初中化学前概念的教学干预

苏丽花 耿雁冰

[摘 要]文章以具体的案例生动说明模糊前概念、缺陷前概念、错误前概念产生的原因并分别从“梳理中建构”“暴露后完善”“澄清后转化”三个角度采取干预措施，促进学生前概念的正向迁移转化，帮助学生正确认知化学概念及原理。

[关键词]前概念;建构;完善;转化;教学干预

[中图分类号]    G633.8            [文献标识码]    A          [文章编号]    1674-6058（2022）08-0077-04

前概念是指学习者在学习科学概念前对各种事物及其现象的看法和观念，其受学习者的生活经验、生活环境、智力因素、学习经验、知识储备等诸多因素的影响。前概念在不同的个体中表现出较大的差异性且大多缺乏严谨的推理和演绎，绝大多数是不全面的，甚至是错误的。教师在化学教学时不能以“这是错误的”这一结论草率地处理学生的错误前概念，而是要理性认知学生前概念的存在，分析其产生的原因及对学生后续学科知识学习的影响，合理创设教学情境，引发学生认知冲突，促进学生前概念的正向迁移转化，帮助学生正确认知化学概念及原理。在教学实践中，笔者对前概念的类型进行了粗略分类并采取相应的干预措施，取得了较好的教学效果，使得“一听讲就懂，一看书就会，一做题就错”的现象大大减少。

一、模糊前概念：梳理中建构

前概念的获得方式多种多样，即便学生之前获得的是正确的概念，但因为没有将其系统化梳理建构，所以留在他们脑海中的往往是模糊的前概念。为了有效梳理学生模糊的前概念，教师要在了解学生认知水平的基础上想办法将相对独立的隐性知识显性化、可视化。图示、实验等直观的教学方式有助于实现这一目标，也更便于学生思考、交流和表达，促进学生知识体系的构建。

以“金属的化学性质”为例，该课题主要涉及金属的化学性质、置换反应概念和金属活动性顺序等内容，这些是初中化学的重点内容。该课题是培养学生的科学探究精神和自主学习能力以及分类研究、对比分析、系统总结等能力的一个非常好的教学素材。仔细分析教材，我们会发现对于金属的化学性质学生已经接触过多次，只是没有进行系统化、结构化的学习，因此存在一些模糊的前概念。那么如何把这些模糊的前概念有效利用起来呢？下面以具体的教学案例进行说明。

【案例1】教师先利用PPT直接展示教材的目录，再提出问题：“我们已经学过金属的一些知识，甚至做过一些跟金属有关的实验，你们能不能回忆起其中的一些呢？如果记不清的话，可以参考PTT上的目录索引来回顾。”有些学生直接回忆起某个与金属有关的实验，有些学生则是根据目录搜寻相关内容。教师将学生的回答一一记录在黑板上，同时还注意区分不同的性质并留下足够的空白供后续补充。另外，教师在对应的课题中做好了超链接，譬如学生回答有关铁丝在氧气中燃烧的内容时，教师点击“第二单元课题2   氧气”的链接，即显示出该实验的图片或视频、操作的注意事项、实验现象等，进一步调动学生的记忆，重现当时的课堂。学生陆续找到跟金属有关的实验后发现，原来已经学过这么多与金属的化学性质有关的知识，原来物质之间有着千丝万缕的联系，各部分知识并不是孤立的、割裂的。于是，学生在教师的带领下，逐渐进入新课，梳理建构了金属的化学性质的知识体系。

通过复习旧知引出新知是一种常见的课堂引入形式，这种引入形式大多是进一步介绍新课的学习内容或学习任务，很少起到贯穿、指引整个课堂教学的作用。本课的引入从形式上看属于“温故知新”型，但在具体操作上与一般的复习引入有较大差别。如为了回答教师的提问，学生需要从课本的第一单元回顾到第七单元，记忆的空间和时間跨度较大;学生在探究金属化学性质的差别时，既要注意实验现象的共同点，又要关注实验现象的差异性。可见，新知识需要在旧知识的基础上进行发展和深化。这种情况下的引入变成贯穿全课的生长点，新知识在这些点周围链接建构。而这一引入过程用了将近半节课的时间，远远超出引入的功能和价值[1]。

为什么要这么设计呢？因为人的日常经验并不像科学概念那样与某些基本原理紧密地联系在一起，而是以分散的、初级的图示形式存在，它们是对现象的表面解释。DiSessa 在进行了大量访谈研究的基础上提出在教学中应该利用直觉概念，而不是想办法取代它们[2]，在他的理论中，直接利用概念是重要的教学策略。

