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化学概念教学要关注学生的思维过程和认识发展
化学概念是学生化学学习的重要内容。
化学概念学习应该经历怎样的过程?
如何在化学概念学习中关注学生的认识发展?
这些无疑是教师在进行教学设计时必须思考的重要问题。
下面以“混合物和纯净物”教学为例展开讨论。
1案例分析――教“定义”没有获得预期的教学效果
在初三化学“空气”一课中,某教师的教学分成两大部分,一是介绍空气的组成,二是讲授混合物和纯净物的概念。
在讲解空气的组成之后,该教师开始了“混合物和纯净物”概念教学,如下:
师:
根据刚才的学习,我们知道空气是由多种气体组成的。
在化学上,一般把由两种或两种以上的物质混合在一起所组成的物质称为混合物。
空气就是混合物。
我们生活中有许多物质是混合物,如食醋、墨水、生理盐水、石油……(老师边说边板书,学生边听讲边做笔记)。
生:
还有水(学生插嘴说着)。
师:
我先把“水”写在黑板的最下边。
告诉大家,我们平时喝的矿泉水是混合物。
生:
那纯净水是不是混合物呢?
师:
纯净水、洁净的空气都是混合物,大家不要被“纯净”、“洁净”这样的词所迷糊。
混合物的特点是……(略)。
师:
纯净物是由一种物质组成的,具有固定的组成和确定的性质。
例如氧气,就是纯净物。
刚才有同学说“水”,我把它写在“纯净物”这边。
告诉大家,如果没有特别的说明,一般说“水”,是指纯净物。
生:
那自来水是什么?
(又有学生插嘴说着)。
师:
自来水、自然界中的水是混合物。
铁粉、干冰是纯净物。
干冰是什么?
大家知道吗?
生:
是固体的二氧化碳。
师:
说得对。
生:
那冰也是纯净物。
师:
非常好。
还告诉大家,冰水也是纯净水,这一点请大家一定要记住。
生:
冰水是纯净物?
(有学生低声嘀咕着)
师:
现在,请几位同学举例说一说你所知道的混合物和纯净物。
生:
果汁、茶水、酱油是混合物,二氧化碳、氮气是纯净物。
……
老师先后请了几位学生回答问题。
在随后的课堂书面练习中,老师给出了的一些物质,如清新的空气、澄清的石灰水、液氮、洁白的雪、冰水混合物、氧化汞、干冰、糖水等,让学生区分哪些是混合物,哪些是纯净物。
学生所做的练习错误不少,错误集中发生在“澄清的石灰水、液氮、氧化汞、冰水混合物”等物质的区分上。
上述案例中,老师不仅对“混合物”、“纯净物”的定义讲解细致,而且根据自己往年的教学经验,对学生容易出错的地方进行了强调和练习。
然而,学生课堂练习中反映出的学习结果与老师预期的却相差很大,看来教师精心教“定义”并没有获得理想的教学效果。
这是为什么呢?
这主要是由教师不恰当的教学设计导致的。
在教学中,老师从讲解概念的定义开始,将有关的知识直接传授给学生,尽管教师先给出的“混合物和纯净物”定义为学生提供了一个思考问题的框架,但教学仅仅是为学生提供了接受概念定义和模仿的机会,学生的学习实质上停留在接受事实、记忆事实的水平。
忽视了学生形成概念的基础,教学留给学生更多的是文字形式上的定义。
而对于缺乏相关经验的学生而言,文字形式上定义的学习就显得毫无意义。
导致教师不恰当的教学设计的根源主要是:
一方面不重视化学概念的本质及其教学价值分析,忽视了概念知识对学生认识发展的作用。
教师讲解定义的目的是什么?
学生练习的目的又是什么?
教师的回答是通过教师讲解、学生练习获得知识,培养能力。
如果再接着追问,如何培养学生的能力?
概念教学就是讲解定义吗?
学生会背诵定义、能简单应用就理解概念、培养能力了吗?
也许教师还可以接着回答。
但是不难发现,教师对于教学目的的认识通常停留在表象层面,缺少对教学目的的本质认识。
另一方面教师并未真正了解学生,不知道如何将这些内容呈现给学生。
学生的学习,绝不仅仅是对概念的形式上定义的重复,应该包括个人的创造或建构。
观察、分类是化学学习的主要内容,学会从物质的组成对物质分类的方法和思想工具比知道某个特定物质是否是纯净物更为重要。
因此在概念的学习中,强调学生积极思维就成为一个重要的目标。
2案例启示――以关注学生思维过程和认识发展来设计概念教学
学生为什么要学习混合物和纯净物这部分内容?
