化学学习中前概念的解构与转化策略*

郑挺谊

前概念是学生在学习新概念前对事物和现象已有的认识与观念，有的与化学概念相似，有的相悖甚至是错误的。要跨越前概念这道坎，了解是前提，分析是基础，研究是核心，实践是保障，转化是关键。模糊的前概念——形成思维障碍，要在梳理中构建；缺陷的前概念——片面掩盖全面，要在暴露后完善；抽象的前概念——干扰思维方法，要在类比中建模；类似的前概念——造成负向迁移，要在对比中辨析；错误的前概念——阻碍认知顺应，要在澄清后转化。本文探析了前概念的成因及对学习化学概念的影响，以期减少前概念的负迁移，实现概念的顺应或转化，提高教学的有效性。

化学前概念解构迁移顺应与转化前概念广泛存在于每个人的思维中。美国著名教育心理学家奥苏伯尔说：“影响学习最重要的因素是学生已经知道什么，我们应当根据学生前概念的状况去进行教学”[1]。学生往往是“一听讲就会懂，一看书觉得会，一做题就会错”，究其原因，还是对基本概念理解不透彻，不能在新旧知识的联系与区别中重构认知，对学习准确的化学概念有重大影响。

一、化学学习中前概念的成因探析

学生在学习新概念时不是“白纸一张”，他们在生活和学习中不断认识自然、探索知识、顺应环境，构建了特定的认知模式（图式）。化学揭示的是复杂纷繁的自然现象及其变化规律，学生对化学概念的理解具有表面性、片面性、主观性，产生的原因是多方面的。

1．望文生义误解

学生习惯通过文字阅读来理解文字表面的东西，当接触到新的概念或物品时，仅从字面上去理解而产生错误。如认为“纯碱”是“碱”，“酸雨”就是“呈酸性的雨水”，铅笔中含有铅，“液态氧是氧气和水混合起来”等。

2.生活经验影响

受生活经验和日常观察的影响，牵强附会地用生活经验来推断化学知识而产生的错误。如认为“盐”就是“食盐”，氧气能够燃烧，自燃就是自己烧起来。又如：在宇宙飞船上划火柴，火焰会立即熄灭，是由于（）A.氧气不够B.失重时空气不能对流

C.达不到着火点D.飞船上温度低。学生选A或D。

3.旧概念的泛化

新环境提供的信息会受到原来形成的概念及已有认知结构的影响，造成思维干扰和障碍，使认知结构重组与改造困难。如认为氯水是电解质，因为氯水导电，在学了盐电离后将电离方程式写成NaHCO3=Na++H++CO32-，将熔融状态的NaHSO4电离方程式写成NaHSO4=Na++H++SO42-。

4.凭直觉来推断

本应该从概念定义或科学现象才能做出正确判断的问题，会从表面现象凭直觉判断而产生的错误，不知道所隐含的科学原理和科学本质。如认为H3PO3和H3PO2都属于三元酸，又如往一未知溶液中滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，滴加稀HNO3沉淀部分溶解，认为溶液一定有SO42-或CO32-离子。

5.认知水平局限

中学生的认知水平还是形象思维占主导，往往从表象去判断，缺少辩证思想和用数学技巧解决科学问题的能力。如已知NaHS、MgSO4、NaHSO3组成的混合物中，硫元素的质量分数为a%，则氧元素的质量分数为（）：A.a%B.2a% C.（100－1.75a）% D.无法计算。学生乍一看无法做题，选D，不知道从NaH与Mg式量相等找突破口。

二、前概念对学生学习化学的影响

“老师教得苦，学生学得累，最后学生还是不清楚”是化学概念教学的困惑，概念是思维的细胞，是学科知识体系的基石和核心。前概念潜在于学生头脑中，对学生的许多科学活动如观察、理解、应用知识及解决问题等都产生重要影响[2]。

1．模糊的前概念——形成思维障碍

靠死记硬背模糊的前概念，“知其然，而不知其所以然”，造成学生学习思维混乱，思维定势干扰化学概念建构的精确性和严谨性。如认为含碳的化合物就是有机物，将化学方程式中的“点燃”写成“燃烧”，看到“H2O”中有“H2”，就认为水中含有氢气，含氧的化合物就是氧化物。

2.缺陷的前概念——片面掩盖全面

缺陷的前概念造成学生只从狭隘的角度看问题，管中窥豹略见一斑的片面思维，妨碍着学生从多角度全面分析问题，导致以偏概全的错误。如认为催化剂只能加快化学反应速度，干净的空气、纯盐酸都是纯净物，而含氧70%的Fe2O3、冰水共存物是混合物，分子都由质子和中子构成，分子比原子大。

