從學生認知角度思考概念教學的價值與策略

陳園園（上海市新場中學　上?！?01314）

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從學生認知角度思考概念教學的價值與策略

陳園園
（上海市新場中學上海201314）

摘要：概念學習不只是純粹的吸收過程，而更多的是一種建構。概念課的教學過程要符合學生的認知發展特點，使概念學習由淺而深，降低了思維的難度，也使學生的認知體系經歷一個“平衡—失衡—再平衡”及“有序—無序—更高層次的有序”的過程。關注學生已有概念和經驗，聯系科學探究一般過程“發現異象—探索奧秘——收獲成果”進行概念教學；關注學生從感性到理性的認知過程，借助化學實驗、觸覺體驗、模型和動畫等教學手段進行概念教學；關注學生對實驗的興趣，利用問題驅動進行概念教學。

關鍵詞：概念教學；建構；學生認知

一、從學生認知角度思考概念教學的價值

化學概念能深刻地反映化學過程中的最本質的特征，是人們思維的結晶，也是課程內容的重要組成部分，是化學知識的“骨架”?；瘜W概念還是學生進行化學思維的依據和出發點，是學習化學基本理論、元素化合物及其它知識的基礎。綜合化學概念的理論和實踐研究，我們不難發現，化學概念的教學應遵循學生的認知發展特點進行，才能有利于學生的發展。

以皮亞杰為代表的建構主義認知心理學認為，概念學習不只是純粹的吸收過程，而更多的是一種建構。因此概念教學應該擺脫“灌輸重于引導”的尷尬局面，將傳統的化學概念講授轉變為探究式的建構主義學習，從學生的實際出發，設計的教學過程要符合學生的認知發展特點，以合適的探究活動為載體，將學生推上自主學習的舞臺，使概念學習由淺而深、環環相扣，降低了思維的難度，也使學生的認知體系經歷一個“平衡—失衡—再平衡”及“有序—無序—更高層次的有序”的過程，親身參與并建構起完整的概念體系。[1]

從學生認知角度思考概念教學，體現了“學生主體”的思想，這樣有利于調動學生的學習積極性，可以有效的培養學生的能力素質；也易于激發和保持學生的學習積極性，有利于教學效果的實現；同時可以鍛煉學生的合作精神和溝通能力。

二、從學生認知角度思考概念教學的策略

1.關注學生已有概念和經驗，聯系科學探究一般過程“發現異象—探索奧秘——收獲成果”進行概念教學

案例：在高一“氣體摩爾體積”這一概念教學中，教材呈現順序：首先闡述影響物質體積的三要素，推導出影響氣體體積的兩個主要因素，再計算標準狀況下1mol氣體的體積，最后得出氣體摩爾體積的概念。

很多教師都是按照教材呈現的這種先后順序設計教學環節。這樣做的好處是知識系統很完整；劣勢是剛上高一的學生抽象思維正在形成中，直接呈現理論分析和概念、公式會增加學生學習知識的難度，也易使他們感到枯燥無味。

如果作如下設計：教師展示課題“氣體摩爾體積”，請學生根據自己非常熟悉的摩爾質量的概念自我建構氣體摩爾體積的概念、符號、定義式、單位。整個過程大約用時3分鐘，非常順利，學生很容易得出氣體摩爾體積的概念。這樣可以降低學生學習負擔，不會讓學生以為今天又學習了一個新概念、新知識。

提出課題任務：物質有固體、液體、氣體等狀態，為什么突出研究氣體摩爾體積呢？其有何特別之處嗎？進而進入本節課的第一個環節——發現異象。

展示：標準狀況（0℃、101 kPa）下1 mol Fe、Al、H2O、H2SO4、O2、H2、CO2、N2的質量和密度，計算1mol不同狀態的物質體積。

問題：由體積數據結合物質狀態你得出什么結論？

學生：0℃、101 kPa時，（1）氣體體積比固體和液體大；（2）1mol不同固體、液體體積不同；（3）1mol不同氣體體積相差不大，約為22.4L，學生發現，標準狀況下，1mol氣體體積大小與氣體種類沒有關系。

