对高一新生化学符号学习现状的调查分析

王招弟 谢祥林

（湖南师范大学化学化工学：湖南长沙410081）

对高一新生化学符号学习现状的调查分析

王招弟 谢祥林

（湖南师范大学化学化工学：湖南长沙410081）

化学符号是国际上统一规定的，用来表示化学物质组成尧结构和化学变化过程的科学符号。文章主要采用调查问卷的方式对刚入高一年级的学生在初中阶段化学符号掌握情况进行调查分析，找出学生在化学符号学习过程中存在的主要问题，以期能帮助中学教师化学符号教学工作。

化学符号；调查分析；教学建议

化学符号是国际上统一规定的,用来表示化学物质组成、结构和化学变化过程的科学符号。化学符号是表达化学思想的专门符号,是储存、传承化学思想信息的工具。化学符号的学习表面看起来不难,但是在实际应用时却很困难,很多同学在初三年级中并没有掌握或者很好的掌握化学符号,如化学方程式、化学符号所代表的实物及其意义,会对高中阶段的学习产生消极影响,这也是有些同学在高中阶段对化学学习感到吃力的原因之一。

本文主要是采用调查问卷的方式对刚入高一年级的学生化学符号掌握情况的现状进行调查,分析其存在的主要问题,以帮助中学教师清楚学生化学符号学习的过程中存在的缺陷和难点,更好地设计自己的教学过程,使学生从根本上掌握化学符号。

一、化学符号学习的调查和分析

1.调查目的和方法

调查目的是为了了解刚入高一年级的中学生化学符号掌握情况,查找存在的问题,分析问题存在的原因。调查主要采用问卷笔答形式(学生当场答卷,当场收回),调查对象是张家界市某中学高一年级的学生,共133人。本调查于2010年9月进行。

2.调查结果分析

发放调查问卷128份,共收回问卷128份,有效问卷128份。

问题1：说清这些化学符号所能表达的事物

在这个问题中,是按照元素、化学式、化学方程式的学习顺序依次进行提问。

表1 说清这些化学符号所能表达的事物的调查统计结果—H

在此题中,主要考察的是学生对元素符号的掌握情况。从调查的结果来看,能较完整的回答“H”所代表的意义的只占了6.6%,还有90%的学生只能正确地表达一种意义或者两种,并且很多同学在能正确回答一部分正确意义的同时暴露出很多错误的概念,如有同学认为“H”可以表示一个氢分子,一种单质等。

表2 说清这些化学符号所能表达的事物的调查统计结果—H2O

在此题中,主要考察的是学生对化学式的掌握情况。一个化学式所表达的信息比元素符号还要广,如通过看一种物质的化学式,可以知道它是由什么元素组成的,可以知道它的一个分子的构成,可以通过化学式来计算该物质的相对分子质量等等。从调查的结果来看,很少同学能够完整的表达出“H2O”所代表的意义,回答出了五种意义的只占了4.7%。我们知道,对于一个化学符号,你能够提取的有效信息越多,那么在实际解决问题的过程中,你才能够快速找到解决问题的办法。在此题中也存在很多错误的回答,如“水是由两个氢分子和一个氧分子组成的”,“水是由氢气和氧气构成的”;“水元素”等等。

表3 说清这些化学符号所能表达的事物的调查统计结果——2H2+O2=2H2O

在此题中,主要考察的是学生对化学方程式的掌握情况。化学方程式是用来表达物质变化规律的化学符号,如把元素符号比喻成“字”,化学式比喻成“词”,那么化学方程式就相当于由“词”和“词”组成的“句子”,所以学好元素符号和化学式是学好化学方程式的先决条件。从调查的结果来看,只有13.3%的同学在自己能力的范围内较正确的表达了这个方程式所代表的信息,还有一部分的同学也在尽可能回答自己的想法,但是同时也把自己的错误暴露出来(如表中所示)。

问题2：请你绘出下列微粒的可能真实形象,并用语言描述这些微粒的形象(结果见表4)

