初中化學(xué)前概念的教學(xué)干預(yù)

江蘇無錫市鳳翔實(shí)驗(yàn)學(xué)校（214045） 蘇麗花

江蘇無錫市南長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)（214000） 耿雁冰

前概念是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)科學(xué)概念前對(duì)各種事物及其現(xiàn)象的看法和觀念，其受學(xué)習(xí)者的生活經(jīng)驗(yàn)、生活環(huán)境、智力因素、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)儲(chǔ)備等諸多因素的影響。前概念在不同的個(gè)體中表現(xiàn)出較大的差異性且大多缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗脱堇[，絕大多數(shù)是不全面的，甚至是錯(cuò)誤的。教師在化學(xué)教學(xué)時(shí)不能以“這是錯(cuò)誤的”這一結(jié)論草率地處理學(xué)生的錯(cuò)誤前概念，而是要理性認(rèn)知學(xué)生前概念的存在，分析其產(chǎn)生的原因及對(duì)學(xué)生后續(xù)學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)的影響，合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生前概念的正向遷移轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生正確認(rèn)知化學(xué)概念及原理。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者對(duì)前概念的類型進(jìn)行了粗略分類并采取相應(yīng)的干預(yù)措施，取得了較好的教學(xué)效果，使得“一聽講就懂，一看書就會(huì)，一做題就錯(cuò)”的現(xiàn)象大大減少。

一、模糊前概念：梳理中建構(gòu)

前概念的獲得方式多種多樣，即便學(xué)生之前獲得的是正確的概念，但因?yàn)闆]有將其系統(tǒng)化梳理建構(gòu)，所以留在他們腦海中的往往是模糊的前概念。為了有效梳理學(xué)生模糊的前概念，教師要在了解學(xué)生認(rèn)知水平的基礎(chǔ)上想辦法將相對(duì)獨(dú)立的隱性知識(shí)顯性化、可視化。圖示、實(shí)驗(yàn)等直觀的教學(xué)方式有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，也更便于學(xué)生思考、交流和表達(dá)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)體系的構(gòu)建。

以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”為例，該課題主要涉及金屬的化學(xué)性質(zhì)、置換反應(yīng)概念和金屬活動(dòng)性順序等內(nèi)容，這些是初中化學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。該課題是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和自主學(xué)習(xí)能力以及分類研究、對(duì)比分析、系統(tǒng)總結(jié)等能力的一個(gè)非常好的教學(xué)素材。仔細(xì)分析教材，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)于金屬的化學(xué)性質(zhì)學(xué)生已經(jīng)接觸過多次，只是沒有進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)，因此存在一些模糊的前概念。那么如何把這些模糊的前概念有效利用起來呢？下面以具體的教學(xué)案例進(jìn)行說明。

【案例1】教師先利用PPT 直接展示教材的目錄，再提出問題：“我們已經(jīng)學(xué)過金屬的一些知識(shí)，甚至做過一些跟金屬有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，你們能不能回憶起其中的一些呢？如果記不清的話，可以參考PTT上的目錄索引來回顧。”有些學(xué)生直接回憶起某個(gè)與金屬有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，有些學(xué)生則是根據(jù)目錄搜尋相關(guān)內(nèi)容。教師將學(xué)生的回答一一記錄在黑板上，同時(shí)還注意區(qū)分不同的性質(zhì)并留下足夠的空白供后續(xù)補(bǔ)充。另外，教師在對(duì)應(yīng)的課題中做好了超鏈接，譬如學(xué)生回答有關(guān)鐵絲在氧氣中燃燒的內(nèi)容時(shí)，教師點(diǎn)擊“第二單元課題2 氧氣”的鏈接，即顯示出該實(shí)驗(yàn)的圖片或視頻、操作的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的記憶，重現(xiàn)當(dāng)時(shí)的課堂。學(xué)生陸續(xù)找到跟金屬有關(guān)的實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，原來已經(jīng)學(xué)過這么多與金屬的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)的知識(shí)，原來物質(zhì)之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，各部分知識(shí)并不是孤立的、割裂的。于是，學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下，逐漸進(jìn)入新課，梳理建構(gòu)了金屬的化學(xué)性質(zhì)的知識(shí)體系。

