初中生化學(xué)前科學(xué)概念的深度剖析與轉(zhuǎn)變路徑探究一、引言1.1研究背景化學(xué)作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、思維能力和實踐能力具有重要意義。初中階段是學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)化學(xué)的起始時期，這一時期的學(xué)習(xí)成效，對學(xué)生后續(xù)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和信心有著深遠(yuǎn)影響。然而，當(dāng)前初中生的化學(xué)學(xué)習(xí)狀況并不樂觀。從學(xué)習(xí)興趣方面來看，相關(guān)調(diào)查研究顯示，部分學(xué)生在剛開始接觸化學(xué)時，會因化學(xué)實驗的趣味性而對化學(xué)產(chǎn)生一定的興趣，但隨著課程內(nèi)容逐漸深入，特別是涉及到抽象的化學(xué)概念和理論知識時，不少學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯下降。例如，在一項針對初中生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，剛學(xué)時有興趣的學(xué)生占比較高，但經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)后，仍保持濃厚興趣的學(xué)生比例大幅減少，相當(dāng)一部分學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)持無所謂或不感興趣的態(tài)度。在學(xué)習(xí)成績上，初中化學(xué)知識點繁多，涵蓋了化學(xué)基本概念、化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實驗等多個方面。學(xué)生需要理解并記憶大量的化學(xué)知識，還要學(xué)會運用這些知識解決實際問題。部分學(xué)生由于學(xué)習(xí)方法不當(dāng)，如死記硬背、缺乏對知識的系統(tǒng)性理解，導(dǎo)致在考試中難以取得理想成績。一些學(xué)生在化學(xué)計算題和實驗探究題上失分嚴(yán)重，反映出他們在知識應(yīng)用和實踐能力方面的不足。學(xué)習(xí)態(tài)度也不容樂觀，部分學(xué)生缺乏主動學(xué)習(xí)的意識，對化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性認(rèn)識不足，僅僅將化學(xué)學(xué)習(xí)視為完成學(xué)業(yè)任務(wù)的一種手段。在課堂上，表現(xiàn)為注意力不集中、參與度不高；在課后，很少主動復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)，完成作業(yè)也只是敷衍了事。初中生在化學(xué)學(xué)習(xí)中存在的這些問題，嚴(yán)重制約了他們化學(xué)素養(yǎng)的提升和未來的發(fā)展。而造成這些問題的原因是多方面的，其中學(xué)生頭腦中存在的前科學(xué)概念是一個重要因素。前科學(xué)概念是學(xué)生在接受正式的科學(xué)教育之前，通過日常生活中的觀察、體驗、媒體傳播以及與他人的交流等途徑，形成的對自然現(xiàn)象和科學(xué)知識的一些樸素的、直觀的認(rèn)識。這些認(rèn)識往往是不全面、不準(zhǔn)確甚至是錯誤的，與科學(xué)概念存在較大差異。例如，學(xué)生在日常生活中觀察到水的蒸發(fā)、結(jié)冰等現(xiàn)象，可能會形成“物質(zhì)只有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)”的前科學(xué)概念，而忽略了物質(zhì)還可能存在等離子態(tài)等其他狀態(tài)。在學(xué)習(xí)化學(xué)變化的概念時，部分學(xué)生可能會根據(jù)日常生活中物體形狀、大小的改變，認(rèn)為只要有明顯的外觀變化就是化學(xué)變化，而沒有從本質(zhì)上理解化學(xué)變化是有新物質(zhì)生成的變化。這些前科學(xué)概念一旦形成，就具有一定的頑固性和隱蔽性，會對學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)產(chǎn)生重要影響，阻礙他們對科學(xué)概念的正確理解和掌握。若學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)概念時，頭腦中已有的前科學(xué)概念與科學(xué)概念不一致，就會產(chǎn)生認(rèn)知沖突。如果不能及時解決這種沖突，學(xué)生就會對科學(xué)概念產(chǎn)生誤解，導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難。一些學(xué)生在學(xué)習(xí)分子和原子的概念時，由于受到日常生活中對宏觀物體認(rèn)知的影響，難以理解分子和原子的微觀特性，如分子和原子的質(zhì)量和體積都很小、分子和原子在不斷運動等。這種前科學(xué)概念的干擾，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識時，需要花費更多的時間和精力去糾正錯誤觀念，增加了學(xué)習(xí)的難度。前科學(xué)概念還會影響學(xué)生對化學(xué)知識的應(yīng)用和遷移能力。當(dāng)學(xué)生運用所學(xué)化學(xué)知識解決實際問題時，若受到前科學(xué)概念的束縛，就可能無法正確分析問題和找到解決問題的方法。在解釋一些化學(xué)現(xiàn)象時，學(xué)生可能會運用自己原有的前科學(xué)概念進(jìn)行錯誤的解釋，而不能運用科學(xué)的化學(xué)知識進(jìn)行合理的分析。初中生化學(xué)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀不容樂觀，而前科學(xué)概念對化學(xué)學(xué)習(xí)有著重要影響。因此，深入研究初中生化學(xué)前科學(xué)概念的探查及轉(zhuǎn)變策略具有重要的現(xiàn)實意義，它有助于教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，采取有效的教學(xué)方法，幫助學(xué)生克服前科學(xué)概念的干擾，提高化學(xué)學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。1.2研究目的與意義本研究旨在深入探查初中生化學(xué)前科學(xué)概念，并提出有效的轉(zhuǎn)變策略，為初中化學(xué)教學(xué)提供理論支持和實踐指導(dǎo)。具體而言，本研究具有以下重要目的和意義。1.2.1研究目的通過問卷調(diào)查、訪談、測試等多種方法，全面了解初中生在化學(xué)學(xué)習(xí)前已形成的前科學(xué)概念，包括概念的內(nèi)容、類型、特點以及形成原因等。明確學(xué)生在化學(xué)基本概念、化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實驗等方面存在的前科學(xué)概念，為后續(xù)的教學(xué)研究提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。例如，在物質(zhì)構(gòu)成的相關(guān)概念上，詳細(xì)了解學(xué)生對分子、原子、離子等微觀粒子的認(rèn)知情況，分析他們可能存在的錯誤觀念和模糊認(rèn)識。在探查前科學(xué)概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合教育心理學(xué)、化學(xué)教學(xué)論等相關(guān)理論，分析前科學(xué)概念對初中生化學(xué)學(xué)習(xí)的影響機(jī)制，包括積極影響和消極影響。探討如何利用前科學(xué)概念的積極因素，克服其消極因素，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)概念的理解和掌握。通過對比研究，分析不同教學(xué)方法和策略對前科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的效果，提出具有針對性和可操作性的前科學(xué)概念轉(zhuǎn)變策略。例如，探究概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、問題驅(qū)動教學(xué)法、實驗探究教學(xué)法等在促進(jìn)前科學(xué)概念轉(zhuǎn)變方面的優(yōu)勢和適用條件，為教師的教學(xué)實踐提供參考。1.2.2研究意義本研究的成果可以為初中化學(xué)教師提供關(guān)于學(xué)生前科學(xué)概念的詳細(xì)信息，幫助教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)起點和認(rèn)知水平。教師可以根據(jù)學(xué)生的前科學(xué)概念情況，制定更加合理的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計劃，選擇合適的教學(xué)方法和教學(xué)策略，提高教學(xué)的針對性和有效性。在講解化學(xué)變化的概念時，教師可以針對學(xué)生可能存在的將物質(zhì)狀態(tài)變化、形狀改變等視為化學(xué)變化的前科學(xué)概念，設(shè)計具有針對性的教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗觀察、分析討論等方式，深入理解化學(xué)變化的本質(zhì)特征，從而提高教學(xué)效果。對于學(xué)生來說，了解自己頭腦中的前科學(xué)概念，并掌握有效的轉(zhuǎn)變策略，有助于他們克服學(xué)習(xí)困難，提高學(xué)習(xí)效率。通過概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠更好地理解和掌握化學(xué)科學(xué)概念，建立起科學(xué)的知識體系，培養(yǎng)科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力。在學(xué)習(xí)分子和原子的概念時，學(xué)生可以通過對自己原有的關(guān)于物質(zhì)構(gòu)成的前科學(xué)概念的反思和修正，逐步形成對分子和原子微觀特性的正確認(rèn)識，從而提高對化學(xué)知識的理解和應(yīng)用能力。本研究對初中化學(xué)教學(xué)理論的發(fā)展具有一定的推動作用。通過對前科學(xué)概念的深入研究，可以豐富和完善化學(xué)教學(xué)中的概念教學(xué)理論，為化學(xué)教育研究提供新的視角和思路。研究成果也可以為教材編寫者提供參考，使教材內(nèi)容的編排更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有助于提高教材的質(zhì)量和適用性。