初中化學“前概念”調(diào)查及教學啟示

1、初中化學“前概念 ”調(diào)查 及教學啟示、研究的目的及方法1. 研究目的。筆者在日常教學中體會到學生對 科學概念的認 知來源廣泛，錯綜 復 雜 ，所形成的“ 前概念 ” 又具有 頑 固性、自 發(fā) 性、 隱 蔽性和反復性的特點。故期待通過 此次 調(diào)查 ，為 初中化學教學提供參考和依據(jù)。2. 研究方法。本研究采用問 卷 調(diào)查 （ 問 卷附后）的方法，對 我區(qū)初中化學吳良根名師 工作室成 員所在學校（共12 所學校， 2 所學校 處 于市區(qū)中心，10 所學校 處 于 鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng) 村或城郊接合部）初三年級 72 個班 級 2880 名學生 進 行了 測查 。 問 卷 調(diào)查 于開學第一周進 行，共 發(fā) 放 問

2、卷 2880 份，回收有效問 卷 2831 份， 問 卷回收率98.3%。為 了使 “ 前概念 ” 的 選擇 有據(jù)可循，筆者在設計調(diào)查試題時查閱了 現(xiàn)階 段當?shù)匦W三至六年 級 的科學教材，初一、初二生物教材，初二、初三物理教材。根據(jù)相關(guān)教材內(nèi)容 進 行 問題 的 選編 。除此之外，還 適當 結(jié) 合學生可能的生活經(jīng)驗進 行了 補 充。此次 調(diào)查問 卷多采用不定項選擇 的方式，最大限度地讓 學生 對 每個 選項 的 觀 點 進 行真 實 、主 觀 的判斷。 該問 卷共 設 12 道 題 ，具體內(nèi)容及題 目來源 詳見 表 1。表 1 問 卷 設計 雙向 細 目表調(diào)查結(jié) 果及教學啟示1. 基于物理學

3、習 ，體 現(xiàn) 化學特色。關(guān)于 “ 科學探究 ”這 一主 題 ，由于物理實驗 與化學 實驗 會涉及相同的實驗儀 器和相似的 實驗 操作， 導 致多數(shù)情況下，學生的物理學習對 化學學 習 形成正遷移。但也會因 為 學科特點 導 致教學 時側(cè) 重點有所不同；某些操作因?qū)W科需要，操作要求不同。有 時 學生不注意比較 區(qū)分，加之學生思維 分析能力 較 弱，也會 產(chǎn) 生 “ 相異構(gòu)想 ” 。（ 1）酒精燈的使用。學生對 酒精燈的使用有一定的認識 ，如：知道“ 熄 滅 酒精燈應 用燈帽蓋 滅” 的學生占 總 數(shù)的98.2%， “ 不能用燃著的酒精燈引燃另一盞 酒精燈 ”占94.5%， “ 酒精燈不用時應 蓋

4、好燈帽 ” 占93.6%， “ 必 須 使用酒精燈的外焰加熱”占 91.7%。但對 于如何加 熱 及有關(guān)的 細節(jié) 了解得不太清楚，如：36.7%的學生認為“ 將酒精燈火焰直接對 準物 質(zhì) 加 熱” 是正確的；認為“ 正燃著的酒精燈不慎打翻，應 用抹布蓋 滅” 的比率達到了92.3%。由此可 見 ，學生在初二物理的基礎 上已基本掌握了使用酒精燈的方法，但至于 “為什么要 這 么操作？ ”“ 其中的原理是什么？” 卻是一知半解。教學中，教師應讓 學生主 動 呈 現(xiàn)對 酒精燈使用的掌握情況，并不斷追問 ，啟 發(fā) 學生思考每一步操作規(guī) 定背后的原因，激發(fā) 學生的 問題 意 識 ，加深 對 操作的理解和

5、感悟。對較難 的部分，教師 可以 結(jié) 合初中教學的需要，放到相應 的章 節(jié) ，利用化學原理加深學生的理解。（ 2）托盤 天平的使用。知道“ 不可直接稱量化學藥 品的 質(zhì) 量 ” 的學生占 總 數(shù)的97.7%， “ 稱量前 應 將游 碼歸 零， 調(diào)節(jié) 天平平衡 ” 占 92.7%， “ 砝 碼 放在右 盤” 占 80.3%，有52.8%的學生認為“ 可用手移 動 游 碼” ，高達96.5%的學生知道“ 稱量物質(zhì)質(zhì) 量 時 ， 應 先放物 質(zhì) 再放砝 碼” 。但與此同時 ，又有67.9%的學生認為“ 稱取一定 質(zhì) 量的物 質(zhì)時 ，先放物 質(zhì) 再放砝 碼” 也是正確的?？?見 ，物理教學中強調(diào) 了使