表4 描述微粒形象的调查统计结果

一个水分子46.9%的同学回答正确，两个氢原子分别于氧原子相连，但是彼此不相连，且氧原子和氢原子的相对大小表达也正确；7.8%的同学虽然正确表达了氢原子和氧原子的位置关系，但是大小关系表达错误；18.8%的同学用化学式来表示的；___________ 26.5%的同学未作答。一个氢离子20.3%的同学能正确回答出是一个圆形的球体，并且带一个单位的正电荷；19.5%的同学是用化学符号来表示的；9.4%的同学回答是一个圆形的球体，并且带一个单位的负电荷；__________ 50_______________________________________ .8%的同学未作答。

在这个问题中,是按照原子、分子、离子的顺序进行提问,层层深入。既然化学符号代表的实物,那么必须建立符号与实物之间的联系,这种联系不仅包括宏观方面的也包括微观方面的。符号与实物宏观方面的联系时通过感官直接观察的,这方面的联系不难建立,如“H2O”,同学们可以马上想到它是无色无味的液体,在自然界广泛的存在。但是如果问“H2O”的结构如何,很多同学可能只能回答一个水分子时由两个氢原子和一个氧原子构成的,对于氢原子和氧原子是如何连接构成水分子就很少有同学知晓了,如调查中所示只有46.7%的同学给予了合适的回答。

二、化学符号学习中存在的问题

本次调查的对象是已经结束初中知识阶段学习的学生,可以看出,存在的问题还是很多,比如对原子、元素的概念模糊不清,符号学习处在记忆性水平,而非理解性水平,更不用说有创造的突破。总的说来主要存在下面问题：

1.概念不清

主要表现是对原子、分子和元素的关系不清楚,比如说在问“H2O”所表达的意义的时候,有同学回答一个水分子是由两个氢分子和一个氧分子构成的,甚至有同学回答是由水元素组成的。在初三化学知识结构中,是先学习分子原子,在这一节中需要学生掌握物质是由分子和原子组成的,分子又是由原子构成的。对于有同学回答的一个水分子是由两个氢分子和一个氧分子构成的,明显就是对物质的组成不明白。而对于有同学回答水是由水元素组成的,则对元素的定义没有理解透,而元素的学习的先决条件是要先学习原子,归根到底也是对原子的含义不清。

2.记忆性学习为主

在学习化学符号的时候,大部分同学都是以记忆性学习为主,当然在化学符号的学习过程中,有良好的记忆能力是学好化学符号的关键因素,但是并不是决定性因素。比如说基本上所有的同学都能完整的背出1-20号元素的元素符号,但是对于各元素符号所代表的实物之间有什么共同点和不同点,很少有同学能够用语言独立完整的表达出来。虽然在这次调查中,对于一些简单的化学符号(如元素符号),很多同学能够说出它能表达的基本意义,但是这也是属于记忆性学习,因为在教学过程中就是按照这种模式教的,所以学生也是按照这种模式来回答问题,学生不一定明白自己答案的所以然。

3.化学符号与化学事实尧概念相脱节

化学符号代表的是具体的实物或者是把概念以符号的形式体现出来。在学习化学符号的时候,要求学生不仅能够用化学符号来解释一些化学事实和概念,也要求学生面对一个化学符号,能够用言语做出正确的解释。调查显示,很多学生很难做到这点,如很多同学不能根据化学方程式提取有效信息。究其根本原因就是不能建立化学符号与实物之间的正确联系。

4.化学符号思维能力差

有些化学符号能够间接体现物质的结构,学习化学符号的目的就是要用符号来进行思维,将基于宏观的思维水平上升到微观的思维水平。比如在“2H2+O2=2H2O”一题中,有同学回答两个氢原子和两个氧原子生成两个水分子,这不仅体现了对这个化学反应过程不知晓,也是符号思维能力差的体现。

