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新課程化學(xué)相異構想轉變策略探微(一)
摘要：中學(xué)生對化學(xué)概念的相異構想是客觀(guān)存在的。建構主義學(xué)習理論認為，學(xué)生在學(xué)習某一化學(xué)概念之前，頭腦里對此并非一片空白，他們已經(jīng)有了先入為主的觀(guān)念，而在傳統的化學(xué)概念教學(xué)中，教師往往無(wú)視學(xué)生頭腦中的相異構想。本文著(zhù)重從學(xué)生相異構想的成因、特點(diǎn)以及對化學(xué)學(xué)習的影響出發(fā)，對中學(xué)化學(xué)概念教學(xué)中的“概念轉變”策略作了初步地探討。
關(guān)鍵詞：相異構想 概念轉變 隨即通達教學(xué)
⒈問(wèn)題的提出
化學(xué)概念是有關(guān)物質(zhì)組成、結構、性質(zhì)、變化的本質(zhì)屬性及其規律在人們頭腦中的能動(dòng)反映�；瘜W(xué)基本概念是化學(xué)概念體系的基礎，也是整個(gè)化學(xué)學(xué)科知識的基礎，長(cháng)期以來(lái)化學(xué)教學(xué)論界多是從認識論角度進(jìn)行研究，概括形成了化學(xué)概念教學(xué)的“感知—理解—鞏固—應用”學(xué)習模式和“提出問(wèn)題—提供實(shí)驗事實(shí)—分析總結下定義—應用鞏固練習”的教學(xué)模式。這種做法事實(shí)上有意無(wú)意地將學(xué)生的頭腦當成了一塊“白板”，我們教師可以在上面構畫(huà)出各種各樣的化學(xué)知識圖景�；瘜W(xué)演示實(shí)驗一直作為教學(xué)手段而起著(zhù)配合化學(xué)知識講授的作用，考慮的重點(diǎn)自然是如何通過(guò)實(shí)驗把一個(gè)抽象的問(wèn)題具體化、形象化。我們認為，在新課程理念下，從建構主義理論出發(fā)，依據學(xué)生原有的生活經(jīng)歷、日常生活經(jīng)驗等原有知識及原有認知，正確認識學(xué)生相異構想在中學(xué)化學(xué)教學(xué)和學(xué)習中的特殊地位及作用，對進(jìn)一步探討中學(xué)化學(xué)概念教學(xué)策略具有重要意義。
2.化學(xué)相異構想概述
2.1化學(xué)前科學(xué)概念及其特點(diǎn)
有關(guān)相異構想的研究早已有之，現代系統研究相異構想的要算是美國的霍爾（Stanly Hall），他早在1903年曾啟動(dòng)一個(gè)計劃，調查兒童對于自然現象如熱、霜和火的觀(guān)念。在這方面的大規模的研究開(kāi)始于本世紀70年代中期，在80年代迅速擴展。
什么是相異構想？關(guān)于“相異構想”的含義，在長(cháng)期的研究中，學(xué)者們針對學(xué)生概念學(xué)習中產(chǎn)生的問(wèn)題或觀(guān)察到的現象使用了各種不同的術(shù)語(yǔ)：錯誤概念（misconception）、樸素概念（naive conception）、教學(xué)前概念（instructional preconception）、前概念（preconception）、幼稚概念（naive conceptions）、直覺(jué)概念（intuitive conception）以及相異概念（alternative conception）、迷思概念（misconception）等。筆者主要采用杜伊特（R.Duit，1994）和北京師范大學(xué)王磊關(guān)于“相異構想”界定的觀(guān)點(diǎn)，并在此基礎上結合化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，對該觀(guān)點(diǎn)作了一些必要的修正。本文的“相異構想”包括學(xué)生在教學(xué)前由于前教學(xué)所形成的“相異概念”和源于日常生活中的非正式經(jīng)驗的日常概念。學(xué)生頭腦中的化學(xué)前概念具有廣泛性、隱蔽性、膚淺性和頑固性等特點(diǎn)。
