化学学习中前概念的解构与转化策略*

郑挺谊

前概念广泛存在于每个人的思维中，美国著名教育心理学家奥苏伯尔说:“影响学习最重要的因素是学生已经知道什么，我们应当根据学生前概念的状况去进行教学。”［1］学生往往是“一听讲觉得懂，一看书觉得会，一做题就会错”，究其原因，还是对基本的概念理解不透彻，不能在新旧知识的联系与区别中重构认知，对准确学习化学概念有重大影响。

一、化学学习中前概念的成因探析

学生在学习新概念时不是“白纸一张”，他们在生活和学习中构建了特定的认知模式（图式）。化学揭示的是纷繁复杂的自然现象及其变化规律，学生对概念理解具有表面性、片面性、主观性，产生的原因是多方面的。

1．望文生义误解

学生习惯通过文字阅读来理解文字表面的东西，当接触到新的概念或物品时，仅从字面上去理解而产生错误。如认为“纯碱”是“碱”，“酸雨”就是“呈酸性的雨水”，铅笔中含有铅，“液态氧是氧气和水的混合”等。

2. 生活经验影响

受生活经验和日常观察的影响，牵强附会地用生活经验来推断化学知识而产生的错误。如认为“盐”就是“食盐”，氧气能够燃烧，自燃就是自己烧起来，又如：在宇宙飞船上划火柴，火焰会立即熄灭，是由于（ ）A.氧气不够 B.失重时空气不能对流 C.达不到着火点 D.飞船上温度低。学生选A或D。

3. 旧概念的泛化

新环境提供的信息会受到原来形成的概念及已有认知结构的影响，造成思维干扰和障碍，使认知结构重组与改造困难。如认为氯水是电解质，因为氯水导电；在学了盐电离后将酸式盐的电离方程式写成NaHCO3=Na++H++ C■，将熔融状态的NaHSO4 电离方程式写成NaHSO4=Na++H++ S■。

4. 凭直觉来推断

本应该从概念定义或科学现象才能做出正确判断的问题，会从表面现象凭直觉判断而产生错误，不知道所隐含的科学原理和科学本质。如认为H3PO3和H3PO2都属于三元酸，又如往一未知溶液中滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，滴加稀HNO3沉淀部分溶解，认为溶液一定有■时C■离子。

5. 认知水平局限

中学生的认知水平是形象思维占主导，往往从表象去判断，缺少辨证思想，很少数学技巧解决科学本质的问题。如已知NaHS、MgSO4、NaHSO3组成的混合物中，硫元素的质量分数为a%，则氧元素的质量分数为（ ）：A. a%B. 2a% C.（1.00－1.75a）%D.无法计算。学生乍一看无法做题，选D，不知道从NaH与Mg式量相等找突破口。

二、前概念对学生学习化学的影响

“老师教得苦，学生学得累，最后学生还是不清楚”是化学概念教学的困惑，概念是思维的细胞，是学科知识体系的基石和核心。前概念潜在于学生头脑中，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［2］。

1．模糊的前概念——形成思维障碍

靠死记硬背形成的模糊的前概念，“知其然，而不知其所以然”， 造成学生学习思维混乱，干扰化学概念建构的精确性和严谨性。如认为含碳的化合物就是有机物，将化学方程式中的“点燃”写成“燃烧”，看到“H2O”中有“H2”，就认为水中含有氢气，含氧的化合物就是氧化物。

2. 缺陷的前概念——片面掩盖全面

缺陷的前概念造成学生只从狭隘的角度看问题，管中窥豹略见一斑的片面思维，妨碍着学生从多角度全面分析问题，导致以偏概全的错误。如认为催化剂只能加快化学反应速度，干净的空气、纯盐酸都是纯净物，而含氧30%的Fe2O3、冰水共存物是混合物，分子都由质子和中子构成，分子比原子大。

3. 抽象的前概念——干扰思维方法

化学计算中许多公式的符号是抽象的，应用是有条件的，而数学中求平均值或百分比计算方法等干扰了学科的思维。如几种液体混合后的密度用平均值计算，又如由Na2S、 Na2SO3、Na2SO4组成的混合物中，测得含氧元素22%，则硫元素为（ ）A.32%B.46%C.78%D.无法确定。学生选D，认为只有告知氧和钠元素质量分数才能计算硫的质量分数。

