例談初中化學(xué)概念教學(xué)中的變式和遷移策略

祝錢

摘要： 為提升初中化學(xué)教學(xué)中概念教學(xué)的有效性，結(jié)合化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)際，介紹基于概念外延和內(nèi)涵的靜態(tài)“概念性變式”、概念形成過程的動態(tài)“過程性變式”以及概念多角度表達(dá)的“多維性變式”等不同的變式策略。應(yīng)用這些變式和遷移策略，有助于學(xué)生對化學(xué)概念本質(zhì)的理解，提高化學(xué)課堂教學(xué)的實(shí)效。

關(guān)鍵詞： 初中化學(xué); 概念教學(xué); 變式和遷移策略; 教學(xué)交流

文章編號： 1005-6629（2020）03-0089-04

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

化學(xué)概念是在化學(xué)科學(xué)發(fā)展過程中建立起來的，是化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)事實(shí)的概括化和抽象化的思維形式，能反映同類事物的化學(xué)運(yùn)動規(guī)律和本質(zhì)屬性。因此，化學(xué)概念在化學(xué)教學(xué)中常位于先導(dǎo)性的位置。但是，化學(xué)又是一門與微觀層面打交道的學(xué)科，這就造成化學(xué)概念建構(gòu)本身就具有抽象、不可見、不易理解性。所以，在日?；瘜W(xué)概念教學(xué)的過程中常有類似文科教學(xué)的場景，教師直接拋“概念”，學(xué)生不加理解地“背”概念的情況出現(xiàn)。這就造成學(xué)生不能直觀、清晰地認(rèn)識化學(xué)概念建構(gòu)的全過程，產(chǎn)生以下一些問題： 學(xué)生觀念

中的舊概念、既有經(jīng)驗(yàn)對新概念造成干擾，學(xué)生對易混淆概念辨析不清，學(xué)生不會用已學(xué)概念分析并解決實(shí)際問題等。為了解決化學(xué)概念教學(xué)中學(xué)生“背”概念的問題，嘗試結(jié)合化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)際，通過巧用各種“變式方法”以提升化學(xué)概念教學(xué)實(shí)效。

1? 基于概念內(nèi)涵與外延的概念性變式

概念的內(nèi)涵是指概念所具有的含義，它用來表示某種事物的特定屬性。外延指的是某個概念依據(jù)其內(nèi)涵所能適用的范圍邊界。目前在概念變式教學(xué)中，可以圍繞概念的外延和內(nèi)涵進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，以加深學(xué)生對概念的理解。

1.1? 基于概念外延的正向變式

根據(jù)每一個概念的內(nèi)涵都可以尋找到該概念所對應(yīng)的范圍邊界，在其邊界內(nèi)的所有事物都應(yīng)該符合概念內(nèi)涵所界定的共有屬性。所以，在教學(xué)中教師可以將概念外延空間內(nèi)符合概念內(nèi)涵的事物舉出正向例子（簡稱： 正向變式，或稱“舉正例”），讓學(xué)生通過觀察、判斷、比較形式上不同但本質(zhì)屬性相同的事物，進(jìn)而提高學(xué)生對概念內(nèi)涵的認(rèn)知能力[1]。

[示例1]在初學(xué)氧化還原反應(yīng)中，根據(jù)氧化劑和還原劑的概念，學(xué)生對于一些簡單反應(yīng)如： C+O2點(diǎn)燃CO2，其氧化劑、還原劑的判斷還比較清晰，但是對于復(fù)雜反應(yīng)尤其是氧元素分布于多個反應(yīng)物中的時候，部分學(xué)生的判斷就會發(fā)生偏差，因此筆者設(shè)計了如下變式環(huán)節(jié)。

變式1： S+O2點(diǎn)燃SO2;

變式2： H2+CuO△Cu+H2O;

變式3： 3CO+Fe2O3△2Fe+3CO2。請同學(xué)們通過上述三個反應(yīng)的化學(xué)方程式，判斷哪類物質(zhì)屬于氧化劑，哪類物質(zhì)屬于還原劑？

設(shè)計意圖： 通過設(shè)計單質(zhì)-氧氣、單質(zhì)-含氧化合物、含氧化合物-含氧化合物之間的反應(yīng)，將概念外延空間符合概念內(nèi)涵的事物多形式化舉例，讓學(xué)生在初學(xué)氧化劑-還原劑這一概念時，豐富對不同形式氧化劑的認(rèn)識，加深對這一概念的理解。