展示：展示30個乒乓球緊密堆積的圖片。

問題：請學生根據常識判斷：如果把它們換成30個籃球，以相同堆積方式，所占據的體積相同嗎？學生的回答是體積肯定不同。

此時，學生已經從數據計算歸納出的結果和生活經驗的對比中發現了一個奇異的現象：即只有同溫同壓下，1mol氣體的體積與氣體種類無關，不論何種氣體，體積是相同的。學生自己發現了這個問題后，學習興趣在奇異現象的驅動下瞬間被調動，開始主動想探究究竟是何種因素影響了物質和氣體的體積呢？學生由“無意注意”進入“有意注意”狀態，進而進入本節課的第二個環節——探秘。

學生探究：影響物質體積的因素是什么？利用運動會班級隊列所占體積受何影響這一生活常識，由此及彼，學生提出影響因素：微粒數目、微粒大小、微粒的平均間距。

展示：圖片展示固體、液體、氣體微粒間距比較示意圖。

學生：固體、液體微粒排列很“密”，氣體微粒排列很“疏”。

教師：氣體微粒間“疏”到什么程度？教師用科學數據說明，一般地，氣體分子的直徑約為0.4nm，而分子之間的距離約為4nm，氣體微粒間距比氣體分子直徑大很多，此時，氣體分子大小對氣體體積的影響很小，可以忽略。

結論：（1）對于氣體，微粒大小可以忽略；

（2）氣體體積主要取決于微粒數目、微粒間距；

（3）1mol氣體體積主要取決于微粒間距。

教師：溫度和壓強會影響氣體分子間距，用“熱脹冷縮，用手擠壓氣球”兩個生活中的例子請學生感受溫度和壓強對微粒間距的影響。

結論：（1）溫度升高，粒子間距增大；

（2）壓強增大，粒子間距減??；

（3）同溫、同壓下，氣體分子平均距離相同。

“探秘”環節結束后，教師趁熱打鐵，請學生思考：

（1）相同溫度，相同壓強下，相同分子數的任何氣體，體積相同嗎？

（2）相同溫度，相同壓強下，相同體積的任何氣體，分子數相同嗎？學生對照“探秘”結論，輕松得出答案。

此時學生已自行建構和完成本課的第三個環節“收獲成果”。教師展示阿伏加德羅定律——相同溫度，相同壓強下，相同體積的任何氣體里有相同數目的分子。學生的喜悅之情溢于言表。同時，聯系我國科學家屠呦呦女士獲得諾貝爾獎的事實讓同學感受到科學探究的過程與樂趣。

關注學生已有概念，聯系科學探究一般過程“發現異象—探索奧秘——收獲成果”進行概念教學，變純概念教學為動態的科學探究過程，并采用科學數據、生活經驗推進生生互動、師生互動，這個過程為學生在學習化學概念的過程中提供了較多主動學習和合作探究的機會，在任務驅動下讓學生始終保持強烈的學習興趣，實現了概念教學的優化，符合學生認知發展規律。

2.關注學生從感性到理性的認知過程，借助化學實驗、觸覺體驗、模型和動畫等教學手段進行概念教學

在化學概念教學中，學生化學概念的形成是一個從對化學概念的感性認識出發，經過抽象、概括而達到對化學現象理性認識的過程，這符合學生認知發展過程。抽象化學概念如離子、離子鍵、共價鍵等的教學尤是如此，由于學生空間想象能力、抽象思維能力還不夠成熟，對這些抽象概念的學習往往感覺困難，因此，教師可將學生最為熟悉的物質及其變化作為載體，借助教學手段，循序漸進，以層層深入的方式，幫助學生實現從宏觀認識向微觀認識的過渡，進而達到使學生逐漸建立從微粒角度看物質及其變化的意識和能力這一高層次的教學目標。