4. 类似的前概念——造成负向迁移

双胞胎难辨认，相类似的概念也难以辨析，初学时容易混淆，且前者对后者学习有负迁移作用。如石墨和金刚石都含有碳，认为是同种物质，由石墨制成金刚石是物理变化；认为CaO能溶于水，CuO也能溶于水，SO2能溶于水，SiO2也能溶于水；又如红磷和白磷都是由磷元素组成的纯净物，认为由一种元素组成的物质是纯净物，不可能是混合物。

5. 错误的前概念——阻碍认知顺应

错误的前概念让原有认知结构无法同化新环境提供的信息，使学生认知结构发生重组与改造受阻，束缚学生对概念内涵的理解。如初中将氧化反应定义为“物质跟氧发生的化学反应”，教材中提供的实例仅限于物质跟氧气反应，学生往往把“氧”理解为“氧气”导致学生概念理解错误，阻碍了日后对氧化反应的全面理解。

三、顺应与转化化学前概念的教学策略

学生对概念的认知来源广泛，复杂多样，前概念又具有顽固性、自发性、隐蔽性和反复性的特点。要避免和消除前概念对学习的负迁移，了解是前提，分析是基础，研究是核心，实践是保障，转化是关键。精心的教学设计为学生提供“脚手架”，引导学生辨析、理解、厘清并内化概念的内涵与外延。

1．模糊的前概念，在梳理中构建

对于模糊的前概念，要在了解学生认知水平的基础上，将所学的概念、公式等利用图示等直观的方法，把相对独立的隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达，构建知识体系，形成概念图。

如有的学生认为饱和溶液是浓溶液，不饱和溶液是稀溶液，可通过图1看清它们之间的交叉而不是并列关系，举出实例稀Ca（OH）2溶液与浓KNO3溶液等加以证实，再通过图2梳理“溶液框架图”，知道各知识之间的关系，形成思维导图。

师生共同总结了上图后，一目了然，明晰了知识脉络，构建了知识体系，知道浓、稀溶液的关系，知道饱和溶液、不饱和溶液及其转化关系，知道溶解度的四要素及计算，知道溶液的配制方法等。

2．缺陷的前概念，在暴露后完善

教学应首先是“诊断”，其次才是“治疗”［3］，先入为主的经验，阻断知识间的内在联系，造成认知与运用过程的脱节。教师可通过直接提问访谈等，了解学生学习中前概念的问题所在，再顺水推舟，按其想法或思路归纳出与事实自相矛盾或与已知定律原理相悖的结论，进而引发认知冲突，暴露学生在概念理解上的缺陷，在修正中形成正确概念，在纠正中完善，如图3。

如提问“钠与硫酸铜溶液能否发生反应”？学生根据钠的活动性，异口同声地说能，更不假思索地就写出了2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu，问其原因说是钠比铜活泼。将迷思进行到底，让学生动手做钠与硫酸铜溶液反应的实验，将观察到的现象与所写的反应式对比，回答是否定的，让学生根据观察到的现象和所学的知识进行讨论分析，得出结果：

2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2+ H2↑。

3．抽象的前概念，在类比中建模

许多化学概念有微观、抽象的特点，认知发展的阶段性制约了学生对概念本质的理解，妨碍抽象概念的内化。建构主义和认知主义学习理论都强调了对比归纳建立概念图的作用，引导学生将学习的新概念与已有概念沟通，在类比中把抽象的概念建立模型或概念图，通过精心的教学设计使无法感知的抽象概念化为形象的图表做对比。

如“物质的量”是非常抽象的概念，是初高中教学一个非常重要的“节点”,是连接微观和宏观、定性和定量的桥梁，定量表征化学反应，教学中可以把它与米、秒等做类比。

通过类比，帮助学生从微观层面去认识，建立物质的宏观量与微观粒子的数量之间的联系，在原子、分子水平上研究物质，帮助理解摩尔及其派生的概念。

4．类似的前概念，在对比中辨析

化学概念不是孤立的，类似的概念形成迷思构想，有些概念相互联系，有些概念间是形象而神不象，通过比较概念的核心字句，进行相互间的异同点辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的内涵与外延，分清概念的不同含义和应用范围。

