初中生前科学概念的探索与研究

【摘 要】本文通过团体测查及个别访谈相结合的方法，研究了初三学生在正式学习化学知识前已有的部分前概念及其在正规概念学习过程中的变化，初步分析了概念转变难易的原因，且提出了相应的教学策略。发现由于日常生活现象的影响等原因所导致的相异构想是容易转变的；而由于机械学习对概念不能灵活运用的原因所导致的相异构想是不容易转变的，并据此提出了相应的概念转变教学策略。

【关键词】初中；化学学习；前概念；教学策略

前科学概念是指学生在未经正规科学前所拥有的对的粗浅认识，它受学生日常交际，个人经验和学科间相互渗透等情况的影响。是当代中学生在正式学习科学知识之前就通过多种途径获得的对有关自然现象的认识，它们同时反过来对学生的许多科学活动如观察、理解、应用知识及解决问题也会产生重要的影响。

研究表明，根据前概念对教学过程及结果的影响，可将其中的相异构想即与科学概念不符的构想分为两类。一类是通过教学不易转变的相异构想，另一类是通过教学易转变的相异构想。其中第一类前概念具有很强的顽固性【1】，要想在教学中转变学生头脑中的错误的前概念，就必须了解这些概念的来源，有针对性的实施概念转变教学策略。

一 、研究的目的和方法

本研究采用问卷调查和个别访谈相结合的方法测查了初三学生在正式学习“我们周围空气”一章前后对有关概念的理解情况。以弄清哪些概念是容易转变的，哪些是不易转变的，以及它们转变难易的原因，以此对学生化学概念的学习提供帮助。

针对初中化学第二章的概念，编制了学前和学后两份测试问卷，这两份问卷所涉及的概念相同，但问法不同，问卷分为两部分，第一部分为选择性试题，第二部分为开放性试题。本研究采取随机抽样的方式，测查点分布在两个学校的六个班级，共发放问卷150份，收回有效问卷142份，并根据学生答题情况，针对个别学生进行了个别访谈，针对某些问题向老师进行了求证，通过测查，了解学生前概念的来源，并针对前概念的形成与来源提出了相应的教学对策。

二、调查结果分析

通过对问卷的分析我们发现，学生的前化学概念的形成有多种渠道，而来源不同的前概念，在教学中转变的难易程度就会有所不同。总括起来包括以下几种情况。

1．来源于日常生活现象的影响

由于缺乏相应的科学知识或受到现有知识储备的局限，学生往往会被日常生活中某些事物的表面现象所蒙蔽，根据自己的理解和猜测，对一些事物做出主观判断，导致了学生某些相异构想的产生。例如：对空气的成分问题，在学前有63.1%的学生认为空气中氧气含量最高，经过个案访谈发现他们这样回答是因为他们已经了解到氧气在日常生活中很有用，如可供动植物呼吸，可以抢救病人等。故此，主观猜测氧气在空气中的含量最高。经过学后测试，这种相异构想已基本得以消除，只有 20.8%的学生仍持有原认知。经调查发现，此概念较易转变的原因，一是因为教师在教学过程中做过强调性的讲解，使学生产生了认知冲突，二是由于这个问题与生活实际结合得较严密，比较能激发学生对这个问题进行深入认识的兴趣，所以此类相异构想较易转变。

2．来源于对概念认识的不全面

由于受认识水平的限制，学生对化学上某些问题的认识不够全面，从而造成相异构想的产生。如：对于如何防止铁生锈的问题，在学前，大部分学生不能做出回答，而学后大部分学生都能回答出可以把铁放在干燥的地方或隔绝空气的地方保存以防止生锈。但是当被问及刷漆和镀保护膜等措施是否可以防止铁生锈时，他们却不能回答。这说明通过学习，学生对此类问题具有一定的认识，但是由于他们认识程度的限制，而导致回答不全面。这一类的情况经过学生认识程度的加深，转变起来是比较容易的。

