運(yùn)用圖式理論指導(dǎo)初中化學(xué)概念教學(xué)

摘要:本文在介紹圖式理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)初中學(xué)生的年齡特點(diǎn)與知識(shí)結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生頭腦中的圖式與教材中提供的文本相互作用，幫助學(xué)生迅速形成清晰的化學(xué)概念。

關(guān)鍵詞:圖式理論;初中化學(xué);概念教學(xué)

文章編號(hào):1005-6629(2010)09-0013-03 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

圖式理論是由德國哲學(xué)家、心理學(xué)家康德于1781年提出的，德國現(xiàn)代心理學(xué)家巴特利特應(yīng)用了圖式概念，后經(jīng)美國人工智能專家魯梅爾哈特等人的研究，最終把圖式理論發(fā)展為一種完整的現(xiàn)代圖式理論體系:認(rèn)為圖式是大腦中為了便于信息儲(chǔ)存和處理，而將新事物與已有的知識(shí)、經(jīng)歷有機(jī)地組織起來的一種知識(shí)表征形式，是相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)構(gòu)成的完整的信息系統(tǒng)。簡單地說，人們過去經(jīng)歷或?qū)W習(xí)的情景、知識(shí)等，有時(shí)會(huì)忘記得一干二凈，有時(shí)會(huì)在大腦中儲(chǔ)存起來。我們的大腦到底是怎樣儲(chǔ)存東西的呢?大腦好比一個(gè)圖書館，記憶的東西并不是雜亂無章的，而是分門別類地編排，我們自然能有條不紊地找到所需要的東西。同理，大腦也能把過去的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，分成若干個(gè)“單元”、“組塊”、“系統(tǒng)”存儲(chǔ)起來，這些就是“圖式”。按照?qǐng)D式理論，人們?cè)诶斫庑率挛飼r(shí)，需要將新事物與已知的概念、過去的經(jīng)歷等背景知識(shí)聯(lián)系起來;認(rèn)為人們已經(jīng)具有的知識(shí)以及知識(shí)結(jié)構(gòu)對(duì)當(dāng)前的認(rèn)知活動(dòng)起著決定性作用;任何語言材料，無論是口頭上的還是書面上的，本身并無意義，它只是指導(dǎo)人們?nèi)绾胃鶕?jù)自己原有的知識(shí)將其恢復(fù)或構(gòu)成。而化學(xué)概念則是反映物質(zhì)物理屬性和化學(xué)變化的本質(zhì)屬性，學(xué)生形成化學(xué)概念，感知是第一要素，概念內(nèi)容的具體化又是學(xué)生形成化學(xué)概念的第一個(gè)起點(diǎn)，根據(jù)初中學(xué)生年齡特點(diǎn)與知識(shí)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用圖式理論指導(dǎo)初中化學(xué)的概念教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)概念的興趣，為初中化學(xué)的概念教學(xué)提供新的視角。

1通過圖式變量指導(dǎo)初中化學(xué)概念教學(xué)

圖式理論描述的是具有一定概括程度的知識(shí)，而不是定義，也就是說，圖式既描述事物的必要特征，又包括其非必要特征，其所描述的知識(shí)是由一部分或幾部分按一定的方式組合起來的，其中的組成部分被稱之為變量。例如，動(dòng)物的圖式包括有皮膚、能活動(dòng)、吃食物、呼吸空氣;鳥的圖式包括有翅膀、有羽毛、能飛等。總之，一個(gè)符號(hào)、一種物體等均可以看成是一種圖式。既然圖式是由變量組成的，每個(gè)化學(xué)概念也都是由相互關(guān)聯(lián)的幾個(gè)部分構(gòu)成的，如果我們把化學(xué)概念看成是一個(gè)圖式的話，構(gòu)成化學(xué)概念的幾個(gè)部分便是這一圖式的變量。所以，在化學(xué)概念教學(xué)中，要想讓學(xué)生盡快掌握某一概念，首先就要分析該化學(xué)概念是由哪幾部分構(gòu)成的，即找出該化學(xué)概念圖式的變量， 然后再從中找出起關(guān)鍵作用的變量，以便從全局上把握整體與部分的關(guān)系，這樣就能為準(zhǔn)確理解和掌握該化學(xué)概念打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如對(duì)于分子、原子的概念，其變量就是“一種粒子”與“最小粒子”，我們可以通過激活“一種粒子”與“最小粒子”這兩個(gè)關(guān)鍵變量的方法進(jìn)行理解。分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子，但同時(shí)分子也是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種粒子，其中“一種粒子”的含義是:對(duì)那些由原子構(gòu)成的物質(zhì)來說，其化學(xué)性質(zhì)只能是由相應(yīng)的原子來體現(xiàn)，對(duì)那些由離子構(gòu)成的物質(zhì)來說，其化學(xué)性質(zhì)只能是由相應(yīng)的離子來體現(xiàn)。因此，對(duì)那些由分子構(gòu)成的物質(zhì)來說，其化學(xué)性質(zhì)只能是由相應(yīng)的分子來體現(xiàn)，這也就不難理解，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子與分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種粒子了。原子是化學(xué)變化中的最小粒子，但同時(shí)“原子也是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種粒子”。其中“最小粒子”的含義是:化學(xué)變化過程是原子重新組合的過程，在化學(xué)變化中原子不能再分。搞清了“一種粒子”與“最小粒子”這兩個(gè)變量的含義，也就掌握了分子與原子概念的內(nèi)涵和分子與原子的區(qū)別:在化學(xué)變化中，分子可分，而原子不可分，但原子可用重新組合成新的分子。