通過復(fù)習(xí)舊知引出新知是一種常見的課堂引入形式，這種引入形式大多是進(jìn)一步介紹新課的學(xué)習(xí)內(nèi)容或?qū)W習(xí)任務(wù)，很少起到貫穿、指引整個(gè)課堂教學(xué)的作用。本課的引入從形式上看屬于“溫故知新”型，但在具體操作上與一般的復(fù)習(xí)引入有較大差別。如為了回答教師的提問，學(xué)生需要從課本的第一單元回顧到第七單元，記憶的空間和時(shí)間跨度較大；學(xué)生在探究金屬化學(xué)性質(zhì)的差別時(shí)，既要注意實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的共同點(diǎn)，又要關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異性。可見，新知識(shí)需要在舊知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展和深化。這種情況下的引入變成貫穿全課的生長(zhǎng)點(diǎn)，新知識(shí)在這些點(diǎn)周圍鏈接建構(gòu)。而這一引入過程用了將近半節(jié)課的時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出引入的功能和價(jià)值［1］。

為什么要這么設(shè)計(jì)呢？因?yàn)槿说娜粘＝?jīng)驗(yàn)并不像科學(xué)概念那樣與某些基本原理緊密地聯(lián)系在一起，而是以分散的、初級(jí)的圖示形式存在，它們是對(duì)現(xiàn)象的表面解釋。DiSessa 在進(jìn)行了大量訪談研究的基礎(chǔ)上提出在教學(xué)中應(yīng)該利用直覺概念，而不是想辦法取代它們［2］，在他的理論中，直接利用概念是重要的教學(xué)策略。

學(xué)生在學(xué)習(xí)此內(nèi)容前，已經(jīng)不止一次地接觸到金屬的化學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)具備了較多的前概念，只不過沒有形成較為清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。首先，教師要明了學(xué)生的知識(shí)水平。從知識(shí)在教材中的分布來看，它們分散在各章節(jié)中，但從學(xué)生的記憶來看，概念儲(chǔ)存于他們大腦海的各個(gè)角落，等待著被喚醒。教學(xué)實(shí)踐表明，上述引入方式一開始就激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生像在書中挖掘?qū)毑匾粯樱杆倩貞洠e極思考。其次，教師要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，提高學(xué)生的參與度。上述教學(xué)中，教師講得少卻引導(dǎo)到位，且留足了探究時(shí)間，使不同層次的學(xué)生的能力都得到了相應(yīng)的提升。這樣，在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生在梳理建構(gòu)概念的過程中逐步實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。

二、缺陷前概念：暴露后完善

教學(xué)干預(yù)要基于精確診斷。先入為主的經(jīng)驗(yàn)往往會(huì)阻斷知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，在知識(shí)運(yùn)用過程中形成干擾，造成認(rèn)知與運(yùn)用的脫節(jié)。具體教學(xué)實(shí)踐中，教師可通過直接提問、訪談等方式，了解學(xué)生前概念產(chǎn)生的原因，在此基礎(chǔ)上采用蘇格拉底法進(jìn)行追問，按學(xué)生的想法或思路歸納出與事實(shí)相矛盾或與已知定律原理相悖的結(jié)論，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，暴露學(xué)生在概念理解上的缺陷，引導(dǎo)學(xué)生在修正中形成正確概念，在糾正中完善概念［3］。

【案例2】實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課上，教師講解U 形管（如圖1）的用途并讓學(xué)生完成反饋練習(xí)后，有了如下對(duì)話。

圖1

師：同學(xué)們，你們還有什么疑問嗎？

生1：為什么氫氣不會(huì)把水壓出U形管？

（教師很意外，原本覺得這不應(yīng)該成為問題，但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，有超過十位學(xué)生有此疑問，看來這是學(xué)生的共性問題，需要重視。）

師（追問）：是什么原因讓你覺得氫氣會(huì)把水壓出U 形管？可以根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)或者用你曾經(jīng)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行說明。

生1：在醫(yī)院輸液時(shí)，我看到過護(hù)士在趕輸液管中的氣泡時(shí)，管里的藥水就會(huì)被氣泡趕著跑，所以我覺得氫氣是有可能把水壓出U形管的。

師：這位同學(xué)善于從生活中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，很有探究意識(shí)。那我們想象一下，如果輸液管的直徑變得很大，氣泡還會(huì)不會(huì)把藥水趕上去？還是會(huì)出現(xiàn)另一種現(xiàn)象？

生2：不會(huì)。氣泡會(huì)穿過液體，即冒泡。

師：平時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，有沒有此類現(xiàn)象？

生3：我們?cè)谟门潘ㄊ占瘹怏w時(shí)，集氣瓶倒扣在水里，氣泡就會(huì)穿過瓶里的水，到達(dá)瓶底，不斷把集氣瓶里的水壓出去。

師：這位同學(xué)的詳細(xì)敘述支持了圖1 實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。上述兩種現(xiàn)象我們都很熟悉，請(qǐng)大家繼續(xù)思考，氫氣到底能否把U 形管中的水壓出？如果能將水壓出，可能與哪些因素有關(guān)？