6、用天平的步驟 ，卻不 強調(diào) 操作 細節(jié) ；學生 對“ 稱取物 質(zhì)質(zhì) 量 ” 的操作方式根深蒂固，影響了化學實驗 中 對“ 稱取一定 質(zhì) 量物 質(zhì)” 的比 較 與思考。教學中，可以嘗試 增加學生 試誤 的體 驗 ， 讓 學生在沒有明確“ 如何稱取一定質(zhì) 量物 質(zhì)” 操作的情況下，獨立進 行操作。學生很容易發(fā)現(xiàn)“ 先放物 質(zhì) 再放砝 碼”這 一固有操作所存在的問題 ，從而深刻感受兩種操作的差異，掌握正確的操作方法。（ 3）量筒的使用。對 量筒內(nèi)液體的正確讀 數(shù)方法，99%的學生知道不能仰視 或俯 視 ；而在 這 99%的學生中有18.8%的學生認為 只要 視線 與液面 齊 平即可，分不清凹液面最低

7、 處 與最高 處 的差 別 。能用文字較為 科學、準確描述讀 數(shù)方法的學生，占總 人數(shù)的 29.8%?？赡艹醵锢斫虒W中剛 接觸并使用量筒，所以對 量筒的 規(guī) 范 讀 數(shù)要求并不嚴 格，只要求 讀 數(shù) 時 平 視 即可，沒有強調(diào) 凹液面最低處 與最高 處 的差 別 。因此化學教師 在教學中，可 結(jié) 合 “ 配制一定 質(zhì) 量分數(shù)的溶液” 教學內(nèi)容 對 學生 進 行 誤 差分析，引導 學生體會 這 種 細 微差 別帶 來的差異，突出化學科學的嚴謹 與準確。（ 4） 檢查 裝置氣密性。該題選 自初三化學，內(nèi)容較難 ，但所涉及的原理來源于初二物理。四個選項 被 選 的比例依次為 28.9%、 32.1

8、%、 20.2%和 33.0%。 經(jīng) 分析可能存在 這樣 的 問題 ：一方面，經(jīng)驗 的缺乏 導 致學生 對圖 示裝置 難 以理解；另一方面，知 識 的掌握不同于在實際 情形中的運用。當然，也不排除學生沒有掌握氣壓 原理的可能。也就是說 ， 這 部分內(nèi)容 對 學生而言是全新的，他們 有理 論 基 礎 ，但未必有分析 問題 的方法。因此，教學中，應 盡可能 給 學生提供 實 物， 進 行演示，并通過現(xiàn) 象觀 察引 導 學生利用物理原理理解裝置氣密性判斷的方法。此類題 型不宜 紙 上 談 兵式地一筆 帶過 ，一定要在學生理解的基礎 上， 發(fā) 展學生的空間 想象能力。2. 基于原有 認識 ，注重 “撥

9、 亂反正 ” 。在 “ 身 邊 的化學物 質(zhì)”這 一主 題 下，我 們 看到，學生對 身 邊 的物 質(zhì) ，如空氣、金屬等比 較 熟悉，常常會因為習 以 為 常而把日常經(jīng)驗 中片面的 認識 當成是理所應 當?shù)恼_ 觀 點。 這 種通 過 學生自身 觀 察，并 經(jīng)過 一定的抽象邏輯 思 維 加工而形成的“ 相異構(gòu)想 ” 是 較難 改 變 的。教 師應針對 不同 “ 相異構(gòu)想 ” 形成的原因采取相應 的教學策略進 行有意 識地 糾正。（ 1）空氣的組 成。作 為 常 見 物 質(zhì) 之一的空氣，學生認為 主要含有哪兩種氣體呢？回收試卷中 選擇 比例最高的兩項為 氧氣（ 89.2%）和二氧化碳（60.8%

10、），選擇 氮氣的學生 為 26.7%。 這 可能與學生了解光合作用、呼吸作用有關(guān)，把空氣中“ 熟悉 ”的物 質(zhì)誤 以 為“ 主要 ” 的物 質(zhì) 。在 進 行探究空氣組 成的教學 時 ，教 師應 重 視 學生已有的“ 前概念 ” ，通 過實驗 探究提供比學生原有的觀 點更 為 合理、包 攝 性更 強 的學 習 材料，并指出學生“ 相異構(gòu)想所存在的 問題 和形成的原因，讓 學生意 識 到原有 認識 的不足與缺陷，否則 學生容易將所學內(nèi)容與“ 前概念 ” 割裂開來，一旦遇到與原情境相似的問題 ， “ 前概念 ” 又會萌 發(fā) ，不利于科學概念的深入人心。（ 2）干冰升華 。干冰升 華 是物理中 講 解

