初中化学“前概念”调查及教学启示

【摘 要】通过对刚入学的初三学生进行有关化学“前概念”的问卷调查，探查学生在《义务教育化学课程标准（2011年版）》规定的五个一级主题方面的“前概念”现状，得到诸多关于化学教学的启示：初中化学教学应基于物理学习基础，体现化学特色;基于原有认识，注重“拨乱反正”;完善知识体系，构建科学模型;强化科学概念，补充相关认识;加强社会联系，渗透化学原理。

【关键词】初中化学;前概念;问卷调查;策略分析

【中图分类号】G633.8 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2017）43-0010-05

【作者简介】吴瑾娟，江苏省苏州市吴江区平望第二中学（江苏苏州，215221）教师，吴江区教坛新秀，吴江区初中化学吴良根名师工作室成员。

一、研究的目的及方法

1.研究目的。

笔者在日常教学中体会到学生对科学概念的认知来源广泛，错综复杂，所形成的“前概念”又具有顽固性、自发性、隐蔽性和反复性的特点。故期待通过此次调查，为初中化学教学提供参考和依据。

2.研究方法。

本研究采用問卷调查（问卷附后）的方法，对我区初中化学吴良根名师工作室成员所在学校（共12所学校，2所学校处于市区中心，10所学校处于乡镇农村或城郊接合部）初三年级72个班级2880名学生进行了测查。问卷调查于开学第一周进行，共发放问卷2880份，回收有效问卷2831份，问卷回收率98.3%。

为了使“前概念”的选择有据可循，笔者在设计调查试题时查阅了现阶段当地小学三至六年级的科学教材，初一、初二生物教材，初二、初三物理教材。根据相关教材内容进行问题的选编。除此之外，还适当结合学生可能的生活经验进行了补充。

此次调查问卷多采用不定项选择的方式，最大限度地让学生对每个选项的观点进行真实、主观的判断。该问卷共设12道题，具体内容及题目来源详见表1。

<img src="http://img1.qikan.com.cn/qkimages/jsjz/jsjz201706/jsjz20170607-1-l.jpg" alt="" />

二、调查结果及教学启示

1.基于物理学习，体现化学特色。

关于“科学探究”这一主题，由于物理实验与化学实验会涉及相同的实验仪器和相似的实验操作，导致多数情况下，学生的物理学习对化学学习形成正迁移。但也会因为学科特点导致教学时侧重点有所不同;某些操作因学科需要，操作要求不同。有时学生不注意比较区分，加之学生思维分析能力较弱，也会产生“相异构想”。

（1）酒精灯的使用。学生对酒精灯的使用有一定的认识，如：知道“熄灭酒精灯应用灯帽盖灭”的学生占总数的98.2%，“不能用燃着的酒精灯引燃另一盏酒精灯”占94.5%，“酒精灯不用时应盖好灯帽”占93.6%，“必须使用酒精灯的外焰加热”占91.7%。但对于如何加热及有关的细节了解得不太清楚，如：36.7%的学生认为“将酒精灯火焰直接对准物质加热”是正确的;认为“正燃着的酒精灯不慎打翻，应用抹布盖灭”的比率达到了92.3%。

由此可见，学生在初二物理的基础上已基本掌握了使用酒精灯的方法，但至于“为什么要这么操作？”“其中的原理是什么？”却是一知半解。教学中，教师应让学生主动呈现对酒精灯使用的掌握情况，并不断追问，启发学生思考每一步操作规定背后的原因，激发学生的问题意识，加深对操作的理解和感悟。对较难的部分，教师可以结合初中教学的需要，放到相应的章节，利用化学原理加深学生的理解。

（2）托盘天平的使用。知道“不可直接称量化学药品的质量”的学生占总数的97.7%，“称量前应将游码归零，调节天平平衡”占92.7%，“砝码放在右盘”占80.3%，有52.8%的学生认为“可用手移动游码”，高达96.5%的学生知道“称量物质质量时，应先放物质再放砝码”。但与此同时，又有67.9%的学生认为“称取一定质量的物质时，先放物质再放砝码”也是正确的。

可见，物理教学中强调了使用天平的步骤，却不强调操作细节;学生对“称取物质质量”的操作方式根深蒂固，影响了化学实验中对“称取一定质量物质”的比较与思考。教学中，可以尝试增加学生试误的体验，让学生在没有明确“如何称取一定质量物质”操作的情况下，独立进行操作。学生很容易发现“先放物质再放砝码”这一固有操作所存在的问题，从而深刻感受两种操作的差异，掌握正确的操作方法。

（3）量筒的使用。对量筒内液体的正确读数方法，99%的学生知道不能仰视或俯视;而在这99%的学生中有18.8%的学生认为只要视线与液面齐平即可，分不清凹液面最低处与最高处的差别。能用文字较为科学、准确描述读数方法的学生，占总人数的29.8%。

