不同教学处理方式对高中生化学核心概念建构的影响，本文主要内容关键词为：核心论文,概念论文,化学论文,方式论文,高中生论文，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。
一、研究的基本构想
化学的重要特点之一是宏观与微观相结合。化学教育的重要目标之一是培养学生运用宏观与微观相结合的方法去认识物质和化学的变化。化学概念是运用比较、综合、分析、归纳、类比等方法从化学现象、事实中抽象出来的理性知识，它反映着化学现象和事实的本质。化学概念教学是化学教学的重要内容，是学生认识物质和化学变化的基础。那么，怎样的教学处理方式有利于学生建构化学核心概念，实现认知发展，进而改变认识物质和化学变化的方式呢？本研究结合化学概念教学的现状，通过具体的教学案例，对这个问题进行深入的实证研究与分析。
（一）概念的界定
1.化学核心概念
本研究首先对化学核心概念进行了界定。首先，这些化学概念应在化学学科体系中占有重要地位，是构成化学学科知识体系的基本内容，属于化学学科的核心内容领域。其次，这些概念的抽象水平符合高中生的认知水平，概念的学习对高中生发展对物质及其化学变化的认识具有促进作用。据此，我们认为物质的量、物质分类、电解质与电离、氧化还原反应、化学键、化学平衡、盐类水解、原电池等都是化学核心概念。表1列出了部分化学核心概念及其认识功能。
2.不同的教学处理方式
化学概念教学中包含多种教学处理方式。例如：在学生概念认识的获取途径方面，是以听讲思考为主，还是以学生的探究活动为主，或是以学生的交流讨论活动为主；在概念性知识的呈现顺序方面，是以学生的认知顺序为主，还是以知识的逻辑顺序为主，或是将学生的认知顺序与知识的逻辑顺序相结合；在概念知识的处理方面，遵循的是“定性—定量”“宏观—微观”还是“表面—实质”的处理方式。本研究中的“教学处理”主要指的是第三个方面的内容，其具体含义见表2。
表1 部分化学核心概念及其认识功能
表2 不同的概念知识处理方式
（二）研究的假设
学生对具体的化学核心概念的理解具有层次性。具体而言，主要有4种水平：理解核心概念的内涵和外延；能将核心概念纳入认知结构；能够应用核心概念分析解决问题；能够实现化学认识方式的发展。在高中化学核心概念的教学中，一般的教学处理方式都能够帮助学生理解核心概念的内涵和外延，使他们将这些化学核心概念纳入已有的认知结构。但是，它们在促进学生的概念学习达到应用层面以及实现学生化学认识方式的发展方面效果不尽理想。
本研究认为：不同的教学处理方式在促进学生化学核心概念应用和实现学生认知发展方面是存在差异的。采用“定量、微观、实质”的概念知识处理方式，有助于学生建构化学核心概念，并运用之分析具体的化学问题，进而改变学生认识具体物质、看待化学变化的方式。
定性讨论强调化学变化的结果，力求从结果中总结规律，这也是常规教学所重视的；定量讨论更加注重思维的严密性，注重变化与结果之间的关系，思维抽象水平相对较高。化学概念本身就是对现象和事实的抽象归纳，采用定量的处理方式更有利于促进学生概念认识的建构。宏观与微观相结合是化学研究的主要特征，让学生运用“微观”的知识分析相应的问题，可以使学生学会从微观的角度看待具体物质及其发生的变化。了解问题的表层和实质是认识问题的两个不同的层次。在学习过程中，了解问题的实质，有助于学生进行高水平的同化迁移，从而逐步学会透过现象看本质。
二、案例研究
本案例研究的目的在于了解在化学核心概念的教学中，不同的概念知识处理方式——“定性、宏观、表层”的教学处理方式与“定量、微观、实质”的教学处理方式，对于学生建构概念认识的影响。具体来讲，就是测查两者在促进学生“理解概念的内涵外延”“将概念纳入认知结构”方面是否有区别，在“应用概念分析解决问题”“促进化学认识方式发展”方面是否存在差异。同时试图证明：采用“定量、微观、实质”的知识处理方式，有助于学生建构核心概念，改变认识具体物质、看待化学变化的方式，实现认知发展。
本研究采用的研究方法是对比实验法。研究选取了“化学平衡”“盐类水解”和“原电池”3个高中化学核心概念进行教学研究。选取了初始水平相近的两个教学班——北京市第三十五中学高二年级1班和2班作为研究对象。在案例1和案例2的研究中，1班作为实验班，2班作为对比班；在案例3的研究中，2班作为实验班，1班作为对比班。在教学结束后，运用自编的概念学习水平测试题进行测查，对测查结果进行统计分析，总结教学效果。
（一）宏观—微观的不同教学处理方式：“盐类水解”概念的案例研究
在研究中，实验班采用微观的教学处理方式，主要分析以下核心问题：水中存在哪些微粒？盐进入水后会发生什么变化？水电离出来的微粒与盐电离出来的微粒能否发生相互作用？这种相互作用对水的电离平衡会产生怎样的影响？溶液中存在的微粒和微粒之间产生怎样的相互作用？等等。对比班则采用宏观的教学处理方式。教学首先由“盐溶液呈什么性（酸性、中性、碱性）”这个问题引入，在发现盐溶液并不都呈中性后，引出盐类水解概念，再简单分析微观的过程，最后落实到各种类型的盐溶液呈酸碱性的规律（见图1）。教学主要抓宏观的现象——盐溶液的酸碱性和盐溶液的组成。
