“化学平衡”迷思概念的转变教学研究，本文主要内容关键词为：迷思论文,化学平衡论文,教学研究论文,概念论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学平衡无论在基础教育还是高等教育中都是中心概念之一，其概念教学经常与学习困难相联系。同时，它也是一个容易让学生产生迷思概念的内容[1]。教育研究人员发现，很多学生与教师经常觉得化学平衡的概念和它配套的一些原则很难掌握。无论是国外、内地还是台湾地区的学生都普遍存在对化学平衡的迷思概念[2]，甚至连教师本身也对化学平衡存在迷思概念[3]。
因而，国内外的研究者们进行了一系列的促进化学平衡迷思概念转变的教学方法研究。
一、化学平衡迷思概念转变的教学方法
鉴于“化学平衡”单元内容的迷思概念较多且难以在传统教学方式中转变，研究者通过改变教学模式及三重表征理论进行概念转变的尝试。
1.通过改变传统教学模式，促进概念转变
台湾的Chui等[4]采用了认知学徒的方式帮助学生学习并建立对化学平衡的心智模式。他们选择了30个中学生作为研究对象，其中控制组有10个学生，实验组有20个学生。研究者分别向两组学生展示同一个现场实验，然后对实验组的学生给予诸如建模、脚手架、阐明解释、思考和探索等具有认知学徒特性的指导，而控制组则没这些指导。结果表明，实验组比控制组在化学平衡概念的理解上更为出色。因为实验组的学生经过一系列的认知学徒指导，有能力主动建立正确的化学平衡思维模式，包括微观世界中动态的、随机的分子运动和分子间的相互作用等。控制组的学生则大多无法建立正确的化学平衡概念的心智模式。
台湾的郑玮婷[5]分别使用包括“投入(engagement)、探索(exploration)、解释(explanation)、精致化(elaboration)和评鉴(evaluation)”五个步骤的5E建构式与讲述式两种不同教学法对国中八年级学生进行化学平衡单元教学，并检视接受不同教学方法的学生的化学平衡心智模式和其心智模式发展的特征，并比较高低学习成就学生的心智模式质量是否有显著差异。研究结果发现：5E建构式教学对于学生持有的化学平衡心智模式质量比讲述式教学更佳，尤其对低学习成就的学生的帮助比高学习成就的学生明显。
国内的刘瑞东[6]以建构主义理论为指导，对高中学生的化学迷思概念进行调查，了解到中学化学平衡迷思概念存在普遍性、顽固性。为此，他提出了改革课堂教学的方法及实现概念转变的教学策略——自我解释策略，并分别将自我解释策略的两种形式“自我解释问题引导”和“自我解释原则提示”运用到课堂教学实践中进行教学实验，对教学效果做了对比研究。研究结果表明，在学习任务和学习时限相同的情况下，针对学生迷思概念实施的自我解释策略在帮助学生建立正确的化学概念方面优于传统教学。
国内的彭贤春[7]为促进学生化学平衡概念的形成，采用“揭示化学平衡前概念和迷思概念→充分讨论→纠正错误认识”的教学方式进行教学，并将其与传统教学方式进行对比，获得如下结论：(1)化学平衡前概念表现为平衡、化学反应、化学平衡等方面的认识；(2)化学平衡迷思概念常表现在动态平衡、勒沙特列原理、化学反应速率等方面的错误理解；(3)揭示前概念和迷思概念的教学方式比传统教学方式更能促进学生化学平衡概念的形成。
以上四种改变传统教学模式的化学平衡教学方法，分别体现研究者在四个方面的努力，他们从不同的角度出发，都希望从传统教学方法的改变达到化学平衡迷思概念转变的目的，详见表1。
2.通过三重表征的方法促进化学平衡概念转变
化学中涉及许多概念，为了解释的这些概念，教师用模型来描述微观世界，并将其联系到宏观的物质的属性。因此，除了改变传统的教学方式，不少研究者通过引入三重表征进行教学以转变化学平衡迷思概念。然而，利用三重表征进行化学平衡概念教学必定需要借助一定的媒介，这些媒介可分为两大类：平面媒体或实物媒体及多媒体两类。
(1)平面媒体或实物媒体
Andrés Raviolo[8]以AgCl在水中的沉淀溶解平衡问题为主题，让学生分别对其进行宏观现象描述、运用符号表示反应过程及用平面图画对溶液中物质种类、数量进行微观表征，通过对学生所给出的答案的分析，找出了学生在微观描述、应用化学符号、宏观表征等三个方面的一些错误认识。
Poliana Flávia Maia和Rosária Justi[9]运用让学生主动构建模型的方法在一个常规的课堂中对14～15岁的学生进行化学平衡的教学。教师首先让学生观察宏观实验，然后逐步让学生通过用橡皮泥、木棒等实体工具进行有关
等可逆反应中的化学平衡概念的学习。从对课堂的录像视频中分析，发现此法对化学平衡的概念教学有促进作用，且教师的活动对学生的建模学习过程有很大的影响。
