论初中化学概念的内涵与形成_原子论文

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      随着将“学生对各学科思想和方法的理解和掌握情况”纳入学生学业发展水平的评价,学科观念愈发受到重视,但因认识上的模糊而导致一些泛化现象,更有甚者让学生背诵学科观念,须对相关概念进行厘清。

      一、相关概念的内涵

      观念是人对于事物或者事物某些方面(问题)的概括性、总结性、综合性的认识(见解、看法),是人在对事物感性认识基础上进行分析、概括、抽象、整合和辩证等思维活动的产物。如果是针对某一学科的,则是学科观念;如果是集中针对化学学科中的知识、技能、方法、价值等方面进行概括性、总结性、综合性的认识,即为化学学科观念。

      思想是客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果或形成的观点;观念是客观事物在人脑里留下的概括的形象。从二者的描述中,思想比观念在认识上更由表及里、由偏到全,即更具理性思考,其观点更趋于成熟,因而更理论、更系统、更具有战略性。它是认识的高级阶段,是事物本质的、高级抽象的概括的认识。所以,思想与观念还是不能混用或通用的。

      学科思想则是对学科知识、技能、方法(或者说是观念)、价值等方面进行高级思维、抽象、概括而成的结果。

      化学学科思想则是从某些具体的化学事实性知识以及对化学的认识过程中提炼上升的化学观点,是对化学学科的本质、规律及价值的理性认识。

      二、初中化学包含的化学学科思想

      化学学科思想应遵循《义务教育化学课程标准(2011年版)》(以下简称“课标”)中的“课程基本理念”(以下简称“理念”),因为理念是对某对象进行反复研究、琢磨后得出本质属性的概念性结果,也可以说是对观念的理性化再思考。从“理念”所渗透出的精神,可凝结出以下化学学科思想:

      1.实验探究思想

      符合“化学是一门以实验为基础的自然科学”学科特点的任何猜想、假设,甚至规律,都必须建立在实验这个客观事实基础上。例如,氮化铁就不能根据“在化合物中各元素化合价数值总和为零”这一规则书写成FeN这样的化学式,经实验测定出铁的氮化物实际有四种。再者,实验本身就能满足人们天生的好奇心,而好奇心是求知欲的开端,因人们都有想观察到内心期待的实验现象的愿望,因而也就因实验产生了兴趣。可以说,兴趣是连接求知欲与好奇心之间的媒介,要想有效地学习,不论是好奇心、求知欲还是兴趣,都是不可或缺的。另外,初中实验还有其最大的优点——即使知识储备差别较大的学生都可积极而有效地参与。

      2.绿色化学思想

      按“理念”中的“使学生初步了解化学对人类文明发展的巨大贡献,认识化学在实现人与自然和谐共处、促进人类和社会可持续发展中的地位和作用,相信化学为实现人类更美好的未来将继续发挥它的重大作用”的表述,可以将绿色化学思想定义为:在化学反应过程中对排放的物质转化成无毒、无害的“三废”,实现零污染;注重原子经济,合理、充分地使用资源,实现零排放;改善人类的生存环境和物质生活,实现化工行业可持续、健康的发展。可以说,绿色化学思想也是化学人的使命。

      3.辩证唯物主义思想

      学习离不开思维,而辩证唯物主义是辩证法、认识论和逻辑学三者的统一,是指导科学研究的唯一正确的思维方法。另外,辩证唯物主义的观点认为,世界是物质的,物质是运动的、可分的,而化学就是研究物质的,且是存在于宇宙之中的具象物质,即“研究物质的组成、结构和性能的关系,以及物质转化的规律和调控手段”。所以说,辩证唯物主义不但是所有学科学习的指导思想,更是化学学科学习与研究的指导思想。

      三、初中化学包含的化学学科观念

      科学素养主要指学科观念,而科学素养与三维目标之间的关系如图1所示,可以说化学学科观念弥散于三维目标之中。

      

      对观念的表述,通常都不用冗长的命题式叙述,大多是在核心概念之后,附加一个“观”字,如“××观”,这能给人以开门见山、即时联想的优势,本文也采取这样的表述方式。但前提要明确核心概念的要义。美国课程专家埃里克森认为,核心概念是指居于学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。根据赫德列出的核心概念的标准,应该具备以下特点:展现了当代科学的主要观点、未来图景和思维结构,表达科学在人类智力成果中所占有的地位,用以发展与本学科特色相关的认知技能和逻辑思维过程,足以能够组织和解释大量的现象和数据。因此,不能因在某概念后强加一个“观”字,就能成为某种观念了,如混合物这个概念因不符合核心概念的标准而不能表述成为“混合物观”。

