国内化学观念与促进观念建构的教学研究述评

2014-11-04韦新平

化学教学 2014年9期

韦新平

摘要：采用内容分析法，对《化学教育》《化学教学》和《中学化学教学参考》三本期刊2003～2013年间刊载的有关化学核心观念与观念建构教学研究的105篇文献进行分析，分别从理论探析、课标与教材、教学设计、教学反思与策略、调查研究和试题研究六个维度概述了国内化学观念教学的研究现状。最后，从对化学观念的界定、观念建构教学的思路和对学生化学观念的评价三个方面反思了研究中存在的不足，并提出了改进的建议。

关键词：化学核心观念；观念建构教学；内容分析法；研究述评

文章编号：1005–6629（2014）9–0020–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

新课程改革背景下，以知识记忆为核心的教学已无法满足培养学生的深层思维能力、促进学生终身发展的需求[1]。化学教学应该围绕核心概念、原理或方法帮助学生发展对化学知识的深层理解力，建构化学核心观念，即从“知识为本”转向“观念建构”。学生能否牢固地、准确地、哪怕定性地建立起基本的化学观念应当是中学化学教学的第一目标[2]。因此，在化学教学中关注化学核心观念的形成对落实新课标、推进教学改革有着非常积极的意义。

观念建构教学是在化学观念的引领下，使学生通过高水平的思维活动，深刻理解和掌握化学知识，并通过不断地反思、概括、提升，促进化学基本观念形成的教学过程[3]。它已成为许多化学教育研究者的重要课题。那么，从化学观念教学提出至今，取得了哪些研究成果？可能存在哪些问题？哪些地方值得关注？希望本文的探讨能给大家提供一些参考。

1 研究过程与方法

本文从文献研究入手，梳理国内化学观念与促进观念建构教学研究的进展。以CNKI中国学术期刊全文数据库为检索源，以“化学观念”和“观念建构”为检索词，选择“全文”进行检索，时间限定为2003年1月至2013年12月。考虑到文献数量庞大，为缩小范围同时提高文献的参考价值，只选取了《化学教育》、《化学教学》和《中学化学教学参考》三本化学领域内最有影响力的教育类期刊。对检索结果鉴别、筛选后共得文献105篇（见表1），将其作为研究样本。

由表1数据可知，国内化学观念与观念建构教学研究的数量总体呈上升趋势，近两年更是急剧增长，说明越来越多的研究者开始关注这一课题，化学观念教学很可能在接下来较长一段时间都会成为研究的热点。

通过对文献研究内容的分析，从研究类型的不同可以将文献分为两大类：理论研究和实践研究。又根据其具体属性的不同划分为六个研究领域。其中，理论研究类文献可细分为“理论探析”和“课标与教材研究”，实践研究类文献可细分为“教学设计”、“教学反思与策略”、“调查研究”和“试题研究”（见表2）。部分文献会同时涉及多个领域，例如教学设计会提及教学策略的实施建议等，则根据文章论述的重心所在标定其属性。本文将从这六个维度入手，采用定量统计与定性分析相结合的方法，分析国内化学观念与促进观念建构教学研究的现状。

2 研究结果

2.1 理论探析

理论探析类文献有21篇，主要解决诸如“化学观念是什么”、“化学观念包括什么”之类的问题，阐述观念的内涵、特点、构成体系和教学价值，或者探讨具体的核心观念如微粒观、元素观的含义与实质。例如，关于化学观念的内涵，王磊认为化学核心观念是居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法[4]。毕华林认为化学基本观念不是具体的化学知识或知识的简单组合，是学生通过化学学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性认识[5]。可以看出，无论是“核心观念”还是“基本观念”，在本质上都体现为对化学问题的概括性认识，它源于具体知识又超越具体知识，对学生的学习和发展有持久、迁移的作用。

关于化学观念的构成体系，从科学研究的基本方法和认识物质及其变化的不同视角，会有不同的分类方法。最常见的是从三个维度划分化学观念[6]：第一维度体现为对物质的认识，即知识类核心观念，如元素观、微粒观；第二维度体现为技能方法，即方法类核心观念，如分类观、实验观；第三维度是情意价值类核心观念，如化学价值观（见图1）。通过三个维度促进观念建构契合了新课程提倡的“三维教学目标”，为实施化学观念教学明确了方向。

2.2 课标与教材研究

从课标到教材的研究是化学观念教学研究常见的思路，这一类文献重点研究化学观念在新课程标准中的体现，及其在教材中的呈现方式或建构思路。此外，还有作者横向比较多版本教材围绕同一核心观念在内容编排上的特点[7]。也有作者纵向研究同一教学内容，在不同学段教材中的呈现方式和教学价值[8]。总体而言，化学核心观念在教材中的渗透具有阶段性、层次性和渐进性的特点[9]。教材注重从情境创设、活动设计、问题设置等角度渗透化学观念，精选典型“范例”创设真实而有意义的情境，以问题为主线设计多种形式的探究活动[10]。所以，教学中应挖掘教材中内隐的化学观念，理清概念之间的内在联系，增强知识的系统性，宏观把握不同专题的教学以促进学生化学观念的建构。

