǔn)確。

（4）檢查裝置氣密性。該題選自初三化學(xué)，內(nèi)容較難，但所涉及的原理來源于初二物理。四個(gè)選項(xiàng)被選的比例依次為28.9%、32.1%、20.2%和33.0%。經(jīng)分析可能存在這樣的問題：一方面，經(jīng)驗(yàn)的缺乏導(dǎo)致學(xué)生對(duì)圖示裝置難以理解;另一方面，知識(shí)的掌握不同于在實(shí)際情形中的運(yùn)用。當(dāng)然，也不排除學(xué)生沒有掌握氣壓原理的可能。也就是說，這部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生而言是全新的，他們有理論基礎(chǔ)，但未必有分析問題的方法。因此，教學(xué)中，應(yīng)盡可能給學(xué)生提供實(shí)物，進(jìn)行演示，并通過現(xiàn)象觀察引導(dǎo)學(xué)生利用物理原理理解裝置氣密性判斷的方法。此類題型不宜紙上談兵式地一筆帶過，一定要在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上，發(fā)展學(xué)生的空間想象能力。

2.基于原有認(rèn)識(shí)，注重“撥亂反正”。

在“身邊的化學(xué)物質(zhì)”這一主題下，我們看到，學(xué)生對(duì)身邊的物質(zhì)，如空氣、金屬等比較熟悉，常常會(huì)因?yàn)榱?xí)以為常而把日常經(jīng)驗(yàn)中片面的認(rèn)識(shí)當(dāng)成是理所應(yīng)當(dāng)?shù)恼_觀點(diǎn)。這種通過學(xué)生自身觀察，并經(jīng)過一定的抽象邏輯思維加工而形成的“相異構(gòu)想”是較難改變的。教師應(yīng)針對(duì)不同“相異構(gòu)想”形成的原因采取相應(yīng)的教學(xué)策略進(jìn)行有意識(shí)地糾正。

（1）空氣的組成。作為常見物質(zhì)之一的空氣，學(xué)生認(rèn)為主要含有哪兩種氣體呢？回收試卷中選擇比例最高的兩項(xiàng)為氧氣（89.2%）和二氧化碳（60.8%），選擇氮?dú)獾膶W(xué)生為26.7%。這可能與學(xué)生了解光合作用、呼吸作用有關(guān)，把空氣中“熟悉”的物質(zhì)誤以為“主要”的物質(zhì)。

在進(jìn)行探究空氣組成的教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)重視學(xué)生已有的“前概念”，通過實(shí)驗(yàn)探究提供比學(xué)生原有的觀點(diǎn)更為合理、包攝性更強(qiáng)的學(xué)習(xí)材料，并指出學(xué)生“相異構(gòu)想”所存在的問題和形成的原因，讓學(xué)生意識(shí)到原有認(rèn)識(shí)的不足與缺陷，否則學(xué)生容易將所學(xué)內(nèi)容與“前概念”割裂開來，一旦遇到與原情境相似的問題，“前概念”又會(huì)萌發(fā)，不利于科學(xué)概念的深入人心。

（2）干冰升華。干冰升華是物理中講解“升華”的重要例子，也是初三化學(xué)中理解二氧化碳用途的一個(gè)方面。對(duì)干冰形成的白霧，有58.3%的學(xué)生認(rèn)為是“干冰升華使空氣中的水蒸氣液化形成的小水珠”，有28.9%的學(xué)生認(rèn)為是“干冰升華形成的二氧化碳?xì)怏w”，11.0%認(rèn)為“干冰升華使空氣液化形成的小液滴”，6.9%認(rèn)為“干冰熔化形成的小液滴”。

可見，絕大部分學(xué)生知道“干冰升華”，但對(duì)“氣”“霧”等現(xiàn)象的區(qū)分并不是很明確。因此，在教學(xué)中，教師大可讓學(xué)生說出自己對(duì)干冰的認(rèn)識(shí)，只要教會(huì)學(xué)生如何辨析“氣”“霧”“煙”，讓學(xué)生逐步排除錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，即可獲得有關(guān)干冰升華形成云霧的科學(xué)表述。

（3）鐵生銹的條件。鐵生銹問題在六年級(jí)《科學(xué)》中探究過。教材通過設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，得出正確的結(jié)論。63.3%的學(xué)生知道鐵生銹與水和氧氣有關(guān)，有30.3%的學(xué)生能通過兩兩對(duì)比的方式選出正確的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果。