学生在学习此内容前，已经不止一次地接触到金属的化学性质，已经具备了较多的前概念，只不过没有形成较为清晰的知识网络。首先，教师要明了学生的知识水平。从知识在教材中的分布来看，它们分散在各章节中，但从学生的记忆来看，概念储存于他们大脑海的各个角落，等待着被唤醒。教学实践表明，上述引入方式一开始就激发了学生的学习热情，学生像在书中挖掘宝藏一样，迅速回忆，积极思考。其次，教师要根据学生的认知规律，提高学生的参与度。上述教学中，教师讲得少却引导到位，且留足了探究时间，使不同层次的学生的能力都得到了相应的提升。这样，在教师的引领下，学生在梳理建构概念的过程中逐步实现了知识的结构化。

二、缺陷前概念：暴露后完善

教学干预要基于精确诊断。先入为主的经验往往会阻断知识间的内在联系，在知识运用过程中形成干扰，造成认知与运用的脱节。具体教学实践中，教师可通过直接提问、访谈等方式，了解学生前概念产生的原因，在此基础上采用苏格拉底法进行追问，按学生的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，进而引发学生的认知冲突，暴露学生在概念理解上的缺陷，引导学生在修正中形成正确概念，在纠正中完善概念[3]。

【案例2】实验复习课上，教师讲解U形管（如图1）的用途并让学生完成反馈练习后，有了如下对话。

师：同学们，你们还有什么疑问吗？

生1：为什么氢气不会把水压出U形管？

（教师很意外，原本觉得这不应该成为问题，但现场调查结果显示，有超过十位学生有此疑问，看来这是学生的共性问题，需要重视。）

师（追问）：是什么原因让你觉得氢气会把水压出U形管？可以根据你的经验或者用你曾经观察到的现象进行说明。

生1：在医院输液时，我看到过护士在赶输液管中的气泡时，管里的药水就会被气泡赶着跑，所以我觉得氢气是有可能把水压出U形管的。

师：这位同学善于从生活中总结经验，很有探究意识。那我们想象一下，如果输液管的直径变得很大，气泡还会不会把药水赶上去？还是会出现另一种现象？

生2：不会。气泡会穿过液体，即冒泡。

师：平时的实验中，有没有此类现象？

生3：我们在用排水法收集气体时，集气瓶倒扣在水里，气泡就会穿过瓶里的水，到达瓶底，不断把集气瓶里的水压出去。

师：这位同学的详细叙述支持了图1实验的现象。上述两种现象我们都很熟悉，请大家继续思考，氢气到底能否把U形管中的水压出？如果能将水压出，可能与哪些因素有关？

生4：可能与管子的粗细程度有关，因为输液管很细，集气瓶很粗。

师：我们可以设计实验来验证。

课后教师和学生一起用大号的注射器和尺寸不同的U形管进行了多次实验，发现出现了不同的现象。细的U形管中，气体直接把水压了出去，而粗的U形管中气体到达最底部之后，气泡接连不断地冒出。实验中学生还提出：如果U形管较粗，最好套一个尖嘴的导气管，以便在管口点燃气体。

奥苏伯尔认为，影响学习的唯一最重要的因素，就是学习者已经知道了什么，教师要探明这一点并据此进行教学。真正的基于理解的学习，是对前概念的更新、完善，乃至颠覆。案例中学生的前概念是正确的，但因为它来自生活的直接经验，没有上升到认知模型，没有建构起解决问题的核心概念，所以还不够完善。学生如果仅以前概念来解决问题，就会阻碍新概念的吸收，此时通过大量的练习虽然会有一些效果，但学生只是习得表面特征并以此来判断，并没有真正理解题目的形式和结构，或者说练习严重依赖于经验而不是理解，所以在遇到新的问题情境时，学生依然不会分析迁移。

在实际教学过程中，教师要保持敏锐的捕捉学生前概念信息的能力，并及时追问。学生除了生活经验，还有学习经验，只不过因为没有经过梳理整合，所以不能建立起科学模型，导致前概念存在缺陷。教师的追问，既可以问出学生前概念的源头，也可以暴露出前概念的缺陷。对此，教师要引导学生通过推理以及实验进一步验证并完善概念，使学生的思维不断进阶。

三、错误前概念：澄清后转化

著名心理学家波斯纳指出，新观念必须可理解、富有成效，才有可能改变旧观念。因此，教学中教师要厘清学生模糊的认知，引发学生认知冲突，借助批判性思维，验证科学结论，纠正学生的错误前概念，培养学生思维的灵活性和深刻性，帮助学生转变头脑中固有的认知模式，使学生在纠正错误中实现概念的转化[3]。

