化學觀念培育要重視的三個問題

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

《義務教育化學課程標準（2022年版）》基于化學學科本質凝練的化學核心素養，從化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態度與責任四個方面作了闡述?；瘜W核心素養的四個要素相輔相成、融為一體，把化學觀念列在首位。義務教育化學課程標準指出，“化學觀念是人類探索物質的組成與結構、性質與應用、化學反應及其規律所形成的基本觀念?；瘜W觀念是人類探索物質的組成與結構、性質與應用、化學反應及其規律所形成的基本觀念，是化學概念、原理和規律的提煉與升華，是認識物質及其變化，以及解決實際問題的基礎”1]。這一論斷指明了化學觀念是理解化學科學、掌握并應用化學解決實際問題的基礎，對于高中化學課程的實施也是同樣適用的。中學化學教學要把培育學生的化學觀念作為第一目標。課程改革以來，許多化學教育專家對化學觀念的內涵和建構策略做了精辟的闡述；一線教師也在教學實踐中努力學習、探索，創造累積了幫助學生建構化學觀念的經驗。從當前化學教學實際看，要更好落實化學觀念培育，要在以下三個方面進一步提高認識，探索落實化學觀念培育的策略方法：深刻認識化學觀念培育的必要性和重要性；以化學基礎知識的理解和掌握為基礎，建立逐漸深化和提升的化學觀念培育體系；在教學中設計、組織好科學實踐活動是化學觀念培育的關鍵。

1切實認識化學觀念建構的重要性和必要性

化學科學在建立和發展過程中，發現、積累了大量的有關物質組成、結構、變化、制備和合成等化學基礎知識、研究的方式方法。這些化學基礎知識、化學研究的方式方法，在研究實踐中，經過整合、總結、概括，提煉和升華，形成了反映化學學科的基本特征和規律的概括性認識，建構了一系列化學觀念?；瘜W觀念反映了化學研究者們對物質性質與變化的見解、看法和觀點，是化學學科領域的基本認識和價值取向，是具有遷移作用和持久價值的，具有普遍而強有力的適用性，對化學研究與學習具有規范和指導作用。因而，化學基本觀念并不只是研究化學、從事化學工作的人們所應具備的基本認識和價值取向，也是學習化學科學、正確認識物質及其變化，理解化學本質所不可或缺的。正如化學教育專家清華大學教授宋心琦所說“學生能否牢固地、準確地、哪怕只是定性地建立起基本的化學觀念，應當是中學化學教學的第一目標”[2]。從中學生認知發展的需要、中學化學課程的基礎性，認識化學觀念培育的必要性、重要性，是落實化學觀念培育的首要問題。

化學觀念是科學觀念的一個組成部分?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》依據初中化學的教學目標和學習的內容要求，說明了初中化學觀念培育的體

系，“化學觀念主要包括：物質是由元素組成的；物質具有多樣性，可以分為不同的類別；物質是由分子、原子構成的，物質結構決定性質，物質性質決定用途；化學變化有新物質生成，其本質是原子的重新組合，且伴隨著能量變化，并遵循一定的規律；在一定條件下通過化學反應可以實現物質轉化;等等”[3]。多年來，化學教育專家對中學化學課程的化學觀念內涵作了大量的研究。多數專家把中學化學應培育的化學觀念概括為“元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀、化學價值觀”[4]，還有些專家把能量觀、科學本質觀也列人化學觀念[5]。

專家從科學觀念和化學科學的特質對化學觀念內涵做了精辟的論述。論述突出顯示了化學觀念培育具有幫助中學生理解化學學科本質，發展化學學科核心素養的必要性和重要性。

元素觀和微粒觀是認識“物質是什么”這一問題的基本觀念，它是形成正確世界觀的一個重要基礎。元素觀、微粒觀的建構與下列基本認識是緊密相關的，是理解化學的入口：物質組成和結構是可以認知的、要從構成物質的元素的性質、各層次微粒的相互作用入手，才能揭示物質的組成、結構的奧秘，認識物質變化的本質和規律性，理解物質組成結構、性質、用途及其在自然界中存在的關聯性；可以通過文本描述、微粒圖示法或化學符號、圖式來描述物質構成和變化的基礎知識；認識物質組成結構研究的價值。