1.3研究方法與創(chuàng)新點為了深入、全面地探究初中生化學(xué)前科學(xué)概念及其轉(zhuǎn)變策略，本研究將綜合運用多種研究方法，從不同角度獲取數(shù)據(jù)和信息，確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時，在研究過程中，力求在方法運用和研究視角上有所創(chuàng)新，為該領(lǐng)域的研究提供新的思路和方法。問卷調(diào)查法是本研究的重要方法之一。通過精心設(shè)計的問卷，能夠大規(guī)模地收集數(shù)據(jù)，了解初中生化學(xué)前科學(xué)概念的整體情況。問卷內(nèi)容將涵蓋化學(xué)基本概念、化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實驗等多個方面，采用選擇題、簡答題等多種題型，全面了解學(xué)生對化學(xué)知識的認(rèn)知和理解。在設(shè)計問卷時，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知水平和答題習(xí)慣，確保問題表述清晰、簡潔，易于理解。在調(diào)查物質(zhì)構(gòu)成的相關(guān)概念時，設(shè)置“你認(rèn)為分子和原子是什么樣的粒子？”“請舉例說明分子和原子的區(qū)別”等問題，通過學(xué)生的回答，分析他們對分子和原子概念的理解程度以及存在的前科學(xué)概念。訪談法可以深入了解學(xué)生的思維過程和認(rèn)知特點，為問卷調(diào)查結(jié)果提供補(bǔ)充和解釋。在訪談過程中，與學(xué)生進(jìn)行面對面的交流，詢問他們對化學(xué)概念的理解、形成這些概念的原因以及在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題和困惑。針對學(xué)生在問卷中回答錯誤較多的問題，進(jìn)一步追問他們的思考過程，了解他們的真實想法。通過訪談，能夠發(fā)現(xiàn)一些在問卷中難以察覺的深層次問題，為研究提供更豐富的信息。案例分析法將選取典型的教學(xué)案例，分析教師在教學(xué)過程中對學(xué)生前科學(xué)概念的處理方式以及教學(xué)效果。通過觀察課堂教學(xué)、分析教學(xué)錄像和教師的教學(xué)反思等資料，總結(jié)成功的教學(xué)經(jīng)驗和存在的問題，提出針對性的改進(jìn)建議。在分析某教師講解“化學(xué)變化和物理變化”的教學(xué)案例時，觀察教師如何引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分這兩種變化，是否關(guān)注到學(xué)生可能存在的前科學(xué)概念，以及學(xué)生在學(xué)習(xí)后的概念轉(zhuǎn)變情況。在研究方法的運用上，本研究將采用多種方法相結(jié)合的方式，取長補(bǔ)短，提高研究的科學(xué)性和有效性。問卷調(diào)查可以獲取大量的數(shù)據(jù)，為研究提供宏觀的視角；訪談和案例分析則能夠深入了解個體的情況，從微觀層面揭示問題的本質(zhì)。將這三種方法有機(jī)結(jié)合，能夠更全面、深入地了解初中生化學(xué)前科學(xué)概念的探查及轉(zhuǎn)變情況。本研究將從學(xué)生的個體差異和學(xué)習(xí)環(huán)境的多樣性出發(fā)，探究不同學(xué)生群體在前科學(xué)概念上的特點和差異，以及學(xué)習(xí)環(huán)境對前科學(xué)概念形成和轉(zhuǎn)變的影響?？紤]到不同性別、學(xué)習(xí)成績、家庭背景的學(xué)生可能存在不同的前科學(xué)概念，以及學(xué)校、家庭等學(xué)習(xí)環(huán)境因素對學(xué)生的影響，從而為個性化教學(xué)和優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境提供依據(jù)。在研究過程中，還將關(guān)注化學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，探討跨學(xué)科知識對前科學(xué)概念的影響。通過對這些方面的研究，為初中化學(xué)教學(xué)提供更全面、深入的理論支持和實踐指導(dǎo)。二、初中生化學(xué)前科學(xué)概念的理論基礎(chǔ)2.1前科學(xué)概念的定義與內(nèi)涵前科學(xué)概念，是學(xué)習(xí)者在接受正式的科學(xué)教育之前，在現(xiàn)實生活中通過長期的經(jīng)驗積累與辨別式學(xué)習(xí)而獲得的一些感性印象、積累的一些缺乏概括性和科學(xué)性的經(jīng)驗，以及形成的一些與科學(xué)知識相?；虿槐M一致的觀念和規(guī)則。它是個體基于自身的生活經(jīng)歷、日常觀察以及與周圍環(huán)境的互動而自發(fā)形成的對事物的認(rèn)知。初中生在日常生活中，通過觀察自然現(xiàn)象、參與生活實踐等方式，積累了大量關(guān)于物質(zhì)及其變化的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗構(gòu)成了他們化學(xué)前科學(xué)概念的基礎(chǔ)。在日常生活中，學(xué)生觀察到水加熱會變成水蒸氣，冷卻后又會變回液態(tài)水，基于此，他們可能形成“物質(zhì)的狀態(tài)變化只是簡單的形態(tài)改變，沒有本質(zhì)區(qū)別”的前科學(xué)概念。這種概念的形成并非通過系統(tǒng)的科學(xué)學(xué)習(xí)，而是基于直觀的生活體驗。前科學(xué)概念具有自發(fā)性，它是學(xué)生在沒有外界系統(tǒng)科學(xué)知識輸入的情況下，自主地對周圍世界進(jìn)行感知和理解的結(jié)果。在學(xué)習(xí)化學(xué)課程之前，學(xué)生在日常生活中已經(jīng)對各種物質(zhì)和現(xiàn)象有了自己的看法，這些看法不受科學(xué)理論的約束，完全是基于自身的感性認(rèn)識。當(dāng)看到鐵生銹這一現(xiàn)象時，學(xué)生可能會根據(jù)自己的觀察，認(rèn)為鐵生銹只是表面顏色和質(zhì)地的改變，而沒有認(rèn)識到這是一個化學(xué)反應(yīng)過程。它還具有片面性，由于學(xué)生的認(rèn)知水平有限，他們對事物的觀察往往不夠全面，只關(guān)注到事物的表面現(xiàn)象，而忽略了其本質(zhì)特征。在理解物質(zhì)的燃燒現(xiàn)象時，學(xué)生可能只注意到燃燒時發(fā)光、發(fā)熱的表面現(xiàn)象，而沒有深入思考燃燒的本質(zhì)是物質(zhì)與氧氣發(fā)生的劇烈氧化反應(yīng)。前科學(xué)概念還存在頑固性，一旦形成，便會在學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中根深蒂固，難以輕易改變。這是因為這些概念是學(xué)生在長期的生活經(jīng)驗中形成的，已經(jīng)成為他們認(rèn)知世界的一種習(xí)慣方式。即便在學(xué)習(xí)了科學(xué)概念之后，學(xué)生在遇到相關(guān)問題時，仍可能不自覺地運用原有的前科學(xué)概念進(jìn)行思考和判斷。在學(xué)習(xí)了分子和原子的概念后，學(xué)生在解釋物質(zhì)的熱脹冷縮現(xiàn)象時，可能還是會受到“物質(zhì)是連續(xù)的整體，熱脹冷縮是整體的膨脹和收縮”這一前科學(xué)概念的影響，難以從分子間間隔變化的角度去理解。前科學(xué)概念也具有隱蔽性，它通常潛藏在學(xué)生的思維深處，不易被察覺。學(xué)生自己可能并未意識到自己持有某種前科學(xué)概念，教師在教學(xué)過程中也難以直接發(fā)現(xiàn)學(xué)生的這些潛在觀念。只有在特定的教學(xué)情境中，通過學(xué)生的回答、解釋或?qū)嶋H操作等行為表現(xiàn)，才有可能暴露出他們頭腦中的前科學(xué)概念。在化學(xué)實驗教學(xué)中，當(dāng)要求學(xué)生解釋實驗現(xiàn)象時，學(xué)生給出的錯誤解釋可能就反映出他們頭腦中存在的前科學(xué)概念。2.2相關(guān)學(xué)習(xí)理論對前科學(xué)概念的解釋建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)生主動建構(gòu)知識的過程，而非被動地接受知識。學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識時，會基于已有的知識經(jīng)驗和認(rèn)知結(jié)構(gòu)對新知識進(jìn)行理解和解釋。前科學(xué)概念作為學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，在這個過程中起著重要作用。當(dāng)學(xué)生接觸到與前科學(xué)概念一致的科學(xué)知識時，他們能夠相對容易地將新知識納入已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)知識的同化。在學(xué)習(xí)物理變化的概念時，如果學(xué)生已有的前科學(xué)概念認(rèn)為物質(zhì)的形狀、狀態(tài)改變只是表面的變化，沒有新物質(zhì)生成，那么當(dāng)他們學(xué)習(xí)到物理變化的定義是沒有新物質(zhì)生成的變化時，就能夠?qū)⑦@一科學(xué)概念與自己原有的認(rèn)知相聯(lián)系，順利地理解和接受新知識。當(dāng)科學(xué)知識與前科學(xué)概念不一致時，學(xué)生就會產(chǎn)生認(rèn)知沖突。為了解決這種沖突，學(xué)生需要調(diào)整自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對前科學(xué)概念進(jìn)行修正或重構(gòu)，這一過程稱為順應(yīng)。在學(xué)習(xí)化學(xué)變化的概念時，學(xué)生可能會受到之前認(rèn)為“有明顯現(xiàn)象變化就是化學(xué)變化”這一前科學(xué)概念的影響，難以理解化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成。這時，教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生觀察化學(xué)實驗，如鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的實驗，讓學(xué)生親眼看到有新物質(zhì)銅生成，從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。學(xué)生在思考和解決這種沖突的過程中，逐漸認(rèn)識到化學(xué)變化的本質(zhì)特征，實現(xiàn)對前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變，將化學(xué)變化的科學(xué)概念納入自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。認(rèn)知發(fā)展理論由皮亞杰提出，他認(rèn)為兒童的認(rèn)知發(fā)展是一個逐步建構(gòu)的過程，經(jīng)歷了感知運動階段、前運算階段、具體運算階段和形式運算階段。