11、 “ 升 華” 的重要例子，也是初三化學中理解二氧化碳用途的一個方面。對 干冰形成的白霧 ，有58.3%的學生認為 是 “ 干冰升華 使空氣中的水蒸氣液化形成的小水珠” ，有28.9%的學生認為 是 “ 干冰升 華 形成的二氧化碳氣體” ， 11.0%認為“干冰升 華 使空氣液化形成的小液滴” ， 6.9%認為“ 干冰熔化形成的小液滴” ?？?見 ， 絕 大部分學生知道“ 干冰升 華” ，但 對“ 氣 ”“霧” 等 現(xiàn) 象的區(qū)分并不是很明確。因此，在教學中，教師 大可 讓 學生 說 出自己 對 干冰的 認識 ，只要教會學生如何辨析 “ 氣 ”“霧”“煙 ” ， 讓 學生逐步排除錯誤認識 ，即可

12、 獲 得有關(guān)干冰升華 形成云 霧 的科學表述。（ 3） 鐵 生 銹 的條件。 鐵 生 銹問題 在六年 級 科學中探究過 。教材通 過設計 的 對比 實驗 ， 讓 學生 觀 察 現(xiàn) 象，得出正確的結(jié)論 。 63.3%的學生知道鐵 生 銹 與水和氧氣有關(guān)，有30.3%的學生能通過 兩兩 對 比的方式 選 出正確的 實驗 分析 結(jié) 果?？?見 ，光有 對 比 實驗 的意 識 是不 夠 ，我 們還應 教 給 學生分析 問題 的方法。在這 部分內(nèi)容的教學中，教師 完全可以放手讓 學生 設計實驗 、 預測實驗 并得出 實驗結(jié)論 。在探究的 過 程中，學生體會對 比 實驗 的 設計 原理，體會教材實驗設計

13、的 諸 多 細節(jié) 的本意，在提高實驗 探究能力的同時 ，提高分析問題 、解決 問題 的能力。3. 完善知 識 體系，構(gòu)建科學模型。對 物 質(zhì) 的微 觀 世界，93.1%的學生認識 到 “ 分子之 間 有空隙 ” ， 90.4%的 認為“ 分子在不斷的運動” ， 82.6%的 認為“ 分子由原子構(gòu)成” ， 71.6%的 認為“ 原子可以再分 ” ， 70.6%的 “ 溫度可以改變 分子 間 的空隙 ” 。但同 樣 存在很大比例的錯誤認識，認為“ 物 質(zhì) 都是由分子構(gòu)成的” 占 87.2%， 認為“ 原子比分子小” 的占87.2%， 認為“ 溫度可以改變 分子的大小” 的占52.8%。可 見 ，學

14、生 對 構(gòu)成物 質(zhì) 的微粒有一定的認識 ，但在教學的側(cè) 重點和學生的理解方面逐 漸產(chǎn) 生了偏差，對 微粒的 認識 出 現(xiàn) 了以偏概全的傾 向。因此，在教學中，要強調(diào)微 觀 世界的復 雜 性，理清分子、原子、離子之間 的關(guān)系，引導 學生盡可能全面地考慮問題 ， 對 學生的 “ 前概念 ” 要引起充分的重視 ，多用打比方、類 比演示的方式幫助學生理解、構(gòu)建科學的微觀 世界模型。同時 ，教 師 在教學中要滲透科學方法教育，引 導 學生 認識 科學方法的內(nèi)涵與適用范圍 ，有助于學生“ 相異構(gòu)想 ” 的 轉(zhuǎn)變 。如使學生知道 簡單 枚 舉 法是一種不完全歸納 法；不能因氧原子比水分子小，就魯 莽地 認為

