初中生化学知识相异构想的探查-2

初中生化学知识“相异构想”的探查鱼台县实验中学王循民2013年11月22日在日常生活中，“学习”这个词的使用频率相当高，对大家来说看，“学习”是天职，那么，你对有关学习的问题做出过思考吗？何谓学习？学生在学习时发生了哪些变化？哪些行为是建立在遗传基础上的，哪些是后天习得？为什么有些东西学了以后就能记住，有些则很快遗忘？为什么有的学生就是不爱学习？哪些因素使得学习变得容易些、愉快些、有效些？为什么不同的学生听同样的课、做同样的作业，但在学习效果上却显示出很大的差别？故事之一：有这样一件事：一位就要上考场高三学生去问老师一道数学题，老师一看这道题比较难，一时半会讲不清。为了避免给学生增加心里负担，就说：马上就要考试了，也不一定出这道题，就不用讲了。可那位女生说：万一出了怎么办？老师一想，也对，这可是高考啊。于是就花了将近二十分钟的时间给这个女生讲这道题，女生终于听懂了，高兴地进入了考场。试卷发下来以后，老师一看，居然真有这道题，老师很庆幸。考试结束后，，老师见到了这位女生，问她考的怎么样，她说整体考的还不错，可那道题还是做错了。老师很惊讶。后来反复思量，方才明白：学生听懂之后并未自己动手练习，做错也就不足为奇了。其实，我们在日常的教学中也会经常遇到这样的问题：课堂上我们把知识交给了学生，学生当时也会，课堂练习、作业也全对，可过了一段时间一考试，学生照样做错，似乎自己从来就不会做。这时候我们不禁要问：明明学生是听懂了呀，为什么考试时却做不对呢？或者说这个内容老师已经讲过多少遍了，怎么还出错？故事之二：（略）每一样东西都带有鱼的形状，只是根据青蛙的描述稍作调整——人被想象为用鱼尾巴走路的鱼、鸟是长着翅膀的鱼、奶牛是长着乳房的鱼。故事的启迪：这个故事说明了在人们基于自己已有的知识建构新知识中，创造性的机遇和危险并存。世界是客观存在的，但对于世界的理解和所赋予的意义却是由每个人自己决定的。人们以自己的经验为甚础来建构和解释事实。一、什么是“相异构想”？学生在学习某一项知识之前，头脑里并非一片空白，他们通过日常生活的各种经历，形成了对事物形形色色的看法，养成了一套独有的思维方式。他们的这种看法及思维方式，有时与正确的概念及思维方法大相径庭，教学上称学生的这种想法为“相异构想”。“相异构想”可能是不正确的，也可能是不全面的，还可能是结论正确但思考问题的方法不对。如果在教学活动之前，学生在这方面的认识是一片空白，那么教师组织教学也就简单，只要把“桶里的水”倒到学生一个个“杯子”里就可以了。理论和实践都证明：如果仅仅告诉学生什么是正确的，而“相异构想”尚未得到纠正。其教学结果必然是，经过一段时间，学生把教师给的正确的认识跑掉了，留下的还是学生原来的。这样的教学就是灌输。如果能把学生原来的“相异构想”显现出来，与正确的认识“碰撞”，再放入学生的脑中，这样的教学才是启发。它对学生而言，称谓有意义学习，或有效学习。关注了“相异构想”，也就关注了“最近发展区”的质量，要避免貌似学生已有了较大的“最近发展区”，但这发展区中还有这样、那样的问题。维果茨基的“最近发展区”理论前苏联心理学家维果茨基认为，儿童的心理发展可分为两个水平：一是现有的发展水平；二是潜在的发展水平，而在这两者之间存在的空间就是儿童的最近发展区域。也就是说，儿童只有超越过这个“最近发展区域”，才算是完成了向新的水平发展的过程。维果茨基认为，教学的内容就应该安排在这个“最近发展区域”内，通过教学将最近发展区转化成为学生的现有发展水平。二、在教学中为什么要重视“相异构想”？建构主义学习理论认为，学习是由学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接收信息，而是主动地建构知识的意义；他们根据自己的经验背景，对外部信息进行主动的选择、加工和处理，从而获得自己的意义。传统学习理论与建构主义学习理论的对比

