化学课堂教学中学生相异构想的形成原因分析

化学课堂教学中学生相异构想的形成原因分析

课堂教学是学生获取科学知识的主要渠道，学生在课堂教学中获得的知识可能是模糊的、不清晰的，也可能是错误的，它影响着学生后续知识的学习。所谓“相异构想”是指学生头脑中形成的与科学概念不一致的认识，它往往阻碍着学生对新知识的理解，造成学生学习的困难。众多研究者通过测试、调查、访谈等方法揭示学生的相异构想并提出转变的策略，但很少从教师教学的角度去深入分析学生相异构想的形成。然而，实践证明教师对概念的理解主导着学生对概念的理解。2010年9月我们观摩了山东省初中化学优质课比赛，发现在化学教学中学生部分的相异构想是通过教师的课堂教学形成的。本文以“海水中的化学”这节课的教学为例，就学生在新知识学习过程中相异构想的形成原因进行分析。一、教师头脑中的相异构想教师引导学生学习的内容和方式与教师对知识的理解有着紧密的联系。如果教师在化学知识理解上存在问题，那么要求学生准确理解知识是不可能的事情。教师头脑中的相异构想在教学中不经意地通过各种方式表现出来，在这种情况下，学生也会记住并转变成自己的相异构想。在优质课中发现，由于教师的相异构想导致的学生的相异构想有：1.电解氯化镁溶液生成镁海水作为一种重要的资源，人类可以从中提取对自己有用的物质。在海水中提取镁的学习过程中，某些教师认为电解氯化镁溶液就会生成镁，这是一种典型的相异构想。下面是某教师课堂教学片断。师：如何从海水中提镁？海水提镁有哪些步骤？有关化学方程式有哪些？生：将氢氧化钙加入海水中，沉淀出氢氧化镁，氢氧化镁再与盐酸反应生成氯化镁，直接电解就可以得到镁。师：回答得很好。我们来具体分析一下这个过程。（多媒体展示）：师：海水中本身就有氯化镁，为什么不直接电解？而要先用将变成氢氧化镁？生：海水中还有其他离子，电解出其他的金属。师：回答得很好。那从另一角度看，比方说的含量？生：的含量很少，将变成氢氧化镁含量就多了。师：这个过程起到了富集、除杂的作用。从这段教学活动中，我们可以看出教师没有给学生指明电解的是熔融的氯化镁。从教师的多媒体展示和对学生的评价可以看出教师的头脑中确实存在着相异构想。教师的相异构想是否真的引起学生的相异构想了呢？首先看学生一开始的回答“……氢氧化镁再与盐酸反应生成氯化镁；直接电解就可以得到镁”，课堂观察到学生回答这个问题时参考的相关信息，很可能是教科书中的化学方程式，因为之前教师的提示中指明了让学生说出有关的化学方程式。学生在此处的回答显然有了相异构想，“直接电解之前得到的氯化镁溶液就可以得到镁”。当教师具体分析海水提镁的过程，学生的相异构想此时暴露无遗，“海水中还有其他离子，电解出其他的金属”。学生已有的知识经验是正确的，即海水中还含有其他的金属离子，但是在教师相异构想的引导下，学生认为电解海水就会有其他金属生成，这显然是与科学知识不相符的。通过对一名学生的访谈，确实发现学生形成了相异构想。下面是访谈的一部分：研：如何从海水中提取镁？生：电解氯化镁。研：是氯化镁溶液吗？生：是。2.可燃冰燃烧是甲烷和氧气的反应可燃冰是甲烷的水合物。可燃冰与甲烷是两种不同的物质。一些教师在课堂教学中非常明确地告诉学生“可燃冰燃烧的化学方程式是甲烷和氧气的反应”。教师的相异构想是混淆了水合物和化合物的区别，导致学生形成的相异构想是“可燃冰就是甲烷”。下面是某教师的课堂实录：：水不能燃烧，所以可燃冰燃烧的化学方程式是甲烷和氧气的反应。：（多媒体展示）可燃冰燃烧的化学方程式：在之后的教学中，教师问学生“可燃冰作为21世纪的能源，为什么不能大量开采？”，学生的回答是从“甲烷”的性质进行分析的。也就是学生的头脑中形成了“可燃冰就是甲烷”的相异构想，这个相异构想对今后相关水合物的学习会产生阻碍作用。二、教学过程中教师不恰当地引导即便教师头脑中的知识是科学的，但教学过程中教师不恰当的引导常常也会导致学生在学习新知识的过程中形成相异构想。