15、“ 原子比分子小” ；物理教材中“ 多數(shù)物 質(zhì) 由分子構(gòu)成” ，不能 絕對 地理解成“ 物 質(zhì) 都是由分子構(gòu)成” 。4. 強 化科學概念，補 充相關(guān) 認識 。物 質(zhì) 的物理 變 化、化學 變 化是小學六年級 科學的教學內(nèi)容之一。知道“ 易拉罐壓 扁不是化學變 化 ” 的學生占 總 數(shù)的95.0%，知道“ 醋和小 蘇 打混合 產(chǎn) 生氣泡是化學 變 化 ” 的占86.7%，知道“輪 胎爆炸是物理變 化 ” 的占84.4%，知道“ 水 結(jié) 成冰是物理 變 化 ” 的占80.7%，判斷“ 火柴燃 燒”“ 瓦斯爆炸 ”為 化學 變 化的比率 為59.6%和 55.0%?？?見 學生 對 生活中常 見 的

16、 變 化和學 過 的 變 化（醋與小蘇 打）有 較 深刻的 認識 ，且能運用已有的化學變 化概念 進 行判斷。而隨著火柴在生活中運用的減少，學生所處環(huán)境缺少瓦斯的呈現(xiàn) ，使他 們 無法 對 后兩種 變 化 進 行正確的判斷。所以，在學生進 行化學 變 化的判斷 時 ， 應 充分考 慮 學生 對 具體 變 化的了解程度，適當補 充相關(guān)反 應 的知 識 ， 讓 學生的判斷有所依據(jù)。5. 加 強 社會 聯(lián) 系，滲透化學原理。（ 1）關(guān)于 環(huán) 保。98.6%的學生知道“ 施用大量的化肥和農(nóng)藥 以提高 農(nóng) 作物 產(chǎn) 量 ” 是不 對 的，97.7%的學生知道“ 通 過 焚 燒 秸 稈為農(nóng) 作物提供養(yǎng)分”

17、 是不科學的，97.2%的學生 認識 到 “ 通 過 加高煙囪排放工業(yè)廢 氣 ” 是無用的，94.0%的學生知道應“ 提倡步行、 騎 自行 車 等 低碳 出行方式 ” 。有59.2%的學生意識 到 “ 提倡使用太陽能 熱 水器 ” 也能改善 環(huán) 境。由此可 見 ，社會媒體對環(huán) 境的關(guān)注與宣傳 ，以及前期德育、教學中有關(guān)知識 的滲透，使學生在 環(huán) 境保 護 方面具有 較 好的 認識 和 較 高的 認 同。但有些學生還 不能很好地體會新能源開發(fā) 與改善 環(huán) 境之 間 的 聯(lián) 系， 說 明學生沒能真正把握環(huán) 境治理與化學發(fā) 展的關(guān)系。在平時 的化學教學中，教師應 不斷滲透 環(huán) 保意 識 ，介 紹 化

18、工生 產(chǎn)對環(huán) 境造成危害的同時 ，也 為 治理 環(huán) 境 問題 做出了重要貢 獻。在加 強傳統(tǒng) 能源與新能源對 比的同 時 ， 讓 學生體會 對 新能源的開發(fā) 要關(guān)注 環(huán) 境 污 染。（ 2）關(guān)于健康。93.6%的學生知道“ 缺碘會得甲狀腺疾病” ， 91.7%的知道“ 缺 鐵會患 貧 血癥 ”“ 蒸 饅頭時 可加入適量小蘇 打 ” ， 選擇“ 將氮氣充入盛有食品的包裝袋中 ” 占 89.2%，知道不能“ 加 過 量 亞 硝酸 鈉 以保持肉 質(zhì)鮮 美 ” 占 74.3%， 對“ 不能用硫黃熏制生姜”“ 不能用甲 醛 溶液浸泡食用海產(chǎn) 品 ” 占 51.4%和 50.0%。學生前期 對營 養(yǎng)物 質(zhì)

19、 的學 習給 他 們 提供了正確的認識 ，而其他生活常識 會因?qū)W生個體關(guān)注度的不同呈現(xiàn) 出差異。 對 屬于媒體 熱 點的健康 問題 ，可能由于學生學習興 趣和家庭教養(yǎng)方式的差異導 致 認識 得不充分。但這 部分內(nèi)容不易形成“ 相異構(gòu)想 ” ，媒體的宣 傳 反而成 為 科學普及的良好方式。因此，教師應 當在教學中充分利用網(wǎng)絡視頻資 源，必要 時讓 情景在 課 堂中再 現(xiàn) ，提高學生的關(guān)注度，從而加強 學生 對 新知識 的 認 同感。（ 3）燃燒 條件。 該題 由初二物理課 后 習題 改 編 而來。物理教材中涉及的 “紙 火 鍋”是從水的沸點、紙 的著火點、酒精燈外焰溫度三個溫度比較 得出的，與化學分析的角度有所不同。97.7%的學生認為“紙張 是可燃物，能燃燒”