生4：可能與管子的粗細(xì)程度有關(guān)，因?yàn)檩斠汗芎芗?xì)，集氣瓶很粗。

師：我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

課后教師和學(xué)生一起用大號(hào)的注射器和尺寸不同的U 形管進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了不同的現(xiàn)象。細(xì)的U 形管中，氣體直接把水壓了出去，而粗的U 形管中氣體到達(dá)最底部之后，氣泡接連不斷地冒出。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生還提出：如果U 形管較粗，最好套一個(gè)尖嘴的導(dǎo)氣管，以便在管口點(diǎn)燃?xì)怏w。

奧蘇伯爾認(rèn)為，影響學(xué)習(xí)的唯一最重要的因素，就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么，教師要探明這一點(diǎn)并據(jù)此進(jìn)行教學(xué)。真正的基于理解的學(xué)習(xí)，是對(duì)前概念的更新、完善，乃至顛覆。案例中學(xué)生的前概念是正確的，但因?yàn)樗鼇碜陨畹闹苯咏?jīng)驗(yàn)，沒有上升到認(rèn)知模型，沒有建構(gòu)起解決問題的核心概念，所以還不夠完善。學(xué)生如果僅以前概念來解決問題，就會(huì)阻礙新概念的吸收，此時(shí)通過大量的練習(xí)雖然會(huì)有一些效果，但學(xué)生只是習(xí)得表面特征并以此來判斷，并沒有真正理解題目的形式和結(jié)構(gòu)，或者說練習(xí)嚴(yán)重依賴于經(jīng)驗(yàn)而不是理解，所以在遇到新的問題情境時(shí)，學(xué)生依然不會(huì)分析遷移。

在實(shí)際教學(xué)過程中，教師要保持敏銳的捕捉學(xué)生前概念信息的能力，并及時(shí)追問。學(xué)生除了生活經(jīng)驗(yàn)，還有學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，只不過因?yàn)闆]有經(jīng)過梳理整合，所以不能建立起科學(xué)模型，導(dǎo)致前概念存在缺陷。教師的追問，既可以問出學(xué)生前概念的源頭，也可以暴露出前概念的缺陷。對(duì)此，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過推理以及實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證并完善概念，使學(xué)生的思維不斷進(jìn)階。

三、錯(cuò)誤前概念：澄清后轉(zhuǎn)化

著名心理學(xué)家波斯納指出，新觀念必須可理解、富有成效，才有可能改變舊觀念。因此，教學(xué)中教師要厘清學(xué)生模糊的認(rèn)知，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，借助批判性思維，驗(yàn)證科學(xué)結(jié)論，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤前概念，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和深刻性，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變頭腦中固有的認(rèn)知模式，使學(xué)生在糾正錯(cuò)誤中實(shí)現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)化［3］。

【案例3】某試題講評(píng)片段。

探究氨氣（NH3）與氧化銅的反應(yīng)。

①實(shí)驗(yàn)室常用濃氨水和生石灰混合的方法制取氨氣：CaO+NH3·H2O＝Ca（OH）2+NH3↑。

②堿石灰和濃硫酸是常用的干燥劑，濃硫酸能與氨氣反應(yīng)。

③Cu2O 是一種紅色固體，能與稀硫酸反應(yīng)：Cu2O+H2SO4＝Cu+CuSO4+H2O。

（1）小組同學(xué)按圖2 設(shè)計(jì)組裝好儀器，裝入藥品前應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是___________。

圖2

（2）A 中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生的反應(yīng)為___________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

筆者在閱卷中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于第（2）問，全班43 位學(xué)生中有17 位填“吸熱”。為什么會(huì)有這么多學(xué)生做錯(cuò)呢？他們到底是怎么想的呢？

為了澄清相關(guān)概念，筆者與學(xué)生展開如下對(duì)話。

師：我詢問了幾位填“吸熱”的同學(xué)，他們的理由是，溫度升高是因?yàn)閺耐饨缥樟藷崃俊Ｎ覀冎匦聛砜唇滩闹腥芙鈺r(shí)的吸熱或放熱現(xiàn)象這一部分內(nèi)容。我們當(dāng)初設(shè)計(jì)了怎樣的實(shí)驗(yàn)來證明物質(zhì)溶解時(shí)的吸熱與放熱？這個(gè)實(shí)驗(yàn)會(huì)不會(huì)對(duì)我們理解這道題有幫助？