传统的观点建构主义的观点真理观真理是指现实世界的真实反映或摹本。“真理”被“合理”或“可行”所取代，不存在绝对知识或真理。知识观知识是对现实的准确表征。知识是一种较为可靠的解释、假设。学习观学习是通过记忆、背诵等行为来获得可以供日后提取出来用以指导活动的图式。学习是学习者通过新旧知识经验之间的双向的相互作用来形成、充实或改造自己经验体验的过程。学生观学生是一张白纸。学习者并不是空着脑袋走进教室的，他们拥有自己的已有知识经验和信念。教师观知识的传授者、灌输者。教师是教学活动的组织者，是学生学习指导者、帮助者和促进者。教材观教师传授的内容。学生主动建构意义的对象。建构主义强调，在日常生活和以往各种形式的学习中，学生己经形成了有关的知识经验，他们对任何事情都有自己的看法。即使是有些问题他们从来没有接触过，没有现成的经验可以借鉴，但是当问题呈现在面前时，他们还是会基于以往的经验，依靠认知能力，提出假设，形成对问题的解释。学生已有知识经验的类型：正确、清晰、稳定的知识经验正确、清晰、稳定的知识经验错误、模糊、潜在的知识经验课内课外妨碍新知识的理解促进新知识的理解不利于新知识学习的知识经验：这类知识经验是模糊的甚至是错误的，它们与科学知识、科学概念不相一致，与新知识存在着矛盾冲突，会阻碍新知识的获得，不利于学生的学习。它们的存在会影响学生对新知识、新概念的正确理解，从而造成学生学习上的困难。建构主义认为，知识不是通过教师传授获得的，而是学习者在一定的社会文化背景下，借助其他人的帮助（包括教师和学习伙伴），利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。学习是学生以自己原有的知识经验为基础的主动建构知识的过程（1）学习是学生主动建构的过程知识是不能被传授的是由学习者主动建构的知识建构的机制：同化与顺应同化：学习者把新知识纳入到自己已有的认知结构，以丰富和加强已有的思维倾向和行为。顺应：指学习者已有的认知结构与新知识产生冲突，引发原认识结构的调整和变化，从而建立新的认知结构。三、初中生对化学知识具有怎样的“相异构想”？内容标准中的主题内容标准中的主题1.身边的化学物质(1)空气的成分在初三化学学习前，有关空气成分的内容学生就在小学科学生物等课程中接触到。通过一年的化学学习，在空气的组成成分、各成分的定量组成上学生还存在一些模糊观念。如有的学生在初学时认为空气中氧气含量最多、空气的组成中只含有氧气和二氧化碳、空气中二氧化碳的含量很多、空气的主要成分是氧气和二氧化碳、空气中含有氢气等。对“空气中氧气含量占21%”这个数据是体积分数还是质量分数，大多数学生不能给出肯定的回答。(2)水和溶液水是与我们人类关系最密切的物质之一，根据全日制义务教育化学课程标准的要求，学生要能认识水的组成，理解水对生命活动的重大意义，认识水是宝贵的自然资源，形成保护水资源和节约用水的意识。同样，有关水的内容，在许多先行课程中学生也有所接触。通过我们的探查，发现学生存在如下一些模糊观念，主要表现在对水分子组成的不确定性和节水意识的片面性上。如有的同学认为，水在通电的条件下分解可以得到氧气和氢气，是因为水中含有氧气和氢气;认为水是由氢、氧原子构成的:许多学生认为水很多，而且价格低、节约水不如节约电，不会有水资源危机;有些学生认为地球表面积3/4的水，水资源丰富所以不需节水等。根据全日制义务教育化学课程标准的要求，学生要能了解溶解度、饱和溶液和不饱和溶液的涵义。但研究显示，学生对溶解度概念理解不全面，对温度对溶液是否饱和的重要性无法理解。比如许多同学认为溶液就一定是液体，许多学生认为溶液是否饱和与温度无关，而仅仅与溶质和溶液的量有关等。(3)常见金属的特性关于金属这部分内容，根据全日制义务教育化学课程标准的要求，学生要能了解金属的物理特征，能区分常见的金属与非金属，能知道常见的金属与氧气的反应，能了解常见金属的特性及其应用，能知道生铁和钢等重要合金。在我们的探查中发现，学生对金属的组成、性质、相近概念的区分等方面存在一些模糊观念。