在不同的發(fā)展階段，兒童的認(rèn)知特點和思維方式各不相同，這也影響著前科學(xué)概念的形成和發(fā)展。在感知運動階段（0-2歲），兒童主要通過感覺和動作來認(rèn)識世界，他們對事物的認(rèn)知是基于直接的感知和體驗。在這個階段，兒童可能會形成一些關(guān)于物體的簡單概念，如物體的大小、形狀等，但這些概念還比較模糊和直觀。當(dāng)兒童看到一個球時，他們可能會通過觸摸、滾動等動作來感知球的特性，從而形成對球的初步認(rèn)識。前運算階段（2-7歲），兒童開始使用語言和符號來表達(dá)自己的思想，但他們的思維還具有自我中心、不可逆性和缺乏守恒概念等特點。在這個階段，兒童對事物的理解往往是基于表面現(xiàn)象，容易受到主觀因素的影響，從而形成一些不準(zhǔn)確的前科學(xué)概念。在學(xué)習(xí)物體的沉浮現(xiàn)象時，兒童可能會認(rèn)為大的物體就會沉下去，小的物體就會浮起來，而不考慮物體的密度等因素。具體運算階段（7-11歲），兒童的思維開始具有可逆性和守恒性，能夠進(jìn)行一些具體的邏輯推理。在這個階段，兒童開始逐漸認(rèn)識到事物的本質(zhì)特征，但他們的思維仍然需要具體事物的支持。在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)運算時，兒童可能需要通過具體的實物操作來理解運算的原理。在化學(xué)學(xué)習(xí)方面，兒童可能會對一些簡單的化學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生興趣，但他們的理解還比較膚淺，容易受到前科學(xué)概念的影響。在觀察蠟燭燃燒的實驗時，兒童可能會注意到蠟燭燃燒時發(fā)光、發(fā)熱的現(xiàn)象，但對于蠟燭燃燒過程中發(fā)生的化學(xué)變化，如蠟燭與氧氣的反應(yīng)等，他們可能還難以理解。形式運算階段（11歲-成人），兒童的思維已經(jīng)能夠擺脫具體事物的束縛，進(jìn)行抽象的邏輯推理和假設(shè)演繹。在這個階段，學(xué)生開始能夠理解一些抽象的科學(xué)概念和理論，但他們在學(xué)習(xí)過程中仍然可能受到前科學(xué)概念的干擾。在學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)的概念時，學(xué)生雖然能夠運用抽象思維來理解原子的構(gòu)成，但他們可能會受到日常生活中對宏觀物體認(rèn)知的影響，難以想象原子的微觀結(jié)構(gòu)。三、初中生化學(xué)前科學(xué)概念的探查設(shè)計與實施3.1探查對象選取本研究選取[具體學(xué)校名稱]的初三年級學(xué)生作為探查對象。選擇該校的原因主要有以下幾點：其一，該校是一所具有代表性的普通初中，涵蓋了不同學(xué)習(xí)水平、家庭背景和生活環(huán)境的學(xué)生，能夠較好地反映出初中生的整體情況。其二，學(xué)校的化學(xué)教學(xué)師資力量較為穩(wěn)定且教學(xué)水平處于中等水平，這有助于排除因教師教學(xué)差異對學(xué)生前科學(xué)概念形成的干擾，使研究結(jié)果更具普遍性和可靠性。其三，學(xué)校對本次研究給予了大力支持，能夠為研究的順利開展提供必要的條件，如協(xié)助發(fā)放問卷、安排訪談時間和場地等。在具體抽樣過程中，采用分層抽樣的方法。初三年級共有[X]個班級，將這些班級按照學(xué)生的綜合成績分為成績較好、中等和較差三個層次，每個層次隨機(jī)抽取[X]個班級，共抽取[X]個班級的學(xué)生作為研究對象，總計發(fā)放問卷[X]份。分層抽樣能夠保證樣本在不同成績層次上的代表性，使研究結(jié)果更全面地反映不同學(xué)習(xí)水平學(xué)生的前科學(xué)概念情況。除了問卷調(diào)查，還從每個抽樣班級中選取5-8名具有不同學(xué)習(xí)特點和成績水平的學(xué)生進(jìn)行訪談，包括學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀、中等和較差的學(xué)生，以及在課堂上表現(xiàn)積極和較為內(nèi)向的學(xué)生等。這樣可以深入了解不同類型學(xué)生的前科學(xué)概念形成原因、思維過程和認(rèn)知特點，為研究提供更豐富、深入的信息。3.2探查工具編制問卷是本次研究中用于收集學(xué)生化學(xué)前科學(xué)概念信息的主要工具之一，其編制過程嚴(yán)謹(jǐn)且科學(xué)，旨在確保能夠全面、準(zhǔn)確地獲取學(xué)生的相關(guān)認(rèn)知情況。問卷的編制依據(jù)主要來源于對初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的深入研究以及對化學(xué)學(xué)科核心概念的系統(tǒng)梳理。課程標(biāo)準(zhǔn)明確了初中化學(xué)教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容和要求，為問卷內(nèi)容的選取提供了重要的方向指引。通過對課程標(biāo)準(zhǔn)的研讀，確定了問卷應(yīng)涵蓋化學(xué)基本概念、化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實驗等關(guān)鍵領(lǐng)域，以保證問卷內(nèi)容的全面性和代表性。在化學(xué)基本概念方面，參考課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等方面的要求，設(shè)置了諸如“你認(rèn)為純凈物和混合物的區(qū)別是什么？”“請描述一下分子和原子的概念”等問題，以了解學(xué)生對這些基礎(chǔ)概念的理解。對于化學(xué)反應(yīng)原理，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中對化學(xué)反應(yīng)類型、質(zhì)量守恒定律等內(nèi)容的規(guī)定，設(shè)計了“你認(rèn)為燃燒反應(yīng)的本質(zhì)是什么？”“在化學(xué)反應(yīng)中，為什么反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變？”等問題，考查學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識。在化學(xué)實驗領(lǐng)域，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中對實驗操作、實驗現(xiàn)象觀察和解釋等方面的要求，編制了“在實驗室制取氧氣的實驗中，你認(rèn)為收集氧氣的方法依據(jù)是什么？”“當(dāng)你觀察到鎂條燃燒時發(fā)出耀眼的白光，你能解釋這一現(xiàn)象背后的化學(xué)原理嗎？”等問題，了解學(xué)生對化學(xué)實驗的認(rèn)知和理解。問卷編制過程遵循嚴(yán)格的步驟。首先進(jìn)行了廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研，查閱了國內(nèi)外關(guān)于學(xué)生化學(xué)前科學(xué)概念探查的相關(guān)研究，收集和整理了已有的問卷題目和研究成果，為問卷的編制提供參考。對相關(guān)研究中關(guān)于學(xué)生對物質(zhì)溶解性前科學(xué)概念的調(diào)查題目進(jìn)行分析和篩選，選取具有代表性和針對性的問題，作為問卷編制的素材。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合初中化學(xué)教學(xué)實際和學(xué)生的認(rèn)知水平，初步擬定問卷題目。題目類型豐富多樣，包括選擇題、簡答題、填空題和論述題等，以滿足不同層次和類型問題的考查需求。選擇題主要用于考查學(xué)生對基本概念的識別和判斷，如“下列變化中，屬于化學(xué)變化的是（）A.水的蒸發(fā)B.木材燃燒C.蠟燭熔化D.鐵絲彎曲”。簡答題則要求學(xué)生簡要闡述自己的觀點和理解，如“請簡述你對催化劑概念的理解”。填空題用于考查學(xué)生對關(guān)鍵知識點的記憶和掌握，如“在化學(xué)反應(yīng)中，能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的______和______在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑”。論述題則著重考查學(xué)生的綜合分析和表達(dá)能力，如“請結(jié)合實例，論述你對化學(xué)平衡概念的理解”。邀請了多位具有豐富教學(xué)經(jīng)驗的初中化學(xué)教師和教育專家對初步擬定的問卷題目進(jìn)行審核和評估。他們從題目的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、合理性以及與課程標(biāo)準(zhǔn)的契合度等方面提出了寶貴的意見和建議。根據(jù)專家意見，對問卷題目進(jìn)行了反復(fù)修改和完善，確保題目的質(zhì)量。專家指出某道關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率影響因素的選擇題選項設(shè)置不夠合理，存在歧義，根據(jù)這一建議對選項進(jìn)行了重新設(shè)計和調(diào)整。為了進(jìn)一步檢驗問卷的有效性和可靠性，進(jìn)行了預(yù)調(diào)查。選取了與正式調(diào)查對象具有相似特征的部分學(xué)生進(jìn)行預(yù)調(diào)查，對回收的問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，了解學(xué)生對題目的理解和回答情況，發(fā)現(xiàn)并解決問卷中存在的問題。在預(yù)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對某道簡答題的題意理解存在困難，根據(jù)這一反饋，對該題目的表述進(jìn)行了優(yōu)化，使其更加清晰易懂。經(jīng)過多次修改和完善，最終確定了問卷內(nèi)容。訪談提綱的編制旨在深入挖掘?qū)W生化學(xué)前科學(xué)概念的形成原因、思維過程以及影響因素等深層次信息。訪談提綱的編制依據(jù)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和認(rèn)知發(fā)展理論，這些理論為理解學(xué)生的認(rèn)知過程和概念形成機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)。根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)生的學(xué)習(xí)是在已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行主動建構(gòu)的過程，因此訪談提綱中設(shè)置了關(guān)于學(xué)生已有知識經(jīng)驗和學(xué)習(xí)經(jīng)歷的問題，以了解這些因素對他們化學(xué)前科學(xué)概念形成的影響?！霸趯W(xué)習(xí)化學(xué)之前，你在生活中有沒有觀察到一些與化學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象？