3．来源于机械学习

对概念的死记硬背导致对知识不能灵活运用，在解释遇到的生活现象时，学生头脑中虽然有现成的结论，但是在运用的过程中往往还是按照自己以前的经验思考问题。比如对于如何区分“纯净物”和“混合物”，在学前有33.8%的学生认为冰水混合物是混合物，其判断依据是以物质是否是混合或是否洁净为标准。在学后虽然大部分学生对此问题有了正确判断，但当笔者变换问题方式对该组概念进行考察时，仍有30.1%的学生认为洁净的河水为纯净物。经过个案访谈发现教师对此是做过详细讲解的，而且这部分学生对纯净物和混合物的定义都能很熟练地背诵或默写，说明他们并没有真正理解“纯净物”和“混合物”概念的含义，只是机械地记忆了其要义，而没有建构起广泛联系的知识体系，因此，当在自己所熟悉的问题情景中解决问题时（如教师讲过的类似例题），能够很好地运用概念类比做出正确判断；但是当问题情景发生改变时，学生就会仍不自觉的运用自己以前的区分标准进行判断。

再如，学前很少有学生能回答出如何区分物理变化和化学变化的本质；在学后大部分学生都知道应以“是否有新物质生成”作为区分标准，但是在实际运用中却又出现了许多错误。例如：仍有27.6%的学生认为红磷的红色是化学性质。

以上几种情况都是由于学生对概念死记硬背，机械记忆，没有将其内化到自己的认知结构中，没有能建构合理的概念，从而无法正确把握概念的内涵及外延，自然也就不能正确运用到问题解决过程中，这类情况的相异构想是不易转变的。

4．来源于旧知识的影响

旧有知识即学生从报纸或书刊上获得的某些知识。这些知识在当时的环境中可以解释某些问题，但是这些知识往往过于笼统，不够深入。当学生运用旧知识经验无法解释一些现象与事实时，往往会加入一些自己的推理和臆测，即想当然地运用自己的“理论”进行解释，容易形成片面的理解[2]。例如：学前测试发现，大多学生都知道氧气能支持燃烧，受此影响，一部分学生在被要求对“如果把一支带火星的木条深入瓶中，木条不能复燃”的原因做出解释时，给出的解释是“瓶中无氧气”。这说明由于学生旧有知识的不深入性，导致了学生在利用其解决所遇到问题时的片面理解。这种相异构想是比较容易消除或转变的，只要教师在学生旧有知识的基础上加以深化，就可有效消除旧有知识的影响。如上述问题的学后测试表明，经过学习，学生已经知道这种情况可能是由于瓶中氧气不足而引起的，而不能绝对地认为是没有氧气存在。经过访问和调查得知，关于氧气的制取和性质教师是做过实验的，而且老师对每一种可能出现的情况都做出了相应的讲解。所以学生对此理解得较为透彻，从而消除了旧有知识的影响。

三、调查结果对教学的启示

建构主义认为，学习者所建构的知识是将他们的已有知识与新知识结合，其中包括已有知识的修改和知识机构的重组。早期认识主义学习理论的重要代表人 勒温 认为：学习就是认知结构的转换过程。皮亚杰则进一步探讨了认知结构转变的问题，认为个体的学习是同化和顺应的认知建构过程与平衡—不平衡—新的平衡的认知过程的统一[2]。同化即个体把外部刺激所获得的信息整合到原有认知结构的过程，顺应即原有认知结构发生质的变化，形成新的认知过程。主体通过同化和顺应与外界环境的相互作用达到平衡状态，但这种平衡是暂时的，一旦原认知与新认知产生冲突，就会出现不平衡。概念转变正是在此基础上提出的一种基于前概念研究成果的教学理论，在教学中如何把学生不完整或不正确的前概念转变为认识，使学生的原有认知结构得以全面系统的修正，从而顺利地进行知识机构的重组，达到新的平衡是教师在教学实践中首先应该考虑解决的问题。尤其是学生头脑中潜在的那些较难转化的前概念。