可能初二物理教学中刚接触并使用量筒，所以对量筒的规范读数要求并不严格，只要求读数时平视即可，没有强调凹液面最低处与最高处的差别。因此化学教师在教学中，可结合“配制一定质量分数的溶液”教学内容对学生进行误差分析，引导学生体会这种细微差别带来的差异，突出化学科学的严谨与准确。

（4）检查装置气密性。该题选自初三化学，内容较难，但所涉及的原理来源于初二物理。四个选项被选的比例依次为28.9%、32.1%、20.2%和33.0%。经分析可能存在这样的问题：一方面，经验的缺乏导致学生对图示装置难以理解;另一方面，知识的掌握不同于在实际情形中的运用。当然，也不排除学生没有掌握气压原理的可能。也就是说，这部分内容对学生而言是全新的，他们有理论基础，但未必有分析问题的方法。因此，教学中，应尽可能给学生提供实物，进行演示，并通过现象观察引导学生利用物理原理理解装置气密性判断的方法。此类题型不宜纸上谈兵式地一笔带过，一定要在学生理解的基础上，发展学生的空间想象能力。

2.基于原有认识，注重“拨乱反正”。

在“身边的化学物质”这一主题下，我们看到，学生对身边的物质，如空气、金属等比较熟悉，常常会因为习以为常而把日常经验中片面的认识当成是理所应当的正确观点。这种通过学生自身观察，并经过一定的抽象逻辑思维加工而形成的“相异构想”是较难改变的。教师应针对不同“相异构想”形成的原因采取相应的教学策略进行有意识地纠正。

（1）空气的组成。作为常见物质之一的空气，学生认为主要含有哪两种气体呢？回收试卷中选择比例最高的两项为氧气（89.2%）和二氧化碳（60.8%），选择氮气的学生为26.7%。这可能与学生了解光合作用、呼吸作用有关，把空气中“熟悉”的物质误以为“主要”的物质。

在进行探究空气组成的教学时，教师应重视学生已有的“前概念”，通过实验探究提供比学生原有的观点更为合理、包摄性更强的学习材料，并指出学生“相异构想”所存在的问题和形成的原因，让学生意识到原有认识的不足与缺陷，否则学生容易将所学内容与“前概念”割裂开来，一旦遇到与原情境相似的问题，“前概念”又会萌发，不利于科学概念的深入人心。

（2）干冰升华。干冰升华是物理中講解“升华”的重要例子，也是初三化学中理解二氧化碳用途的一个方面。对干冰形成的白雾，有58.3%的学生认为是“干冰升华使空气中的水蒸气液化形成的小水珠”，有28.9%的学生认为是“干冰升华形成的二氧化碳气体”，11.0%认为“干冰升华使空气液化形成的小液滴”，6.9%认为“干冰熔化形成的小液滴”。

可见，绝大部分学生知道“干冰升华”，但对“气”“雾”等现象的区分并不是很明确。因此，在教学中，教师大可让学生说出自己对干冰的认识，只要教会学生如何辨析“气”“雾”“烟”，让学生逐步排除错误认识，即可获得有关干冰升华形成云雾的科学表述。

（3）铁生锈的条件。铁生锈问题在六年级《科学》中探究过。教材通过设计的对比实验，让学生观察现象，得出正确的结论。63.3%的学生知道铁生锈与水和氧气有关，有30.3%的学生能通过两两对比的方式选出正确的实验分析结果。

可见，光有对比实验的意识是不够，我们还应教给学生分析问题的方法。在这部分内容的教学中，教师完全可以放手让学生设计实验、预测实验并得出实验结论。在探究的过程中，学生体会对比实验的设计原理，体会教材实验设计的诸多细节的本意，在提高实验探究能力的同时，提高分析问题、解决问题的能力。

3.完善知识体系，构建科学模型。

对物质的微观世界，93.1%的学生认识到“分子之间有空隙”，90.4%的认为“分子在不断的运动”，82.6%的认为“分子由原子构成”，71.6%的认为“原子可以再分”，70.6%的“温度可以改变分子间的空隙”。但同样存在很大比例的错误认识，认为“物质都是由分子构成的”占87.2%，认为“原子比分子小”的占87.2%，认为“温度可以改变分子的大小”的占52.8%。

可见，学生对构成物质的微粒有一定的认识，但在教学的侧重点和学生的理解方面逐渐产生了偏差，对微粒的认识出现了以偏概全的倾向。因此，在教学中，要强调微观世界的复杂性，理清分子、原子、离子之间的关系，引导学生尽可能全面地考虑问题，对学生的“前概念”要引起充分的重视，多用打比方、类比演示的方式帮助学生理解、构建科学的微观世界模型。同时，教师在教学中要渗透科学方法教育，引导学生认识科学方法的内涵与适用范围，有助于学生“相异构想”的转变。如使学生知道简单枚举法是一种不完全归纳法;不能因氧原子比水分子小，就鲁莽地认为“原子比分子小”;物理教材中“多数物质由分子构成”，不能绝对地理解成“物质都是由分子构成”。

