中学化学认知浅表化问题的成因及自我监控策略研究

杨季冬 王后雄

（华中师范大学化学教育研究所 湖北 武汉 430079）

“量取液体读数时仰视引起的读数误差均偏小”、“含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性”“焰色反应属于化学反应”、“酸性氧化物不会与酸发生反应”……这些观点都是对化学事物肤浅、片面的认识，甚至还处于认知过程的感性阶段，不能从根本上全面而深刻地揭示化学事物的本质。可以说，认知浅表化在化学教学中屡见不鲜。研究化学认知浅表化问题的成因及其自我监控策略具有重要现实意义。

一、中学化学认知浅表化问题的主要成因

《普通高中化学课程标准（实验）》指出：化学是从分子、原子层面研究物质性质、结构、组成及其应用的一门自然学科。［1］因此，化学学科知识难免会存在抽象复杂的一面。化学认知浅表化现象的发生正是由于认知主体化学认知水平的有限性和化学事物的复杂性两方面而产生的。化学事物所属系统是人和物质互动、物质和物质互动、宏观和微观互动，要素和要素互动、原因和结果互动的复杂统一体，具有空间性、时间性和结构性等特征，所以，化学认知需要空间思维能力、综合思维能力和实践决策能力的支撑，而且需要经历一个螺旋上升的过程，否则认知浅表化问题的发生就难以避免。

在中学化学教学过程中，化学认知浅表化问题主要是受师生认知水平、脱离实践以及思维定势等因素的影响而产生的，大致有以下四种情形。

1．“只知其表，不知其里”——认知的深度不够

或因问题意识薄弱，缺乏探究的主动性；或因抽象能力不足，不能寻根问底，而被化学规律“拒之门外”；或因孤立地看待化学事物，不能洞察化学事物之间的本质联系，而被外在表象所迷惑，使化学认知流于肤浅。例如，强电解质在水溶液里能完全电离，而弱电解质在水溶液里只能部分电离，因此，强电解质溶液的导电能力比弱电解质溶液强（实际上，导电能力的强弱主要看溶液中离子的浓度大小及离子所带电荷多少，离子浓度越大，离子所带的电荷越多，导电能力越强，比如，一定浓度的醋酸溶液的导电能力可能强于极稀的氯化钠溶液）。

2．“只知其一，不知其二”——认知的广度不够

或因辩证思维意识不强，忽视化学事物的两面性，造成化学认知的片面化；或因生搬硬套，忽略了化学事物的特殊性及其存在条件，忽视了化学事物的发展变化，造成化学认知的绝对化。例如，所有物质都存在化学键（其实，并不是这样，比如，稀有气体是由单原子分子形成的，不存在化学键）。再如，原电池中活泼金属一定做负极（实际上有特殊情况，比如，Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中，Mg比Al活泼，但由于Mg不能与NaOH反应而Al可以，因此，Al做负极）。

3．“脱离实际，以偏概全”——认知的厚度不够

实践意识淡薄，仅仅满足于书本知识的记忆以解决考试，而缺少对现实世界的观察、思考和体验，造成认知与实践相去甚远，使认知陷人“想当然”的境地。例如，由于合成氨的反应是个放热反应，因此选择低温条件有利于氨的生成（其实，实际生产中，合成氨时为了防止催化剂中毒，反应温度适宜在400℃－500℃）。

4．“负向迁移，混淆概念”——认知的精度不够

化学学科是通过一个个基本概念的揭示来总结学科认识成果，因此，弄清化学概念是学好化学的必要条件。中学化学教科书中包含了许多的化学概念，它们繁杂、抽象。其中多数概念在字面上接近或因果联系密切，又或者内涵、外延上相似，很容易被混淆以致滥用，而形成负迁移。在实际指导学生时发现，学生对某些化学概念的把握总是反复出错，如白色和无色、反应完全和完全反应、同素异形体和同位素、分馏和蒸馏、羟基和氢氧根、质量数和相对原子质量等。中学化学教学中，概念区分不清是导致化学认知浅表化问题的重要原因。

二、化学认知浅表化问题的自我监控策略

在中学化学教学过程中，如果能实施有效的自我监控策略，就可以及时发现、矫正、甚至避免认知浅表化问题，促进化学认知的发展（如图l所示），具体策略如下：

图1

1.强化批判意识，提高认知深度

“培养学生的创新能力”是中学化学课程的设计理念之一。要做到创新能力的培养，中学化学教学中增强批判性思维能力就必不可少，既要避免墨守成规，又要抵制天马行空的结论，要以思考、质疑、求证的态度，主动且合理地分析和评价化学事物，扬弃已有认知，弥补认知漏洞，从而不断地深化化学认知，完善知识模块。

在中学化学教学中，由于最本质的东西总是深藏于化学事物内部，因此，化学认知不可能一蹴而就，而是一个螺旋式上升的发展过程。只有去批判、质疑，凡事多问几个为什么，才能让认知深度得到提高。

例如，Na2O2与水的反应中，NaOH是不是还原产物？要弄清这个问题，我们首先要知道这个反应是如何进行的。该反应分步如下，第一步：Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2；第二步H2O2不稳定，很容易生成水和氧气，2H2O2=2H2O+O2，两者加和即得2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2。第一步反应是非氧化还原反应，第二步反应是氧化还原反应，在第二步反应中，H2O2既是氧化剂又是还原剂，H2O是还原产物，O2是氧化产物。因此，NaOH不是还原产物。