如化学中“同”字概念就有好多个，可先通过下图结合具体实例进行辨析，使学生准确地掌握概念及它们之间的区别与联系，如有“同”字概念就可整理对比如图4：

化学概念的内涵反映事物的本质属性，而外延是指概念的对象范围，通过图4可以强化、纯化和简化相关概念，突出主要因素的区别，消除无关因素的干扰，使学生全面理解、厘清相关的概念。

5．错误的前概念，在澄清后转化

著名心理学家波斯纳指出，要改变旧观念，新观念必须可理解，必须富有成效。要改变学生错误的想法，须澄清原认知上的缺失，引发认知冲突，借助批判性思维，纠正错误概念，培养思维的灵活性和深刻性，转变头脑中固有的认知模式。

如题：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氢元素的质量分数为y，则碳元素的质量分数为（） A. ■（1-9y） B. ■（1-y） C. ■（1-6y） D. 无法计算。学生选D，问原因：三种物质中H的质量分数为y，则C与O的质量分数为1-y，但两者质量不成比例，不能计算。

学生思维禁锢在传统的思路中，不能突围，提示从物质组成的角度重新认识：把HCOOH的组成表示为CO·H2O形式、OHC-COOH的组成表示为2CO·H2O形式，重组可看成是CO和H2O的混合物，根据H质量分数算出含H2O为9y，含CO为1-9y，算出碳元素在混合物质中的质量分数为A。

总之，要实现前概念的合理利用和转化，须在了解学生学习中的前概念产生的根源的基础上，根据奥苏伯尔的概念同化理论和建构主义的教学理论，采用取多种方法激起学生新旧思维之间的矛盾，造成学生的认知冲突，用合适的教学策略和方法来补充、完善学生的认知结构，使原有认知和经验系统有所增长（同化）或发生调整和改变（顺应），成为学生获取新知的助推器而不是拦路虎，提高教学的有效性。

参考文献：

［1］ 施良方.学习论［M］. 北京:人民教育出版社，2000.

［2］ 吕 琳，杨丽娟，周海花. 初中生化学前概念中的相异构想及其形成方式［J］. 化学教育，2005（9）.

［3］ 吴志标.初中科学教学中学生前错误概念揭示和矫治［J］. 中学物理，2012（9）.

如“物质的量”是非常抽象的概念，是初高中教学一个非常重要的“节点”,是连接微观和宏观、定性和定量的桥梁，定量表征化学反应，教学中可以把它与米、秒等做类比。

通过类比，帮助学生从微观层面去认识，建立物质的宏观量与微观粒子的数量之间的联系，在原子、分子水平上研究物质，帮助理解摩尔及其派生的概念。

4．类似的前概念，在对比中辨析

化学概念不是孤立的，类似的概念形成迷思构想，有些概念相互联系，有些概念间是形象而神不象，通过比较概念的核心字句，进行相互间的异同点辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的内涵与外延，分清概念的不同含义和应用范围。

如化学中“同”字概念就有好多个，可先通过下图结合具体实例进行辨析，使学生准确地掌握概念及它们之间的区别与联系，如有“同”字概念就可整理对比如图4：

化学概念的内涵反映事物的本质属性，而外延是指概念的对象范围，通过图4可以强化、纯化和简化相关概念，突出主要因素的区别，消除无关因素的干扰，使学生全面理解、厘清相关的概念。

5．错误的前概念，在澄清后转化

著名心理学家波斯纳指出，要改变旧观念，新观念必须可理解，必须富有成效。要改变学生错误的想法，须澄清原认知上的缺失，引发认知冲突，借助批判性思维，纠正错误概念，培养思维的灵活性和深刻性，转变头脑中固有的认知模式。

如题：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氢元素的质量分数为y，则碳元素的质量分数为（） A. ■（1-9y） B. ■（1-y） C. ■（1-6y） D. 无法计算。学生选D，问原因：三种物质中H的质量分数为y，则C与O的质量分数为1-y，但两者质量不成比例，不能计算。