你是如何理解這些現(xiàn)象的？”訪談提綱的編制過程同樣經(jīng)過了精心設(shè)計。首先，明確訪談的目的和重點，圍繞學(xué)生化學(xué)前科學(xué)概念的相關(guān)問題展開。根據(jù)學(xué)生在問卷中回答錯誤較多或存在爭議的問題，確定訪談的核心內(nèi)容，以便深入了解學(xué)生的思維誤區(qū)和錯誤根源。在問卷中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對化學(xué)變化和物理變化的區(qū)別存在較多誤解，因此在訪談提綱中設(shè)置了“你認(rèn)為判斷化學(xué)變化和物理變化的關(guān)鍵依據(jù)是什么？請舉例說明”等問題。然后，根據(jù)訪談目的和重點，設(shè)計具體的訪談問題。問題的設(shè)計遵循循序漸進(jìn)的原則，從一般性問題逐步深入到具體問題，引導(dǎo)學(xué)生充分表達(dá)自己的觀點和想法。先詢問學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的整體印象和感受，再逐步深入到具體的化學(xué)概念和知識，如“你覺得化學(xué)是一門怎樣的學(xué)科？”“你對物質(zhì)的燃燒現(xiàn)象有什么認(rèn)識？”為了確保訪談的順利進(jìn)行和獲取有效的信息，對訪談問題進(jìn)行了預(yù)演和優(yōu)化。邀請了部分學(xué)生進(jìn)行模擬訪談，觀察他們對問題的反應(yīng)和回答情況，根據(jù)反饋對問題的表述、順序和追問方式進(jìn)行調(diào)整。在模擬訪談中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對某些專業(yè)術(shù)語理解困難，因此對問題中的術(shù)語進(jìn)行了簡化和解釋，使其更貼近學(xué)生的語言習(xí)慣。3.3數(shù)據(jù)收集與整理在問卷發(fā)放環(huán)節(jié)，與學(xué)校溝通協(xié)調(diào)，利用化學(xué)課的課堂時間進(jìn)行問卷發(fā)放。在發(fā)放前，向?qū)W生詳細(xì)說明調(diào)查的目的、意義和要求，強(qiáng)調(diào)問卷答案無對錯之分，鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的真實想法作答，以消除學(xué)生的顧慮，確保問卷數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。在每個抽樣班級中，由化學(xué)教師協(xié)助發(fā)放問卷，確保問卷發(fā)放的順利進(jìn)行。發(fā)放過程中，注意檢查問卷是否有遺漏或損壞，及時更換有問題的問卷。問卷發(fā)放完成后，當(dāng)場回收，共回收問卷[X]份，其中有效問卷[X]份，有效回收率為[X]%。訪談在學(xué)校的會議室或空閑教室進(jìn)行，為確保訪談環(huán)境安靜、舒適，減少外界干擾，保證訪談過程的順利進(jìn)行和信息的有效收集。訪談時間選擇在課間休息或自習(xí)課時間，每次訪談時長控制在20-30分鐘左右，以避免影響學(xué)生的正常學(xué)習(xí)。在訪談開始前，與學(xué)生進(jìn)行簡單的交流，營造輕松的氛圍，讓學(xué)生放松心情，能夠暢所欲言。訪談過程中，訪談?wù)甙凑赵L談提綱的問題順序進(jìn)行提問，同時根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖穯柡鸵龑?dǎo)，深入挖掘?qū)W生的想法和觀點。采用錄音設(shè)備對訪談過程進(jìn)行全程錄音，以便后續(xù)對訪談內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確的整理和分析。對回收的有效問卷，首先進(jìn)行編號，然后將問卷中的數(shù)據(jù)錄入到Excel電子表格中。在錄入過程中，仔細(xì)核對每一個數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性。對于選擇題，直接按照選項進(jìn)行編碼錄入；對于簡答題和論述題，將學(xué)生的回答內(nèi)容完整地錄入到電子表格中，以便后續(xù)進(jìn)行文本分析。在錄入關(guān)于“請舉例說明你對化學(xué)變化的理解”這一簡答題的答案時，認(rèn)真記錄學(xué)生給出的每一個例子和解釋，為后續(xù)分析學(xué)生對化學(xué)變化概念的理解情況提供原始數(shù)據(jù)。完成數(shù)據(jù)錄入后，運用SPSS統(tǒng)計軟件對問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析。計算各題的正確率、錯誤率，分析學(xué)生在不同知識點上的掌握情況。通過計算某道關(guān)于“分子和原子區(qū)別”選擇題的正確率，了解學(xué)生對這一知識點的整體掌握程度。對不同性別、學(xué)習(xí)成績、家庭背景等因素進(jìn)行分組分析，比較不同組學(xué)生在化學(xué)前科學(xué)概念上的差異。分析男生和女生在對化學(xué)實驗相關(guān)概念的理解上是否存在差異，以及學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀、中等和較差的學(xué)生在對化學(xué)反應(yīng)原理的認(rèn)知上有何不同。訪談結(jié)束后，及時將錄音文件轉(zhuǎn)化為文字稿。在轉(zhuǎn)化過程中，盡可能準(zhǔn)確地記錄學(xué)生的原話，包括語氣詞、停頓等細(xì)節(jié)，以保留訪談的原始信息。對文字稿進(jìn)行逐字逐句的分析，提取與學(xué)生化學(xué)前科學(xué)概念相關(guān)的關(guān)鍵信息，如學(xué)生對化學(xué)概念的理解、形成這些概念的原因、存在的錯誤觀念等。在分析關(guān)于“你認(rèn)為燃燒需要哪些條件”這一問題的訪談記錄時，提取學(xué)生提到的各種燃燒條件，以及他們對這些條件的解釋和理解，分析其中存在的前科學(xué)概念。將提取的關(guān)鍵信息進(jìn)行分類整理，歸納出不同類型的前科學(xué)概念及其特點和形成原因。將學(xué)生對燃燒條件的錯誤理解，如認(rèn)為燃燒只需要氧氣，不需要可燃物或溫度達(dá)到著火點等，歸為一類，分析這類前科學(xué)概念形成的原因可能是學(xué)生對燃燒現(xiàn)象的觀察不夠全面，只關(guān)注到氧氣在燃燒中的作用，而忽略了其他條件。四、初中生化學(xué)前科學(xué)概念的類型與特點4.1常見的化學(xué)前科學(xué)概念類型在物質(zhì)變化方面，學(xué)生常存在一些典型的前科學(xué)概念。許多學(xué)生認(rèn)為有明顯現(xiàn)象變化的就是化學(xué)變化，而忽略了化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成。將水的沸騰、物質(zhì)的溶解等僅涉及狀態(tài)或形狀改變的過程視為化學(xué)變化，這是由于他們對物質(zhì)變化的觀察僅停留在表面現(xiàn)象，未深入理解物質(zhì)的本質(zhì)變化。一些學(xué)生看到水加熱變成水蒸氣，就認(rèn)為這是一種化學(xué)變化，因為他們只關(guān)注到了水的狀態(tài)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)這一明顯的現(xiàn)象變化，而沒有認(rèn)識到水在這個過程中并沒有生成新的物質(zhì)，仍然是水分子，所以這實際上是一個物理變化。還有學(xué)生認(rèn)為物質(zhì)的燃燒必須有氧氣參與，這是受到日常生活中常見燃燒現(xiàn)象的影響，如木材、紙張等在空氣中燃燒都需要氧氣。他們沒有認(rèn)識到在一些特殊的化學(xué)反應(yīng)中，其他物質(zhì)也可以支持燃燒，如氫氣在氯氣中燃燒，這表明學(xué)生對燃燒概念的理解較為狹隘，沒有把握其本質(zhì)特征。在物質(zhì)構(gòu)成領(lǐng)域，學(xué)生也存在不少前科學(xué)概念。部分學(xué)生認(rèn)為分子和原子是實心的小球，這是因為他們?nèi)狈ξ⒂^粒子的直觀認(rèn)識，只能憑借日常生活中對宏觀物體的認(rèn)知來想象分子和原子的結(jié)構(gòu)，將宏觀物體的實體屬性錯誤地賦予了微觀粒子。他們在學(xué)習(xí)分子和原子的概念時，看到教材中用小球來表示分子和原子的示意圖，就簡單地認(rèn)為分子和原子就是實心的小球，而沒有理解分子和原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。還有學(xué)生認(rèn)為物質(zhì)只能由分子構(gòu)成，忽略了原子、離子等也可以直接構(gòu)成物質(zhì)。這是由于在日常生活中，學(xué)生接觸到的大多數(shù)物質(zhì)是以分子形式存在的，如氧氣、水等，導(dǎo)致他們形成了這種片面的認(rèn)知。他們沒有認(rèn)識到金屬是由原子直接構(gòu)成的，而氯化鈉等鹽類是由離子構(gòu)成的?；瘜W(xué)反應(yīng)方面，學(xué)生的前科學(xué)概念同樣較為普遍。一些學(xué)生認(rèn)為催化劑在化學(xué)反應(yīng)中一定會加快反應(yīng)速率，這是對催化劑概念的片面理解。他們只關(guān)注到了催化劑在某些反應(yīng)中加快反應(yīng)速率的情況，而沒有認(rèn)識到催化劑的作用是改變化學(xué)反應(yīng)速率，既可以加快，也可以減慢。在學(xué)習(xí)過氧化氫分解制取氧氣的實驗時，學(xué)生看到加入二氧化錳后反應(yīng)速率明顯加快，就認(rèn)為催化劑一定是加快反應(yīng)速率的，而沒有思考到在其他化學(xué)反應(yīng)中，可能存在減慢反應(yīng)速率的催化劑。許多學(xué)生對質(zhì)量守恒定律的理解存在偏差，認(rèn)為反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不變是因為物質(zhì)沒有發(fā)生變化，或者只是簡單地認(rèn)為質(zhì)量守恒就是物質(zhì)的數(shù)量不變。他們沒有理解質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類、數(shù)目和質(zhì)量都不變。在學(xué)習(xí)碳酸鈣高溫分解的反應(yīng)時，學(xué)生看到反應(yīng)后固體質(zhì)量減少，就對質(zhì)量守恒定律產(chǎn)生懷疑，這是因為他們沒有從原子層面去理解反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量的變化，沒有認(rèn)識到反應(yīng)中生成的二氧化碳?xì)怏w逸散到空氣中，導(dǎo)致了固體質(zhì)量的減少，但從整體的化學(xué)反應(yīng)來看，原子的種類和數(shù)目并沒有改變，質(zhì)量仍然是守恒的。4.2前科學(xué)概念的特點分析初中生化學(xué)前科學(xué)概念具有普遍性，幾乎所有學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)之前，都會通過日常生活中的觀察、體驗等形成各種前科學(xué)概念。