3.抽象的前概念——干扰思维方法

化学计算中许多公式的符号是抽象的，应用是有条件的，而数学中求平均值或百分比计算方法等干扰了学科的思维。如几种液体混合后的密度用平均值计算，又如由Na2S、Na2SO3、Na2SO4组成的混合物中，测得含氧元素22%，则硫元素为（）A.32%B.46% C.78% D.无法确定。学生选D，认为只有告知氧和钠元素的质量分数才能计算硫的质量分数。

4.类似的前概念——造成负向迁移

双胞胎难辨认，相类似的概念也难以辨析，初学时容易混淆，且前者对后者学习有负迁移作用。如石墨和金刚石都含有碳，认为是同种物质，由石墨制成金刚石是物理变化；认为CaO能溶于水，CuO也能溶于水；SO2能溶于水，SiO2也能溶于水；红磷和白磷都是由磷元素组成的纯净物，认为由一种元素组成的物质是纯净物，不可能是混合物。

5.错误的前概念——阻碍认知顺应

错误的前概念让原有认知结构无法同化新环境提供的信息，引起学生认知结构重组与改造受阻，束缚学生对概念内涵的理解。如初中将氧化反应定义为“物质跟氧发生的化学反应”，教材中提供的实例仅限于物质跟氧气反应，学生往往把“氧”理解为“氧气”导致学生概念理解错误，阻碍了日后对氧化反应的全面理解。

三、顺应与转化化学前概念的教学策略

学生对概念的认知来源广泛，复杂多样，前概念又具有顽固性、自发性、隐蔽性和反复性的特点。要避免和消除前概念对学习的负迁移，了解是前提，分析是基础，研究是核心，实践是保障，转化是关键。要精心设计教学为学生提供“脚手架”，引导学生辨析、理解、厘清并内化概念的内涵与外延。

1．模糊的前概念，在梳理中构建

对于模糊的前概念，要在了解学生认知水平的基础上，将所学的概念、公式等利用图示等直观的方法，把相对独立的隐性知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达，构建知识体系，形成概念图。

如有的学生认为饱和溶液是浓溶液，不饱和溶液是稀溶液，可通过图1看清它们之间的交叉是并列关系，举出实例稀Ca（OH）2溶液与浓KNO3溶液等加以证实，再通过图2梳理《溶液》框架图，知道各知识点之间的关系，形成思维导图。

师生共同总结了上图后，一目了然，清晰了知识脉络，构建了知识体系，知道浓稀溶液的关系及饱和溶液和不饱和溶液及其转化，知道溶解度的四要素及计算，溶液的配制等。

2．缺陷的前概念，在暴露后完善

教学应首先是“诊断”，其次才是“治疗”[3]，先入为主的经验，阻断知识间的内在联系，造成认知与运用过程的脱节。可通过教师直接提问访谈等，了解学生学习中前概念的问题所在，再顺水推舟，按其想法或思路归纳出与事实相矛盾或与已知定律原理相悖的结论，进而引发认知冲突，暴露学生在概念理解上的缺陷，在修正中形成正确概念，在纠正中完善。

图3 缺陷前概念转化三步教学法

如提问“钠与硫酸铜溶液能否发生反应？”学生根据钠的活动性，异口同声地说能，不假思索地就写出了2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu，问其原因，说是钠比铜活泼。让学生动手做钠与硫酸铜溶液反应实验，将观察到的现象与所写的反应式对比，回答是否定的。让学生根据观察到的现象和所学的知识进行讨论分析，得出结果：2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2+H2↑。

3．抽象的前概念，在类比中建模

许多化学概念有微观、抽象的特点，认知发展的阶段性制约了学生对概念本质的理解，妨碍抽象概念的内化。建构主义和认知主义学习理论都强调对比归纳建立概念图的作用，引导学生将学习的新概念与已有概念沟通，在类比中把抽象的概念建立模型或概念图，通过精心设计教学使无法感知的抽象概念化为形象的图表做对比。

如“物质的量”是非常抽象的概念，是初高中教学一个非常重要的“节点”，是连接微观和宏观、定性和定量的桥梁，定量表征化学反应。教学中可以把它与米、秒等做类比。

通过类比，帮助学生从微观层面去认识，建立物质的宏观量与微观粒子的数量之间的联系，在原子、分子水平上研究物质，帮助理解摩尔及其派生的概念。

4．类似的前概念，在对比中辨析

化学概念不是孤立的，类似的概念形成迷思构想，有些概念相互联系，有些概念间是形象而神不象，通过比较概念的核心字句，进行相互间的异同点辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的内涵与外延，分清概念的不同含义和应用范围。

