例谈初中化学概念教学中的变式和迁移策略

祝钱

摘要： 为提升初中化学教学中概念教学的有效性，结合化学课堂教学实际，介绍基于概念外延和内涵的静态“概念性变式”、概念形成过程的动态“过程性变式”以及概念多角度表达的“多维性变式”等不同的变式策略。应用这些变式和迁移策略，有助于学生对化学概念本质的理解，提高化学课堂教学的实效。

关键词： 初中化学; 概念教学; 变式和迁移策略; 教学交流

文章编号： 1005-6629（2020）03-0089-04

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

化学概念是在化学科学发展过程中建立起来的，是化学现象和化学事实的概括化和抽象化的思维形式，能反映同类事物的化学运动规律和本质属性。因此，化学概念在化学教学中常位于先导性的位置。但是，化学又是一门与微观层面打交道的学科，这就造成化学概念建构本身就具有抽象、不可见、不易理解性。所以，在日常化学概念教学的过程中常有类似文科教学的场景，教师直接抛“概念”，学生不加理解地“背”概念的情况出现。这就造成学生不能直观、清晰地认识化学概念建构的全过程，产生以下一些问题： 学生观念

中的旧概念、既有经验对新概念造成干扰，学生对易混淆概念辨析不清，学生不会用已学概念分析并解决实际问题等。为了解决化学概念教学中学生“背”概念的问题，尝试结合化学课堂教学实际，通过巧用各种“变式方法”以提升化学概念教学实效。

1  基于概念内涵与外延的概念性变式

概念的内涵是指概念所具有的含义，它用来表示某种事物的特定属性。外延指的是某个概念依据其内涵所能适用的范围边界。目前在概念变式教学中，可以围绕概念的外延和内涵进行教学设计，以加深学生对概念的理解。

1.1  基于概念外延的正向变式

根据每一个概念的内涵都可以寻找到该概念所对应的范围边界，在其边界内的所有事物都应该符合概念内涵所界定的共有属性。所以，在教学中教师可以将概念外延空间内符合概念内涵的事物举出正向例子（简称： 正向变式，或称“举正例”），让学生通过观察、判断、比较形式上不同但本质属性相同的事物，进而提高学生对概念内涵的认知能力[1]。

[示例1]在初学氧化还原反应中，根据氧化剂和还原剂的概念，学生对于一些简单反应如： C+O2点燃CO2，其氧化剂、还原剂的判断还比较清晰，但是对于复杂反应尤其是氧元素分布于多个反应物中的时候，部分学生的判断就会发生偏差，因此笔者设计了如下变式环节。

变式1： S+O2点燃SO2;

变式2： H2+CuO△Cu+H2O;

变式3： 3CO+Fe2O3△2Fe+3CO2。请同学们通过上述三个反应的化学方程式，判断哪类物质属于氧化剂，哪类物质属于还原剂？

设计意图： 通过设计单质-氧气、单质-含氧化合物、含氧化合物-含氧化合物之间的反应，将概念外延空间符合概念内涵的事物多形式化举例，让学生在初学氧化剂-还原剂这一概念时，丰富对不同形式氧化剂的认识，加深对这一概念的理解。

1.2  基于概念内涵的反向变式

概念的反向变式，就是基于概念的内涵属性，列举某些具有易和该概念内涵属性相混淆的事物，通俗点说就是举反例。通过这样的反向变式教学，可以使学生对概念的理解更加精确，同时帮助学生排除认知结构中既有的无关属性的干扰，给学生可能出现的概念混淆打好预防针[2]。

[示例2]在进行“常见的酸”有关酸概念的教学过程中，学生在学习完硫酸、盐酸和硝酸之后，教师让学生通过观察三种酸的电离方程式找出三者间的共性点，引导学生得出酸的概念定义，为了加深学生对此概念的理解，同时消除前概念、易混淆概念的干扰，笔者设置了如下环节。

变式1： “H3PO43H++PO3-4， CH3COOHCH3COO-+H+， HnROmnH++ROn-m”。请同学们根据上述电离方程式，判断上述物质是否属于酸。