1.2? 基于概念內(nèi)涵的反向變式

概念的反向變式，就是基于概念的內(nèi)涵屬性，列舉某些具有易和該概念內(nèi)涵屬性相混淆的事物，通俗點(diǎn)說就是舉反例。通過這樣的反向變式教學(xué)，可以使學(xué)生對概念的理解更加精確，同時幫助學(xué)生排除認(rèn)知結(jié)構(gòu)中既有的無關(guān)屬性的干擾，給學(xué)生可能出現(xiàn)的概念混淆打好預(yù)防針[2]。

[示例2]在進(jìn)行“常見的酸”有關(guān)酸概念的教學(xué)過程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)完硫酸、鹽酸和硝酸之后，教師讓學(xué)生通過觀察三種酸的電離方程式找出三者間的共性點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生得出酸的概念定義，為了加深學(xué)生對此概念的理解，同時消除前概念、易混淆概念的干擾，筆者設(shè)置了如下環(huán)節(jié)。

變式1： “H3PO43H++PO3-4， CH3COOHCH3COO-+H+， HnROmnH++ROn-m”。請同學(xué)們根據(jù)上述電離方程式，判斷上述物質(zhì)是否屬于酸。

變式2： “①NaHSO4Na++H++SO2-4;②有酸味的物質(zhì)”。請同學(xué)們通過上述電離方程式和相關(guān)表述，判斷哪些物質(zhì)是酸？

設(shè)計意圖： 變式1是典型的正向變式，在學(xué)生概念初步形成階段，利用正向變式有利于學(xué)生對剛剛形成的概念進(jìn)行初步強(qiáng)化，加強(qiáng)學(xué)生對概念的理解。而變式2是典型的反向變式，通過兩個典型的反例，可以讓學(xué)生在概念后期鞏固的過程中，排除既有認(rèn)知與易混淆概念對現(xiàn)概念的理解，以提高學(xué)生對于概念本質(zhì)精準(zhǔn)辨析的能力。

1.3? 基于概念標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)的非標(biāo)準(zhǔn)化變式

在概念變式教學(xué)中還存在一種情況是，正常的教學(xué)中概念的給出方式是標(biāo)準(zhǔn)化方式，但在實(shí)際問題中，往往給出的是非標(biāo)準(zhǔn)化的表達(dá)。學(xué)生由于對標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)產(chǎn)生先入為主的“刻板印象”，因此會對非標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)造成錯誤的判斷。因此在變式教學(xué)中，教師還要教會學(xué)生知道標(biāo)準(zhǔn)化與非標(biāo)準(zhǔn)化變式實(shí)則是等價的，這樣才算真正理解了概念的本質(zhì)[3]。

[示例3]在“認(rèn)識置換反應(yīng)”這一環(huán)節(jié)的教學(xué)中，為了幫助學(xué)生直觀理解該反應(yīng)，教師往往給出反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化定義： A+BCAC+B。雖然該標(biāo)準(zhǔn)化定義可以非常高效地幫助學(xué)生記憶置換反應(yīng)的形式，判斷出哪些反應(yīng)是置換反應(yīng)。但當(dāng)問題是以非標(biāo)準(zhǔn)化的方式呈現(xiàn)時，會造成學(xué)生對概念的誤判，如學(xué)生根據(jù)上述字母標(biāo)準(zhǔn)化方程式對反應(yīng)“4Na+3CO2△2Na2CO3+C”的判斷錯誤率高達(dá)82%。因此，筆者對該環(huán)節(jié)進(jìn)行了重新設(shè)計。

“請同學(xué)們觀察上述硫酸、鹽酸分別與活潑金屬的反應(yīng)，從反應(yīng)形式上看這些反應(yīng)有什么共同點(diǎn)？”在教師引導(dǎo)下，學(xué)生得出置換反應(yīng)概念?！罢埻瑢W(xué)們將上述概念，用文字方程式來進(jìn)行表達(dá)?！睂W(xué)生自行得出文字方程式“單質(zhì)+化合物新單質(zhì)+新化合物”。最后教師再出示如下變式：