这对于发展学生关于化学物质的认识起到怎样的作用?
学生学习中可能会出现什么问题?
这些内容如何呈现就会与学生已有的知识经验建立了联系?
化学概念学习应该经历怎样的过程?
当教师对这些问题有深入思考后就能设计出有效的教学过程。
2.1通过学生调研了解学生已有的知识经验
有效的课堂教学必须基于对学生情况的了解,从而基于学生经验设计教学。
为此,教师必须了解学生的已有知识经验。
怎样才能做到这一点呢?
许多老师认为,自己天天和学生在一起,毫无疑问地对学生是了解的。
但事实远非如此,教师凭借主观判断得出的一些结论经常与距离学生的事实是很远的。
我们强调,只有通过科学的方法去做学生调研,才可能获得最真实有效的信息。
根据学生学习的实际,学生调研内容主要从2个方面来考虑:
一是先分析课标和教材中这部分有哪些知识内容,其学习要求是什么。
二是要考虑关于这些知识,学生已有的知识经验是什么[1]。
就“物质分类”、“混合物”、“纯净物”等内容,教师在调查时可通过问卷、访谈、课堂观察等方式进行多方位的了解,并根据不同的调查方式和调查的对象将要调研的内容设计成具体的问题。
在上述案例中,通过访谈和课堂观察,学生在练习中出现的问题与他们已有的知识经验有着很大关系[2]。
对于“混合物”与“纯净物”,学生往往以自己的生活经验和直观感受为依据,将纯净等同于“干净”、“洁净”、“澄清透明”、“卫生”、“无污染”等。
例如不少学生就认为“洁白的雪花”、“澄清的石灰水”是纯净物。
对于空气是混合物这一知识点,由于教师在课堂上反复提到,所以学生能判断“清新的空气”是混合物,但对于“洁白的雪花”,有不少学生还认为它们是纯净物。
显然,简单地告知学生通常对改变学生的前概念几乎毫无作用,教师的教学要提供具体的实例,并通过师生或生生互动分析实例,造成认知冲突,才能帮助学生转变错误概念,并正确地建构新概念。
对于学生能否正确地区分纯净物和混合物,在很大程度上还取决于他们对所要区分的物质是否有所认识。
学生的错误之所以集中在“澄清的石灰水、液氮、氧化汞、冰水混合物”等物质的区分上,主要是由于刚开始学习化学的初三学生对这些物质知之甚少。
通过调研,就是要弄清学生对物质分类、混合物、纯净物等了解什么?
学生已有的生活经验与科学的化学概念有什么不同,问题在哪里?
学生的生活经验有什么可利用之处或需要辨识的事项?
学生在学习中可能会出现的困难是什么?
对学生这些问题的了解应该是教师一切教育教学行为和过程的依据。
2.2明确学生化学概念学习和认识发展目标
为了有效地开展化学概念教学,必须明确学生概念学习水平和认识发展目标。
关于“混合物和纯净物”概念教学,要让学生获得哪些认识?
这既需要考虑学生的认知基础,也要考虑课程对学生的发展需要。
首先,对化学概念的教学价值进行分析,明确学生的认识发展目标。
“混合物和纯净物”是学生首次学习的有关“物质分类”的基础概念。
为什么要对化学物质分类?
按什么标准对物质进行分类呢?
分类是各个学科常用的一种研究方法和学习方法。
把大量的事物按照一定的标准进行分类使之成为一个有序的逻辑体系,可以进行分门别类的研究。
但不同的学科观察事物的角度不同,也就形成了带有学科特点的分类角度和分类方法。
在日常生活中,人们通常可以根据物质的颜色、状态、气味等来识别物质,因为这些物理性质比较直观,容易感知和辨别。
尽管在化学中,也可以依据物理性质对物质进行分类,但这只是一种表观层次。
化学家在研究物质时,往往注重宏观与微观相结合,把外在的性质、现象归因于物质内在的组成、结构的特点。
因此,化学独特的视角之一是从物质的化学组成来认识物质并将其分类、归纳。
重视物质的组成是化学观念的基础。
在化学中,物质组成包括组分和元素组成2个层次。
组分,指混合体中的各个成分。
日常生活中所接触的物质大多数就是含有多种组分的混合物。
依据物质是否由同一种组分组成,可以将物质分为混合物和纯净物。
一般来讲,化学中的“物质”一般是指组成、结构确定的纯净物。
因此,“混合物和纯净物”概念的教学重在引导学生以化学的视角,从物质组成的角度来认识身边的化学物质,形成对物质分类的初步认识。
其次,基于课标要求和学生的认知基础,对具体概念的学习水平做好规划。
就学生的化学学习来说,化学概念的学习可以分为宏观、微观及符号三个层面。
对“混合物和纯净物”概念的理解,宏观上,从组成物质的组分(物质种类)是否唯一,可以区分混合物和纯净物。
混合物由不同种物质组成(含两种或两种以上的成分),但各成分之间不进行化学反应,只是简单的混合在一起,它们各自保持着原来的性质。
纯净物由同种物质(一种成分)组成。
若从微观层面上看,纯净物由同种粒子构成,如由同一种分子(氧分子)构成的纯净物(氧气),由同一种原子(硅原子)构成的纯净物(晶体硅)等。
混合物由不种微粒构成。
若从符号层面上看,纯净物有固定不变的化学式,可以用专门的化学符号来表示,而混合物没有固定不变的化学式。
学生对“混合物和纯净物”概念的认识要遵循从宏观到微观、从现象到本质的认识过程,并随着学生化学学习的深入而不断丰富和深化。
为此需要对“混合物和纯净物”概念的学习做整体设计。
在学生首次接触“混合物和纯净物”概念的课上,学生的学习应该达到什么层面的认识呢?