2.2相異構想對化學(xué)學(xué)習的影響
由于學(xué)生在接受正確的化學(xué)概念以前的相當長(cháng)的時(shí)間里，頭腦里并非一片空白，而是已經(jīng)積累了形形色色的生活經(jīng)驗、常識和直覺(jué)知識。他們的本源不是用確切定義的化學(xué)術(shù)語(yǔ)和概念，而是以強烈的情感色彩去建構世界的圖象，對知識形成了模糊的化學(xué)圖象，即前概念。這些相異構想因先入為主在學(xué)生頭腦里根深蒂固，對學(xué)生形成正確的科學(xué)化學(xué)概念產(chǎn)生明顯的影響，嚴重干擾加工器對信息加工的正確監控，其表現形式大致有以下幾種：
（1）先入之見(jiàn)
學(xué)生的相異構想有時(shí)是將生活中的概念與科學(xué)上的概念混淆的結果。如學(xué)生對“溶液”與“液體”這兩概念的認識，他們往往把它們混為一談，又如，又如學(xué)生對“煙”、“霧”、“氣”的理解，盡管老師已講了物態(tài)變化的有關(guān)知識，若不直接對這一現象進(jìn)行解釋?zhuān)罱?jīng)驗的根深蒂固，導致大部分學(xué)生錯誤地認為我們日常天氣預報中的“某某地區有霧，能見(jiàn)度是30米，某某高速公路暫停關(guān)閉”中的“霧”。這里的“霧”與化學(xué)科學(xué)中的“霧”是不同的。針對這種相異構想造成的思維障礙，用通常的教學(xué)方法，這些相異構想會(huì )顯得格外地頑固不化。
（2）一葉障目
化學(xué)概念的本質(zhì)特征未必是以強烈的刺激形式出現的，而以強烈的刺激形式出現的，未必是現象的本質(zhì)。常常使學(xué)生忽視隱蔽但又是本質(zhì)的因素，“一葉障目”，造成對概念的錯誤理解。如：學(xué)習“物理變化”和“化學(xué)變化”（化學(xué)反應）的概念時(shí)，學(xué)生往往會(huì )認為“物理變化”就是物質(zhì)在變化前后沒(méi)有發(fā)生明顯的現象變化；而“化學(xué)變化”就是物質(zhì)在變化前后有明顯的現象變化。并且最終會(huì )得出這樣的結論：有明顯的現象變化的是“化學(xué)變化”；沒(méi)有明顯現象變化的變化就不是“化學(xué)變化”，而不會(huì )考慮其他更多的條件。
（3）機械替代
用數學(xué)或物理知識理解“機械代替”化學(xué)本質(zhì)的現象是相異構想對概念掌握產(chǎn)生影響的另一種形式。如物質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)的量的關(guān)系式n=m/M，有的學(xué)生因而認為，物質(zhì)的量（n）與微粒的摩爾質(zhì)量（M）是成反比的，當n=0時(shí)，M是無(wú)窮大的。完全背離了化學(xué)實(shí)質(zhì)，得出荒謬的結論
3.基于相異構想的“概念轉變”策略
關(guān)于概念轉變的研究，很早以前就被人們所重視。最早被理論化的可能要算皮亞杰。他將兒童概念的轉變分成：①前運算階段。②具體運算階段。③抽象邏輯運算階段。波斯納（Posner，1982）提出的“概念轉變模型”（conceptual change model）是解釋學(xué)習概念轉變最有影響的理論之一，其理論要點(diǎn)是：要使學(xué)習得以發(fā)生，必須使正式受教育前學(xué)生頭腦中存在的概念的地位降低而代之以科學(xué)概念地位的提升。