如有些学生认为金属不能燃烧;只有铁才会被腐蚀;金属都为固体，非金属为固体或气体;钢即铁，生铁即为原来的铁;合金即金属的混合物。当问及某些同学:“纯净的铁块是什么颜色的?”被试回答:“好像是无色的。”另外，有些学生表示，对金属在NaCl水溶液中更容易腐蚀难以理解。(4)酸碱盐根据全日制义务教育化学课程标准的要求，学生要能知道常见酸碱盐的主要性质和用途。笔者通过调查、访谈、概念图等方法，发现许多学生在初学阶段没有形成很好的知识网络来理顺酸、碱、盐之间的关系，仅仅通过死记硬背、机械记忆来掌握酸、碱、盐的有关性质，对酸、碱、盐的性质掌握不全面;对酸、碱、盐的分类和外延模糊不清，即不能从组成上去判断物质的种类。如有28.7%的同学认为(NH4)2C03不属于盐而属于酸、碱、盐中的碱或酸，有的学生初学时片面认为酸即醋酸、碱即口碱。另外，日常生活经验对学生学习这部分内容产生了一些负面的影响，如有些学生认为盐即食盐。2.物质构成(1)物质的分类根据全日制义务教育化学课程标准的要求，学生在这部分要能从组成上识别氧化物，区分纯净物和混合物、单质和化合物、有机物和无机物等。关于氧化物的识别，学生常常将氧化物和含氧化合物混淆不清，认为含有氧元素的物质就是氧化物。即使经过一年的化学学习，仍然有14.8%的学生判断KC10,是氧化物。教师普遍反映，学习化学的初期，学生常不能正确区分纯净物和混合物，仅凭质量的好坏和是否干净来判断。如有的学生认为，质量好的汽油为纯净物，而质量差的汽油是混合物。物质名称中字多字少也成了判断纯净物和混合物的依据，比如“酒”和“高锰酸钾”，学生认为“酒”是纯净物，而“高锰酸钾”是混合物。有些学生还从物质的状态来判断，认为不同状态的物质混合就一定为混合物，如冰水混合物就是混合物。关于单质和化合物，学生中存在这样几种看法:认为同种元素组成的物质就一定是单质:不同种元素组成的物质是混合物(如认为KMn04,C02等含有几种元素，所以是混合物);从物质名称的字多字少去判断单质和化合物(如“冰”只有一个单字，所以是单质);在概念图的构建中，将单质、化合物与纯净物概念列于物质分类的同一层次上。至于有机物和无机物的区别，在后期访谈中，约有60%的学生表示不太清楚，说明学生对这一问题还存在着不同程度的模糊性。在我们后期的调查中发现，以上有些模糊观念通过进一步的化学学习是能够自行转变的。但是在初学时，确实是存在且不容忽视的，这点恰恰说明了模糊观念的转变具有层次性。(2)构成物质的微粒研究结果显示，学生在完成作业或进行纸笔测试时，基本能达到全日制义务教育化学课程标准的要求，即知道分子、原子、离子等都是构成物质的微粒，知道原子是由原子核和核外电子构成的，知道原子可以结合成分子、同一元素的原子和离子可以相互转化，初步认识核外电子在化学反应中的作用，知道元素的简单分类。但通过访谈，笔者发现，对于原子、分子等这类比较抽象的内容，学生会用他们通常对宏观世界的思维模式来理解，因而出现一些模糊认识。如用宏观物质的热胀冷缩来类推到分子，27%的同学认为“物质受热膨胀时，其分子变热，分子也膨胀”。通过探查我们发现，学生还不能完全理解组成物质粒子的多样性和层次性。在他们看来，物质、分子、原子、离子存在很简单的从属关系，即物质包含分子、分子包含原子、原子包含离子。对分子能够构成物质学生是易于接受的，但对原子也能构成物质的理解上有点困难，尤其是对离子也能构成物质，学生仅记住了某些结论，而没有真正内化。在研究中，一个与日常生活息息相关的问题:“为什么打气筒能将空气压入自行车胎内?试从微观的角度加以解释。”访谈结果表明，80%的学生都简单认为是大气压的作用，或是压强的作用。打气筒的打气原理在宏观上是压强变化的原因，但从微观的角度，却与构成气体微粒间的距离比较大，易压缩有关。这一例子说明学生还未能自觉地从微观的角度来解释某些常见的现象。(3)相对原子质量调查结果显示，学生往往不能理解为什么要引入相对原子质量这个概念，认为相对原子质量是个不真实的值，因此从心理上有点抵制而拒绝计算。有25.2%的同学认为某一原子的相对原子质量就是其原子的实际质量。