4.强化科学概念，补充相关认识。

物质的物理变化、化学变化是小学六年级《科学》的教学内容之一。知道“易拉罐压扁不是化学变化”的学生占总数的95.0%，知道“醋和小苏打混合产生气泡是化学变化”的占86.7%，知道“轮胎爆炸是物理变化”的占84.4%，知道“水结成冰是物理变化”的占80.7%，判断“火柴燃烧”“瓦斯爆炸”为化学变化的比率为59.6%和55.0%。

可见学生对生活中常见的变化和学过的变化（醋与小苏打）有较深刻的认识，且能运用已有的化学变化概念进行判断。而随着火柴在生活中运用的减少，学生所处环境缺少瓦斯的呈现，使他们无法对后两种变化进行正确的判断。所以，在学生进行化学变化的判断时，应充分考虑学生对具体变化的了解程度，适当补充相关反应的知识，让学生的判断有所依据。

5.加强社会联系，渗透化学原理。

（1）关于环保。98.6%的学生知道“施用大量的化肥和农药以提高农作物产量”是不对的，97.7%的学生知道“通过焚烧秸秆为农作物提供养分”是不科学的，97.2%的学生认识到“通过加高烟囱排放工业废气”是无用的，94.0%的学生知道应“提倡步行、骑自行车等‘低碳出行方式”。有59.2%的学生意识到“提倡使用太阳能热水器”也能改善环境。

由此可见，社会媒体对环境的关注与宣传，以及前期德育、教学中有关知识的渗透，使学生在环境保护方面具有较好的认识和较高的认同。但有些学生还不能很好地体会新能源开发与改善环境之间的联系，说明学生没能真正把握环境治理与化学发展的关系。在平时的化学教学中，教师应不断渗透环保意识，介绍化工生产对环境造成危害的同时，也为治理环境问题做出了重要贡献。在加强传统能源与新能源对比的同时，让学生体会对新能源的开发要关注环境污染。

（2）关于健康。93.6%的学生知道“缺碘会得甲状腺疾病”，91.7%的知道“缺铁会患贫血症”“蒸馒头时可加入适量小苏打”，选择“将氮气充入盛有食品的包装袋中”占89.2%，知道不能“加过量亚硝酸钠以保持肉质鲜美”占74.3%，对“不能用硫黄熏制生姜”“不能用甲醛溶液浸泡食用海产品”占51.4%和50.0%。

学生前期对营养物质的学习给他们提供了正确的认识，而其他生活常识会因学生个体关注度的不同呈现出差异。对属于媒体热点的健康问题，可能由于学生学习兴趣和家庭教养方式的差异导致认识得不充分。但这部分内容不易形成“相异构想”，媒体的宣传反而成为科学普及的良好方式。因此，教师应当在教学中充分利用网络视频资源，必要时让情景在课堂中再现，提高学生的关注度，从而加强学生对新知识的认同感。

（3）燃烧条件。该题由初二物理课后习题改编而来。物理教材中涉及的“纸火锅”是从水的沸点、纸的着火点、酒精灯外焰温度三个温度比较得出的，与化学分析的角度有所不同。97.7%的学生认为“纸张是可燃物，能燃烧”;84.4%的知道“酒精灯火焰的温度高于纸的着火点”“纸火锅里的汤不能使纸与空气隔绝”，也就是说，多数学生能够根据实验现象进行一定的判断。作为初二物理所强调的“水蒸发吸熱，温度达不到纸张的着火点”的选择率为62.4%，由此判断“纸的着火点高于水的沸点”是合理论述的占28.4%，还有29.4%学生认为“纸张被汤浸湿，导致着火点降低”。

可见，学生并没有明确“着火点”是什么，也不知道“降低温度”与“降低着火点”的差异。在教学中，应该强调着火点是可燃物的固有属性，是不会随着外界环境的改变而改变的，强调燃烧的条件之一在于控制温度到一定程度，而不在于控制着火点。通过对概念的强化认识，避免不科学的错误表述。

三、研究反思

学生的学习基础是教学的真正起点。在调查学生化学“前概念”的过程中，如若不去了解学生学过的、可能相关的知识，就无法了解学生的知识结构，就很难体会学生一贯的、常见的错误的合理性，就不能使教师心平气和地思考和分析学生犯错的原因。了解学生的“前概念”，教学就有了因材施教的依据，使课堂教学收放自如的同时，错题分析也更有针对性。了解“前概念”，可以将课堂深化，从而使教学走向高效。研制一套行之有效的探查初中学生化学“前概念”及“相异构想”的规范化测试题是当前化学教育工作者亟须完成的重要课题。

【参考文献】

[1]刘力宇，何广平.初三学生化学前概念的形成对初三化学重点概念学习的影响研究[J].化学教育，2005（11）.

[2]杨丽娟，吕琳，徐林培.转变初中生化学前概念中相异构想的教学策略[J].化学教育，2005（11）.

[3]郑挺谊，化学学习中前概念的解构与转化策略[J].教学与管理，2014（13）.