學(xué)生前科學(xué)概念與化學(xué)概念之間的不一致性或差異從總體上看可以分為所謂的類(lèi)別內和類(lèi)別間的差異（研究表明，化學(xué)學(xué)科中更多的是存在類(lèi)別間的差異）。研究和實(shí)踐表明,如果個(gè)人概念與科學(xué)概念之間的差異屬于類(lèi)別內的性質(zhì),也就是說(shuō)當既有的知識與待學(xué)的知識之間有共享的屬性時(shí),概念的改變是比較容易發(fā)生的。因為這種改變主要是通過(guò)增加或減少一些屬性的方式來(lái)改變概念結構,經(jīng)過(guò)常規的科學(xué)教育就比較容易轉化和改變。比如在化學(xué)學(xué)科里“純凈”的概念,在初三學(xué)生的相異構想體系里它通常是與“潔凈”、“干凈”相一致的。它們之間就存在一些共享的屬性,學(xué)生在化學(xué)學(xué)科的學(xué)習過(guò)程中,在教師的指導下,只需要從生活中習慣的“潔凈””、“干凈”經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單調整,就可以得到“純凈”的概念了。如果個(gè)人概念與科學(xué)概念之間的差異涉及到類(lèi)別之間的性質(zhì),也就是說(shuō)當既有的知識與待學(xué)的知識之間沒(méi)有可共享的屬性,單純的依靠一般的科學(xué)教育是很難轉變的。實(shí)踐表明，采用概念轉變策略能有效的使學(xué)生獲得新的概念，其步驟簡(jiǎn)述為：
3.1誘導學(xué)生暴露其原有的概念
布盧姆《人的特性和學(xué)校學(xué)習》一書(shū)中，證明了認知前行為（相異構想）是影響學(xué)習效果的一個(gè)重要變量，因而教師在進(jìn)行設計教學(xué)時(shí)應調查、誘導學(xué)生暴露其原有的概念。一般可以采用談話(huà)、書(shū)面表達、墻報、分類(lèi)卡片、大腦實(shí)驗、設計與制度、調查問(wèn)卷、預測和解釋等方法。談話(huà)法：老師通過(guò)和學(xué)生個(gè)別談話(huà)或集體談話(huà)來(lái)了解學(xué)生頭腦中的原有認知結構；書(shū)面表達：學(xué)生根據教師的要求，寫(xiě)出對于即將學(xué)習的概念的認識；墻報：學(xué)生制作一些墻報，突出他們對某一概念的認識；分類(lèi)卡片：教師在卡片上寫(xiě)下某一概念或理論的應用事例，要求學(xué)生把那些事例分類(lèi)并說(shuō)出其分類(lèi)的依據；大腦實(shí)驗：給學(xué)生描述一個(gè)假定性的問(wèn)題情形，要求學(xué)生想象可能的結果，并解釋他們的思維；設計與制作：提供學(xué)生所需要的材料，要求學(xué)生圍繞著(zhù)某一個(gè)概念設計和制作出一件有用的東西；調查問(wèn)卷：設計一個(gè)調查問(wèn)卷，其問(wèn)題包含各種各樣的可能的學(xué)生頭腦原有的認知結構，讓學(xué)生回答哪些是對的，哪些是不對的；預測和解釋?zhuān)航o學(xué)生展示一個(gè)實(shí)驗情形，要求學(xué)生預測將會(huì )發(fā)生什么現象，并解釋為什么會(huì )發(fā)生哪些現象，教師也可通過(guò)提問(wèn)或學(xué)生練習等方法診斷出學(xué)生的舊認知結構。例如在講授“分子、原子”內容的第一節課時(shí)，我們通過(guò)訪(fǎng)談了解到學(xué)生頭腦中早已有了自身“原子”概念（原子的相異構想）：“原子是很小的”、“原子是圓的”、“物質(zhì)是由原子組成的”、“原子像面粉顆粒一樣”等等。
3.2概念轉變的同化形式