2通過圖式形成指導(dǎo)初中化學(xué)概念教學(xué)

圖式不是各個(gè)部分簡單機(jī)械相加，而是按照一定規(guī)律，由各個(gè)部分構(gòu)成的有機(jī)整體。構(gòu)成圖式的各個(gè)部分即變量有恒定的，也有變化的;當(dāng)一部分變量取一定值時(shí)，其他變量的取值也就受到了約束。圖式的加工過程就是通過對(duì)加工的信息進(jìn)行擬合、優(yōu)化、評(píng)價(jià)而進(jìn)行的，對(duì)某些信息的加工甚至有幾個(gè)圖式相互比擬、進(jìn)行評(píng)估，最后才能作出決策。在化學(xué)概念教學(xué)中，學(xué)生化學(xué)概念的形成是一個(gè)從對(duì)化學(xué)變化的感性認(rèn)識(shí)出發(fā)，經(jīng)過抽象、概括而達(dá)到對(duì)化學(xué)現(xiàn)象理性認(rèn)識(shí)的過程。在這個(gè)過程中，它首先是建立在以往經(jīng)驗(yàn)的舊概念和新知識(shí)聯(lián)系的基礎(chǔ)上的，然后通過新知識(shí)與原有化學(xué)概念的相互作用構(gòu)建新的化學(xué)概念，這一過程正是圖式理論所描述的原有的圖式可通過“同化”和“順應(yīng)”形成新的圖式。實(shí)際上學(xué)生在接受新概念信息的過程便是一種主動(dòng)的“猜測(cè)—證實(shí)”過程，即文字符號(hào)輸入人的大腦之后，人就不斷地在頭腦中尋找相關(guān)的圖式，直至找到能說明輸入信息的圖式，即完成對(duì)新概念的理解，初中化學(xué)中的概念，有些屬于并列關(guān)系，如單質(zhì)和化合物、飽和溶液和不飽和溶液等。常見的有(見圖1):

還有些概念由于分類角度不同，可以出現(xiàn)部分交叉的關(guān)系。常見的有:

(1)氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系(見圖2):

(2)溶液的分類(見圖3):

其中A表示在一定溫度下濃的飽和溶液;B表示在一定溫度下稀的飽和溶液;C表示在一定溫度下稀的不飽和溶液;D表示在一定溫度下濃的不飽和溶液。

顯然，借鑒數(shù)學(xué)中的集合圖示來豐富相似概念之間的相應(yīng)圖式，用來描述有關(guān)化學(xué)概念，則能更加直觀形象地呈現(xiàn)出相似化學(xué)概念之間的區(qū)別與聯(lián)系。

3通過圖式關(guān)聯(lián)指導(dǎo)初中化學(xué)概念教學(xué)

圖式有簡單和復(fù)雜、抽象和具體、高級(jí)和低級(jí)之分。簡單的圖式可以只是一個(gè)字符，復(fù)雜的圖式可以有幾個(gè)子圖式構(gòu)成。抽象的圖式是關(guān)于意識(shí)形態(tài)和文化觀念方面的圖式，具體的圖式則包括生活經(jīng)歷和事物的特征。所謂高級(jí)圖式和低級(jí)圖式是指圖式之間的層次或隸屬關(guān)系，如前面提到的動(dòng)物的圖式和鳥的圖式，后者相對(duì)來說構(gòu)成了一個(gè)較為復(fù)雜的圖式。鳥屬于動(dòng)物，對(duì)于鳥來說，動(dòng)物的圖式是高級(jí)或上位圖式，而鳥的圖式則是低級(jí)或下位圖式。按照概念的類別，采用靈活多樣的方法可將概念歸納整理成一定的圖式，促使知識(shí)條理化、系統(tǒng)化，達(dá)到舉一反三、觸類旁通的目的。如混合物、純凈物、單質(zhì)、化合物、氧化物是物質(zhì)分類網(wǎng)絡(luò)中的一組概念，因而可以將它們放到分類網(wǎng)絡(luò)圖式中去加以理解。借助分類網(wǎng)絡(luò)圖式，我們可以清楚地看出，混合物、純凈物屬于高級(jí)圖式或上位圖式，將物質(zhì)分為混合物、純凈物兩大類的依據(jù)是，所含物質(zhì)是一種還是多種;單質(zhì)、化合物屬于純凈物的范疇，將純凈物分為單質(zhì)、化合物兩類的依據(jù)是，組成物質(zhì)的元素是同種還是異種，理解了單質(zhì)與化合物等高級(jí)或上位圖式概念后，對(duì)于酸、堿、鹽等屬于低級(jí)或下位圖式的概念也就不難理解了(見圖4)。