下面筆者以“離子”這一概念的教學案例為實例具體闡述。

（1）利用化學實驗，幫助學生認識離子和原子性質的不同。

實驗1：取金屬鈉和氯化鈉分別投入兩杯水中，觀察現象。

學生直觀地感受到鈉遇水時現象很劇烈，氯化鈉遇水時很溫和，溶解了。說明氯化鈉中不是含有鈉原子，氯化鈉中的“鈉微?！迸c鈉原子不同。

實驗2：將實驗1的氯化鈉溶液與電源、小燈泡連接成閉合回路，觀察現象。

學生觀察到小燈泡亮了，說明氯化鈉溶液能導電，溶液中的“鈉微?！辈皇请娭行缘?。

（2）利用模型，幫助學生認識原子和離子結構的不同。

模型：可以是規范的模型，也可以用卡紙和大頭針等物品自制，借助模型使原子和離子結構從不可視變為“可視”（圖1）。

問題：為了達到稀有氣球的穩定結構，原子形成離子后，結構上發生了什么變化？

學生：原子核不變，內層電子不變，最外層1個電子失去，此微粒帶1個單位正電荷。

教師：引出離子的概念：原子或原子團失去電子后的帶電微粒稱為離子。

鈉原子符號：Na，鈉離子符號：Na＋。

圖1　原子和離子結構圖

（3）利用動畫或圖片模擬，幫助學生認識氯化鈉溶于水的變化過程（圖2）。

學習離子的概念后，再從微觀的角度認識實驗：氯化鈉溶于水為什么能導電。這樣，學生既理解了離子的概念、離子與原子在結構上的差別，也理解了氯化鈉這類物質溶解過程的本質，形象化地和學生一起建構了微粒觀。

圖2　氯化鈉溶于水的變化過程

3.關注學生對實驗的興趣，利用問題驅動進行概念教學

化學是一門以實驗為基礎的學科，通過化學實驗教學可以使學生獲得生動的感性知識，從而更好地理解、鞏固所學化學知識。實驗是化學的靈魂，學生對千變萬化的化學實驗有著天然的興趣和好奇。教師可以通過設計演示實驗、學生實驗等，利用問題驅動，由淺入深、由表及里，進行概念教學。

筆者在進行“物質的量濃度”這一概念教學時就采取此教學策略，具體如下：

展示：不同規格容量瓶，學生觀察容量瓶的結構，教師告知學生其使用方法。

提出任務：請學生用18g糖（葡萄糖分子式C6H12O6）配成500mL溶液。

問題：n（C6H12O6）＝___mol。答案：0.1mol。

問題：500mL溶液中含有溶質0.1mol，每升溶液含有溶質多少摩爾？答案：0.2mol/L。

引入：物質的量濃度的概念、符號、定義式。

設計實驗：任務為配制0.2mol/L糖溶液500mL。這是一個定量實驗，要求“精確”。教師利用燒杯、容量瓶、玻璃棒等設計實驗（不規范地），請同學討論這樣的實驗方案能否“精確”。

學生任務：看書、討論、然后對老師的設計方案做出評價。整個過程師生和生生之間互動頻繁，學生保持高度的學習熱情，順利而愉快地得出正確精確配制一定物質的量濃度溶液的方式。最后安排學生自己實驗，鞏固一節課的成果。

此類概念教學在進行教學設計時，教師關注學生對實驗的興趣，將實驗操作和蘊含的化學概念聯系起來，并利用問題驅動，充分調動學生的學習積極性，變被動為主動，學生在不知不覺中建構、掌握、應用新概念。

三、總結

化學概念是對一類事物的共同本質屬性從化學科學角度的概括，是將化學現象、化學事實經過比較、綜合、分析、歸納、類比等方法抽象出來的理性知識。[2]它們往往是宏觀與微觀相結合，抽象難懂。以往教學中，化學概念教學經常是“講概念，用概念”，在反復的題海中消磨了學生的學習熱情。若要改變概念課的教學，提高學生的學習參與度，提升學習效果，可以從學生認知角度思考概念教學，關注學生已有概念和經驗，聯系科學探究一般過程“發現異象—探索奧秘——收獲成果”進行概念教學；關注學生從感性到理性的認知過程，借助化學實驗、觸覺體驗、模型和動畫等教學手段進行概念教學；關注學生對實驗的興趣，利用問題驅動進行概念教學。

參考文獻

[1]張文林.胡志剛.李衡鵬.基于“5E學習環”的化學概念教學初探[J].中學化學教學參考，2015，（8）：12-15

[2]魏林明.以建構性教學模式開展科學概念學習——以“飽和溶液”教學為例[J].教學月刊·中學版（教學參考），2013，（11）

[3]高文，徐斌艷，吳剛.建構主義教育研究[M].北京：教育科學出版社，2008，2

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.009

文章編號：1008-0546（2016）01-0026-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B