中学生元素观建构的研究

刘春萍

摘要：培养学生的科学素养是科学教育的一个永恒目标。新课标在教学建议中特别强调要重视引导学生形成基本的化学观念。使学生形成基本的化学观念是化学学科的一个重要教学目标，元素观是化学观念中的核心观念。本文调查了中学生元素观的建构情况，并针对中学生形成和运用元素观较差的情况提出元素观的建构策略。

关键词：元素观；建构；策略

一、问题的提出

培养学生的科学素养是科学教育的一个永恒目标。新课标提出，化学课程的基本理念是 “立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，着眼于提高21世纪公民的科学素养，构建‘知识和技能、‘过程和方法、‘情感态度和价值观相融合的高中化学课程目标体系。” 新课标在教学建议中特别强调要重视引导学生形成基本的化学观念。使学生形成基本的化学观念是化学学科的一个重要教学目标，元素观是化学观念中的核心观念。

二、中学生元素观建构现状的调查

1、调查目的

为了了解中学生对元素观建构的情况及其存在的问题，本文以解释性问题为基本方式，通过调查问卷的方法进行研究。要求学生解释和回答的问题主要涉及与元素观相关的核心基本概念。

2、调查项目设计及评分标准

元素观调查问卷

1.谈谈你对元素的认识。

2.谈谈你对元素性质的认识。

3.从化学的角度谈谈你对物质的认识。

4.谈谈你对物质转化的认识。

5.结合碱金属的学习，谈谈你对金属性的认识。

6.结合卤素的学习，谈谈你对非金属性的认识。

研究者首先对学生进行编码，然后对每一个学生的每一项作答的关键性表述用红笔画出，根据评分标准打出分数。对元素的理解和元素性质的理解按照作答的错误性、朴素性和期望性水平进行编码，其中作答水平错误的定为水平1、朴素水平的定为水平2、理想水平的定为水平3。本研究对于作答者物质和物质转化的认识的分析，是根据他在项目中的作答情况进行的。其中作答为认识水平的定为水平1、知识的理解不全面定为水平2，知识的理解定为水平3。本研究对于作答者金属性和非金属性的认识的分析，也是根据他在项目中的作答情况进行的。其中作答为只说出知识是什么的定为水平1、还能用结构进行解释的定为水平2、能形成模型化理解的定为水平3。

3、调查方法

调查选取洪洞一中高一两个班399，400的学生。共发放问卷83份，收回有效问卷83份。其中，399班43份，400班40份。调查在2015年2月24日晚自习进行，测试时间45分钟。作答是在研究者的监控之下进行的，以保证作答的真实性。

4、结果分析

分析结果表明，高一学生对对元素的理解回答错误的达到了84.33%，处于朴素水平的有13.25%，处于理解水平的只有两个同学，对元素性质的理解回答不出来的就有68.67%，处于朴素水平的有24.10%，处于理解水平的只有三个同学，对物质的认识处于认识水平的学生有62.65%，处于理解水平的也只有三个同学，有33.73%的同学虽有了一定的理解，但还存在缺陷，只能在水平2。对物质转化的认识情况稍好一点，有89.16%的学生处于认识水平，对金属性和非金属性的调查显示，有60.24%的学生知道具体元素的金属性和非金属性是什么，但却不知道为什么，不能从结构方面去分析，仅有24.10%的学生能运用结构理论去分析为什么的问题，但还形不成性质研究模型，有3.16%的同学能运用模型去解决问题，说明他们已经具备了一定的化学观念。

以上分析可以看出，高一学生的元素观大多处于水平1程度，说明尽管经过了初中的学习和中考，但绝大多数学生元素观的意识和建构都处于较低的状态和水平。从调查结果看，尽管学生对元素的概念有一定的认识，但是，理解层次浅，水平低。

5、本次调查揭示的问题

学生形成和运用元素观的情况较差。这与目前教学中较重知识和技能的传授，而不重视学生科学观念的形成有关。

三、元素观建构的教学策略

根据化学元素观的内涵以及上述建构原则，结合教学实践，提出化学元素观建构的教学策略。

（1）在元素概念基础上形成物质的基本分类

元素概念是化学科学的一个基本概念，是中学生化学学习中的一个核心概念。通过元素概念的学习，使学生形成物质的元素性认识，认识到几千万种物质只是百十余种元素的基本组合。从元素组成的角度学习物质的分类，对物质世界形成有序的认识，纯净物可以分为单质和化合物，化合物可以分为氧化物，酸、碱、盐等。通过酸、碱、盐通性的学习，使学生认识到物质的性质与物质的组成有关，物质的组成的相似性可能导致物质的性质的相似性。通过单质、氧化物、酸、碱、盐之间关系的学习，使学生了解各类物质之间的转化关系，在此基础上进一步体会按照元素组成对物质进行分类的意义。

（2）在原子结构认识的基础上理解元素是如何形成物质的

在元素概念的基础上，形成了对元素与物质关系的基本了解，但要真正理解元素与物质的基本关系，必须理解元素是怎样组成物质的以及一种元素为什么能组成不同的物质。而要达到这样的理解，必须从原子结构的角度进行认识。元素的原子由原子核和核外电子构成，电子在原子核外很小的空间内作高速运动。在化学反应中，原子核没有变化，只是核外电子运动状态发生了变化，从而造成物质组成和性质的变化。

（3）在元素周期律学习的基础上形成元素性质研究的基本模型

元素周期律归纳了看似杂乱无章的化学元素之间的相互联系和内在变化规律，提示了元素周期律的实质是元素原子的结构呈周期性变化。元素在周期表中的位置反映了元素原子结构的特点以及由此决定的元素的性质，因此，可以根据某元素在元素周期表中的位置，推测它的原子结构和有关性质。元素的金属性和非金属性与元素的相关物质的性质存在着基本的关系。从元素的原子的结构或在周期表中的位置可以预测其金属性和非金属性，进一步预测相关物质的性质。

（4）在专题性学习中建构化学元素观

化学元素观的内涵极其丰富，其中涉及许多化学概念的学习和化学事实的学习，但是由概念和事实转化为观念并不是一个自动的过程，需要通过“观念为本”的专题性学习帮助核心观念的形成和建构。美国学者艾里克森提出了“观念为本的教学”设计方法：（1）把核心观念转化成一些基本理解；（2）把基本理解以“基本问题”的形式表达，以问题驱动教学和学习，促进学生的基本理解；（3）根据基本问题设计教学活动、学习活动和评价活动，让学生在参与基本问题的讨论和学习中达到基本理解，形成核心观念。

（5）在元素观指导下的应用性学习中丰富元素观

化学元素观建构的价值就在于形成化学的思维方法指导化学的学习和研究。因此，在学生的化学元素观达到一定水平的时候，就要充分利用已经形成的元素观指导新的相关内容的学习，通过应用性学习进一步丰富化学元素观。

参考文献：

[1] 武永兴编译.化学中的主要观念.化学教育，1994，5

[2] 毕华林.基于化学基本观念构建的教科书设计 化学教育，2007 10

[3] 王磊等.在新课程中如何进行基于核心观念建构的教学设计.化学教育， 2005 1 P17