變化觀、能量觀是中學生理解、掌握物質變化本質（包括物質間的反應與轉化）的基本觀念，它是理解看待化學變化的核心觀念，也是認識化學科學是創造新物質科學的前提。認識化學變化是永恒的、是在一定條件下發生的，理解化學變化為什么會伴隨著能量變化，為什么會遵循質量守恒定律和能量守恒定律，才能深度理解、理性認識化學反應。認識化學反應有方向性，有一定速率，受到反應條件的影響，在一定條件下，能建立平衡狀態，條件變化，平衡破壞并在新條件下建立新的平衡狀態，是對化學作定性、定量研究，控制、利用化學反應的前提。

分類觀是化學科學認識物質組成、結構及其反應的重要方法，并能遷移應用到其他學科的學習。分類觀的建立是理解、掌握分類研究物質及其變化的關鍵。依據事物間的相似或差異做分類研究，才能發現事物間的內在聯系，認識它們的共同點和差異。

化學實驗觀的確立，能幫助學生認識化學是一門以實驗為基礎的科學。學生在探究實驗活動中才能認識到化學實驗是科學探究的重要手段，才能養成科學態度和理論聯系實際的學風。實驗觀的建立才能從根本上解決忽視實驗實踐活動，只重視文本知識學習和解題訓練的問題?；瘜W實驗觀的建立，要幫助學生認識化學實驗目的是決定實驗體系設計、實驗器材準備、實驗操作的方法和技能的要素；認識實驗的成功有賴于實驗技術和方法的掌握、改進和創新。這也是學生今后參與科學研究工作的基本認識。

化學觀念對于幫助學生認識化學在合理開發、利用物質資源、促進環境保護事業，促進社會可持續發展的價值，也是不言而喻的。隨著社會的發展，化學觀念的內涵也有了擴展，如綠色化學觀、STSE（化學科學、技術、社會、環境）觀。在教學中要注意依據社會發展的需要、化學科學的進步，擴展、加強化學觀念教育。

用化學觀念規范和指導化學教科書的編寫、化學教學活動的設計和組織，幫助學生理解化學家看待化學事物的觀念和思維范式，發展科學思維，逐步建構化學觀念；通過科學實踐活動。幫助學生運用化學思想、觀念和方法看待化學事物，解釋說明和解決化學實際問題，從化學書面練習習題的“解題者”轉變為“化學問題的發現者與解決者，才能有效落實化學課程改革的要求。

研究還表明，化學觀念具有層次性；隨著時代的進步、化學科學的發展，化學觀念的內涵也會得到拓展；個體化學觀念的建立是隨著化學知識理解和掌握深度、廣度的增長逐漸深化和提升的。

2化學觀念培育要以化學基礎知識的理解和掌握為基礎形成體系，逐漸深化和提升

化學觀念是在學習、運用化學知識、化學概念，運用化學思想、觀念和方法看待化學事物，運用邏輯思維方法分析、說明、解決化學問題的科學實踐活動中得到領悟和建構的。隨著個體化學基礎知識的增長、邏輯思維能力的發展、科學實踐活動經驗和能力的增強，化學觀念的層次也隨之逐漸提升。要依據初中化學、高中必修化學、選擇性必修化學、選修化學的學習內容要求，探索化學觀念培育體系，在不同的教學階段，采用與學生發展相適應的教學策略，促進學生化學觀念的發展和深化。

2.1 化學觀念的層次

從觀念的內涵看，觀念的層次可以有表層、深層和元觀念層次。表層觀念是觀念的外在表現，通常與個人的態度、偏好和習慣有關。深層觀念是觀念的核心部分，與個人的價值觀、信仰和人生觀緊密相關。元觀念是對觀念本身的反思和批判，涉及對觀念的來源、合理性和影響的認識。觀念內涵從表層到深層再到元觀念層次的發展，是一個持續的、復雜而動態的漸進的過程。個體開始接觸各種信息和經驗，受學校、媒體和社會環境等多種因素的影響，會逐漸形成自己的觀念。而后，個體通過閱讀、討論、調查、考察和實踐活動，不斷豐富自己的知識和經驗，對自己的觀念會進行修正、發展和深化，逐漸趨于成熟和完善。個體的觀念也可能由于遇到了新的信息和經驗，或者由于生活經歷發生了重大變化而發生根本性的變化。隨后，個體的觀念會趨于穩定，成為行為和決策的基礎。