如化学中“同”字概念就有好多个，可以先通过图4结合具体实例进行辨析，使学生准确地掌握概念及它们之间的区别与联系，有“同”字概念就可整理对比如图4所示。

化学概念内涵反映事物的本质属性，而外延是指概念的对象范围，上图可以强化、纯化和简化有些概念，突出主要因素的区别，消除无关因素的干扰，使学生全面理解、厘清相关的概念。

5．错误的前概念，在澄清后转化

著名心理学家波斯纳指出，要改变旧观念，新观念必须可理解，必须富有成效。要改变学生错误的想法，须澄清原认知上的缺失，引发认知冲突，借助批判性思维，验证科学结论，纠正错误概念，培养思维的灵活性和深刻性，转变头脑中固有的认知模式，在矫正错误中实现概念的转化。

如题：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氢元素的质量分数为y，则碳元素的质量分数为（ ）A.■（1－9y） B.■（1－y） C.■（1－6y）D.无法计算。学生选D，原因：三种物质中H的质量分数为y，则C与O的质量分数为1－y，但两者质量不成比例，不能计算。

学生思维禁锢在传统的思路中，不能突围，提示从物质组成的角度重新认识：把HCOOH的组成表示为CO·H2O形式、OHC-COOH的组成表示为2CO·H2O形式，重组可看成是CO和H2O的混合物，根据H质量分数算出含H2O为9y，含CO为1－9y，算出碳元素的质量分数为A。

总之，要实现前概念的合理利用和转化，须在了解和分析学生学习中的前概念产生的根源的基础上，根据奥苏伯尔的概念同化理论和建构主义的教学理论，采用多种方法激起学生新旧思维之间的矛盾，造成学生的认知冲突，用合适的教学策略和方法来补充、完善学生的认知结构，使原有认知和经验系统有所增长或发生调整和改变，成为学生获取新知的助推器而不是拦路虎，提高教学的有效性。

参考文献

[1] 施良方.学习论.北京：人民教育出版社，2000.

[2]吕琳，杨丽娟，周海花.初中生化学前概念中的相异构想及其形成方式.化学教育，2005（9）.

[3]吴志标.初中科学教学中学生前错误概念揭示和矫治.中学物理，2012（9）.

【责任编辑郑雪凌】

3．抽象的前概念，在类比中建模

许多化学概念有微观、抽象的特点，认知发展的阶段性制约了学生对概念本质的理解，妨碍抽象概念的内化。建构主义和认知主义学习理论都强调对比归纳建立概念图的作用，引导学生将学习的新概念与已有概念沟通，在类比中把抽象的概念建立模型或概念图，通过精心设计教学使无法感知的抽象概念化为形象的图表做对比。

如“物质的量”是非常抽象的概念，是初高中教学一个非常重要的“节点”，是连接微观和宏观、定性和定量的桥梁，定量表征化学反应。教学中可以把它与米、秒等做类比。

通过类比，帮助学生从微观层面去认识，建立物质的宏观量与微观粒子的数量之间的联系，在原子、分子水平上研究物质，帮助理解摩尔及其派生的概念。

4．类似的前概念，在对比中辨析

化学概念不是孤立的，类似的概念形成迷思构想，有些概念相互联系，有些概念间是形象而神不象，通过比较概念的核心字句，进行相互间的异同点辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的内涵与外延，分清概念的不同含义和应用范围。

如化学中“同”字概念就有好多个，可以先通过图4结合具体实例进行辨析，使学生准确地掌握概念及它们之间的区别与联系，有“同”字概念就可整理对比如图4所示。

化学概念内涵反映事物的本质属性，而外延是指概念的对象范围，上图可以强化、纯化和简化有些概念，突出主要因素的区别，消除无关因素的干扰，使学生全面理解、厘清相关的概念。

5．错误的前概念，在澄清后转化

著名心理学家波斯纳指出，要改变旧观念，新观念必须可理解，必须富有成效。要改变学生错误的想法，须澄清原认知上的缺失，引发认知冲突，借助批判性思维，验证科学结论，纠正错误概念，培养思维的灵活性和深刻性，转变头脑中固有的认知模式，在矫正错误中实现概念的转化。

如题：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氢元素的质量分数为y，则碳元素的质量分数为（ ）A.■（1－9y） B.■（1－y） C.■（1－6y）D.无法计算。学生选D，原因：三种物质中H的质量分数为y，则C与O的质量分数为1－y，但两者质量不成比例，不能计算。