這是因為化學(xué)現(xiàn)象廣泛存在于日常生活中，學(xué)生在生活中不可避免地會接觸到各種物質(zhì)及其變化，從而形成對化學(xué)的初步認(rèn)識。從問卷調(diào)查結(jié)果來看，在關(guān)于物質(zhì)變化的問題上，超過[X]%的學(xué)生存在不同程度的前科學(xué)概念，如將物質(zhì)的溶解、狀態(tài)改變等視為化學(xué)變化。在訪談中，大部分學(xué)生都能提到一些自己在生活中觀察到的與化學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象，并表達(dá)出自己對這些現(xiàn)象的理解，這些理解往往包含著前科學(xué)概念。它還具有頑固性，前科學(xué)概念一旦形成，便會在學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中根深蒂固，難以輕易改變。這是因為這些概念是學(xué)生在長期的生活經(jīng)驗中形成的，已經(jīng)成為他們認(rèn)知世界的一種習(xí)慣方式。即便在學(xué)習(xí)了科學(xué)概念之后，學(xué)生在遇到相關(guān)問題時，仍可能不自覺地運用原有的前科學(xué)概念進(jìn)行思考和判斷。在學(xué)習(xí)了質(zhì)量守恒定律之后，仍有部分學(xué)生在解釋化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量變化時，會受到“物質(zhì)反應(yīng)后質(zhì)量會減少”這一前科學(xué)概念的影響，難以從原子守恒的角度去理解質(zhì)量守恒定律。在后續(xù)的學(xué)習(xí)中，這些學(xué)生在遇到涉及質(zhì)量守恒定律的問題時，依然容易出現(xiàn)錯誤，這表明前科學(xué)概念的頑固性對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了持續(xù)的影響。前科學(xué)概念具有隱蔽性，它通常潛藏在學(xué)生的思維深處，不易被察覺。學(xué)生自己可能并未意識到自己持有某種前科學(xué)概念，教師在教學(xué)過程中也難以直接發(fā)現(xiàn)學(xué)生的這些潛在觀念。只有在特定的教學(xué)情境中，通過學(xué)生的回答、解釋或?qū)嶋H操作等行為表現(xiàn)，才有可能暴露出他們頭腦中的前科學(xué)概念。在課堂提問中，當(dāng)問到“為什么鐵在空氣中會生銹”時，學(xué)生可能會回答“因為鐵被空氣腐蝕了”，這種簡單的回答背后可能隱藏著學(xué)生對鐵生銹原理的錯誤理解，即他們認(rèn)為鐵生銹只是鐵與空氣的簡單作用，而沒有認(rèn)識到鐵生銹是一個復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，涉及鐵與氧氣、水等物質(zhì)的相互作用。在實驗教學(xué)中，學(xué)生在操作實驗或解釋實驗現(xiàn)象時，也可能會暴露出一些隱蔽的前科學(xué)概念。在進(jìn)行金屬與酸反應(yīng)的實驗時，學(xué)生可能會認(rèn)為金屬越活潑，產(chǎn)生氫氣的速度就越快，而忽略了酸的濃度、溫度等其他影響因素，這反映出他們頭腦中存在關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率影響因素的片面認(rèn)識。五、初中生化學(xué)前科學(xué)概念的形成原因5.1日常生活經(jīng)驗的影響日常生活是學(xué)生接觸和認(rèn)識世界的重要途徑，學(xué)生在日常生活中通過觀察、體驗等方式，對各種物質(zhì)和現(xiàn)象形成了自己的認(rèn)知，這些認(rèn)知構(gòu)成了化學(xué)前科學(xué)概念的重要來源。然而，由于學(xué)生缺乏科學(xué)的思維方法和系統(tǒng)的知識體系，他們對日常生活中的化學(xué)現(xiàn)象往往只能從表面去理解，從而形成一些不準(zhǔn)確甚至錯誤的前科學(xué)概念。在日常生活中，學(xué)生經(jīng)常接觸到水的各種形態(tài)變化，如冰融化成水、水蒸發(fā)成水蒸氣等?；谶@些直觀的觀察，許多學(xué)生形成了“冰和水是兩種不同的物質(zhì)”的前科學(xué)概念。他們沒有認(rèn)識到冰和水都是由水分子構(gòu)成的，只是分子間的排列方式和間隔不同，導(dǎo)致了它們在形態(tài)上的差異。在學(xué)習(xí)化學(xué)變化和物理變化的概念時，這些學(xué)生就容易將冰融化成水的過程錯誤地判斷為化學(xué)變化，因為他們認(rèn)為這是一種物質(zhì)變成了另一種物質(zhì)。這是由于學(xué)生在日常生活中對水的形態(tài)變化觀察不夠深入，只關(guān)注到了物質(zhì)的表面形態(tài)改變，而沒有從分子層面去理解物質(zhì)的本質(zhì)，從而形成了錯誤的前科學(xué)概念。學(xué)生在生活中觀察到鐵生銹的現(xiàn)象，看到鐵的表面逐漸出現(xiàn)鐵銹，顏色和質(zhì)地發(fā)生了變化?；谶@種觀察，一些學(xué)生形成了“鐵生銹只是鐵表面的變化，沒有新物質(zhì)生成”的前科學(xué)概念。他們沒有認(rèn)識到鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣、水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了新的物質(zhì)鐵銹（主要成分是氧化鐵）。這種前科學(xué)概念的形成是因為學(xué)生對鐵生銹的過程缺乏深入的了解，只是從表面現(xiàn)象進(jìn)行判斷，沒有認(rèn)識到化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成。在學(xué)習(xí)化學(xué)變化的概念時，這些學(xué)生就難以理解鐵生銹是一個化學(xué)變化，因為他們的前科學(xué)概念與科學(xué)概念存在沖突。學(xué)生在日常生活中對燃燒現(xiàn)象的觀察也會導(dǎo)致前科學(xué)概念的形成。在日常生活中，學(xué)生看到的燃燒現(xiàn)象大多是物質(zhì)在空氣中與氧氣發(fā)生的劇烈氧化反應(yīng)，如木材、紙張的燃燒等。因此，很多學(xué)生形成了“燃燒必須有氧氣參與”的前科學(xué)概念。他們沒有認(rèn)識到在一些特殊的化學(xué)反應(yīng)中，其他物質(zhì)也可以支持燃燒，如氫氣在氯氣中燃燒。這種前科學(xué)概念的形成是由于學(xué)生的生活經(jīng)驗有限，他們所接觸到的燃燒現(xiàn)象主要是與氧氣相關(guān)的，從而導(dǎo)致他們對燃燒概念的理解過于狹隘。在學(xué)習(xí)燃燒的概念時，這些學(xué)生就會對燃燒的本質(zhì)和條件產(chǎn)生誤解，難以接受科學(xué)的燃燒概念。5.2學(xué)科知識的負(fù)遷移學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)之前，已經(jīng)在物理、生物等學(xué)科中積累了一定的知識和經(jīng)驗。這些學(xué)科知識在一定程度上能夠幫助學(xué)生理解化學(xué)中的某些概念和原理，但如果學(xué)生不能正確地理解和運用這些知識，就會出現(xiàn)知識的負(fù)遷移，從而形成化學(xué)前科學(xué)概念。在物理學(xué)科中，學(xué)生學(xué)習(xí)了物體的運動和力的關(guān)系，掌握了牛頓運動定律等知識。這些知識使學(xué)生對物體的宏觀運動有了一定的認(rèn)識，但在學(xué)習(xí)化學(xué)中的分子運動時，學(xué)生可能會將宏觀物體的運動規(guī)律簡單地套用到微觀分子上，從而形成前科學(xué)概念。一些學(xué)生認(rèn)為分子的運動像宏觀物體一樣，有固定的軌跡和速度，這是因為他們沒有認(rèn)識到微觀分子運動的隨機(jī)性和無規(guī)則性。在物理中，物體的運動可以用牛頓運動定律來描述，物體在力的作用下會有確定的運動軌跡和速度。但在化學(xué)中，分子的運動是由于分子間的相互作用力和熱運動引起的，分子的運動方向和速度是不斷變化的，沒有固定的軌跡。這種對微觀分子運動的錯誤理解，會影響學(xué)生對分子擴(kuò)散、溶解等現(xiàn)象的理解。在學(xué)習(xí)氣體的性質(zhì)時，物理知識的負(fù)遷移也較為明顯。在物理中，學(xué)生學(xué)習(xí)了理想氣體狀態(tài)方程，了解到氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度之間存在一定的關(guān)系。但在化學(xué)中，當(dāng)涉及到氣體的反應(yīng)和性質(zhì)時，學(xué)生可能會忽略氣體分子之間的相互作用和化學(xué)反應(yīng)的影響，仍然用物理中理想氣體的概念來理解。在學(xué)習(xí)氫氣和氧氣反應(yīng)生成水的實驗時，一些學(xué)生可能會認(rèn)為只要將氫氣和氧氣混合在一起，就會立即發(fā)生反應(yīng)，而忽略了反應(yīng)需要一定的條件，如點燃或催化劑等。這是因為他們沒有認(rèn)識到化學(xué)變化中分子之間的重新組合和化學(xué)鍵的斷裂與形成，與物理中氣體的簡單混合和狀態(tài)變化是不同的。生物學(xué)科知識同樣會對化學(xué)前科學(xué)概念的形成產(chǎn)生影響。在生物學(xué)科中，學(xué)生學(xué)習(xí)了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，了解到細(xì)胞中含有各種物質(zhì)和細(xì)胞器。這些知識使學(xué)生對生命現(xiàn)象有了一定的認(rèn)識，但在學(xué)習(xí)化學(xué)中的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)時，學(xué)生可能會將生物細(xì)胞中的物質(zhì)概念簡單地遷移到化學(xué)中，從而形成錯誤的認(rèn)識。一些學(xué)生認(rèn)為物質(zhì)都是由細(xì)胞構(gòu)成的，這是因為他們將生物細(xì)胞的概念過度泛化，沒有認(rèn)識到化學(xué)中的物質(zhì)是由原子、分子或離子等微觀粒子構(gòu)成的。在生物中，細(xì)胞是生命活動的基本單位，細(xì)胞中含有各種生物分子，如蛋白質(zhì)、核酸、糖類等。但在化學(xué)中，物質(zhì)的構(gòu)成是基于微觀粒子的相互作用，不同的物質(zhì)由不同的微觀粒子組成，具有不同的化學(xué)性質(zhì)。這種對物質(zhì)構(gòu)成的錯誤理解，會影響學(xué)生對化學(xué)基本概念的學(xué)習(xí)，如純凈物、混合物、單質(zhì)、化合物等概念的理解。在學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)時，生物學(xué)科中關(guān)于生物化學(xué)反應(yīng)的知識也可能導(dǎo)致學(xué)生形成化學(xué)前科學(xué)概念。生物化學(xué)反應(yīng)通常在生物體內(nèi)的特定環(huán)境中進(jìn)行，受到酶的催化和調(diào)節(jié)。學(xué)生可能會將生物化學(xué)反應(yīng)的特點簡單地遷移到一般的化學(xué)反應(yīng)中，認(rèn)為所有的化學(xué)反應(yīng)都需要酶的參與，或者認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)只能在特定的條件下進(jìn)行。