在化學科學知識系統內的化學觀念也具有不同層次，個體的化學觀念也是從低層次往高層次發展的?；瘜W觀念的表層層次包括對常見物質組成結構性質和化學現象的最基本認識。如認識自然界中的各種物質都是由元素組成的，是由原子、分子、離子等微粒構成的；化學反應是組成物質的元素原子的重新組合。這些認識就是元素觀、微粒觀、變化觀的低層次認識?；瘜W觀念的深層次認識，是對化學及其自身形而上的概括的認識，是對化學本質的認識。認識化學科學的本質是對物質世界的探究，是從分子的層次探究物質的構成、變化，新物質的創造；認識化學變化是物質中原有化學鍵的斷裂和新的化學鍵形成，伴隨著能量的吸收和釋放?；瘜W觀念的低層次和深層次認識，都是從宏觀深入到微觀，從定性認識發展到定量認識，從感性認識躍遷到理性認識。化學觀念的元觀念層次認識，是對化學科學整體的、理性的認識，指向化學科學發展規律的認識。能反思現有化學觀念的形成、對其合理性作反思，思考這些觀念對化學科學發展的影響。

2.2 化學觀念的形成階段

化學觀念的形成、發展是漸進的，中學生化學觀念形成一般經歷以下幾個階段。

（1）初步感知階段：通過化學事物、化學變化現象的觀察和實驗初步認識物質的性質和變化。例如，通過觀察酸堿指示劑在酸、堿溶液中，在酸堿滴定過程中的顏色變化，感知酸、堿溶液的特性，酸堿中和反應溶液酸堿性的變化。

（2）概念形成階段：在教師的引導下，將具體現象抽象為化學概念。例如，通過對酸堿溶液性質及其反應的分析，從強酸強堿溶液反應中溶液酸堿性和溫度的變化，對比反應物和生成物的組成，認識酸堿中和反應為酸與堿發生復分解反應生成鹽和水，從而形成中和反應的概念。

（3）系統整合階段：將零散的化學知識整合為系統的知識體系。例如，綜合中和反應中溶液組成、酸堿性和pH的變化、溫度的變化，對反應中酸、堿的數量關系等做定性、定量的分析，理解中和反應的本質和規律。

（4）應用與遷移階段：引導學生運用中和反應的概念原理，解釋說明或解決化學實際問題，通過提煉升華形成化學觀念。例如，聯系生產中含酸或堿的廢液的檢測、處理，酸性土壤的改造，運用中和反應的概念和變化觀，解釋說明化學實際問題，能在不同情境中遷移、應用。

2.3化學觀念形成的基礎

化學觀念的形成是以相關化學基礎知識、化學概念的理解為基礎的。化學基礎知識的教學，要用化學觀念作指導，幫助學生逐步加深對化學基礎知識的理解深度，在較為廣闊的背景下，聯系環境、能源和經濟發展的現實考察分析用于解決問題的策略和方法，建立體系化知識網絡，形成多維度的知識框架。一般說，個體具有的化學知識和經驗越豐富，認知水平越高，對化學觀念內涵的認識就越豐富、理解越深刻，就越容易形成高層次的化學觀念。在初中化學、高中必修化學、選擇性必修化學各模塊的教學階段中，要隨著化學基礎知識學習內容的擴展、深化，確定化學觀念培育的層次，采用與學生的知識基礎、認知發展水平相適應的教學策略，逐步幫助學生完善化學觀念體系，提升化學觀念的層次，增強化學觀念的遷移和指導作用。

在基礎知識教學中，要幫助學生摒棄不科學的學習方式，克服以記憶課本和教師講授的基礎知識、基本概念，只關注“是什么”的淺層學習習慣和線性思維，糾正憑“正確步驟”“標準答案”“依題型作答”的經驗解題模式。引導學生關注化學宏觀現象的微觀機制，加深\"為什么”和“如何應用”的理解。幫助學生了解生產、生活和學科前沿的化學知識、形成批判性評估意識和跨學科整合能力。