2.3 教学设计研究

这部分文献占据了研究的主体，数量达到了40篇。教学模式的构建与教学案例的开发是其关注的焦点。科学、合理的教学模式能够为广大教师实施观念教学提供一个明确的框架，使教学过程有章可循。例如，王磊从课程的静态分析和教学的动态设计两方面构建了观念为本的教学设计模型（见图2）。首先是针对教学内容和学生特征的静态分析，明确“教什么”，确立需要建构的化学观念，并分析与具体知识间的联系；其次是针对教学情境、问题设计、活动设计和反思策略的动态设计，明确“如何教”，采取什么方式[11]。这种教学设计模型以化学观念为统领，把知识、学情分析和教学过程设计有机融合了起来。

毕华林提出的“观念建构”的化学教学设计流程分为五步（见图3）：（1）明确“基本观念”，形成思维导向；（2）将基本观念转化为以具体事实性知识表述的“基本理解”；（3）把基本理解转化为“驱动性问题”；（4）针对问题设计具体的“学习情境和探究活动”；（5）引导学生积极“反思评价”促进观念建构[12]。这种“流程图式”的观念教学模式借鉴了Erickson“观念为本的教学”[13]设计程序和方法，层次清晰、目的明确，具有较强的可操作性，有助于教师更好地引导学生从建构知识到形成观念。

针对元素化合物专题知识的复习课教学，彭豪提出了基于反应图的“三阶段、三层次”教学模式。首先审视知识结构，识别核心观念，然后在核心观念的指导下，引导学生自主绘制以价态和类别为横纵坐标的物质反应图（见图4）[14]。该模式以核心观念为导向，把知识体系的建立寓于反应图的动态制作过程，有效解决了元素化合物知识“易学难记”的问题。

对于教学案例中体现的化学观念，研究发现“微粒观”、“元素观”和“转化观（变化观）”出现的频率较高，体现了这三种核心观念在化学知识体系中的基础性和重要性。同时也发现，“元素化合物”和“化学平衡”相关专题得到了较多的关注。这是因为这两块知识涉及多种物质的性质及转化关系，具有系统性和完备性的特点，微粒观、元素观和变化观等核心观念有助于统领教学，整合知识点，实现知识的结构化和功能化。

2.4 教学反思与策略研究

化学观念以具体知识为依托，教师在实施观念建构教学的过程中需要借助各种教学手段和教学策略将客观存在的知识形态转化为学生脑海中的化学观念[14]。由于文献中的教学策略大多建立在对实践反思的基础上，故本文将两者归为一类。该类文献共有23篇，通过对文献的分析可以发现，促进化学观念建构既有总括性的教学策略，也有针对性的教学策略。

总体而言，实施观念建构教学可采取以下五点策略：（1）以化学基本观念为教学目标，统领具体知识教学；（2）合理利用教材和各种资源创设教学情境；（3）设置“问题组”驱动学生思维；（4）以实验、调查等活动形式引导学生探究，体验知识的价值；（5）运用交流、评价促进观念内化[15]。

另外，针对具体化学核心观念的培养，文献中也提到了一些独具特色的教学策略。例如培养学生的微粒观，可以采用“类比法”[16]，联系实际类比生活中的素材，如在讲述原子核外电子层排布时类比洋葱解释电子层由近及远一层一层地排布；培养学生的元素观可采用“概念图”策略[17]，以元素为中心梳理知识间的逻辑关系，形成对元素认识的概念图。还可以利用“角色扮演法”[18]促进学生对化学变化观的认识，例如让几个分别代表氧原子和氢原子的学生配合音乐和动作表演水的电解过程，让学生在有趣的氛围中增进对化学变化的条件、过程和结果深层次的理解。近年来，钱扬义课题组研制的“520化学开胃菜”扑克牌[19]，开创了一种以化学物质和元素类别为主题的化学游戏玩法，这对于学生分类识记化学物质，形成分类观与元素观都有着积极的作用。

综上所述，教学情境创设、驱动性问题设置、实验探究、交流评价活动的设计，能够启发学生对知识的深层次思考。运用多样化的教学策略有助于学生把握知识的内在联系，发展抽象思维能力，掌握化学学科的学习方法，形成解决问题的基本思路，感悟知识中蕴含的化学观念，促进化学核心观念的建构。

2.5 教学调查研究

调查研究类的文献主要为采用问卷法、访谈法、观察法和实验法等技术性研究手段，对学生化学观念的发展水平或观念建构教学的效果进行的实证研究。针对学生化学观念的评价，黄琼等采用问卷测试和个别访谈法调查了不同年级、学校学生的微粒观认识水平[20]，发现当前中学生的微观认识水平较低，微粒相关知识的积累与微粒观认识水平的提高并不呈相关关系。黄都等采用“绘制猜想图”的手段让学生绘制棉花糖和钢铁的内部结构图，以诊断其微粒观模型构建的水平[21]，研究发现学生脑海中对物质的微观认识存在大量前概念，显微镜的使用、分子模型制作、生活化的对比处理能够帮助学生提高微观认识水平。针对观念教学的实施效果，王晶等通过问卷调查、活动观察和访谈等研究方法调查了学生在参加化学手持技术校本课程学习后变化观、实验观等化学观念的转变情况[22]，发现基于手持技术的化学实验教学能够有效促进学生化学观念的建构。王鹏等对分类观促进学生元素化合物知识学习的有效性进行了实验班与控制班的对比实验研究[23]。结果表明，基于分类观的教学显著提高了学生的成绩，有助于学生准确理解、识记物质的性质。