4通過圖式建構(gòu)指導(dǎo)初中化學(xué)概念教學(xué)

圖式是在以往經(jīng)驗(yàn)的舊知識(shí)與新信息相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上，通過建構(gòu)而形成的，是以往經(jīng)驗(yàn)的積極組織。圖式不是被動(dòng)地接受信息，而是積極地把新信息同圖式表征的舊知識(shí)加以聯(lián)系，每個(gè)圖式在發(fā)展過程中可受到同化作用和協(xié)調(diào)作用而發(fā)生變化，低級(jí)的圖式通過同化、協(xié)調(diào)、平衡而逐漸向?qū)哟卧絹碓礁叩膱D式發(fā)展。例如，某些化學(xué)概念描述的內(nèi)容涉及到微觀世界，看不見、摸不著，學(xué)習(xí)這些概念時(shí)，我們可以通過建構(gòu)圖式，輔以學(xué)生的想象力，力爭(zhēng)把微觀的東西具體化、形象化，把微觀的知識(shí)宏觀化，在此基礎(chǔ)上來理解微觀概念時(shí)，微觀概念再也不是虛無縹緲的東西了。如相對(duì)原子質(zhì)量概念的學(xué)習(xí)，可以用一些具體的圖式進(jìn)行形象比喻。假設(shè)現(xiàn)有四種糧食的籽粒，它們每粒種子的實(shí)際平均質(zhì)量是:高梁3×10-5 kg、谷子2.5×10-6 kg、玉米2.5×10-4 kg、小麥4.5×10-5 kg，要經(jīng)常書寫和使用這些數(shù)字很不方便，若取一粒高粱種子實(shí)際質(zhì)量的1/12(即2.5×10-6 kg)作為標(biāo)準(zhǔn)，其他幾種糧食種子的實(shí)際質(zhì)量與這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比較，就會(huì)得出一些便于書寫和使用的簡單比值:高梁12、谷子1、玉米100、小麥18。同樣道理，相對(duì)原子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是以碳原子(C—12)質(zhì)量的1/12作為標(biāo)準(zhǔn)，其他原子的質(zhì)量跟它相比較的值，就是這種原子的相對(duì)原子質(zhì)量，或理解為:是該標(biāo)準(zhǔn)的多少倍。另外，提供真實(shí)鮮明、直觀主動(dòng)的實(shí)驗(yàn)圖式，通過學(xué)生的視覺、聽覺、嗅覺來形成感性認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生形成化學(xué)概念尤其值得提倡。如在化學(xué)基本反應(yīng)類型的教學(xué)中，可以借助木炭、硫粉、鐵絲、紅磷等物質(zhì)在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)圖式建構(gòu)，來形成化合反應(yīng)這一概念，其他如“催化劑”、“飽和溶液”、“不飽和溶液”等概念的形成，都可以依托實(shí)驗(yàn)圖式的建構(gòu)。

總之，圖式理論的核心是人們?cè)诶斫庑率挛飼r(shí)，將新事物與已有的知識(shí)聯(lián)系起來，顯然人原有的知識(shí)越多，對(duì)理解新事物越有益處。在進(jìn)行化學(xué)概念教學(xué)時(shí)，對(duì)于新概念圖式的形成，一方面要看它是否能通過“同化”學(xué)生已有化學(xué)概念圖式的方式來實(shí)現(xiàn);另一方面，則應(yīng)考慮通過“順應(yīng)”的方式，教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)或選擇形成化學(xué)概念圖式的一些特例，既要比較它們的必要特征，又要理清它們的無關(guān)特征，以促進(jìn)學(xué)生形成完整的化學(xué)概念。一句話，恰當(dāng)?shù)闹R(shí)紐帶是圖式理論在初中化學(xué)概念教學(xué)中應(yīng)用的關(guān)鍵。

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