【案例3】某试题讲评片段。

探究氨气（NH3）与氧化铜的反应。

①实验室常用浓氨水和生石灰混合的方法制取氨气：CaO + NH3·H2O=Ca（OH）2 + NH3↑。

②碱石灰和浓硫酸是常用的干燥剂，浓硫酸能与氨气反应。

③Cu2O是一种红色固体，能与稀硫酸反应：Cu2O + H2SO4=Cu + CuSO4 + H2O。

（1）小组同学按图2设计组装好仪器，装入药品前应进行的实验操作是_____________。

（2）A中烧瓶内发生的反应为_____________（填“放热”或“吸热”）反应。

筆者在阅卷中发现，对于第（2）问，全班43位学生中有17位填“吸热”。为什么会有这么多学生做错呢？他们到底是怎么想的呢？

为了澄清相关概念，笔者与学生展开如下对话。

师：我询问了几位填“吸热”的同学，他们的理由是，温度升高是因为从外界吸收了热量。我们重新来看教材中溶解时的吸热或放热现象这一部分内容。我们当初设计了怎样的实验来证明物质溶解时的吸热与放热？这个实验会不会对我们理解这道题有帮助？

生1：我们用温度计测量了溶解前的水温和溶解后溶液的温度。固体氢氧化钠溶解时，温度升高，说明氢氧化钠溶解时放热。

师：从17位同学出错的情况来看，同学们并没有真正理解温度升高与放热之间的关系，同学们的思路是，温度升高是因为从外界吸收了热量。之所以会有这样的想法或许是因为当时的实验方案设计得不够完善，那么我们能否想出更完善的实验方案来证明溶解放热呢？

经过一番讨论，学生提出如果是从外界吸收热量，可以通过降低外界温度来体现。由此学生设计出了新的实验方案：在一个大烧杯中加水，里面放一个装有20 mL水的小烧杯，将氢氧化钠固体放在小烧杯中溶解，用温度计测量大烧杯中水的温度。

师：你发现了什么？

生2：大烧杯中水的温度升高了。

师：这说明了什么？

生3：说明大烧杯中的水吸收了热量，这个热量来自氢氧化钠固体溶解时放出的热量，进而说明氢氧化钠固体溶解放热。

师：对于生石灰与水的反应，我们也可以参考这样的思路。教材中生石灰与水反应的实验中，提到用手轻轻触碰试管外壁[4]，感受到试管发烫，就说明此反应放热了。经过同学们的深刻思考，我们对这一问题算是彻底理解了。

概念是对客观事物本质属性的概括和反映，要使学生正确理解某一概念，教师就必须引导学生全力找出概念的本质，将本质属性给学生讲清楚，引导学生研究和发掘每一个概念的形成条件和过程，切忌死记硬背。教师在进行概念转变教学时，不但要关注学生前概念与科学概念之间字面解释的差异，更要仔细分析学生前概念与科学概念相关本体的差异。如果这样的差异确实存在，那么就需要在转变具体的前概念之前设法改变学生对相关概念本体的认识，从而保证概念转变顺利进行。在教学过程中，教师不但要重视概念教学，而且要注意学生对概念学习本身的认识，这样才能保证学生积极参与到概念转变过程的认知重组活动;不但要让学生意识自己存在的前概念，而且要让学生意识到与前概念相关的经验和相关概念的生态圈;不但要注重引入新概念的过程，而且要注意新概念和原有认知系统的互动过程。

综上所述，教师应认识到学生错误的价值，允许学生犯错，然后在教学中创造性地把握、利用学生的错误，多角度引导点拨，最终点燃学生智慧的火花。学习，是一个不断探索的过程，学生在探索中会不断犯错、纠错，教师应该抓住时机，及时发现、解决问题，把错误转化为一次新的学习，转变学生的前概念，深化学生对知识的理解和掌握，让他们在错误中走向成功[5]。作为教师，应当积极地创设情境，让学生暴露前概念、批判前概念、转变前概念，从而建构科学概念。科学概念既是一种形态，也是一种产物。作为形态，科学概念是学生科学判断的基础;作为产物，科学概念是学生科学认识的结晶。科学概念的建立助推了学生学科核心素养的形成。虽然概念的转变是一个认知改变的过程，但是这一过程的进行会受到个人动机系统的调控。因此，教师在传授学生概念知识的同时，也需要关注学生学习动机的发展，从而为学生的概念学习创造良好的心理环境。

[   参   考   文   献   ]

[1]  耿雁冰.教学惯习转变：在课例研讨中实现自我反思[J].中学化学教学参考，2018（13）：68-70.

[2]  徐宁，郭玉英.国外物理概念转变研究：借鉴与启示[J].课程·教材·教法，2009（6）：92-96.

[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）：62-64.

[4]  人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2020：136.

[5]  沈洁.“错误”也是一种资源[J].考试周刊，2014（85）：32.

（责任编辑 罗 艳）