生1：我們用溫度計(jì)測(cè)量了溶解前的水溫和溶解后溶液的溫度。固體氫氧化鈉溶解時(shí)，溫度升高，說明氫氧化鈉溶解時(shí)放熱。

師：從17 位同學(xué)出錯(cuò)的情況來看，同學(xué)們并沒有真正理解溫度升高與放熱之間的關(guān)系，同學(xué)們的思路是，溫度升高是因?yàn)閺耐饨缥樟藷崃俊Ｖ詴?huì)有這樣的想法或許是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)得不夠完善，那么我們能否想出更完善的實(shí)驗(yàn)方案來證明溶解放熱呢？

經(jīng)過一番討論，學(xué)生提出如果是從外界吸收熱量，可以通過降低外界溫度來體現(xiàn)。由此學(xué)生設(shè)計(jì)出了新的實(shí)驗(yàn)方案：在一個(gè)大燒杯中加水，里面放一個(gè)裝有20 mL 水的小燒杯，將氫氧化鈉固體放在小燒杯中溶解，用溫度計(jì)測(cè)量大燒杯中水的溫度。

師：你發(fā)現(xiàn)了什么？

生2：大燒杯中水的溫度升高了。

師：這說明了什么？

生3：說明大燒杯中的水吸收了熱量，這個(gè)熱量來自氫氧化鈉固體溶解時(shí)放出的熱量，進(jìn)而說明氫氧化鈉固體溶解放熱。

師：對(duì)于生石灰與水的反應(yīng)，我們也可以參考這樣的思路。教材中生石灰與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，提到用手輕輕觸碰試管外壁［4］，感受到試管發(fā)燙，就說明此反應(yīng)放熱了。經(jīng)過同學(xué)們的深刻思考，我們對(duì)這一問題算是徹底理解了。

概念是對(duì)客觀事物本質(zhì)屬性的概括和反映，要使學(xué)生正確理解某一概念，教師就必須引導(dǎo)學(xué)生全力找出概念的本質(zhì)，將本質(zhì)屬性給學(xué)生講清楚，引導(dǎo)學(xué)生研究和發(fā)掘每一個(gè)概念的形成條件和過程，切忌死記硬背。教師在進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變教學(xué)時(shí)，不但要關(guān)注學(xué)生前概念與科學(xué)概念之間字面解釋的差異，更要仔細(xì)分析學(xué)生前概念與科學(xué)概念相關(guān)本體的差異。如果這樣的差異確實(shí)存在，那么就需要在轉(zhuǎn)變具體的前概念之前設(shè)法改變學(xué)生對(duì)相關(guān)概念本體的認(rèn)識(shí)，從而保證概念轉(zhuǎn)變順利進(jìn)行。在教學(xué)過程中，教師不但要重視概念教學(xué)，而且要注意學(xué)生對(duì)概念學(xué)習(xí)本身的認(rèn)識(shí)，這樣才能保證學(xué)生積極參與到概念轉(zhuǎn)變過程的認(rèn)知重組活動(dòng)；不但要讓學(xué)生意識(shí)自己存在的前概念，而且要讓學(xué)生意識(shí)到與前概念相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)概念的生態(tài)圈；不但要注重引入新概念的過程，而且要注意新概念和原有認(rèn)知系統(tǒng)的互動(dòng)過程。

綜上所述，教師應(yīng)認(rèn)識(shí)到學(xué)生錯(cuò)誤的價(jià)值，允許學(xué)生犯錯(cuò)，然后在教學(xué)中創(chuàng)造性地把握、利用學(xué)生的錯(cuò)誤，多角度引導(dǎo)點(diǎn)撥，最終點(diǎn)燃學(xué)生智慧的火花。學(xué)習(xí)，是一個(gè)不斷探索的過程，學(xué)生在探索中會(huì)不斷犯錯(cuò)、糾錯(cuò)，教師應(yīng)該抓住時(shí)機(jī)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決問題，把錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化為一次新的學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變學(xué)生的前概念，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，讓他們?cè)阱e(cuò)誤中走向成功［5］。作為教師，應(yīng)當(dāng)積極地創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生暴露前概念、批判前概念、轉(zhuǎn)變前概念，從而建構(gòu)科學(xué)概念。科學(xué)概念既是一種形態(tài)，也是一種產(chǎn)物。作為形態(tài)，科學(xué)概念是學(xué)生科學(xué)判斷的基礎(chǔ)；作為產(chǎn)物，科學(xué)概念是學(xué)生科學(xué)認(rèn)識(shí)的結(jié)晶。科學(xué)概念的建立助推了學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。雖然概念的轉(zhuǎn)變是一個(gè)認(rèn)知改變的過程，但是這一過程的進(jìn)行會(huì)受到個(gè)人動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)控。因此，教師在傳授學(xué)生概念知識(shí)的同時(shí)，也需要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，從而為學(xué)生的概念學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的心理環(huán)境。