可見，光有對(duì)比實(shí)驗(yàn)的意識(shí)是不夠，我們還應(yīng)教給學(xué)生分析問題的方法。在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師完全可以放手讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在探究的過程中，學(xué)生體會(huì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理，體會(huì)教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的諸多細(xì)節(jié)的本意，在提高實(shí)驗(yàn)探究能力的同時(shí)，提高分析問題、解決問題的能力。

3.完善知識(shí)體系，構(gòu)建科學(xué)模型。

對(duì)物質(zhì)的微觀世界，93.1%的學(xué)生認(rèn)識(shí)到“分子之間有空隙”，90.4%的認(rèn)為“分子在不斷的運(yùn)動(dòng)”，82.6%的認(rèn)為“分子由原子構(gòu)成”，71.6%的認(rèn)為“原子可以再分”，70.6%的“溫度可以改變分子間的空隙”。但同樣存在很大比例的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，認(rèn)為“物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的”占87.2%，認(rèn)為“原子比分子小”的占87.2%，認(rèn)為“溫度可以改變分子的大小”的占52.8%。

可見，學(xué)生對(duì)構(gòu)成物質(zhì)的微粒有一定的認(rèn)識(shí)，但在教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)和學(xué)生的理解方面逐漸產(chǎn)生了偏差，對(duì)微粒的認(rèn)識(shí)出現(xiàn)了以偏概全的傾向。因此，在教學(xué)中，要強(qiáng)調(diào)微觀世界的復(fù)雜性，理清分子、原子、離子之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生盡可能全面地考慮問題，對(duì)學(xué)生的“前概念”要引起充分的重視，多用打比方、類比演示的方式幫助學(xué)生理解、構(gòu)建科學(xué)的微觀世界模型。同時(shí)，教師在教學(xué)中要滲透科學(xué)方法教育，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)方法的內(nèi)涵與適用范圍，有助于學(xué)生“相異構(gòu)想”的轉(zhuǎn)變。如使學(xué)生知道簡(jiǎn)單枚舉法是一種不完全歸納法;不能因氧原子比水分子小，就魯莽地認(rèn)為“原子比分子小”;物理教材中“多數(shù)物質(zhì)由分子構(gòu)成”，不能絕對(duì)地理解成“物質(zhì)都是由分子構(gòu)成”。

4.強(qiáng)化科學(xué)概念，補(bǔ)充相關(guān)認(rèn)識(shí)。

物質(zhì)的物理變化、化學(xué)變化是小學(xué)六年級(jí)《科學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容之一。知道“易拉罐壓扁不是化學(xué)變化”的學(xué)生占總數(shù)的95.0%，知道“醋和小蘇打混合產(chǎn)生氣泡是化學(xué)變化”的占86.7%，知道“輪胎爆炸是物理變化”的占84.4%，知道“水結(jié)成冰是物理變化”的占80.7%，判斷“火柴燃燒”“瓦斯爆炸”為化學(xué)變化的比率為59.6%和55.0%。

可見學(xué)生對(duì)生活中常見的變化和學(xué)過的變化（醋與小蘇打）有較深刻的認(rèn)識(shí)，且能運(yùn)用已有的化學(xué)變化概念進(jìn)行判斷。而隨著火柴在生活中運(yùn)用的減少，學(xué)生所處環(huán)境缺少瓦斯的呈現(xiàn)，使他們無法對(duì)后兩種變化進(jìn)行正確的判斷。所以，在學(xué)生進(jìn)行化學(xué)變化的判斷時(shí)，應(yīng)充分考慮學(xué)生對(duì)具體變化的了解程度，適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)反應(yīng)的知識(shí)，讓學(xué)生的判斷有所依據(jù)。

5.加強(qiáng)社會(huì)聯(lián)系，滲透化學(xué)原理。

（1）關(guān)于環(huán)保。98.6%的學(xué)生知道“施用大量的化肥和農(nóng)藥以提高農(nóng)作物產(chǎn)量”是不對(duì)的，97.7%的學(xué)生知道“通過焚燒秸稈為農(nóng)作物提供養(yǎng)分”是不科學(xué)的，97.2%的學(xué)生認(rèn)識(shí)到“通過加高煙囪排放工業(yè)廢氣”是無用的，94.0%的學(xué)生知道應(yīng)“提倡步行、騎自行車等‘低碳出行方式”。有59.2%的學(xué)生意識(shí)到“提倡使用太陽能熱水器”也能改善環(huán)境。