3.认识化学变化(1)化学变化及反应类型研究结果显示，在学习化学的初期，学生往往不能真正把握化学变化的基本特征，而简单认为出现发热、发光等现象的变化就是化学变化。关于自然界的变化类型，学生已经形成定势思维，认为只有物理变化和化学变化，而鲜想到其它类型的变化。全日制义务教育化学课程标准要求学生能初步认识常见的化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应，并能解释与日常生活相关的一些现象。但有些学生认为，化合反应属于氧化反应，对某些反应是置换反应还是复分解反应判断有误，如有13.1%的同学认为CO+CuO==Cu+C是置换反应;误认为实验室制取二氧化碳的反应(CaCO3+2HC1=CaC12+H20+C02)是置换反应，学生之所以认为后者为置换反应，是因为复分解反应和置换反应的共同点都是交换位置，但由于思维肤浅没有深入探究两者的差异点。(2)质最守恒定律全日制义务教育化学课程标准要求学生能认识质量守恒定律，能说明常见化学反应中的质量关系。但调查结果显示，经过一年的化学学习后，仍有21.5%的学生认为木材燃烧过程中质量有损耗。学生刚刚学完质量守恒定律内容后，出了这样一道调查题:纸片燃烧过程是否符合质量守恒定律?如果符合，请写出其中简单的等量关系。学生回答的情况统计见表5:表5学生回答情况统计表从表中可知，虽然大部分学生能对这一问题作出准确判断，但从他们写出的等量关系来看，学生并没有真正理解质量守恒定律，而只是机械接受罢了。有学生写出的等量关系是参加反应的纸的质量等于灰烬与生成气体的质量之和;有学生则认为参加反应的纸和氧气的质量之和等于燃烧后灰烬的质量;还有的学生简单认为纸的质量等于燃烧后灰烬的质量。同样这一问题，笔者于后期对高一学生的访谈中发现，类似的模糊认识仍然出现在许多同学身上。有的同学都认为参加反应的纸的质量等于灰烬与生成气体的质量之和;有的的同学则认为参加反应的纸和氧气的质量之和等于灰烬的质量。这些例子说明学习过程中的机械接受是不容忽视的，有些科学概念看似已经被学生掌握其实不然，学生并没有真正内化吸收而形成良好认知结构，而是机械应用解决各种实际问题。4.化学与社会发展(1)燃烧和灭火关于燃烧和灭火的内容，学生需要达到的学习目标是，能认识燃烧、缓慢氧化和爆炸的条件及防火灭火、防范爆炸的措施。但调查显示，在该学习内容上，学生还存在一些模糊观念。如把氧气的助燃性误认为是氧气的可燃性。笔者在问及编号为b1002011的被试:“氧气能燃烧吗?”时，被试答:“能够。哦，氧气不能，是支持燃烧。”学生虽然后来也说出氧气不能燃烧，具有助燃性，但对此问题的第一反应却仍然是错误的，表明学生的大脑深处仍然存在“氧气能燃烧”的观点，这一案例也说明了模糊观念存在的隐蔽性。在对燃烧条件的理解上，学生也有偏差。笔者后期访谈中问及一个关于燃烧条件的应用性问题时，85%的学生回答错误。如笔者问及编号为a1006350的被试:“许多工厂特别是化工厂，工人上班，来人参观都会被告之‘不允许穿有铁钉的鞋子’，你知道这是为什么吗?”被试答:“因为怕铁沾到某种化学物质，然后把某种物质置换出来，回去可以研究。”看来学生虽然己经机械记住了燃烧的条件，但却没有真正理解，因而也就不能灵活运用这一理论解决实际问题。(2)环境保护根据全日制义务教育化学课程标准关于环境保护的要求，学生要能了解典型的大气、水、土壤污染物的来源及危害。笔者据此探查了学生对一些典型的环境污染情况的了解，如白色污染、水华现象和赤潮。大多数学生都能知道白色污染是由于一些不可降解的塑料引起的，但仍然有8.2%的学生认为白色污染通过燃烧可以消除。学生对赤潮、水华现象知道的甚少，在问及编号为a1006280的被试:“你能否解释一下赤潮和淡水中的水华现象?”被试答:“赤潮是水里面的污染的东西。水现象是水升华啊……”学生在无法解释水华现象时，只能望文生义。