2.善用辩证意识，提高认知广度

要用辩证的眼光看待化学事物。把辩证唯物主义普遍联系观点、发展观点和对立统一观点运用到化学问题分析和解决过程中，促进化学认知水平的提高。

如运用联系观点分析元素周期表中同一族（或周期）的元素的性质、递变规律等，并用这些性质规律运用到其他族（或周期），看是否成立，找出相似性与特殊性；运用发展观点指导学生以“分子运动”学说来解释日常生活中挥发、扩散、溶解等现象，学生在清楚这些现象的原因后，反过来也必然会加深对“分子运动”的理解，使他们理解，正是由于分子、原子、离子不停运动变化，才会产生挥发、扩散、溶解诸如此类现象，也才能用加热、搅拌、碾碎的方法加速溶解；运用对立统一观点，开展逆向思维，让思维向对立面的方向延伸，有利于更全面地认识化学事物，如N2与H2合成NH3的反应，一方面N2要和H2反应生成NH3，另一方面NH3又要分解生成N2和H2，再如一些弱电解质的电离等现象也是如此。在化学学习中，诸如此类问题，要注意运用唯物辩证的思维方法。

3.具有能动意识，提高认知高度

在中学化学教学中，一定要有主动思考的意识。通常，我们对常规性化学事物较为了解，因而非常规性化学事物往往更能给我们思考的空间。与常规性化学事物相比，非常规性化学事物往往叠加了更多的因素，隐含着更为复杂的情境，也因此具有更高的思考价值。学生积极主动地对非常规性化学事物进行思考，了解其形成的原因和机制，认知其背后的规律，促进思维创新。

例如，金属Al在金属活动性顺序表很靠前，但生活中Al的运用却很普遍（这是因为金属Al的表面覆盖一层极薄的氧化铝能有效保护内层金属）；再如，对于结构相似，相对分子质量越大，沸点越高，但在同系列氢化物中HF、H2O、NH3沸点却较高（这是因为HF、H2O、NH3中存在分子间的氢键）；二氧化碳通常被用来灭火，但是金属Mg燃烧却不能用二氧化碳作灭火剂 （这是因为二氧化碳能与镁反应，CO2+2Mg=2MgO+C），等等。

4.深化实践意识，提高认知厚度

哲学告诉我们，认识源于实践、指导实践，而实践又是检验认识正确与否的唯一标准，它们相辅相成。基于以上认识，化学课程标准要求积极开展实验探究活动，以培养学生创新实践能力。因此，化学教学必须关注现实生活，紧密联系实际，不断丰富对化学事物本质属性的把握，提高化学认知厚度。

一方面，要重视实践在化学认知中的价值。在教学中，实践活动为学生的化学认知提供了生动的问题情境，在实际的环境中，学生也更会有探究的激情，让主动性与创新性得到充分的发挥，这有利于丰富认知成果，促进认知主体化学综合思维范式的逐步建构。化学实践活动要依据认知目标，首先在观念上形成实践对策，然后再付诸行动，最后是反思与总结。例如，为了让学生们知道废旧电池对水资源的危害，可以让学生在家用泡过旧电池的营养液种花草，记录花草的生长情况，并与正常情况进行对比等。教学时若能选择合适的实践活动，让学生在主动观察、体验和独立思考中学习，则会收到意想不到的效果。

另一方面，要重视现实问题的发现与解决。认知始于感觉，而终于问题解决。［2］由于化学与生活贴近，认知对象广泛存在于社会生活生产实践当中，因此，化学教学要关注日常生活和社会实践，尝试运用所学化学知识和技能，发现并解释、解决现实生活中的问题。所以，仅仅知道一些化学的定义、原理是远远不够的，还要学会运用这些化学知识去分析、解决相关化学问题。如暖水瓶中出现水垢怎么办？可加入食醋除去（因为水垢主要成分是碳酸钙，能与醋酸反应）。自行车被雨淋湿后，如何防止生锈？你应做的是擦干自行车（因为铁生锈是与空气、水共同作用的结果，故自行车被雨淋湿后，擦干可防止生锈）等。这样才能促进化学知识、化学定律、化学原理的内化。

5．增强思辨意识，提高认知精度

要重视化学概念的思考和辨析，当两个概念较为相似时，我们需要通过比较、分析、归纳来考究不同概念间的区别与联系，明确概念的内涵和外延，从细节入手不断提高化学认知精度。下面以质量数与相对原子质量的比较为例加以说明。

质量数和相对原子质量在我们平时的教学之中经常混为一谈，当我们静下心来思考时会发现，如果真是一回事又怎么会有两个名称呢？因此，我们需要多从概念细节之处入手，对概念进行精确的理解（如表1所示）。

表1 质量数与相对原子质量的区别与联系

综上所述，中学化学教学应当牢牢抓住化学认知这条主线，在化学教学中，教师要以发展学生认识角度、形成认识思路为出发点，分析教材的知识线、问题线、活动线和情景线梳理学生的认知发展线索，再结合学生的具体情况，从宏观到微观、从静态到动态、从定性到定量，从单维表征到多重表征等方面发展学生对化学的认知深度，从根本上减少认知浅表化问题的发生。

考参文献

［1］ 中华人民共和国教育部制订．普通高中化学课程标准（实验）［M］．北京：人民教育出版社，2003

［2］ ［法］孔狄亚克著．洪洁求译．人类知识起源论［M］．北京：商务印书馆，2009