在學(xué)習(xí)金屬與酸的反應(yīng)時，一些學(xué)生可能會認(rèn)為只有在生物體內(nèi)的特定條件下，金屬才會與酸發(fā)生反應(yīng)，而忽略了在一般的化學(xué)實驗條件下，金屬與酸也能發(fā)生反應(yīng)。這是因為他們沒有認(rèn)識到化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是物質(zhì)之間的相互作用，不同的化學(xué)反應(yīng)有不同的反應(yīng)條件和反應(yīng)機(jī)理。5.3媒體信息與社會環(huán)境的作用在當(dāng)今信息爆炸的時代，媒體信息對學(xué)生化學(xué)前科學(xué)概念的形成有著不容忽視的影響。隨著互聯(lián)網(wǎng)、電視、報刊等媒體的普及，學(xué)生獲取信息的渠道日益廣泛，這些媒體中包含的化學(xué)相關(guān)內(nèi)容，在學(xué)生的認(rèn)知構(gòu)建過程中扮演著重要角色。一些科普類電視節(jié)目，通過生動形象的實驗演示和深入淺出的講解，向?qū)W生展示了化學(xué)世界的奇妙之處。這些節(jié)目中的化學(xué)知識，在一定程度上幫助學(xué)生建立起了對化學(xué)的初步認(rèn)識，形成了一些化學(xué)前科學(xué)概念。某些節(jié)目在介紹物質(zhì)的燃燒現(xiàn)象時，會詳細(xì)展示燃燒的過程和產(chǎn)生的現(xiàn)象，使學(xué)生對燃燒有了直觀的印象，從而形成“燃燒是一種劇烈的發(fā)光發(fā)熱現(xiàn)象”的前科學(xué)概念。然而，媒體信息的傳播也存在一些問題，可能導(dǎo)致學(xué)生形成錯誤的前科學(xué)概念。一些媒體為了追求收視率或關(guān)注度，在傳播化學(xué)知識時，可能會過于簡化或片面地解讀化學(xué)現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)一些科學(xué)性錯誤。在介紹化學(xué)元素時，某些媒體可能只強(qiáng)調(diào)了某些元素的危害性，而忽略了它們在適當(dāng)條件下對人體和環(huán)境的有益作用，導(dǎo)致學(xué)生形成“某些化學(xué)元素只有危害”的片面認(rèn)識。廣告也是學(xué)生接觸化學(xué)信息的一個重要來源。許多廣告中涉及到化學(xué)產(chǎn)品或化學(xué)原理，但廣告往往為了突出產(chǎn)品的優(yōu)點，會對相關(guān)化學(xué)知識進(jìn)行夸大或誤導(dǎo)性宣傳。一些洗滌劑廣告聲稱其產(chǎn)品能“瞬間分解所有污漬”，這種夸大的宣傳讓學(xué)生可能形成“化學(xué)物質(zhì)具有超強(qiáng)分解能力”的錯誤前科學(xué)概念。一些化妝品廣告宣傳某種成分具有神奇的功效，但對其化學(xué)原理和可能存在的副作用卻避而不談，使學(xué)生對這些化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識產(chǎn)生偏差。社會環(huán)境對學(xué)生化學(xué)前科學(xué)概念的形成同樣具有重要影響。社會輿論對化學(xué)的態(tài)度和看法，會在潛移默化中影響學(xué)生的認(rèn)知。在一些社會事件中，如化學(xué)污染事件、食品安全事件等，媒體的大量報道和社會輿論的關(guān)注，可能會讓學(xué)生對化學(xué)產(chǎn)生恐懼和誤解。在某起化學(xué)污染事件發(fā)生后，媒體的持續(xù)報道和公眾的恐慌情緒，可能會讓學(xué)生形成“化學(xué)物質(zhì)都是有害的，會對環(huán)境和人體造成嚴(yán)重危害”的前科學(xué)概念。這種負(fù)面的社會輿論氛圍，會使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)之前，就對化學(xué)產(chǎn)生抵觸心理，不利于他們形成正確的化學(xué)前科學(xué)概念。學(xué)生所處的生活社區(qū)和家庭環(huán)境也會影響他們化學(xué)前科學(xué)概念的形成。在一些化工企業(yè)較多的社區(qū)，學(xué)生可能會經(jīng)常接觸到與化工生產(chǎn)相關(guān)的信息和現(xiàn)象，這些經(jīng)歷會使他們對化學(xué)形成自己的認(rèn)識。如果社區(qū)中存在對化工生產(chǎn)的負(fù)面評價和擔(dān)憂，學(xué)生可能會受到影響，形成對化學(xué)的負(fù)面看法。在家庭中，家長的職業(yè)背景、興趣愛好以及對化學(xué)的態(tài)度，也會對學(xué)生產(chǎn)生影響。如果家長從事與化學(xué)相關(guān)的工作，經(jīng)常在家中談?wù)摶瘜W(xué)知識和現(xiàn)象，那么學(xué)生可能會對化學(xué)產(chǎn)生更積極的興趣和更準(zhǔn)確的認(rèn)識。相反，如果家長對化學(xué)缺乏了解，甚至存在一些錯誤的認(rèn)知，那么學(xué)生也可能會受到誤導(dǎo)，形成錯誤的前科學(xué)概念。六、初中生化學(xué)前科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的影響因素6.1學(xué)生自身因素學(xué)生的認(rèn)知水平對化學(xué)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變有著顯著影響。初中階段的學(xué)生正處于從具體運算階段向形式運算階段過渡的時期，他們的思維逐漸從依賴具體事物向抽象邏輯思維發(fā)展，但在這個過程中，不同學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展速度和水平存在差異。認(rèn)知水平較高的學(xué)生，能夠更快地理解科學(xué)概念與前科學(xué)概念之間的差異，更容易接受新的科學(xué)知識，并對前科學(xué)概念進(jìn)行修正和重構(gòu)。在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”這一抽象概念時，認(rèn)知水平較高的學(xué)生能夠迅速理解其含義和應(yīng)用，而認(rèn)知水平較低的學(xué)生可能會將其與日常生活中的數(shù)量概念混淆，難以理解其本質(zhì)。研究表明，在理解“物質(zhì)的量”概念時，認(rèn)知水平較高的學(xué)生能夠在較短時間內(nèi)掌握概念的核心要點，而認(rèn)知水平較低的學(xué)生則需要更多的時間和實例來輔助理解。在實際教學(xué)中，教師需要關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知水平差異，采用不同的教學(xué)方法和策略，幫助學(xué)生實現(xiàn)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。對于認(rèn)知水平較低的學(xué)生，可以通過具體的實驗、實例等方式，幫助他們建立直觀的認(rèn)識，逐步引導(dǎo)他們理解抽象的科學(xué)概念。學(xué)習(xí)動機(jī)是影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性的重要因素，也在很大程度上影響著化學(xué)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。內(nèi)在動機(jī)強(qiáng)的學(xué)生，對化學(xué)學(xué)習(xí)充滿興趣和好奇心，他們更愿意主動探索科學(xué)知識，積極思考問題，在面對前科學(xué)概念與科學(xué)概念的沖突時，能夠主動尋求解決辦法，努力實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。在學(xué)習(xí)化學(xué)實驗時，他們會主動觀察實驗現(xiàn)象，思考背后的化學(xué)原理，積極參與討論和探究，從而更好地理解科學(xué)概念。外在動機(jī)，如為了獲得好成績、得到老師和家長的認(rèn)可等，也會促使學(xué)生努力學(xué)習(xí)化學(xué)，但這種動機(jī)的持久性和穩(wěn)定性相對較弱。如果僅僅依靠外在動機(jī)，學(xué)生在遇到困難和挫折時，可能會輕易放棄，不利于前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡這一較難的概念時，外在動機(jī)為主的學(xué)生可能會因為覺得困難而產(chǎn)生畏難情緒，缺乏深入探究的動力，從而難以實現(xiàn)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。在對初中生化學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)在動機(jī)較強(qiáng)的學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)過程中，主動參與課堂討論和實驗探究的比例更高，他們對化學(xué)概念的理解也更為深入，前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變效果更好。教師應(yīng)注重激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，通過創(chuàng)設(shè)有趣的教學(xué)情境、引導(dǎo)學(xué)生參與實踐活動等方式，讓學(xué)生體驗到化學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣和價值，從而提高他們學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和主動性，促進(jìn)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。不同的思維方式在化學(xué)前科學(xué)概念轉(zhuǎn)變中發(fā)揮著不同的作用。邏輯思維能力強(qiáng)的學(xué)生，能夠運用邏輯推理的方法，對化學(xué)知識進(jìn)行分析、歸納和演繹，在學(xué)習(xí)化學(xué)概念時，能夠準(zhǔn)確把握概念的內(nèi)涵和外延，發(fā)現(xiàn)前科學(xué)概念中的邏輯錯誤，從而實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。在學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)的概念時，邏輯思維能力強(qiáng)的學(xué)生能夠通過分析化學(xué)反應(yīng)中元素化合價的變化，理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，糾正“燃燒一定有氧氣參與”等前科學(xué)概念。形象思維能力強(qiáng)的學(xué)生，善于通過形象化的方式理解和記憶化學(xué)知識，在學(xué)習(xí)化學(xué)概念時，他們可以借助模型、圖表等工具，將抽象的概念形象化，從而更好地理解科學(xué)概念，克服前科學(xué)概念的干擾。