三、针对化学符号的教学建议

化学符号是国际上统一规定的,用来表示化学物质组成、结构和化学反应过程的科学符号,而化学物质的组成、结构和化学反应过程都是客观存在的,不是虚构的,所以化学符号代表的是客观存在的实物。化学符号是对宏观与微观的一种抽象、概括,它将丰富的宏观、微观信息浓缩成最为简练的形式。既然化学符号是对物质宏观与微观的一种概括,那么就决定了我们在学习化学符号的时候必须把符号所代表物质的宏观知识和微观知识都要有所了解,这样才能从根本上掌握化学符号,才能使基于实物的思维水平上升到用符号思维的水平。在九年级化学中,关于物质宏观的知识如形态、颜色、气味等物理性质是可以通过感官直接观察到的,这块不难理解,难点在于概念的学习,如元素。而关于物质微观的知识包括了分子、原子、离子等等。索绪尔二元关系符号理论认为符号是能指和所指的统一体,所以我们要掌握化学符号,就要知道符号的能指和所指是什么。这就决定了我们首先必须把元素、原子、分子等的概念掌握好,因为化学符号主要是用来表示元素、原子、分子及其它们之间的变化关系。本人通过查阅大量的文献资料,认为化学符号教学过程包括下面三个过程：

1.原型学习阶段。化学符号代表的是实物,那么每一个符号就会对应于有一个实物原型。如何将原型学习好再达到辨别的程度是这个阶段的教学重点。如“C”可以代表碳元素,可以代表一个碳原子,也可以代表碳这种物质,相应的原型就是碳元素,碳原子,碳这种物质,学习化学符号“C”之前,我们就必须把这些原型学习好,如碳,我们就知道它的形态、颜色、气味等。因为是先有了物质,根据物质独一无二的组成和结构而将物质定一个有别于它物的化学符号。九年级化学符号主要包括元素符号、化学式和化学方程式,就元素符号来说,它是用来标记元素的特有符号,还可以表示这种元素的一个原子,大多数固态单质也常用元素符号表示。所以在学习元素符号之前,就必须在学生头脑里有元素、原子的概念。

2.辨别学习阶段。在化学中相同(组成和结构)的物质是用相同的化学符号来表示,不同的物质是用不同的化学符号,所以才出现了丰富多彩千变万化的化学符号。在这个阶段中,就必须使学生对第一阶段学习的原型达到辨别的程度,但是很多时候教学并不能达到很满意的结果。如在教学中,经常会碰到这样的问题,氢气是由氢元素组成的,氧气是由氧元素组成的,那么水是由什么组成的呢？很多学生就会回答学生是由水元素组成的,不仅包括九年级的学生,还有一部分高一年级的学生也存在这样的回答。这就表明很多同学对“元素”的概念辨别不清,在教学中要特别注意元素、原子和分子的学习及其之间的辨别学习。

3.符号学习阶段。符号是特定实物的标志,有特定的含义,知道实物的性质和微观结构,才能从根本上学好化学符号。在这个学习阶段,学生主要是以记忆为主,对化学符号达到“会读、会写、会用”。如果在原型学习阶段和辨别学习阶段学生都达到很好的学习效果,那么符号所代表的意义学生理解起来就会轻松容易得多。所以在这个阶段的学习中,教师对化学符号意义的教授和学生自身对化学符号的记忆就显得尤其重要。第三阶段是学生学习好化学符号的形体和表示的意义,而第一二阶段是为学生学习好化学符号的意义做思想上和知识上的准备。每一个阶段的学习都对下一个阶段的学习有帮助和推进作用。

四、结论

化学符号是中学化学基础知识的重要组成部分,是学习化学的重要工具,也是初中生学习化学遇到的难点和分化点,是学好化学的关键。大部分化学内容都跟化学符号密切相关,可以说,没有化学符号的化学教学是无法想象的。抓住元素符号、化学式、化学方程式这一化学符号主线,掌握每一种化学符号的原型,就能用简明的符号正确表达物质及其变化过程,就能加深对化学基础知识的理解和记忆,有助于发展学生的抽象思维能力。

［1]谢祥林，李慧玉.中学化学基本概念学习属性分类及学习原理［J].中学化学教学参考，2004，（6）：4-5

［2]陈琦，刘儒德.当代教育心理学［M].北京：北京师范大学出版社，2007：194

［3]丁伟，李秀滋，王祖浩.氧化还原反应误概念研究［J].化学教学，2006，（10）：16-19

1008-0546（2011）03-0063-03

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