学生思维禁锢在传统的思路中，不能突围，提示从物质组成的角度重新认识：把HCOOH的组成表示为CO·H2O形式、OHC-COOH的组成表示为2CO·H2O形式，重组可看成是CO和H2O的混合物，根据H质量分数算出含H2O为9y，含CO为1-9y，算出碳元素在混合物质中的质量分数为A。

总之，要实现前概念的合理利用和转化，须在了解学生学习中的前概念产生的根源的基础上，根据奥苏伯尔的概念同化理论和建构主义的教学理论，采用取多种方法激起学生新旧思维之间的矛盾，造成学生的认知冲突，用合适的教学策略和方法来补充、完善学生的认知结构，使原有认知和经验系统有所增长（同化）或发生调整和改变（顺应），成为学生获取新知的助推器而不是拦路虎，提高教学的有效性。

参考文献：

［1］ 施良方.学习论［M］. 北京:人民教育出版社，2000.

［2］ 吕 琳，杨丽娟，周海花. 初中生化学前概念中的相异构想及其形成方式［J］. 化学教育，2005（9）.

［3］ 吴志标.初中科学教学中学生前错误概念揭示和矫治［J］. 中学物理，2012（9）.

如“物质的量”是非常抽象的概念，是初高中教学一个非常重要的“节点”,是连接微观和宏观、定性和定量的桥梁，定量表征化学反应，教学中可以把它与米、秒等做类比。

通过类比，帮助学生从微观层面去认识，建立物质的宏观量与微观粒子的数量之间的联系，在原子、分子水平上研究物质，帮助理解摩尔及其派生的概念。

4．类似的前概念，在对比中辨析

化学概念不是孤立的，类似的概念形成迷思构想，有些概念相互联系，有些概念间是形象而神不象，通过比较概念的核心字句，进行相互间的异同点辨析，才能消除相似因素的混淆，深刻把握概念的内涵与外延，分清概念的不同含义和应用范围。

如化学中“同”字概念就有好多个，可先通过下图结合具体实例进行辨析，使学生准确地掌握概念及它们之间的区别与联系，如有“同”字概念就可整理对比如图4：

化学概念的内涵反映事物的本质属性，而外延是指概念的对象范围，通过图4可以强化、纯化和简化相关概念，突出主要因素的区别，消除无关因素的干扰，使学生全面理解、厘清相关的概念。

5．错误的前概念，在澄清后转化

著名心理学家波斯纳指出，要改变旧观念，新观念必须可理解，必须富有成效。要改变学生错误的想法，须澄清原认知上的缺失，引发认知冲突，借助批判性思维，纠正错误概念，培养思维的灵活性和深刻性，转变头脑中固有的认知模式。

如题：在CO、HCOOH、OHC-COOH的混合物中，已知氢元素的质量分数为y，则碳元素的质量分数为（） A. ■（1-9y） B. ■（1-y） C. ■（1-6y） D. 无法计算。学生选D，问原因：三种物质中H的质量分数为y，则C与O的质量分数为1-y，但两者质量不成比例，不能计算。

学生思维禁锢在传统的思路中，不能突围，提示从物质组成的角度重新认识：把HCOOH的组成表示为CO·H2O形式、OHC-COOH的组成表示为2CO·H2O形式，重组可看成是CO和H2O的混合物，根据H质量分数算出含H2O为9y，含CO为1-9y，算出碳元素在混合物质中的质量分数为A。

总之，要实现前概念的合理利用和转化，须在了解学生学习中的前概念产生的根源的基础上，根据奥苏伯尔的概念同化理论和建构主义的教学理论，采用取多种方法激起学生新旧思维之间的矛盾，造成学生的认知冲突，用合适的教学策略和方法来补充、完善学生的认知结构，使原有认知和经验系统有所增长（同化）或发生调整和改变（顺应），成为学生获取新知的助推器而不是拦路虎，提高教学的有效性。

参考文献：

［1］ 施良方.学习论［M］. 北京:人民教育出版社，2000.

［2］ 吕 琳，杨丽娟，周海花. 初中生化学前概念中的相异构想及其形成方式［J］. 化学教育，2005（9）.

［3］ 吴志标.初中科学教学中学生前错误概念揭示和矫治［J］. 中学物理，2012（9）.