教師在已了解學(xué)生相異構想的基礎上，首先要認真分析、辨別學(xué)生頭腦中已有概念對新概念學(xué)習的作用——是消極的還是積極的；其次選擇適當的教學(xué)策略針對學(xué)生的心理結構進(jìn)行教學(xué)，即要善于同化和重組學(xué)生的觀(guān)念，要把培養思路教學(xué)作為知識體系教學(xué)的前提，幫助學(xué)生把已學(xué)得的內容不斷納入新學(xué)得的內容體系中去，使學(xué)生認知結構中原有的觀(guān)念和新知識建立起實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，即不斷地進(jìn)行知識點(diǎn)的聯(lián)結、構建、組塊和結構化，以發(fā)展認知網(wǎng)絡(luò )，這里涉及到多種因素：知識的組合方式、學(xué)生的認知方式、心理狀態(tài)、學(xué)習態(tài)度……教師在進(jìn)行具體教學(xué)時(shí)就得妥善處理各因素間的關(guān)系：或學(xué)生自學(xué)式、啟發(fā)式、探索式、學(xué)生討論式……這就得根據具體內容選取具體的方式。
奧蘇伯爾倡導的有意義學(xué)習理論認為：在有意義學(xué)習中，新知識與原有知識網(wǎng)絡(luò )中可以利用的適當觀(guān)念構成三種關(guān)系，第一種，原有觀(guān)念為上位的，新的知識是下位的；第二種，原有的原有觀(guān)念為下位的，新的知識是上位的；第三種，原有觀(guān)念和新知識是并列的（見(jiàn)下表）。這種新觀(guān)念需要與認知結構中原有觀(guān)念發(fā)生非人為的和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，新舊觀(guān)念發(fā)生相互作用，其結果是新概念獲得意義，原有認知結構發(fā)生改組。
⒈類(lèi)屬學(xué)習（下位學(xué)習）
A。派生類(lèi)屬
B。相關(guān)學(xué)習
原有的觀(guān)念
A
新的內容 a5 a1 a2 a3 a4
原有的觀(guān)念
X
新的內容 Y U V W
⒉總括學(xué)習(上位學(xué)習) 新學(xué)習的觀(guān)念A A
原有的觀(guān)念 a1 a2 a3
⒊并列結合學(xué)習
新學(xué)習的觀(guān)念A B C D
原有的觀(guān)念
3.3 隨即通達教學(xué)———強化、鞏固科學(xué)概念的方法
建立起來(lái)的化學(xué)概念如何能全面、深刻地印留在學(xué)生頭腦中，從長(cháng)遠觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，是關(guān)鍵之關(guān)鍵。結構主義的隨即通達教學(xué)就為我們提供了這一方法。結構主義理論認為，在學(xué)習過(guò)程中，由于對意義的建構可從不同角度入手，從而獲得不同側面的理解。同時(shí)，在運用已有知識解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，又存在著(zhù)概念的復雜性和實(shí)例間的差異性，任何對事物簡(jiǎn)單的理解都會(huì )漏掉事物的某些方面，而這些方面在另外情境中，從另一角度看時(shí)可能是非常重要的�？磥�(lái)，由于事物的復雜性和問(wèn)題的多面性，要做到對事物的內在性質(zhì)和事物間相互聯(lián)系的全面了解和掌握，即全面而深刻的意義建構是很困難的。為克服這方面的弊端，斯皮羅等人根據對高中階段學(xué)習的基本認識提出了“隨即通達教學(xué)”。
隨即通達教學(xué)認為，對同一內容的學(xué)習要在不同時(shí)間多次進(jìn)行，每次的情境都是經(jīng)過(guò)改組的，而且目的不同，分別著(zhù)眼于問(wèn)題的不同側面。 學(xué)習者可隨意通過(guò)不同途徑、不同方式進(jìn)入同樣內容的學(xué)習，從而獲得對同一事物或同一問(wèn)題的多方面的認識和理解。顯然，學(xué)習者通過(guò)多次“進(jìn)入”同一教學(xué)內容，將能達到對該內容所涵蓋的知識比較全面而深入的掌握。 這種多次“通達”，絕不是像傳統教學(xué)中那樣，只是為鞏固一般知識、技能而進(jìn)行的簡(jiǎn)單的重復，即所謂的復習。這里的每次“通達”都有不同學(xué)習目的，都有不同的問(wèn)題側重點(diǎn)。在這種學(xué)習中，學(xué)習者可形成對概念的多角度理解，并與具體情境聯(lián)系起來(lái)，形成背景性經(jīng)驗。因此，多次“通達”的結果，絕不僅僅是對同一內容的簡(jiǎn)單重復和鞏固，而是使學(xué)習者獲得對事物全貌的理解和認識上的飛躍。