Harrison和Buckley、Cheung[10]分别使用钱币、别针仿真动态平衡，形象而生动地让学生体验化学平衡不是静态的，而是个动态的过程。
由上可见，通过平面媒介（一般是图画、图示）或者是钱币、别针等实物可模拟可逆反应中，物质的种类、数量的变化以及动态平衡的微观表征。图画等外在表征方式能够反映学生头脑中对化学平衡概念的内在理解及表征，并且简单、方便、形象。
(2)多媒体
多媒体教学程序均由传统媒介发展而来，着重从三重表征的角度纠正化学平衡迷思概念。
Multimedia and Metal Models in Chemistry(4M:CHEM)是一种计算机多媒体程序，通过同步呈现真实实验、实验的分子水平、宏观性质图表或结构图表以及化学方程式以帮助学生构建符号、化学现象和概念实体间的联系，促进化学平衡概念的学习，其界面设计见图1。利用计算机多画面的功能来同步呈现四个窗口（见图1）分别演示或采取任意结合的方式来呈现不同表征水平的内容。研究结果显示，4M:CHEM提高了学生对平衡体系的理解，减少了对化学平衡的迷思概念[11]。4M:CHEM可算是首个将三重表征的各种水平同时结合于一个多媒体软件进行化学平衡教学的一个典型例子，以外部表征的形式将化学平衡的概念呈现给学生，希望通过这种方式来让学生建立起正确的化学平衡的内部表征。但是它的缺陷在于所有的视频、图表、动画是预设的，学生不能进行主动建构三重表征的内容，学习效果可能因此会受到限制。
Netlogo是一种基于现代教育学思想的新型教学软件，其特点在于运用多种表征方式，并且强调各表征之间的联系，使学生可以利用特定的可视模型系统学习特定的概念，并在理解的基础上进行记忆，最终达到灵活运用，解决问题的目的。化学平衡是Netlogo其中的一个案例，其界面见下页图2。学生可以改变可逆反应反应物的起始粒子数量，然后点击按钮，开始模拟化学反应。学生在屏幕中能同时观察到反应物及生成物的粒子数量的变化、各种粒子数随时间变化的曲线以及微观粒子活动的动画[12]。因此，学生可以通过宏观、微观水平同时表征可逆反应。研究发现，相比使用传统教学方法学习的学生，使用Netlogo学习的学生能采用更强的概念理解和逻辑推理等的问题解决技巧来解决化学平衡问题。
Molecular Workbench是一个交互性的学习环境，它支持学生通过实验进行跨领域、跨级别的广泛协作学习。它能使初中、高中、大学生通过多重表征的方式探讨各种物理、化学、生物现象，化学平衡是它其中的一个模拟案例[13]。化学平衡的表征接口由两大部分组成：左边是反应物和产物的微观粒子运动的动态图，右边是每种物质随时间变化的曲线图，其界面图见图3。
二、小结与启示
由上可见，国内外的研究学者都从不同的角度寻找化学平衡迷思概念转变的方法。一方面是通过改变教学模式的方式来达到，另一方面是根据化学学科“宏观－微观－符号”三重表征的特点来突破。这些尝试都是积极的，可为我们的教学作良好的示范，作为化学教育工作者可以根据前人的经验，筛选出适合学生情况的教学方法来转变化学平衡迷思概念。
(1)积极尝试与化学平衡内容相适应的教学模式，减少迷思概念的形成。由上述的研究中可看出，对于同样的教学内容，在教材相同的情况下，不同的教学模式能达到不同的教学效果。所谓“教无定法”，一种教学模式不能适用于所有的教学内容，因此，对于在传统教学模式下经常出现迷思概念的化学平衡内容，教师就需要多思考、多设计不同于传统的讲授式教学模式，以减少学生普遍持有的化学平衡迷思概念。
(2)合理选择教学媒体，提高学生微观水平的表征能力。微观表征对化学平衡的本质理解有很大的帮助，尤其是有些概念内容抽象，其微观过程不能通过宏观实验来体现，因而借助媒体表达是最佳途径。多媒体当然是最佳的选择，因为多媒体能形象、动态地揭示化学平衡的微观过程，恰好符合化学平衡过程本身的动态平衡特点，能有效帮助学生形成科学的平衡概念。对于资源有限的学校，平面及实物媒体也不失为一个很好的教学媒介，如香港的张善培教授用别针仿真动态平衡，形象而生动地让学生体验化学平衡的动态过程，可见，应用三重表征的方法进行教学，不在乎教学媒介有多先进、技术含量有多高，而在乎所应用的手段是否真的行之有效。
(3)善用符号表征水平中的代数系统，强化学生对化学平衡各种关系的联结能力。部分的多媒体软件，如Molecular Workbench通过呈现化学平衡中各种曲线图让学习者理清各种数量关系，这起到很好的借鉴作用。以往化学平衡的曲线图多数只出现在考试题中，平时授课时较少提及，教学时可模仿多媒体的该项内容以学生自己作图的方式对平衡中的各种代数关系加以强调，加深对平衡中的代数关系及平衡的本质的理解。
标签：化学平衡论文;