2.4化學觀念培育的教學策略

注意依據中學化學學習的階段性要求，采用相應的教學策略提高化學觀念培育的效果。初中學生、學習高中必修化學課程的學生主要通過觀察和實驗，認識常見物質、各類物質代表物的形態、存在、重要的物理、化學性質，物質間的反應與轉化。認識自然界存在的物質大多是不同類別物質的混合物，各種物質在混合物中保持著各自的性質。逐步認識到不同的物質是由不同的微觀粒子如分子、原子、離子構成的。不同的微觀粒子的組成、結構、粒子間的相互作用不同，具有不同的性質，從而建立了微粒觀，物質性質和物質組成、結構關聯的觀念；從宏觀上認識化學變化的特征和伴隨發生的現象，通過想象、證據推理和邏輯論證，逐漸深人到微觀層面，認識化學變化的本質是構成物質的元素原子的重新組合。從物質在化學變化中有質量和能量的變化，逐漸認識到變化遵循元素守恒、質量和能量守恒，形成變化觀和守恒觀。高中學習階段，學習了化學鍵、氫鍵、分子間作用力等知識，了解了更多化學物質的結構與性質知識，就能建立微粒相互作用觀，從本質上認識物質的性質、反應與轉化?？梢栽诔踔行纬傻妮^低層次觀念的基礎上，建構有關物質結構與性質關系，化學反應方向、速率和限度等化學概念，能理解、解釋、說明為什么化學反應有一定的方向，物質本性和外界條件如何影響反應速率和限度，知道如何改變反應條件調控反應的速率和反應轉化率，形成較高層次的變化觀。

初中階段的化學基本觀念是在學生生活經驗和小學科學課程學習的基礎上培育的，要注意分析學生原有的認知結構，運用適當的教學策略，引發認知沖突，運用物質組成和化學變化的基本概念做分析，修正迷思概念，促進概念轉變，提煉升華形成化學觀念。例如，一些學生從蠟燭燃燒后質量“減少”石灰石和鹽酸溶液反應后質量變小等現象產生“化學反應后質量變小”的迷思，要讓學生觀察在密閉容器中進行相關實驗，反應前后質量沒有發生變化的事實，引發認知沖突，再通過討論，分析、反思，認同化學反應前后物質質量守恒的事實，從化學反應是組成物質的元素原子的重新組合的高度，形成守恒觀念。高中階段，隨著學生化學基礎知識的增長、邏輯思維能力的發展，要運用多樣化的教學策略支持，通過探究學習、比較、歸納、證據推理、模型認知等高階思維活動，促進學生對化學概念的深層次理解，構建知識框架，通過對基礎知識的概括、抽象和提煉，把科學概念升華，形成化學觀念。例如，在化學平衡原理的教學中，聯系化工生產的下列實例做分析思考，幫助學生建立可逆反應平衡狀態的概念，運用這一概念，分析其他的可逆反應實例，通過概括、抽象、提煉、升華形成變化和平衡的觀念，領悟化學科學的變化觀：（1）高爐煉鐵工藝，通過增加高爐高度，增加一氧化碳和氧化鐵的接觸反應時間，無法把一氧化碳的利用率提到百分之百，反應只能達到一定的限度；（2）合成氨生產中，利用合成氨可逆反應的有關數據，描繪正反應、逆反應中反應物濃度和生成物濃度隨時間的變化曲線，顯示反應在經過足夠長的時間后，正、逆反應速率會相等，反應會達到平衡狀態；（3）利用合成氨生產的反應數據，通過簡單計算，說明在一定溫度下的合成氨反應，無論反應物的濃度如何，反應達到平衡狀態時，各組分的物質的量濃度代人平衡常數計算式都得到定值。

3化學觀念培育要求在教學中設計組織好科學實踐活動

化學觀念的涵義可以用文句做描述，但培育和形成化學觀念，不是單靠講道理，記背描述化學觀念的語句能達到的?；瘜W教學若只重視文本學習，學生對所學的化學基礎知識，往往不能獲得深刻的理解，難以形成知識背后所蘊含的觀念。思想家盧梭說“冷冰冰的理論，只能影響我們的見解，而不能決定我們的行為；它可以使我們相信它，但不能使我們按照它去行動，它揭示的是我們該怎么想，而不是我們應該怎樣做”6]。