图1 “盐类水解”案例研究中实验班与对比班的教学思路
测查结果表明：较之宏观的知识处理方式，微观的知识处理方式更有利于学生建立盐类水解的概念并加以简单应用。通过微观的知识处理方式，学生可以更好地分析溶液中存在的各种微粒及其相互作用，可以建立起分析溶液及其变化的“微粒观”。关于溶液的综合分析测查统计结果表明：在置信度99%下，实验班和对比班的成绩存在显著差异（见图2）。
图2 实验班与对比班在溶液综合分析测查中的成绩
化学研究需要实现宏观方法与微观方法的结合。从微观的角度认识具体物质及其化学变化是化学学习的特殊思维方法。“盐类水解”的案例研究，证实了在化学核心概念的教学过程中，采用微观的教学处理方式，有利于学生建构化学核心概念。在分析物质的某些物理性质，讨论化学反应的速率、非均相催化反应、原电池的工作原理、氧化还原反应时，也可以采用以微观知识为主的教学处理方式，这有利于学生用以看物质、看化学反应的“微粒观”的建构。
（二）定性—定量的不同教学处理方式：“化学平衡”概念的案例研究
在研究中，实验班在教学中引入了“化学平衡常数”。教师力图通过分析平衡常数与浓度商之间的关系使学生认识化学平衡的移动问题，它侧重于从定量的角度对问题进行讨论；而对比班则通过对宏观实验现象的观察，或借助化学反应速率的相关内容，使学生认识化学平衡的移动及移动规律，侧重从定性的角度对问题进行讨论（见图3）。此外，这个研究也考查了引入“化学平衡常数”对高中生化学平衡学习的影响。
图3 “化学平衡”案例研究中实验班与对比斑的教学思路
研究发现：尽管教学的处理方式不同，但是实验班和对比班学生在分析化学平衡移动的基本问题时并未表现出明显的差异，两班的教学效果相似。导致这个结果产生的原因可能是：1)测试题本身存在问题，测查过于侧重化学平衡移动的结果而非本质的过程分析，过于侧重定性分析而非定量分析。2)由于“化学平衡常数”是个新概念，加之测试是在学生学完新知识后立刻进行的，实验班的学生缺乏复习、知识内化的时间。3)由于引入平衡常数，实验班学生的主要学习精力集中在了理论的分析推理过程上，对由于外界条件改变而造成的宏观结果不够关注。
研究表明：学生能够接受在教学中引入“化学平衡常数”，从定量的角度分析化学平衡移动的教学处理方式。学生普遍认为引入“平衡常数”有助于理解平衡移动规律，认识问题的本质。
（三）表层—实质的不同教学处理方式：“原电池”概念的案例研究
在研究中，实验班从问题的实质入手对问题进行讨论：引入“双液”原电池模型，围绕“电流是怎样产生的”这个问题进行讨论，以帮助学生建构起完整的原电池模型；对比班则围绕“原电池的构成条件”从表层对问题进行讨论，目的是帮助学生建构“单液”原电池模型。（见图4）
研究发现：较之表层的教学处理方式，实质的教学处理方式教学效果更优（见图5）。在实验班的教学中，“双液”原电池模型的引入，使学生能够分析电极表面发生的变化，从而更加清楚地认识原电池反应的实质。而对比班在分析原电池问题时，由于将注意力集中在外显的特征上，当没有明显的电极材料（如燃料电池）时，学生不知道该如何分析；学生在分析实际问题中的原电池反应（如金属腐蚀以及电化学防腐）时，缺乏核心思路；学生对电极存在错误认识，将电极等同于电极材料，认为电极材料一定参加电极反应。
图4 “原电池原理及其应用”案例研究中实验班与对比班的教学思路
图5 实验班与对比班在原电池教学测查中的成绩
“原电池原理及其应用”的教学案例研究，说明实质的教学处理方式比之表层的教学处理方式更有利于学生化学核心概念的建构。给予学生本质性的知识，有助于学生了解化学核心概念下隐藏的化学原理及其产生的根本原因，从而使学生对化学核心概念的认识更加深入、更为本质；表层的教学处理方式，虽然有利于学生了解核心概念所隐藏的化学原理的表层内容，但由于学生不理解其实质，因而对相应问题的分析往往不能深入，不能顺利分析实际问题。
三、研究结论
化学核心概念的教学在中学化学教学中具有重要的地位。化学核心概念的学习不仅可以丰富学生的化学知识、认知结构，更可以促进学生认知的发展，改变学生看待具体的物质和化学变化的方式。在过去的化学概念教学中，教师往往非常重视帮助学生形成和内化化学概念、建立概念网络，并没有充分重视核心概念的学习对于学生认知发展的影响。
案例研究表明：高中生化学核心概念的学习是有层次的；不同的教学处理方式会影响学生化学核心概念的建构。常规的教学处理方式可以满足学生较低层次的化学核心概念的学习需求，即帮助学生明确核心概念的内涵，使之将核心概念纳入认知结构，但不利于学生较高层次的核心概念的学习，即应用核心概念分析解决问题和促进学生认知方式的改变。
“定量、微观、实质”的教学处理方式有助于学生化学核心概念的学习，不仅可以帮助学生理解概念的内涵和外延、将概念纳入认知结构，更在促进学生应用概念分析解决问题、实现学生化学认知方式改变等方面表现出明显的优势。研究还发现：掌握化学基础知识有助于学生化学核心概念的建构。合理地使用化学基础知识，不仅不会给学生的学习造成负担，而且对学生的概念学习大有裨益。