變式1： H2+CuO△Cu+H2O①

變式2： CO+CuO△Cu+CO2②

變式3： A+BCAC+B③

變式4： 4Na+3CO2△2Na2CO3+C④

設(shè)計意圖： 刻意回避用字母方程式對置換反應(yīng)概念進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義，因?yàn)橐坏┏尸F(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)化定義，學(xué)生會不自覺地以字母方程式作為判斷標(biāo)準(zhǔn)而造成對非標(biāo)準(zhǔn)化反應(yīng)④判斷的高錯誤率發(fā)生。筆者讓學(xué)生建立一個更加符合置換反應(yīng)本質(zhì)的文字方程式作為新的標(biāo)準(zhǔn)化定義，借此來判斷反應(yīng)是否為置換反應(yīng)，消除了由于字母方程式標(biāo)準(zhǔn)化定義對方程式④造成的干擾，同時也能更好地加深對置換反應(yīng)形式的理解。

2? 基于概念動態(tài)建構(gòu)的過程性變式

大部分化學(xué)概念的形成是在學(xué)生動態(tài)思維過程中實(shí)現(xiàn)的，而上述偏于靜態(tài)的“概念性變式”無法全面反映這種動態(tài)的特點(diǎn)，因此有時教學(xué)便需要創(chuàng)設(shè)動態(tài)的過程性變式，如采用由點(diǎn)到線的階梯層次性變式或者由點(diǎn)及面的發(fā)散性變式，以此來引導(dǎo)學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生對概念的理解。

2.1? 階梯層次性變式

概念的表達(dá)往往只是用簡潔的文字進(jìn)行表述，會造成學(xué)生對初學(xué)概念沒有深入的理解。因此有時新概念的教學(xué)要把握好概念形成的過程，由淺入深、階梯式向上構(gòu)建出新概念。對于這樣一類知識概念的建構(gòu)，教師要建構(gòu)合適的“支架”，在教學(xué)中利用學(xué)生的既有認(rèn)知水平、生活經(jīng)驗(yàn)搭建認(rèn)知梯子，創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知演進(jìn)規(guī)律的層次性變式，幫助學(xué)生對新概念的理解[4]。

[示例4]“元素”這一概念的教學(xué)，對于初學(xué)化學(xué)的學(xué)生來說，一開始在理解上是有一定困難的。因此，筆者設(shè)計了如下的變式。

變式1： 教師展示戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、轎車、航母、運(yùn)輸船、卡車等交通工具的照片，并請學(xué)生將上述交通工具進(jìn)行歸類。

變式2： 由于學(xué)生在學(xué)習(xí)元素之前已經(jīng)建立起同位素原子的概念，所以此時教師再展示一張圖片（含有非常多代表碳、氧原子的小球），并請學(xué)生對上述小球進(jìn)行歸類。

變式3： 出示書本上碳、氧原子同位素表格，讓學(xué)生閱表建構(gòu)元素的概念。

變式4： 請同學(xué)們說出原子和元素的區(qū)別與聯(lián)系。

設(shè)計意圖： 變式1通過生活中歸類的思想，引導(dǎo)學(xué)生體會到： 集合歸類之后的那個“飛機(jī)、車、船”的概念與圖片中具體交通工具的概念在層級上的不同和聯(lián)系。變式2是讓學(xué)生在簡單的分類中體會到： 某一個氧原子（或碳原子）和其歸類出的那一堆氧原子（或碳原子）的聯(lián)系與不同。變式1到變式2的設(shè)計，力求實(shí)現(xiàn)學(xué)生能將生活中個體-集合體的概念向化學(xué)學(xué)科中遷移。最后再通過變式3，科學(xué)地建構(gòu)起元素的概念，通過變式4對照教學(xué)，鞏固對元素、原子概念的認(rèn)識。

2.2? 面式發(fā)散性變式

對概念的動態(tài)理解和鞏固不單只有階梯層次性變式，也有基于某個概念點(diǎn)，由點(diǎn)到面的變式。此類變式也可稱為面式發(fā)散性變式，該變式可用于通過兩個化學(xué)量的比值來定義的概念教學(xué)。如對于“溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)”概念的教學(xué)就比較適用于此法[5]。

[示例5]原題： 20℃時，10克氯化鈉溶解于90克水中，所得溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

變式1： 將上述溶液倒出一半于另一燒杯中，則剩余溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

變式2： 在余下的溶液中再添加10克水，所得新溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

變式3： 向另一燒杯剩余氯化鈉溶液中加入5克氯化鈉，則所得溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