化學觀念的培育，不僅需要通過化學基礎知識和化學基本原理的教學，讓學生理解其中蘊含的道理，更重要的是要用化學基本觀念做指導，設計組織好科學實踐活動，讓學生主動參與活動，動手動腦，使化學基礎知識內化形成觀念，指導化學的學習和研究。例如，引領學生用分類的方法研究物質的物理變化和化學變化，研究常見化學元素的性質差異，研究各類無機物和有機化合物，認識各類化學反應在本質上的共同點和變化形式的差異，才能形成分類觀，理解元素位（在周期表中的位置）、構（原子結構）、性（元素性質）間的關聯。

初學化學學生可能更多依賴教師的講解和復習、記憶，隨著學習的深人必須引導學生開展探究式學習，鼓勵學生自己領悟、建立知識之間的聯系，通過反思、歸納和抽象，形成觀念。例如，初中學生初學酸堿中和反應，從教師講解和演示實驗觀察中，知道也記住了酸與堿可以發生復分解反應，生成鹽和水，強酸強堿恰好完全反應后溶液將呈中性。但是，要理解反應結果是怎么產生的，酸堿中和的背后蘊含的化學變化本質，還需要在高中選擇性必修課程的學習中，通過實驗并對實驗現象和采集的實驗數據做分析、研究，從滴定過程溶液pH的變化認識中和反應過程中溶液氫離子濃度變化的過程，從滴定接近中和點時pH的突躍，理解中和反應的本質。從而感受到反應過程中量變如何引起質變，建立較深層次的關于酸堿中和反應的觀念。

探索和體驗是人們認識世界的主要方式?；瘜W觀念要在實驗探究和科學實踐活動中，在問題的發現、設想、論證、解決的過程中動手動腦，獲得體驗，通過反思、概括、整合、抽象，實現知識的內化，經過概括、抽象、提煉和升華。要依據學生化學基礎知識的理解能力、邏輯思維能力、實驗能力，設計、組織要求和深廣度適當的實驗和科學探究實踐活動，以最大限度提高學生對化學基本原理的理解深度和應用能力，促進邏輯思維的發展，增進對化學應用認識的廣泛性和深刻性。例如，學生在道理上知道了氧化還原反應的發生是由于反應物間發生了電子轉移，但是，若沒有經歷實驗的觀察、分析，就很難真正理解電子轉移的發生及其結果。讓學生在一片無銹斑的鋼鐵片上滴加一滴含酚酞的食鹽溶液，放置片刻，觀察分析發生的現象，可以幫助學生獲得真正的理解。學生看到液滴周圍呈現紅色，并漸漸出現紅褐色銹斑，從酚酞呈橙紅色可以判斷液滴周圍產生了氫氧根離子，從銹斑的生成可以判斷鋼鐵片中鐵單質失電子氧化生成亞鐵離子，并與氫氧根離子結合、氧化，轉化為水合氧化鐵。通過一系列的分析、整合、歸納，理解了鐵原子失去電子氧化形成亞鐵離子與溶液中氧分子結合電子重新形成氫氧根離子之間的關系，就能深刻地理解反應的本質，能遷移應用于其他情境中。

科學探究實踐活動可以促進學生的主動學習，幫助學生將零散的知識整合成結構化的知識系統，實現知識的內化，養成能運用所學的化學基礎知識、化學思想、方法看待化學事物、處理化學問題的自覺意識或思維習慣，促進化學觀念的形成。例如，組織學生參加廢酸或堿性廢水的檢測、處理活動，能增進了學生對中和反應及其應用價值的理解。

在科學實踐活動中運用模型認知策略，可以使微觀結構顯性化，幫助學生提高三維空間認知能力；借助計算機系統和數學方法，可以使化學變化中的各種數據的變化可視化。

鼓勵學生主動嘗試運用化學知識化學原理解釋、說明、解決化學實際問題，是促進化學觀念形成的重要策略。例如，微粒觀的形成，是在學習了有關物質由微粒構成的基礎知識后，通過比較、歸納、整合等反思性學習活動，運用這些概念解釋說明有關物質三態變化、擴散、滲透等化學實際問題，使這些認識得到進一步的修正、完善，形成較為穩定的關于物質構成的抽象認識，形成了相應觀念。隨著應用的頻次增多，化學觀念會越來越完善，越來越清晰，能在學習研究化學事物中，自覺地把物質的結構、性質以及物質的制法、用途有機聯系起來，形成整體的認識。

參考文獻：

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