      根据化学发展史、初中化学的学科地位以及课标要求,可概括出以下化学学科观念:

      1.化学元素观

      由于化学首先研究的是物质的组成,元素回答了物质的组成问题,且在未来认识与发展的图景中,还会不断有新的奥秘被发现,并不断完善元素周期表。又因元素这一词汇现已广泛应用于社会学等领域,为防止歧义,特表述为化学元素观。

      2.化学物质结构观

      化学研究物质的视角是微观世界,即要追问其是由什么构成的?其排列的框架结构又是什么样?比如,初中化学所讲到的“构成物质的微粒有分子、原子、离子等;分子是由原子构成的,在化学变化中,分子可以分成原子,而原子却不能再分;原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成的;离子是带电的原子或原子团,它们之间可以互相转化”等内容,这些结构观,能够从本质上去研究和解释物质的属性与变化。

      由于意大利物理学家德布罗意提出“所有物质都具有波粒二象性”的理论,导致物质的外延扩大,比如光、磁场等都是具有波粒二象性的物质,而这些又不属于化学学科的研究范畴,因此,在面对初中生的教学时,最好表述为“化学物质结构观”以示严谨。

      3.化学实验观

      化学发展史就是一部实验史,从古至今,通过实验建立起化学学科,未来也要通过实验去验证一些原理、发现一些新奥秘。

      实验也能让学生对“假设(猜想)—计划—制定方案—实验—搜集信息—整理、分析信息—概括结果—交流与反馈—反思与校正—应用与推广”这个探究程序,经历由了解到熟知、由指令到自觉、由热衷于到习惯于、由感性到理性的渐进过程。在这个过程中,既是对知识与技能的训练,也是学习化学必不可少的过程与方法,更能浸润式地培养学生学会尊重、合作、严谨、专注、反思等情感方面的优秀品格,这从化学实验的“八字”目标“整、洁、节、静、敏、思、慎、严”,就能完全折射出其浓浓的育人气息。其中的“整”不仅是整理的意思,还包含整体性的意思;“敏”不但要求要敏锐地捕捉细微的实验现象,还要在遇到突发事件时,要敏捷地处理与避险。

      4.化学变化观

      化学变化的本质特征是有新物质生成。这一点在开始的时候,教材内容往往会选一些伴随着明显的实验现象发生的实验,不但能增加实验的趣味性,更让学生能从感官上说服自己——“确实发生了变化”“这就是化学变化!”比如物质在氧气中的燃烧、水的电解等。如果一开始选择氢氧化钠溶液与稀盐酸的反应,表面的悄无声息会让学生认为根本没有发生化学反应。从这一点讲,观念的建立是一个缓慢的过程,需要先有一个本学科基本常识做基础,是一个需要不断体验与感悟的过程,我们在教学时对于学科观念的建立要顺其自然,而不要急于灌输。

      基于化学变化与化学反应可以互称,那么,化学变化观也可称为化学反应观。

      5.质量守恒观

      质量守恒观本应是化学变化观的次级观念,但初中阶段将质量守恒定律作为一个重点而进行专门的章节介绍,且初中生对质量守恒定律也喜闻乐见,因此,有必要把它作为一个独立的学科观念而单列,而在高中或其他高级学段可不把它与化学变化观并列。

      质量守恒观的本质是在化学反应前后的“三不变”:原子的种类不变,原子的数目不变,原子的质量不变。

      对于初中阶段,如果称为“守恒观”,则指向不明,因为化学变化中也存在着电子守恒、电荷守恒、能量守恒等,但学生不具备这些化学知识;另外,守恒不仅仅是化学学科专有,物理学科所接触的守恒定律要远多于化学学科,如动量守恒定律、机械能守恒定律与角动量守恒定律,随着科学的发展,将有许多领域内的守恒定律被发现,如当前黑洞论中的信息守恒定律。

      6.结构与性质、用途关联观

      结构决定性质,性质决定用途。反过来,通过用途能够猜测其性质,通过性质能够猜测其结构,也就是辩证唯物主义当中的“现象与本质”的关系。如二氧化碳的结构处于饱和价态,其化学性质较稳定,通常可做灭火剂;通过其可做灭火剂,说明化学性质是稳定的,可推测出其既不燃烧也不支持燃烧,然后再推测其相对于一氧化碳结构的稳定性原因。