教师不恰当地引导可能来自对知识挖掘得不深，没有突出重点，让学生对教师所指向的内容产生误解。在教学过程中教师没有引导学生对相似的概念进行区分，往往容易造成学生相异构想的形成。溶解限量和溶解度是出现在“海水晒盐”一节中容易混淆的两个概念，全日制义务教育《化学课程标准（实验稿）》中在“水和常见的溶液”部分明确规定“了解饱和溶液和溶解度的涵义”，没有提及“溶解限量”的概念。“溶解限量”仅是为了引出溶解度的教学。然而实际的课堂教学中，教师往往把探究影响“溶解限量”的因素作为教学的重点，溶解度概念的理解变成了探究的结论，使得教学的重点发生了偏移，最终导致学生形成了“溶解限量就是溶解度”的相异构想，换句话说形成“溶剂的量影响物质的溶解度”的相异构想。以下是课堂教学的片段：师：固体能不能在水中无限溶解啊？生：不能。师：也就是说固体在水中都有溶解限量，那么影响固体在水中溶解限量的因素有哪些呢？生：（看教科书）温度，水的质量，溶质的种类。师：现在同学们以小组的形式，分配好记录员、观察员，选择感兴趣的两个因素设计方案进行实验。（学生进行实验）师：20%℃时，100g水中最多溶解硝酸钾31g，60℃时，100g水中最多能溶解硝酸钾116g。31g是硝酸钾20℃时的溶解度，那60℃时硝酸钾的溶解度为？（学生没有任何反应）师：（观察到学生没有反应，接着问）什么是溶解度？生：一定温度下，一定溶剂里达到饱和状态所溶解的溶质的质量。师：这个同学注意到了温度和状态，溶剂量不一样，溶解限量不一样。我们要比较溶解度，就要规定溶剂的量。（此时观察到学生都很迷惑地看着老师）师：在一定温度下，某固体物质溶解在100g的水里达到饱和状态时所能溶解的质量。看下面的说法对吗：氯化钠的溶解度为36g。生：错。没有指明温度和溶剂的量。师：知道了氯化钠的溶解度，如何配制饱和氯化钠？生：溶解不能超过溶解限量，也就是溶解度。从学生的回答中可以看出学生头脑中形成了“溶解限量就是溶解度”的模糊概念，教师在教学过程中将重点移向了“溶解限量”的教学，实验探究活动的目的本来是为了更好的理解溶解度的涵义，但是教师并没有正确地引导学生从实验中得出“溶解度”的概念，更像是为了验证“温度”、“水的质量”和“溶质的种类”确实会影响物质的溶解限量。所以之后在学生的回答中我们看出学生混淆了溶解度和溶解限量两个概念，产生了“溶解度也受溶剂的量的影响”的相异构想。三、教师提供的案例或解释有局限性饱和溶液是单相的，但是学生的头脑中认为饱和溶液是底部沉淀和上层溶液的两相混合物。在学习饱和溶液概念的过程中，学生通过观察实验现象以及根据教师提供的解释和案例出现对知识的片面理解。下面是某教师的课堂教学实录：师：固体能不能无限溶解在水中？生：不能。师：下面通过一个实验来验证一下我们的猜测。（多媒体展示）分别取5mL水于试管中，将袋中的氯化钠或硝酸钾固体分2～3次全部加入其中，振荡，观察溶解情况。（学生做实验）师：描述一下实验现象。生：第一次加硝酸钾全部溶解了，再往里面放就出现了沉淀。师：在这个过程中温度变了吗？溶剂变了吗？生：没有。师：刚才的溶液有固体剩余，不能再溶解了，像这样的溶液叫做饱和溶液。请同学总结一下饱和溶液的定义。生：一定温度下，一定溶剂里不能溶解溶质的溶液是饱和溶液。师：怎样判断食盐溶液是否达到饱和？生：加溶质，烧杯中有结晶。师：（展示底部有溶质固体的试管）这是什么溶液？生：饱和溶液。师：为什么？生：因为底部有溶质沉下来。师：没有固体剩余的溶液是不饱和溶液吗？（大多数学生回答是，少部分回答不一定。）在饱和溶液概念的学习中，很多学生将未溶解的溶质固体称为沉淀。让人感到奇怪的是，没有一个教师给学生指出来。在这个过程中教师的教学重点没有引导学生自己建构饱和溶液概念的理解，而是一直强调温度、溶剂的量和某溶质这样一些概念中出现的