化学前科学概念(或化学前概念)指学生专门学习化学前所形成的有关化学的认识。此类认识可能正确,也可能部分正确或完全错误。“相异构想”则是指学生形成的偏离科学概念的观点与认识(alter-nativeconceptions)。教学实践和有关研究证明,许多相异构想在学生正式学习化学前就已形成,且这些相异构想潜在于学生头脑中,难以转变,对学生的许多科学活动如观察、理解、应用知识及解决问题等都产生重要影响,尤其是消极影响。为此,了解初中生化学前概念中存在的相异构想及其形成方式,能为相异构想转变策略的研究、学生化学概念的学习提供帮助。
1化学前概念中“相异构想”的调查与分析以《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》涉及到的化学知识为载体,通过学生访谈、教师访谈、教师座谈会、试卷分析和调查问卷等形式,笔者了解了初中生已有的化学前概念及存在的相异构想。研究表明,学习化学前学生头脑中存在较多的相异构想,通常表现为:
1.1几类概念之间的混淆
(1)日常概念与科学概念混淆在日常生活中,学生对许多概念已有自己的认识,这些认识对科学概念的形成可能具有积极作用,也有可能产生负面影响。如“纯净”与“混合”是学生日常生活中较为熟知的概念,从而有的学生能知道“纯净物只含一种物质,混合物由几种物质混合而成”,“纯净物不含杂质、混合物含杂质”等。但也有接近89.5%的学生认为“干净、未污染、天然的物质是纯净物”。如有12.9%的学生认为“自燃就是自己烧起来,与外界无关”;很多同学认为“白色”即“无色”、“透明”即“无色”等。
(2)学科概念间的混淆在学习化学前,学生已学过物理、生物等多门课程,这些学科知识中讨论的一些问题也会在化学学科中进一步学习到,但研究的角度会发生变化。可学生仍然会用其他学科中得到的结论解释化学问题。如解释“木炭燃烧所引起的质量变化”时,部分学生能做出“木炭燃烧后灰烬的质量变小”的判断,但是物理中又学过“质量不随物体的形状、位置等的变化而变化”的知识,因此学生陷入了矛盾思维状态,最后给出无法判断或不变的答案,导致错误观点产生。
又如生物课程中涉及到这样的知识点:“淀粉、蛋白质和脂肪都含有碳,并且都能燃烧,这样的物质叫做有机物。水分和无机盐不含碳,并且不能燃烧,这样的物质叫做无机物。”因此有些学生从名称中判断“一氧化碳是有机物”或“纤维素是无机物”等。调查中笔者还发现,虽然学生在《生物》中已重点学过植物的呼吸作用与光合作用,但多数学生未真正理解其内涵,有些学生将植物的光合作用等同于植物的呼吸作用,认为均是吸进二氧化碳、呼出氧气的过程,有些学生将两者变化过程颠倒,而有些学生则对“呼吸作用”没印象。
1.2对概念内涵模糊、不全面的认识
笔者研究中还发现,初中生对某些概念虽有一定的了解,但对其内涵的认识不够全面,不够准确。如:
(1)对燃烧条件的模糊认识调查中发现,学生基本知道物质燃烧需要氧气,但由于对燃烧条件概念内涵的模糊认识,有61.5%的学生认为“氧气能燃烧”;有37%的学生认为“燃烧需要点燃”或“燃烧需要火”,并在解释水能灭火现象时出现“水能降低物质的着火点、燃烧点”等错误观点。
(2)对金属锈蚀与防护的不全面认识日常生活经验的积累使学生基本知道铁在潮湿的地方易生锈。但调查表明,大多数学生不知道铁是在氧气、水的共同作用下生锈,认为铁生锈仅是水的作用;由于对金属锈蚀与防护的理解受日常生活经验与平日观察的影响,有43.8%的学生认为“金、银不会锈蚀”;虽然学生基本知道可通过保持金属干燥、擦净金属表面的水防止金属生锈,但也只有极少数学生知道可通过涂防护漆、电镀等方法防止金属锈蚀。
1.3对概念外延的错误认识
对概念内涵认识模糊,常导致概念外延的错误扩大或缩小。如由于学生日常生活看到的金属多为固态,感觉比较坚硬等,有30.3%的学生认为“金属都是固态的”,多数同学认为“金属是硬的、比较坚固、比较重”等。甚至有19.4%的学生认为“金刚石是金属”。又如受日常用语的影响,少数学生认为“盐”是“食盐”的简称、“金”即“金属”等。
2初中生化学前概念中相异构想的形成方式
在调查初中生化学前概念中相异构想的基础上,笔者进一步通过个人访谈的方法,深入了解了初中生形成相异构想的原因,并结合教师访谈、试卷分析、问卷调查等方法,分析了初中生化学前概念中相异构想形成的方式。