      7.营养观

      化学与生活息息相关,且学科价值中也包含着改善人类的生活质量、提高人们的生活水平,特别对于长身体的青少年,提出并贯彻此观念,意义深远。这里的营养观,不仅要了解常见食物中的营养成分,还要懂得生活以及情感态度与价值观中的精神因素。我国美学家、教育家朱光潜就曾对青年阐述过这样的观点:生活第一,学问第二。这也符合目前新课改中所持的学生观。

      虽然生物学上也强调营养,但是,生物学科的着力点是品种,而化学学科的着力点是成分,这就难怪生活中无论哪一次发生的食品安全报道无不与化学学科有关。

      8.新型矿产资源观

      实现开发与保护、开发与环保、开发与提高生活质量等方面的协调控制。太阳能、风能不属于化学学科研究领域,因为化学是研究具象物质的,初中主要介绍煤、石油、天然气等资源,所以强调为“矿产”。随着有限资源的不断减少,未来化学的主要任务会把氢能源作为研究目标,一是资源丰富,二是清洁燃料。

      关于化学学科思想、化学学科观念与课标中的基本理念、三维目标的关系如图2所示。

      

      需要说明的是,这种关系图有时也只是为了便于理解和运用而人为划分的,实际上是互相联系而不可分的,就如同三维目标一样,3个层面或3个维度是互相支撑而绝不能割裂一样。

      四、产生初中化学学科观念乱象之因

      1.概念之间界限不明

      因思想、观念和方法三概念之间界限不明、常常通用,形成了同一个观念在不同场合甚至在同一篇文章中出现多种表述,使观念数量成倍增长。如质量守恒思想、质量守恒思想观念、质量守恒观、质量守恒法,其实就是一个观念。

      实际上,思想和观念包括对方法的概括,它们属于观念层面;化学学科方法给学生提供解决问题的具体手段和途径等,属于操作层面。它们之间是有区别的,如果把如模型、图像、列表、数形结合、定性与定量分析、观察、类比、分类等属于方法、策略层次的范畴上升为观念,显然是没有厘清这些概念。

      2.学科本位思想

      干一行爱一行、做啥啥重要的意识导致化学教师不自觉地以化学学科独尊,如能量守恒观不仅仅是在化学学科中体现,在物理学科也有研究,如果把此列为化学学科观念就不能完全体现学科特色了。

      3.层次穿越

      层次穿越主要是指把一些不同位的学科观念并列化,从而衍生出许多数量(如表1所示)。

      

      五、谨慎建构初中化学学科观念

      初中化学应该以双基为本,重视化学学科观念的融入。其本意是有利于双基的升华,但那些“无论怎么重视学科观念都不为过”的有意拔高所导致的“观念丛生”现象,会让清晰的思路混乱,甚至加重学习负担。所以,“观念很重要,建构需谨慎”。

      1.观念需通过感悟获得

      感悟是一个渐进的过程,是在大量的现象与事实的基础上,通过分析、总结、抽象、概括出来的。正如三维目标并不是要求在一堂课内达成一样,而要通过某一单元、某一学段后,在复习过程中“温故”而“知新”。这个“新”就不单指新知识与技能了,其更多指向是新见解、新观点、新观念了。所以,观念的建立是先有概念性的知识作为基础,然后在每一次的复习与辩论中得到升华。其过程大致为:联系生活经验—前概念—科学概念(核心概念)—解释现象—感悟观念(支离)—应用—完善观念。

      教育是启智,特别是初中化学处于启蒙阶段,应该注重从现象与事实中获得某种观念,而不能先观念后现象与事实,否则就违背由浅入深的教育规律了。

      2.观念处于发展之中

      从化学科学的萌芽到近代化学的孕育、现代化学的发展,随着人们对自然的认识不断深入,化学学科观念也是动态发展的。千万不能把某些化学学科观念作为金科玉律让学生去记忆。

      总之,思想来自于实践,观念来自于思想,化学学科思想不能偏离于本学科的基本理念,化学学科观念不能游离于本学科的三维目标而成假、大、空。因为“已有丰富的有关教学的理论,大多只是从某一侧面或层次切入”,而新课程改革提出的三维目标才综合了各切入口。

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