显然,应该是宏观层面上的认识。
今后,随着元素概念、物质的微观构成等内容的学习,在理清元素和物质、物质的宏观组成与微观构成之间的区别和联系的基础上,学生会对元素和物质的关系有一个更深刻的认识,这时对物质是否是纯净物的认识会进一步的加深。
2.3创设关注学生思维过程和认识发展的学习活动
化学概念学习应该经历怎样的过程?
从促进学生认识发展的角度看,有效的课堂教学活动要与学生已有的知识经验建立联系,活动应充分调动学生思维,通过问题引导和高水平思维的参与,让外显的学习活动有效地转化成学生内在的认识发展。
为此,“空气”一课中“混合物和纯净物”概念教学设计改进如表1。
表1“混合物和纯净物”概念学习的认知框架设计
内容安排问题或活动设计学生认知线索
概念的形成[问题1]空气、氧气是我们熟悉的物质。
根据刚才空气组成的学习,请比较空气、氧气中所含的物质成分,它们在组成上有什么不同?
(由空气、氧气组成上的分析,引出混合物和纯净物的概念)
从新的角度看身边熟悉的物质空气、氧气,知道按物质组成成分是否单一可以将物质分为纯净物和混合物
续表
内容安排问题或活动设计学生认知线索
概念的理解
[活动1]认识生活中的混合物
根根自己的经验,列举日常生活中常见的混合物(可事先让学生收集一些食品、饮料的标签)。
从物质组成的角度,认识生活中常见的物质大多数都是混合物
[实验]物质的混合与分离
将灰黑色的铁粉与白色的石英砂混合,得到的是纯净物还是混合物,为什么?
然后用磁铁将铁粉分离出来,它们各自又属于哪类物质?
认识将两种物质混合可以得到混合物,利用物质的物理性质可以从混合物中分离出纯净物
[问题2]下列物质是纯净物还是混合物?
洁净的空气、纯苹果汁、纯净水饮料、结合生活经验,在辨析中进一步明确“纯净物”是指只含同一种物质
概念的应用[练习1]出示一些常见的物质,请区分哪些是混合物,哪些是纯净物?
[练习2]将你所知道的其他的混合物和纯净物的实例补充到学案中。
用所学的混合物和纯净物概念知识对常见的物质进行分类
小结[问题3]分类是一种常用的科学方法。
根据混合物和纯净物概念的学习,你对化学物质的分类有哪些认识?
认识到在化学上可以从物质的组成对物质进行分类,分类方法在化学研究和化学学习中有重要作用
学生的学案设计如下:
表2比较空气和氧气在组成上的不同
物质名称物质所含成分物质组成上的特点物质分类举例
空气
氧气
思考并回答:
(1)混合物和纯净物在组成上的主要区别是什么?
(2)分类是一种常用的科学方法。
根据混合物和纯净物概念的学习,你对化学物质的分类有哪些认识?
总之,学生学习化学概念,绝不仅仅是在事实水平上对概念的文字形式上定义的重复,而是通过积极的思维活动对各种各样的具体实例进行分析、概括,从而把握同类事物关键特征的有意义学习过程。
学生在化学概念知识学习过程中的认识变化和发展的过程,实际上是通过思维去把握概念的本质和知识之间的联系的过程。
因此,化学概念教学要关注学生的思维过程,教给学生科学加工的方法,使之成为认识物质及其变化的思想工具。
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