变式2： “①NaHSO4Na++H++SO2-4;②有酸味的物质”。请同学们通过上述電离方程式和相关表述，判断哪些物质是酸？

设计意图： 变式1是典型的正向变式，在学生概念初步形成阶段，利用正向变式有利于学生对刚刚形成的概念进行初步强化，加强学生对概念的理解。而变式2是典型的反向变式，通过两个典型的反例，可以让学生在概念后期巩固的过程中，排除既有认知与易混淆概念对现概念的理解，以提高学生对于概念本质精准辨析的能力。

1.3  基于概念标准化表达的非标准化变式

在概念变式教学中还存在一种情况是，正常的教学中概念的给出方式是标准化方式，但在实际问题中，往往给出的是非标准化的表达。学生由于对标准化表达产生先入为主的“刻板印象”，因此会对非标准化表达造成错误的判断。因此在变式教学中，教师还要教会学生知道标准化与非标准化变式实则是等价的，这样才算真正理解了概念的本质[3]。

[示例3]在“认识置换反应”这一环节的教学中，为了帮助学生直观理解该反应，教师往往给出反应的标准化定义： A+BCAC+B。虽然该标准化定义可以非常高效地帮助学生记忆置换反应的形式，判断出哪些反应是置换反应。但当问题是以非标准化的方式呈现时，会造成学生对概念的误判，如学生根据上述字母标准化方程式对反应“4Na+3CO2△2Na2CO3+C”的判断错误率高达82%。因此，笔者对该环节进行了重新设计。

“请同学们观察上述硫酸、盐酸分别与活泼金属的反应，从反应形式上看这些反应有什么共同点？”在教师引导下，学生得出置换反应概念。“请同学们将上述概念，用文字方程式来进行表达。”学生自行得出文字方程式“单质+化合物新单质+新化合物”。最后教师再出示如下变式：

变式1： H2+CuO△Cu+H2O①

变式2： CO+CuO△Cu+CO2②

变式3： A+BCAC+B③

变式4： 4Na+3CO2△2Na2CO3+C④

设计意图： 刻意回避用字母方程式对置换反应概念进行标准化定义，因为一旦呈现该标准化定义，学生会不自觉地以字母方程式作为判断标准而造成对非标准化反应④判断的高错误率发生。笔者让学生建立一个更加符合置换反应本质的文字方程式作为新的标准化定义，借此来判断反应是否为置换反应，消除了由于字母方程式标准化定义对方程式④造成的干扰，同时也能更好地加深对置换反应形式的理解。

2  基于概念动态建构的过程性变式

大部分化学概念的形成是在学生动态思维过程中实现的，而上述偏于静态的“概念性变式”无法全面反映这种动态的特点，因此有时教学便需要创设动态的过程性变式，如采用由点到线的阶梯层次性变式或者由点及面的发散性变式，以此来引导学生的思维，促进学生对概念的理解。

2.1  阶梯层次性变式

概念的表达往往只是用简洁的文字进行表述，会造成学生对初学概念没有深入的理解。因此有时新概念的教学要把握好概念形成的过程，由浅入深、阶梯式向上构建出新概念。对于这样一类知识概念的建构，教师要建构合适的“支架”，在教学中利用学生的既有认知水平、生活经验搭建认知梯子，创设符合学生认知演进规律的层次性变式，帮助学生对新概念的理解[4]。

[示例4]“元素”这一概念的教学，对于初学化学的学生来说，一开始在理解上是有一定困难的。因此，笔者设计了如下的变式。

变式1： 教师展示战斗机、直升机、轿车、航母、运输船、卡车等交通工具的照片，并请学生将上述交通工具进行归类。

变式2： 由于学生在学习元素之前已经建立起同位素原子的概念，所以此时教师再展示一张图片（含有非常多代表碳、氧原子的小球），并请学生对上述小球进行归类。

变式3： 出示书本上碳、氧原子同位素表格，让学生阅表建构元素的概念。

变式4： 请同学们说出原子和元素的区别与联系。

设计意图： 变式1通过生活中归类的思想，引导学生体会到： 集合归类之后的那个“飞机、车、船”的概念与图片中具体交通工具的概念在层级上的不同和联系。变式2是让学生在简单的分类中体会到： 某一个氧原子（或碳原子）和其归类出的那一堆氧原子（或碳原子）的联系与不同。变式1到变式2的设计，力求实现学生能将生活中个体-集合体的概念向化学学科中迁移。最后再通过变式3，科学地建构起元素的概念，通过变式4对照教学，巩固对元素、原子概念的认识。