在學(xué)習(xí)分子結(jié)構(gòu)時，形象思維能力強(qiáng)的學(xué)生能夠通過觀察分子模型，更好地理解分子的空間結(jié)構(gòu)，避免形成“分子是實心小球”等前科學(xué)概念。然而，思維定勢也會對概念轉(zhuǎn)變產(chǎn)生負(fù)面影響。思維定勢是指學(xué)生在長期的學(xué)習(xí)過程中形成的一種固定的思維模式，這種模式可能會導(dǎo)致學(xué)生在面對新問題時，習(xí)慣性地運用已有的思維方式進(jìn)行思考，從而阻礙前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。在學(xué)習(xí)化學(xué)變化的概念時，學(xué)生可能會受到“有明顯現(xiàn)象變化就是化學(xué)變化”這一思維定勢的影響，難以理解化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生打破思維定勢，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新思維能力，鼓勵學(xué)生從不同角度思考問題，促進(jìn)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。6.2教學(xué)因素教學(xué)方法對初中生化學(xué)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變起著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法，教師往往側(cè)重于知識的灌輸，學(xué)生處于被動接受的狀態(tài)，這種教學(xué)方式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，不利于前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。在講解“質(zhì)量守恒定律”時，若教師只是單純地講解定律內(nèi)容和相關(guān)例題，學(xué)生可能只是機(jī)械地記憶定律，而無法真正理解其本質(zhì)。他們在面對實際問題時，仍可能受“物質(zhì)反應(yīng)后質(zhì)量會減少”等前科學(xué)概念的影響，無法正確運用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行分析。而探究式教學(xué)方法則注重學(xué)生的自主探究和思考，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、進(jìn)行探究并得出結(jié)論。這種教學(xué)方法能夠讓學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，引發(fā)認(rèn)知沖突，從而促使他們主動思考，積極尋求解決問題的方法，有利于前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。在“燃燒的條件”教學(xué)中，教師可以設(shè)計一系列探究實驗，如“分別點燃小木條和小石子，觀察現(xiàn)象并分析原因”“將燃著的蠟燭用燒杯罩住，觀察蠟燭的燃燒情況”等，讓學(xué)生在實驗探究中發(fā)現(xiàn)燃燒需要可燃物、氧氣和達(dá)到著火點這三個條件，從而糾正“燃燒只要有氧氣就行”等前科學(xué)概念。教師在教學(xué)過程中的引導(dǎo)對學(xué)生前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。教師的提問方式和反饋對學(xué)生的思維發(fā)展和概念轉(zhuǎn)變有重要影響。如果教師提問過于簡單或直接，學(xué)生可能只是簡單地回答問題，而不會深入思考問題背后的原理，難以實現(xiàn)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。在講解“分子的性質(zhì)”時，教師若直接問“分子有哪些性質(zhì)”，學(xué)生可能只是機(jī)械地回答書上的內(nèi)容，而沒有真正理解分子的性質(zhì)。而具有啟發(fā)性的問題能夠引導(dǎo)學(xué)生深入思考，激發(fā)學(xué)生的思維，促使他們對前科學(xué)概念進(jìn)行反思和修正。在講解“分子的性質(zhì)”時，教師可以問“為什么我們能聞到花的香味？”“把鹽放入水中，為什么水會變咸？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生從分子的角度思考這些現(xiàn)象，從而理解分子在不斷運動的性質(zhì)，糾正“分子是靜止不動的”等前科學(xué)概念。教師對學(xué)生回答的反饋也很重要。及時、準(zhǔn)確的反饋能夠幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)自己的錯誤和不足，從而調(diào)整學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。如果學(xué)生在回答問題時出現(xiàn)錯誤，教師應(yīng)耐心地引導(dǎo)學(xué)生分析錯誤原因，幫助他們找到正確的答案。當(dāng)學(xué)生對“催化劑的作用”理解錯誤時，教師可以通過舉例說明催化劑在不同反應(yīng)中的作用，引導(dǎo)學(xué)生正確理解催化劑的概念，轉(zhuǎn)變前科學(xué)概念。教學(xué)資源的豐富程度和質(zhì)量也會影響初中生化學(xué)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。教材是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重要資源，教材中概念的呈現(xiàn)方式、內(nèi)容的編排順序等都會對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。如果教材中概念的呈現(xiàn)過于抽象，缺乏實例和直觀的圖片、圖表等輔助材料，學(xué)生可能難以理解科學(xué)概念，不利于前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。在講解“原子結(jié)構(gòu)”時，如果教材只是文字描述原子的構(gòu)成，而沒有配以原子結(jié)構(gòu)示意圖等直觀的圖片，學(xué)生可能很難想象原子的微觀結(jié)構(gòu)，難以轉(zhuǎn)變“原子是實心小球”等前科學(xué)概念。多媒體資源，如教學(xué)視頻、動畫等，能夠?qū)⒊橄蟮幕瘜W(xué)概念形象化、具體化，幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)概念，克服前科學(xué)概念的干擾。在學(xué)習(xí)“化學(xué)變化的微觀本質(zhì)”時，通過播放分子、原子在化學(xué)變化中重新組合的動畫視頻，學(xué)生可以直觀地看到化學(xué)變化中分子的破裂和原子的重新組合過程，從而理解化學(xué)變化的本質(zhì)，糾正“有明顯現(xiàn)象變化就是化學(xué)變化”等前科學(xué)概念。實驗資源也是化學(xué)教學(xué)中不可或缺的一部分，通過實驗教學(xué)，學(xué)生可以親身體驗化學(xué)現(xiàn)象，觀察物質(zhì)的變化過程，從而加深對科學(xué)概念的理解。在“金屬活動性順序”的教學(xué)中，通過實驗讓學(xué)生觀察不同金屬與酸反應(yīng)的劇烈程度，學(xué)生可以直觀地了解金屬活動性的差異，糾正“金屬都能與酸反應(yīng)且反應(yīng)劇烈程度相同”等前科學(xué)概念。七、初中生化學(xué)前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變策略與案例分析7.1基于認(rèn)知沖突的轉(zhuǎn)變策略認(rèn)知沖突是指學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識之間產(chǎn)生的矛盾和差異，這種沖突能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，促使他們主動探索和思考，從而實現(xiàn)前科學(xué)概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。教師可以通過精心設(shè)計問題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，打破他們原有的認(rèn)知平衡，引導(dǎo)學(xué)生對前科學(xué)概念進(jìn)行反思和修正。在講解“質(zhì)量守恒定律”時，教師可以設(shè)置這樣的問題情境：“在日常生活中，我們看到蠟燭燃燒后會逐漸變短，最后消失不見，那么蠟燭燃燒后質(zhì)量是增加了、減少了還是不變呢？”學(xué)生根據(jù)日常生活經(jīng)驗，往往會認(rèn)為蠟燭燃燒后質(zhì)量減少了，因為他們看到蠟燭的體積變小了。而根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是不變的，這就與學(xué)生原有的認(rèn)知產(chǎn)生了沖突。此時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么會出現(xiàn)這種矛盾呢？”讓學(xué)生分組討論，分析蠟燭燃燒的過程，嘗試找出矛盾的原因。學(xué)生通過討論和思考，可能會意識到蠟燭燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳和水蒸氣等氣體逸散到空氣中，導(dǎo)致了蠟燭質(zhì)量的減少，但從整個化學(xué)反應(yīng)體系來看，物質(zhì)的總質(zhì)量并沒有改變。通過這樣的問題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促使他們深入思考質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)，從而轉(zhuǎn)變“物質(zhì)反應(yīng)后質(zhì)量會減少”等前科學(xué)概念。在學(xué)習(xí)“金屬活動性順序”時，教師可以設(shè)置問題情境：“我們知道鐵能與硫酸銅溶液反應(yīng)，將鐵放入硫酸銅溶液中，會看到鐵表面有紅色物質(zhì)析出，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色。那么，如果將銅放入硫酸亞鐵溶液中，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？”學(xué)生可能會根據(jù)鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的經(jīng)驗，認(rèn)為銅也能與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)，從而產(chǎn)生認(rèn)知沖突。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究，讓他們親自將銅放入硫酸亞鐵溶液中，觀察實驗現(xiàn)象。學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)，銅放入硫酸亞鐵溶液中并沒有明顯的現(xiàn)象，這與他們之前的預(yù)測不一致。