由此可見，社會(huì)媒體對(duì)環(huán)境的關(guān)注與宣傳，以及前期德育、教學(xué)中有關(guān)知識(shí)的滲透，使學(xué)生在環(huán)境保護(hù)方面具有較好的認(rèn)識(shí)和較高的認(rèn)同。但有些學(xué)生還不能很好地體會(huì)新能源開發(fā)與改善環(huán)境之間的聯(lián)系，說明學(xué)生沒能真正把握環(huán)境治理與化學(xué)發(fā)展的關(guān)系。在平時(shí)的化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)不斷滲透環(huán)保意識(shí)，介紹化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成危害的同時(shí)，也為治理環(huán)境問題做出了重要貢獻(xiàn)。在加強(qiáng)傳統(tǒng)能源與新能源對(duì)比的同時(shí)，讓學(xué)生體會(huì)對(duì)新能源的開發(fā)要關(guān)注環(huán)境污染。

（2）關(guān)于健康。93.6%的學(xué)生知道“缺碘會(huì)得甲狀腺疾病”，91.7%的知道“缺鐵會(huì)患貧血癥”“蒸饅頭時(shí)可加入適量小蘇打”，選擇“將氮?dú)獬淙胧⒂惺称返陌b袋中”占89.2%，知道不能“加過量亞硝酸鈉以保持肉質(zhì)鮮美”占74.3%，對(duì)“不能用硫黃熏制生姜”“不能用甲醛溶液浸泡食用海產(chǎn)品”占51.4%和50.0%。

學(xué)生前期對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的學(xué)習(xí)給他們提供了正確的認(rèn)識(shí)，而其他生活常識(shí)會(huì)因?qū)W生個(gè)體關(guān)注度的不同呈現(xiàn)出差異。對(duì)屬于媒體熱點(diǎn)的健康問題，可能由于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和家庭教養(yǎng)方式的差異導(dǎo)致認(rèn)識(shí)得不充分。但這部分內(nèi)容不易形成“相異構(gòu)想”，媒體的宣傳反而成為科學(xué)普及的良好方式。因此，教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中充分利用網(wǎng)絡(luò)視頻資源，必要時(shí)讓情景在課堂中再現(xiàn)，提高學(xué)生的關(guān)注度，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的認(rèn)同感。

（3）燃燒條件。該題由初二物理課后習(xí)題改編而來。物理教材中涉及的“紙火鍋”是從水的沸點(diǎn)、紙的著火點(diǎn)、酒精燈外焰溫度三個(gè)溫度比較得出的，與化學(xué)分析的角度有所不同。97.7%的學(xué)生認(rèn)為“紙張是可燃物，能燃燒”;84.4%的知道“酒精燈火焰的溫度高于紙的著火點(diǎn)”“紙火鍋里的湯不能使紙與空氣隔絕”，也就是說，多數(shù)學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行一定的判斷。作為初二物理所強(qiáng)調(diào)的“水蒸發(fā)吸熱，溫度達(dá)不到紙張的著火點(diǎn)”的選擇率為62.4%，由此判斷“紙的著火點(diǎn)高于水的沸點(diǎn)”是合理論述的占28.4%，還有29.4%學(xué)生認(rèn)為“紙張被湯浸濕，導(dǎo)致著火點(diǎn)降低”。

可見，學(xué)生并沒有明確“著火點(diǎn)”是什么，也不知道“降低溫度”與“降低著火點(diǎn)”的差異。在教學(xué)中，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)著火點(diǎn)是可燃物的固有屬性，是不會(huì)隨著外界環(huán)境的改變而改變的，強(qiáng)調(diào)燃燒的條件之一在于控制溫度到一定程度，而不在于控制著火點(diǎn)。通過對(duì)概念的強(qiáng)化認(rèn)識(shí)，避免不科學(xué)的錯(cuò)誤表述。

三、研究反思

學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)是教學(xué)的真正起點(diǎn)。在調(diào)查學(xué)生化學(xué)“前概念”的過程中，如若不去了解學(xué)生學(xué)過的、可能相關(guān)的知識(shí)，就無法了解學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，就很難體會(huì)學(xué)生一貫的、常見的錯(cuò)誤的合理性，就不能使教師心平氣和地思考和分析學(xué)生犯錯(cuò)的原因。了解學(xué)生的“前概念”，教學(xué)就有了因材施教的依據(jù)，使課堂教學(xué)收放自如的同時(shí)，錯(cuò)題分析也更有針對(duì)性。了解“前概念”，可以將課堂深化，從而使教學(xué)走向高效。研制一套行之有效的探查初中學(xué)生化學(xué)“前概念”及“相異構(gòu)想”的規(guī)范化測(cè)試題是當(dāng)前化學(xué)教育工作者亟須完成的重要課題。

【參考文獻(xiàn)】

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