變式4： 原題中溶液濃度由10%變?yōu)?%，需要加水多少克？

變式5： 原題中溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變?yōu)?0%，需要加入多少克氯化鈉？

變式6： 將50克20%的氯化鈉溶液和原題溶液混合，所得溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

設(shè)計意圖： 力求創(chuàng)設(shè)不同的問題情境，讓學(xué)生對于溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式進(jìn)行發(fā)散性變式，在多樣的變式過程中，多角度促進(jìn)學(xué)生對溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念公式的理解，并在實(shí)際問題解決中，初步掌握溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算公式及其變式公式的使用方法。

3? 基于概念多元呈現(xiàn)的多維性變式

化學(xué)中的概念有時不僅只有一種表達(dá)方式，其還有多種其他的表達(dá)方式。常見的概念表達(dá)方式主要有： 文字描述式、表格呈現(xiàn)式、曲線呈現(xiàn)式、圖形呈現(xiàn)式、公式呈現(xiàn)式等。因此，有時采用多樣的表達(dá)方式，對于深化學(xué)生對概念的理解會起到更加明顯的效果。如對于質(zhì)量守恒定律“在化學(xué)變化中，參與反應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)量與生成物質(zhì)量相等”這一概念的理解，學(xué)生若僅從字面理解概念，則不會有更加全面而形象的理解。因此對質(zhì)量守恒這一概念進(jìn)行了多元呈現(xiàn)方式的變式。

變式1： 請通過下表1的數(shù)據(jù)，判斷反應(yīng)物是哪些物質(zhì)？而生成物又是哪些物質(zhì)？

表1? 反應(yīng)前后各物質(zhì)質(zhì)量表

物質(zhì)甲乙丙丁

反應(yīng)前的質(zhì)量（g）5.03.04.03.0

反應(yīng)后的質(zhì)量（g）2.22.04.46.4

變式2： 請同學(xué)們根據(jù)圖1曲線，判斷哪種物質(zhì)是反應(yīng)物？哪種物質(zhì)是生成物？

圖1? 反應(yīng)前后各物質(zhì)質(zhì)量變化圖

變式3： 判斷固態(tài)物質(zhì)存在與否可以通過XRD圖譜。圖2為反應(yīng)前后XRD圖譜。請同學(xué)們判斷反應(yīng)物和生成物分別是哪些物質(zhì)？

圖2? XRD圖譜

變式4： 2g氫氣和9g氧氣充分反應(yīng)能生成11g水，請你分析該表述是否正確？并說明理由。

變式5： 隨著蠟燭的燃燒，其質(zhì)量越來越小，這與質(zhì)量守恒定律表述不符。請同學(xué)們判斷這樣的說法正確嗎？并說明理由。

設(shè)計意圖： 通過變式1表格變式，讓學(xué)生初步對質(zhì)量守恒定律中“參與反應(yīng)”這一詞組有深入的理解，通過變式2曲線變式與變式3圖像變式，可以繼續(xù)鞏固和深化對于質(zhì)量守恒定律的理解，最后通過變式4和變式5的文字變式，讓學(xué)生學(xué)以致用，利用所學(xué)概念對具體問題進(jìn)行解釋，不但加深學(xué)生對概念的理解，同時也培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)用語科學(xué)組織與表達(dá)的能力。

總之，關(guān)于化學(xué)概念的變式策略，關(guān)鍵在于一個“變”字。教師通過多樣問題的創(chuàng)設(shè)，首先豐富了概念知識呈現(xiàn)的方式，推動了課堂承載信息量的增加，讓抽象的概念變得更加形象，提高了課堂教學(xué)的效率。同時，學(xué)生在多元信息的獲取過程中，可以有效拓展自身的視野，有助于發(fā)散性思維的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1][2][3]顧非石， 顧泠沅. 詮釋“中國學(xué)習(xí)者悖論”的變式教學(xué)研究[J]. 課程·教材·教法， 2016， 36（3）： 86～91.

[4]肖彬清. 新課程高中化學(xué)“概念教學(xué)”的有效策略[J]. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2014， （9）： 14～15.

[5]陸庭鑾. 初中化學(xué)概念的教學(xué)處理[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2012， （9）： 28～31.