(3)化石燃料根据全日制义务教育化学课程标准关于化石燃料的学习要求，学生要能够知道化石燃料(煤、石油、天然气)是人类社会重要的自然资源，要能了解石油液化气、汽油、煤油等都是石油加工的产物。但调查结果显示，100%的学生错误认为汽油、煤油、柴油是化石燃料。如编号为b1002011的被试认为“汽油、煤油、柴油都是从石油中分离出来的。石油是化石燃料，从里面分出来的也应该是吧”。四、“相异构想”具有什么特点？研究表明，许多学生拥有大量的事实知识并能顺利通过考试，但并没有真正理解所学知识，在他们身上隐藏着一些对所学知识的极大误解。在实际教学中，由于相异构想本身具有以下特点，导致许多师生都容易忽略影响化学学习的这一重要因素。（1）隐蔽性在教学过程中，学生的相异构想一般不会主动暴露出来。在回答常规问题时，学生往往会运用教师传授的书面知识作答。一旦面临一些特定的情境，当学生无法用书面知识找到答案时，相异构想就会自然地成为学生解决问题的依据，但学生自身往往注意不到自己存在着知识的相异构想。教学实际中，教师面对学生的错误回答时，往往不去探究学生产生这些想法的原因，而只是简单地归因于学生智力的缺陷或其他问题，希望学生能够通过做大量习题来记住所学知识。（2）顽固性SST学生学生ST教师ST学生SC学生ST教师SC学生ST教师SCST学生人的认识往往具有先入为主的特点。相异构想往往是学生长期的生活经验累计，因此学生在进一步的学习生活中容易产生思维定势，因此改变相异构想是相当困难的相异构想是学生亲身体验或“合理”想象获得的认识，学生靠这种原始认知认识世界，并“成功”地解释了一些现象。因此，学生学习新知时往往不会轻易放弃自己的无科学根据或者错误的构想，甚至对其深信不疑。这些构想在学生头脑中可能会十分顽固地存在，教师不加以科学引导是难以使学生摆脱其束缚的。（3）、广泛性超越了年龄、能力、性别和文化界限相异构想超越了人口、年龄、能力或民族这些因素，存在明显的一致性。换句话说，即使是极为优秀的学生也有科学学习中的概念理解困难。不管你是男性还是女性，聪明也罢、愚笨也罢，是美国人也好、是巴基斯坦人也好，就算你当了爸爸或妈妈你也会存在着许多和孩子们一样的相异构想。（4）、自发性学生头脑中的相异构想源于对大量的日常生活现象的观察和感知，这些经验在其大脑中逐渐深化发展，经过感觉、知觉、表象阶段最终形成概念。学生头脑中的相异构想完全是自发的，他们是凭借自己的感觉经验建构起来的（5）、再生性学生的相异构想由于自身的顽固性，尽管通过教学，学生可以接受相应的科学概念，但是一段时间后学生又恢复其原有的想法。面对一些现象，他们又开始应用自己头脑中熟悉的错误想法即相异构想加以解释。研究证明，学习者经常利用两个彼此独立的知识系统。为了在科学世界和日常“生活世界”中有效地活动，学生学习可以帮助他们区分两种系统的暗示和提示，且好学生似乎更能明确这两个领域，更善于在合适的时期进行转换。五、矫正相异构想的策略1、充分了解学生的相异构想（1）教师引导学生暴露由于每个学生背景不同，经历有异，他们头脑中的相异构想必然是多样的、隐蔽的，并且由于成人思维与学生思维不同，有些构想在成人眼里可能还是不可思议的。因此教学中首先要了解学生可能具有的相异构想，弄清它们对理解新知会造成何种障碍和影响。了解的方法可以靠学生的反馈信息与平时教学经验积累。也可精心设计一些问题，设下“陷井”，组织学生讨论，一但学生掉入“陷井”就会吃一堑，长一智。必要时，还可在教学前进行小范围调查或单独谈话，以便教学时有的放矢，对症下药。（2）鼓励学生自己暴露传统教学中，学生往往不敢暴露真实想法，怕遭人议论；怕回答不符合要求，惹人笑话。教师担心学生的“奇谈怪论”，怕干扰既定教学程序。师生双方顾虑重重，导致本来可以生动活泼的一堂课成为死气沉沉、呆板单调的“一言堂”。如果教师不能设身处地地从学生角度考虑，就可能认为学生的一些构想是幼稚甚至滑稽的而加以否定，殊不知新知的生长点可能正是这些幼稚甚至滑稽的相异构想。因此教学中应创造更多机会激励学生暴露相异构想，分享彼此观点，对不同构想作出比较