2.2  面式发散性变式

对概念的动态理解和巩固不单只有阶梯层次性变式，也有基于某个概念点，由点到面的变式。此类变式也可称为面式发散性变式，该变式可用于通过两个化学量的比值来定义的概念教学。如对于“溶液溶质质量分数”概念的教学就比较适用于此法[5]。

[示例5]原题： 20℃时，10克氯化钠溶解于90克水中，所得溶液溶质质量分数为多少？

变式1： 将上述溶液倒出一半于另一烧杯中，则剩余溶液溶质质量分数为多少？

变式2： 在余下的溶液中再添加10克水，所得新溶液的溶质质量分数为多少？

变式3： 向另一烧杯剩余氯化钠溶液中加入5克氯化钠，则所得溶液溶质质量分数为多少？

变式4： 原题中溶液浓度由10%变为5%，需要加水多少克？

变式5： 原题中溶液的溶质质量分数变为20%，需要加入多少克氯化钠？

变式6： 将50克20%的氯化钠溶液和原题溶液混合，所得溶液溶质质量分数为多少？

设计意图： 力求创设不同的问题情境，让学生对于溶液溶质质量分数公式进行发散性变式，在多样的变式过程中，多角度促进学生对溶液溶质质量分数概念公式的理解，并在实际问题解决中，初步掌握溶液溶质质量分数计算公式及其变式公式的使用方法。

3  基于概念多元呈现的多维性变式

化学中的概念有时不仅只有一种表达方式，其还有多种其他的表达方式。常见的概念表达方式主要有： 文字描述式、表格呈现式、曲线呈现式、图形呈现式、公式呈现式等。因此，有时采用多样的表达方式，对于深化学生对概念的理解会起到更加明显的效果。如对于质量守恒定律“在化学变化中，参与反应的反应物质量与生成物质量相等”这一概念的理解，学生若仅从字面理解概念，则不会有更加全面而形象的理解。因此对质量守恒这一概念进行了多元呈现方式的变式。

变式1： 请通过下表1的数据，判断反应物是哪些物质？而生成物又是哪些物质？

表1  反应前后各物质质量表

物质甲乙丙丁

反应前的质量（g）5.03.04.03.0

反應后的质量（g）2.22.04.46.4

变式2： 请同学们根据图1曲线，判断哪种物质是反应物？哪种物质是生成物？

图1  反应前后各物质质量变化图

变式3： 判断固态物质存在与否可以通过XRD图谱。图2为反应前后XRD图谱。请同学们判断反应物和生成物分别是哪些物质？

图2  XRD图谱

变式4： 2g氢气和9g氧气充分反应能生成11g水，请你分析该表述是否正确？并说明理由。

变式5： 随着蜡烛的燃烧，其质量越来越小，这与质量守恒定律表述不符。请同学们判断这样的说法正确吗？并说明理由。

设计意图： 通过变式1表格变式，让学生初步对质量守恒定律中“参与反应”这一词组有深入的理解，通过变式2曲线变式与变式3图像变式，可以继续巩固和深化对于质量守恒定律的理解，最后通过变式4和变式5的文字变式，让学生学以致用，利用所学概念对具体问题进行解释，不但加深学生对概念的理解，同时也培养学生对化学用语科学组织与表达的能力。

总之，关于化学概念的变式策略，关键在于一个“变”字。教师通过多样问题的创设，首先丰富了概念知识呈现的方式，推动了课堂承载信息量的增加，让抽象的概念变得更加形象，提高了课堂教学的效率。同时，学生在多元信息的获取过程中，可以有效拓展自身的视野，有助于发散性思维的培养。

参考文献：

[1][2][3]顾非石， 顾泠沅. 诠释“中国学习者悖论”的变式教学研究[J]. 课程·教材·教法， 2016， 36（3）： 86～91.

[4]肖彬清. 新课程高中化学“概念教学”的有效策略[J]. 中学化学教学参考， 2014， （9）： 14～15.

[5]陆庭銮. 初中化学概念的教学处理[J]. 化学教学， 2012， （9）： 28～31.