基于对调查结果的分析，笔者认为可以采用以下几种策略来促进学生的概念转换。

1．创设教学情景，引发认知冲突，激发学生的学习兴趣

心研究表明：人不能长期容忍认知的不平衡，即原有的认知与现有认知之间存在的矛盾冲突。人都有填补认知空缺，解决认知冲突的本能，一旦引发这种认知冲突，就会引起学生认知心理的不平衡，就能激起学生的求知欲和好奇心，使学生产生解决这种认知冲突获得心理平衡的动机【3】。因此在化学教学过程中，教师应该首先探知并充分利用学生的前概念，采取多种教学手段使前概念与科学概念之间产生类比，创设适当的教学情景，引发学生的认知冲突，从而激发起学生的学习兴趣，使学生积极主动的去解决这种冲突。如就空气中各组分气体的含量，我们不妨先让学生回忆所知道的气体的名字和用途，这时学生的脑海中就会浮现出在生物课上学的氧气，氮气，二氧化碳等气体以及它们的用途，教师紧接着再问大家认为那种气体在空气中的含量最高？然后就学生的回答做出分析，把正确的答案及解释讲给学生，这样设置一系列的问题，引发了认知冲突，促进了概念转变，使学生记忆得更深刻。                                                                         

（1）联系实际，引发认知冲突，促进概念转变

我们赖以生存的物质世界，时时处处都与化学紧密相关。而学生的一些相异构想又来源于对日常生活现象的主观臆测，因此，教师在授课过程中，不妨多联系日常生活中所用到的化学知识，使教学更加贴近生活。这样可以丰富教学内容，使学生将直接经验与间接经验结合起来，扩大概念的外延，增强对概念的全面认识，从而改变头脑中的相异构想，促进前概念的转变。如教师在提到铁与氧气反应的问题时，就可以适当的涉及一些有关生活中防止铁生锈的常识性问题，这样不仅可以使学生全面认识金属的氧化原理，从而丰富其金属防锈知识，同时还增强了学生解决实际问题的能力，更有利于科学概念的学习。

（2）通过实验事实，引发认知冲突，促进概念转变

适当增加实验内容，将一些不容易转变的相异构想所涉及的教学内容设计成实验形式，引导学生认真观察实验现象，当实验现象与学生的前概念不符时，学生就会产生认知冲突，从而使学生产生矛盾心理【3】。此时，教师再因势利导，促进学生认识到自己前概念的片面性，从而放弃前概念，实现认知结构的转变。如上述木条复燃与氧的含量之间的关系问题，教师就可以巧妙设计不同氧气含量使木条复燃的系列实验，通过让学生观察实验现象来引发认知冲突，教师再因势利导，从而促进学生修改或转变原有的片面的认知，建构起新的科学概念。

总之，简单的灌输式教学方法教给学生的科学概念是不可能让学生真正理解科学概念并彻底放弃原有概念的。教师只有通过一定的方法激起学生的学习兴趣，再结合实验和运用一定的教学策略，才能促使学生真正的理解科学概念并熟练的应用科学概念去解决实际问题，从而达到教学的目的。

2．帮助学生建构完善的知识体系，促进前概念的转变

上述由于概念认识的不全面、机械学习或旧知识的影响带来的相异构想问题，从其根源上讲，都可以归因于学生知识体系的不完善。初中化学内容丰富，知识覆盖面广，而且缺少简单化的联系，使知识点比较零碎，而初中学生的归纳能力又比较差，因此造成概念学习上的诸多困难，这就需要教师在授课的过程中不断的进行归纳总结，把新旧知识联系起来总结出它们的异同点，讲清概念之间的联系。通过归纳总结，使知识点纵横联系，改造学生已有的零碎的知识结构，促进知识完整化，深入化、系统化，使学生对概念的理解更加透彻。只有这样，才能真正促进概念教学。

[1] 曲慧娴等，化学学习中的概念转变研究[J]，山东师范大学学报，2004，2。

[2] 袁维新，概念转变学习的内在机制探析[J]，研究与实验，2003，2。

[3] 崔玲玲，如何激发和培养学生的学习兴趣[J]，心理健康教育，2006，2。