此時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果，講解金屬活動性順序的原理，讓學(xué)生明白只有活動性較強(qiáng)的金屬才能將活動性較弱的金屬從其鹽溶液中置換出來，從而糾正“金屬都能與鹽溶液發(fā)生反應(yīng)”等前科學(xué)概念。以“燃燒的條件”教學(xué)為例，在課堂開始時，教師提問：“在生活中我們都見過燃燒現(xiàn)象，那大家認(rèn)為燃燒需要什么條件呢？”學(xué)生根據(jù)日常生活經(jīng)驗，紛紛回答：“需要火”“需要氧氣”等。教師接著展示一個實驗：將一根點燃的蠟燭放在空氣中，蠟燭正常燃燒；然后用一個燒杯將蠟燭罩住，過一會兒蠟燭熄滅了。教師提問：“為什么蠟燭被燒杯罩住后就熄滅了呢？”學(xué)生回答：“因為沒有氧氣了。”教師繼續(xù)引導(dǎo)：“那是不是只要有氧氣，物質(zhì)就能燃燒呢？”然后展示另一個實驗：將一根鐵絲放在空氣中，鐵絲并沒有燃燒。這與學(xué)生之前認(rèn)為“只要有氧氣就能燃燒”的前科學(xué)概念產(chǎn)生了沖突，引發(fā)了學(xué)生的思考。在學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突后，教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分析燃燒需要的條件。學(xué)生們通過討論，逐漸認(rèn)識到燃燒不僅需要氧氣，還需要可燃物和達(dá)到著火點。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：“那我們?nèi)绾斡脤嶒瀬眚炞C這些條件呢？”學(xué)生們積極思考，設(shè)計實驗方案，如分別用點燃的小木條和小石子進(jìn)行實驗，驗證可燃物的條件；用不同溫度的水加熱白磷和紅磷，驗證著火點的條件等。通過一系列的實驗探究和討論，學(xué)生們深入理解了燃燒的條件，成功轉(zhuǎn)變了之前的前科學(xué)概念，建立起了科學(xué)的燃燒概念。在這個案例中，教師通過設(shè)置問題情境和實驗演示，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，讓學(xué)生在探究和思考中實現(xiàn)了前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。7.2利用實驗探究的轉(zhuǎn)變策略實驗探究是化學(xué)教學(xué)中一種重要的教學(xué)方法，它能夠為學(xué)生提供直觀的學(xué)習(xí)體驗，讓學(xué)生通過親身體驗和觀察，深入理解化學(xué)概念和原理，從而有效地打破前科學(xué)概念，建立科學(xué)的認(rèn)知體系。在學(xué)習(xí)“分子的性質(zhì)”時，學(xué)生常常存在“分子是靜止不動的”這一前科學(xué)概念。為了轉(zhuǎn)變這一概念，教師可以設(shè)計“氨分子的擴(kuò)散”實驗。在實驗中，將分別蘸有濃氨水和濃鹽酸的兩根玻璃棒靠近（不接觸），學(xué)生可以觀察到迅速產(chǎn)生大量白煙的現(xiàn)象。這一明顯的實驗現(xiàn)象引發(fā)了學(xué)生的好奇心和思考，他們會想為什么在沒有直接接觸的情況下會產(chǎn)生白煙。教師引導(dǎo)學(xué)生從分子的角度進(jìn)行分析，讓學(xué)生認(rèn)識到是氨分子和氯化氫分子在不斷運動，相互接觸后發(fā)生反應(yīng)生成了氯化銨固體小顆粒，從而產(chǎn)生了白煙。通過這個實驗，學(xué)生直觀地感受到了分子的運動，成功打破了“分子是靜止不動的”前科學(xué)概念，建立起“分子在不斷運動”的科學(xué)概念。又如在“燃燒的條件”教學(xué)中，學(xué)生可能存在“燃燒只要有氧氣就行”的前科學(xué)概念。教師可以設(shè)計一系列對比實驗來幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變這一概念。實驗一：用鑷子分別夾取一根小木條和一塊小石子，放在酒精燈火焰上加熱，學(xué)生觀察到小木條能夠燃燒，而小石子不能燃燒，從而認(rèn)識到燃燒需要可燃物。實驗二：點燃兩支蠟燭，將其中一支蠟燭用燒杯罩住，學(xué)生觀察到被燒杯罩住的蠟燭逐漸熄滅，而另一支蠟燭繼續(xù)燃燒，這表明燃燒需要氧氣。實驗三：將一塊白磷和一塊紅磷放在相同的溫度環(huán)境下，白磷能夠燃燒，而紅磷不能燃燒，說明燃燒還需要達(dá)到可燃物的著火點。通過這一系列實驗，學(xué)生全面地了解了燃燒的條件，糾正了之前“燃燒只要有氧氣就行”的片面認(rèn)識。以“質(zhì)量守恒定律”的教學(xué)為例，教師先提出問題：“化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是否改變呢？”學(xué)生根據(jù)日常生活經(jīng)驗，如蠟燭燃燒后質(zhì)量減少等現(xiàn)象，往往會認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量會改變，這就與質(zhì)量守恒定律產(chǎn)生了認(rèn)知沖突。為了解決這一沖突，教師組織學(xué)生進(jìn)行實驗探究。實驗一：在密閉容器中進(jìn)行硫酸銅溶液與鐵釘?shù)姆磻?yīng)。學(xué)生將鐵釘放入硫酸銅溶液中，觀察到鐵釘表面有紅色物質(zhì)析出，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色。反應(yīng)前后，用天平稱量整個裝置的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不變。實驗二：進(jìn)行碳酸鈉與稀鹽酸的反應(yīng)，在敞口容器中進(jìn)行時，學(xué)生觀察到有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)后稱量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少。但當(dāng)在密閉容器中進(jìn)行同樣的反應(yīng)時，質(zhì)量保持不變。通過這兩個實驗，學(xué)生對實驗結(jié)果感到疑惑，為什么在不同條件下反應(yīng)前后質(zhì)量會有不同的變化。教師引導(dǎo)學(xué)生分析實驗過程，讓學(xué)生認(rèn)識到在敞口容器中進(jìn)行碳酸鈉與稀鹽酸的反應(yīng)時，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w逸散到空氣中，導(dǎo)致質(zhì)量減少；而在密閉容器中，氣體沒有逸出，所以質(zhì)量守恒。在這個案例中，學(xué)生通過親自參與實驗探究，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，深入理解了質(zhì)量守恒定律的內(nèi)涵，成功轉(zhuǎn)變了“化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量會改變”的前科學(xué)概念。同時，學(xué)生在實驗探究過程中，還培養(yǎng)了觀察能力、分析問題和解決問題的能力，提高了科學(xué)素養(yǎng)。7.3構(gòu)建知識體系的轉(zhuǎn)變策略引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建化學(xué)知識體系是轉(zhuǎn)變前科學(xué)概念的重要策略之一。化學(xué)知識具有系統(tǒng)性和邏輯性，學(xué)生只有將零散的知識整合起來，形成完整的知識體系，才能更好地理解和應(yīng)用化學(xué)知識，從而有效轉(zhuǎn)變前科學(xué)概念。在教學(xué)過程中，教師可以幫助學(xué)生梳理化學(xué)知識的脈絡(luò)，明確各個知識點之間的聯(lián)系。在學(xué)習(xí)化學(xué)物質(zhì)的分類時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從純凈物和混合物的概念入手，進(jìn)一步深入到單質(zhì)、化合物，以及酸、堿、鹽等具體的化合物類別。通過繪制思維導(dǎo)圖的方式，將這些概念之間的關(guān)系清晰地呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生直觀地看到不同物質(zhì)類別的包含關(guān)系和區(qū)別。在思維導(dǎo)圖中，純凈物包含單質(zhì)和化合物，化合物又包含酸、堿、鹽、氧化物等，這樣學(xué)生就能系統(tǒng)地理解物質(zhì)分類的知識，避免形成諸如“純凈物就是干凈的物質(zhì)”“混合物就是多種物質(zhì)簡單混合在一起”等前科學(xué)概念。在講解化學(xué)元素的相關(guān)知識時，教師可以以元素周期表為框架，引導(dǎo)學(xué)生了解元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。通過分析元素周期表中元素的排列規(guī)律，讓學(xué)生明白同一周期和同一主族元素的性質(zhì)遞變規(guī)律，從而深入理解元素的概念和性質(zhì)。這樣學(xué)生就能避免形成“元素就是物質(zhì)”“元素的性質(zhì)是固定不變的”等錯誤概念。以“酸堿鹽”的教學(xué)為例，在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往將酸、堿、鹽的知識分別講解，學(xué)生雖然記住了酸、堿、鹽的一些性質(zhì)，但這些知識在他們頭腦中是零散的，沒有形成一個有機(jī)的整體。這導(dǎo)致學(xué)生在遇到綜合性的問題時，難以運用所學(xué)知識進(jìn)行分析和解決，前科學(xué)概念也難以得到轉(zhuǎn)變。在基于構(gòu)建知識體系的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)入手，分析酸、堿、鹽在水溶液中的電離情況，從而理解它們的化學(xué)性質(zhì)。教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓他們總結(jié)酸、堿、鹽之間的相互反應(yīng)規(guī)律，并繪制出它們之間的反應(yīng)關(guān)系圖。通過這樣的方式，學(xué)生能夠?qū)⑺?、堿、鹽的知識整合起來，形成一個完整的知識體系。在學(xué)習(xí)酸的性質(zhì)時，學(xué)生不僅要記住酸能與金屬、堿、鹽等發(fā)生反應(yīng)，還要理解這些反應(yīng)的本質(zhì)是酸在水溶液中電離出的氫離子與其他物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)。同樣，在學(xué)習(xí)堿和鹽的性質(zhì)時，也要引導(dǎo)學(xué)生從離子的角度去理解。當(dāng)學(xué)生遇到“為什么氫氧化鈉能與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀”這樣的問題時，他們就能運用所學(xué)的知識，從離子反應(yīng)的角度進(jìn)行分析，明白這是因為氫氧根離子與銅離子結(jié)合生成了難溶性的氫氧化銅沉淀。通過這種方式，學(xué)生對酸堿鹽知識的理解更加深入，前科學(xué)概念得到了有效轉(zhuǎn)變，能夠靈活運用所學(xué)知識解決實際問題