教學(xué)實(shí)踐證明，建構主義的隨即通達教學(xué)能強化、鞏固科學(xué)概念，它對學(xué)生起積極作用的過(guò)程可這樣表述:進(jìn)一步讓學(xué)生信服化學(xué)概念更正確，適用范圍更廣，先是在定性問(wèn)題上，然后在定量問(wèn)題上也是更加符合事實(shí)；讓他們再一次把自己的相異構想與化學(xué)概念對照比較，讓他們發(fā)表看法，因為只有通過(guò)討論，才可知道他們是否真正明確了課堂上所講的內容；讓他們意識到自己的腦子里發(fā)生的轉變，同時(shí)認識到這種戲劇性的變化是智力發(fā)展中不可缺少的過(guò)程；讓他們把所學(xué)的知識運用到有意義的日常生活中去。最后，還要提醒化學(xué)教師要注意:相異構想；心理沖突；耐心、細致地把相異構想轉變?yōu)榛瘜W(xué)概念。
3.4化學(xué)概念轉變的實(shí)例分析
在化學(xué)平衡、化學(xué)反應速率的體系中，化學(xué)反應速率是最基本的化學(xué)概念，對“反應速率”的概念有一個(gè)比較清晰的認識，對于學(xué)生建構整個(gè)化學(xué)平衡體系具有十分重要的意義。
在學(xué)習“化學(xué)反應速率”前，由于在這之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習了物理學(xué)中的宏觀(guān)物體運動(dòng)的速率，并且剛剛從日常生活中的速度（矢量）轉變?yōu)樗俾剩肆浚�，在學(xué)生頭腦中往往已有了關(guān)于“位移”、“距離”、“時(shí)間”、“加速度”等概念的存在，這就是所謂的“速度”的概念存于意識中的圖式。當教師引入“化學(xué)反應速率”的概念時(shí)，首先必須非常清楚的認識到學(xué)生頭腦中這些原有的認知與知識；其次，通過(guò)對比實(shí)驗直觀(guān)的（反應過(guò)程中溶液顏色的變化等）展現化學(xué)反應過(guò)程是有慢有快，然后可以借用現代多媒體技術(shù)，制作、模擬微觀(guān)粒子在化學(xué)反應過(guò)程的微觀(guān)過(guò)程（碰撞原理），這時(shí)的微觀(guān)粒子的運動(dòng)參數（速率、位移等）將被原有宏觀(guān)的圖式同化。最后可以通過(guò)學(xué)生再一次把自己的迷思概念（宏觀(guān)的速率）與新概念（化學(xué)反應速率）對照比較，讓他們發(fā)表看法，相互討論。這樣經(jīng)過(guò)多次的“通達”，就有了原有的“速率”過(guò)渡到“化學(xué)反應速率”的進(jìn)步，形成了正確的“化學(xué)反應速率”的概念。
總而言之，我們認為，關(guān)于化學(xué)概念轉變學(xué)習的研究，是當前化學(xué)教學(xué)改革的需要，是運用建構主義學(xué)習理論指導化學(xué)教學(xué)的需要，是新課程理念下化學(xué)教學(xué)改革的一種新動(dòng)向。如何發(fā)現學(xué)習頭腦中那些樸素的、不全面的、甚至是錯誤的概念，采用何種教學(xué)策略更好的幫助學(xué)習將這些迷思概念轉變?yōu)榭茖W(xué)概念，仍然是擺在我們中學(xué)化學(xué)教師面前需要深入探討的重大課題。
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