学生思维禁锢在传统的思路中，不能突围，提示从物质组成的角度重新认识：把HCOOH的组成表示为CO·H2O形式、OHC-COOH的组成表示为2CO·H2O形式，重组可看成是CO和H2O的混合物，根据H质量分数算出含H2O为9y，含CO为1－9y，算出碳元素的质量分数为A。

总之，要实现前概念的合理利用和转化，须在了解和分析学生学习中的前概念产生的根源的基础上，根据奥苏伯尔的概念同化理论和建构主义的教学理论，采用多种方法激起学生新旧思维之间的矛盾，造成学生的认知冲突，用合适的教学策略和方法来补充、完善学生的认知结构，使原有认知和经验系统有所增长或发生调整和改变，成为学生获取新知的助推器而不是拦路虎，提高教学的有效性。

参考文献

[1] 施良方.学习论.北京：人民教育出版社，2000.

[2]吕琳，杨丽娟，周海花.初中生化学前概念中的相异构想及其形成方式.化学教育，2005（9）.

[3]吴志标.初中科学教学中学生前错误概念揭示和矫治.中学物理，2012（9）.

【责任编辑郑雪凌】

3．抽象的前概念，在类比中建模

许多化学概念有微观、抽象的特点，认知发展的阶段性制约了学生对概念本质的理解，妨碍抽象概念的内化。建构主义和认知主义学习理论都强调对比归纳建立概念图的作用，引导学生将学习的新概念与已有概念沟通，在类比中把抽象的概念建立模型或概念图，通过精心设计教学使无法感知的抽象概念化为形象的图表做对比。

如“物质的量”是非常抽象的概念，是初高中教学一个非常重要的“节点”，是连接微观和宏观、定性和定量的桥梁，定量表征化学反应。教学中可以把它与米、秒等做类比。

通过类比，帮助学生从微观层面去认识，建立物质的宏观量与微观粒子的数量之间的联系，在原子、分子水平上研究物质，帮助理解摩尔及其派生的概念。

4．类似的前概念，在对比中辨析

化学概念不是孤立的，类似的概念形成迷思构想，有些概念相互联系，有些概念间是形象而神不象，通过比较概念的核心字句，进行相互间的异同点辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的内涵与外延，分清概念的不同含义和应用范围。

如化学中“同”字概念就有好多个，可以先通过图4结合具体实例进行辨析，使学生准确地掌握概念及它们之间的区别与联系，有“同”字概念就可整理对比如图4所示。

化学概念内涵反映事物的本质属性，而外延是指概念的对象范围，上图可以强化、纯化和简化有些概念，突出主要因素的区别，消除无关因素的干扰，使学生全面理解、厘清相关的概念。

5．错误的前概念，在澄清后转化

著名心理学家波斯纳指出，要改变旧观念，新观念必须可理解，必须富有成效。要改变学生错误的想法，须澄清原认知上的缺失，引发认知冲突，借助批判性思维，验证科学结论，纠正错误概念，培养思维的灵活性和深刻性，转变头脑中固有的认知模式，在矫正错误中实现概念的转化。

如题：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氢元素的质量分数为y，则碳元素的质量分数为（ ）A.■（1－9y） B.■（1－y） C.■（1－6y）D.无法计算。学生选D，原因：三种物质中H的质量分数为y，则C与O的质量分数为1－y，但两者质量不成比例，不能计算。

学生思维禁锢在传统的思路中，不能突围，提示从物质组成的角度重新认识：把HCOOH的组成表示为CO·H2O形式、OHC-COOH的组成表示为2CO·H2O形式，重组可看成是CO和H2O的混合物，根据H质量分数算出含H2O为9y，含CO为1－9y，算出碳元素的质量分数为A。

总之，要实现前概念的合理利用和转化，须在了解和分析学生学习中的前概念产生的根源的基础上，根据奥苏伯尔的概念同化理论和建构主义的教学理论，采用多种方法激起学生新旧思维之间的矛盾，造成学生的认知冲突，用合适的教学策略和方法来补充、完善学生的认知结构，使原有认知和经验系统有所增长或发生调整和改变，成为学生获取新知的助推器而不是拦路虎，提高教学的有效性。

参考文献

[1] 施良方.学习论.北京：人民教育出版社，2000.

[2]吕琳，杨丽娟，周海花.初中生化学前概念中的相异构想及其形成方式.化学教育，2005（9）.

[3]吴志标.初中科学教学中学生前错误概念揭示和矫治.中学物理，2012（9）.

【责任编辑郑雪凌】