调查研究既可以帮助教师科学地评价学生化学观念发展的程度，也能够探究观念建构教学相对传统教学的优势所在。从学生反馈得到的信息对教师改进观念教学有非常大的帮助。可惜这方面的文献只有7篇，研究相当匮乏，应该给予更多的关注。

除了以上五个方面，命题研究也形成了一个独特的研究视角，为促进学生化学观念的建构提供了一种新的思路。在试题中渗透化学观念性知识，有助于学生理解化学学科的思考方式，深入挖掘知识的内涵，提升化学思维能力[24]。那么，高考试题中是否渗透了化学核心观念？如何编制基于化学核心观念的试题？这都是非常有价值的、值得努力的研究方向。

3 研究启示

总体而言，国内化学观念的教学研究经历了一个从提出化学观念到丰富观念体系，再到观念建构教学的发展过程。理论研究的深化为观念建构教学实践的探索奠定了基础，教学实践的经验反过来又促进了观念理论体系的完善。针对国内化学观念教学的研究现状，笔者提出几点思考，希望能给大家带来一些启示。

3.1 对化学观念本体的界定要清晰

教学设计是一个从理论到实践的研究过程，化学观念教学的前提是要对所培养核心观念的内涵有清晰的界定。而通过对教学设计类文献的分析发现，部分研究对化学观念的界定很模糊，浅尝辄止、流于形式。例如，作者会提到教学中渗透了某种化学观，那么该观念的实质是什么？与具体化学知识间存在怎样的逻辑关系？学生需要构建怎样的认识架构？掌握什么思想方法？这些都没有在文章中体现出来。个别研究中对化学观念的界定实质上还是知识的简单组合，殊不知化学概念与化学观念是不同的，例如微粒相关知识与微粒观，学生掌握了微粒的知识并不能代表就形成了微粒观。

体现化学观念的教学绝不等同于基于观念建构的教学，对化学观念本体即内涵与外延清晰的界定是实施观念建构教学的第一步。笔者认为，化学核心观念的内涵是一致的，但外延却因教学阶段的不同而有所差异。例如，微粒观的内涵无论在哪一学段都是“从微粒的角度对物质及其变化等化学基本问题的概括性认识”。在初中阶段，微粒观外延是对“微粒本身”、“微粒与物质构成”、“微粒与化学变化”三个方面的认识；而在高中有机化学专题，微粒观的外延是对“微粒组成与结构”、“微粒间的相互作用与变化”、“微粒结构与性质的关系”三个层次的认识。对观念的界定要符合知识的阶段性特点，也要符合学生的认知发展水平。

3.2 观念建构教学的思路要明确

化学事实、概念和原理不会自动生成化学观念，需要通过观念教学来引导、促进学生化学观念的建构。通过对化学观念教学设计案例的分析，发现许多教学案例并没有明确的、体现观念建构教学特点的思路，设计比较随意，与传统教学模式并没有太大的区别。上文综述的几种观念建构教学模式，在实际教学中并没有多少人合理地运用。因此，建议应以上文提到的教学设计模式为指导来完善观念建构的教学思路：以化学核心观念为统领确立教学目标，将化学观念细化为清晰、具体的认识层次，梳理知识的内在联系与层级关系，提炼学习的思维方法。对于教学过程的设计，应设置层次递进的驱动性问题，开展实验探究、交流和反思等多样化的教学活动促进学生化学观念的建构。

3.3 应强化诊断与评价学生的化学观念水平

虽然当前化学观念教学在实践层面取得了一定研究成果，但研究仍然不够深入。总体而言，经验性、思辨性研究较多，如阐述观念理论，设计教学案例和提出教学策略；调查、实证研究较少，且研究手段单一，研究方法科学性值得考究。学生是否建立了化学核心观念不能单纯地凭经验来断定，需要科学地衡量其观念发展的水平。调查数据的匮乏也难以有力地佐证观念建构教学相对于传统教学的优势所在。此外，调查研究中所用的问卷、测试卷内容效度如何？研究工具和数据统计是否科学、可靠、有效？如何编制专门的量表，有针对性地诊断学生某种核心观念发展的水平、化学思维中存在的障碍？这些问题目前还没有相关的研究跟进。因此，注重研究手段的多样化与研究方法的科学性是化学观念教学实证研究中尤须关注的地方。建议采用“二段式测验”、“口语报告法”、“活动表现评价法”等多样化的研究手段强化诊断与评价学生的化学观念水平，使研究更科学、更全面、更深入。

参考文献：

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