⌾余永勇
浅谈初中化学利用前科学概念的教学策略
⌾余永勇
在化学概念教学中,教师对学生的前科学概念必须有明确的认识,清楚其特征,并采取有效的教学策略,以帮助学生完成心理转变过程,实现有意义的学习。本文结合教学实例探讨了有效利用学生的前科学概念,建构科学概念的问题。
概念教学;前科学概念;迷思概念;教学策略
概念是科学理论的基础和精髓,也是思维过程的核心。初中化学的概念教学是化学课堂教学的基本内容和重要组成部分,也是化学教学的重难点之一。做好概念教学,有利于学生对化学知识的感知、理解、掌握和运用。因此做好概念的教学对学生学习化学学科具有十分重要的意义。
概念转变是科学教育研究的核心问题,国内外学者对概念转变学习理论和学科迷思概念进行了大量研究,揭示了科学概念学习的基本机制和学生头脑中的各种迷思概念[1-4]。但近年来,人们对化学概念教学的研究却很少,基本上是关于概念教学的体会,如如何识记、辨别和掌握概念等,很少涉及有关理论指导下的概念教学研究,如前科学概念的剖析与矫正,概念的有效建构等[5]。
需要特别指出的是,学生不是大脑一片空白地走进课堂的,而是带着自己成长历程中形成的对科学的朴素认识[6]。奥苏贝尔(Ausubel,1918~2008)的同化论观点对概念的习得作了精辟论述,认为学习者头脑中已有的知识结构在新概念的习得中起着至关重要的作用,当新概念与头脑中前科学概念间存在某种类属关系时,若指导者能给予有效引导,使学习者能将新概念与头脑中已有概念间的这种类属关系进行正确链接,将有利于学习者将新概念同化到自己头脑的已有概念体系中,从而习得概念。因此,如何利用前科学概念进行有效的化学概念教学,具有重要的理论意义和实用价值。
通过多年教学实践,笔者通过采用以下几种特别的教学策略,大大促进了学生科学概念的有效建构。
这一方法可在科学探究的猜想环节予以实现。在引导学生猜想时,提倡“有根据的猜想”,这样可以在很大程度上暴露学生的前概念。
例如,在探究“有关物质粒子性方面”时,可以设计以下教学情境:
师:请大家猜猜看,空气中的粒子之间有空隙吗?
生:空气中的粒子之间是没有空隙的,是连续的、紧密排列的。
师:空气中的粒子是怎样分布的?
生:空气中粒子的分布是不均匀、分层的,所有的氧气粒子在一个层面上,所有的氮气粒子在一个层面上。
师:组成物质的粒子其大小会变化吗?
生:组成物质的粒子其大小是可以变化的,受热后粒子会变大。
师:组成物质的粒子其数量会变化吗?
生:组成物质的粒子其数量是可以变化的,受热后粒子数目会增加。
师:把气体从1升的容器转移到2升的容器内,气体占据的体积会有变化吗?
生:把气体从1升的容器转移到2升的容器内,气体占据的体积仍是1升。
通过上述例子可以看出,如何引导学生暴露学生已存在的前科学概念,将使教师充分了解学生其中的根本错误,使教师能“对症下药”,必将纠正学生对此概念的错误理解,促进学生构建正确的科学概念。
要转变学生的前科学概念,仅仅告诉学生“正确”的科学概念是没有用的,学生可能记住了科学概念的定义,但并不意味着就彻底放弃了原有的错误概念。概念转变过程不是一个简单的知识替换,学生必须明确他们个人的观念或证据是不适当的或是不完整的,而科学的概念可以作为一个更具有说服力的取代物,这时概念转变才能发生。
例如,根据调查有超过三分之一的学生认为物质燃烧的过程是一个质量减少的过程,燃烧后剩余物质的质量一定比燃烧前可燃物的质量小。通过实验测量镁带燃烧前后以及红磷燃烧前后质量的测定,分析得出质量守恒定律,使学生明白物质燃烧后质量减少是没有把参加反应以及反应后生成的各物质的质量都考虑进去。从而使他们明确个人原来的观念或证据是不适当的或是不完整的,而科学的概念更具有说服力。
初中学生在接受正统科学教育之前,就已经通过对日常生活中的一些现象的观察和体验,形成了许多概念。在这些概念中,一些是反映客观世界的朴素概念,但更多的是有悖于科学的错误概念。我们把学生头脑中存在的错误概念或与科学概念不完全一致的认识叫迷思概念。迷思概念不能正确地反映事物的本质而仅仅反映事物的一些表面现象,违背了科学道理[7]。学生头脑中的迷思概念是形成正确科学概念的基础。因此在具体教学过程中,应采取适当的教学策略,有效的利用学生的迷思概念,进行修正和重建,直至形成完整而正确的科学概念。
模型在教学中是一种解决问题的方法,模型教学的最大好处就是能将枯燥的微观结构知识转化成有趣的、比较容易理解的画面。能够打开学生的知识视野,激发学生的想象空间,学生的理解就会更深入。通过运用模型可以突出重点,抓住本质特征和属性,可以消除学生思维方面的片面性和表面性,提高学生思维的独立性、批判性和创造性,从而使学生能够对自己从生活中形成的前科学概念分析区别,抛弃错误概念,形成正确的科学概念。教学中可以充分运用或创造条件,运用模型,从而为大面积提高教学质量打好基础。
例如在“分子和原子”一节教学中讲分子有关知识时,由于分子比较抽象,现实中独立的分子看不见,因此给教学带来一定的困难。但通过运用宏观物体建立模型,如用大米和大豆来类比水分子和酒精分子,便能使抽象的分子具体化、形象化,就可以很好地启发学生去认识和理解,收到较好的教学效果。
教学实践证明,学生的思维方法直接关系到对知识的理解、掌握和吸收[9]。学生学习过程并不都是新信息的点滴累积过程,而是学生关于自然现象的原有概念的发展或转变,我们教学的重点不在于学习者的主动调适,而是侧重于教师的适当干预,为新的思维方式提供“支架”。
例如在讲“酸与金属反应”时,可以给学生做三个实验:把锌粒分别放在盛有稀硫酸、浓硫酸和稀盐酸的试管里让学生观察,结果学生发现盛有稀硫酸和稀盐酸的试管里有氢气放出,盛有浓硫酸的试管里没有氢气放出。这会让学生觉得这一事实违背了教材中介绍的金属跟酸反应的规律:在金属活动性顺序中,排在氢前的金属能置换出酸里的氢。这时教师可及时向学生解释浓硫酸具有强氧化性这一特殊性是导致这种现象产生的原因。
通过上述教学,让学生明白在我们研究物质的化学变化及其规律时,既要注意同类物质的共性,又不可忽视某些物质的个性。原理或规律是相对的、有条件的,一切应从实际出发,具体问题要具体分析。
从心理学情感理论来看,学生进行得愉快和谐,富有成效的合作学习,自然会产生快乐有趣的情绪气氛。这种学习氛围一旦形成并保持下去,必会给学生带来高涨的学习热情。
合作学习旨在挑战他们已有的概念并引导他们在必要的时候修正他们的前科学概念,它可以克服个体知觉系统的局限性。学生与学生之间通过合作、交流与讨论,使他们超越自己原来狭隘的认识,了解彼此的见解。而且,在合作学习中,每个学生都是积极的参与者,在自由平等、相互信任的气氛中最适宜表达各种荒诞的观念,这些荒诞的观念有些是自相矛盾的,在激烈的争论和积极的思考中,常常会促使他们认识到自己原有认识的片面性和不合理之处,从而萌发一些新的猜想,这些猜想往往已经走进真理的边缘。
学生的前科学概念,有的是正确的,有的则是错误的,它积蓄着极大的教学能量,是学生建立科学概念的基础[10]。因此教师要充分重视学生已有的前科学概念,整合优化教学策略,把握学习起点,使学生形成精致的、正确的科学概念。
[1]胡卫平,刘建伟.概念转变模型:理论基础,主要内容,发展与修正[J]学科教育,2004,(12):24~38.
[2]Mansoor Nia.How to Facilitate Students’Conceptual Understanding of Chemistry: A History and Philosophy of Science Perspective[J].Chemical Education International,2005,6(1):1~5.
[3]Reinders Duit,David F.Treagust. Conceptual Change: A Powerful Framework for Improving Science Teaching and Learning[J].International Journal of Science Education,2003,25(6):671~688.
[4]王秀荣,范林,魏锐.化学反应的阶段隐喻及迷思概念[J].化学教育,2012,33,(9):69~71.
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[7]邹小斌.基于科学概念有效形成的课堂教学策略研究[Z].浙江杭州江南实验学校.
[8]陆林忠.例谈初中科学迷思概念修正和重建的教学策略[J].中国教师(京),2012,9上:62~65.
[9]刘媛媛.融入化学教育中的科学思维方法培养[J].教育理论与实践,2004,(9).
[10]李燕.转化前概念,实施有效教学[J].化学教与学(南京),2012,10:16~17.
江西省上饶市婺源县朱熹中学 333200)