中學(xué)生元素觀建構(gòu)的研究

劉春萍

摘要：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)教育的一個(gè)永恒目標(biāo)。新課標(biāo)在教學(xué)建議中特別強(qiáng)調(diào)要重視引導(dǎo)學(xué)生形成基本的化學(xué)觀念。使學(xué)生形成基本的化學(xué)觀念是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要教學(xué)目標(biāo)，元素觀是化學(xué)觀念中的核心觀念。本文調(diào)查了中學(xué)生元素觀的建構(gòu)情況，并針對(duì)中學(xué)生形成和運(yùn)用元素觀較差的情況提出元素觀的建構(gòu)策略。

關(guān)鍵詞：元素觀；建構(gòu)；策略

一、問(wèn)題的提出

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)教育的一個(gè)永恒目標(biāo)。新課標(biāo)提出，化學(xué)課程的基本理念是 “立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來(lái)發(fā)展的需要，著眼于提高21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng)，構(gòu)建‘知識(shí)和技能、‘過(guò)程和方法、‘情感態(tài)度和價(jià)值觀相融合的高中化學(xué)課程目標(biāo)體系。” 新課標(biāo)在教學(xué)建議中特別強(qiáng)調(diào)要重視引導(dǎo)學(xué)生形成基本的化學(xué)觀念。使學(xué)生形成基本的化學(xué)觀念是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要教學(xué)目標(biāo)，元素觀是化學(xué)觀念中的核心觀念。

二、中學(xué)生元素觀建構(gòu)現(xiàn)狀的調(diào)查

1、調(diào)查目的

為了了解中學(xué)生對(duì)元素觀建構(gòu)的情況及其存在的問(wèn)題，本文以解釋性問(wèn)題為基本方式，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方法進(jìn)行研究。要求學(xué)生解釋和回答的問(wèn)題主要涉及與元素觀相關(guān)的核心基本概念。

2、調(diào)查項(xiàng)目設(shè)計(jì)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

元素觀調(diào)查問(wèn)卷

1.談?wù)勀銓?duì)元素的認(rèn)識(shí)。

2.談?wù)勀銓?duì)元素性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

3.從化學(xué)的角度談?wù)勀銓?duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

4.談?wù)勀銓?duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)。

5.結(jié)合堿金屬的學(xué)習(xí)，談?wù)勀銓?duì)金屬性的認(rèn)識(shí)。

6.結(jié)合鹵素的學(xué)習(xí)，談?wù)勀銓?duì)非金屬性的認(rèn)識(shí)。

研究者首先對(duì)學(xué)生進(jìn)行編碼，然后對(duì)每一個(gè)學(xué)生的每一項(xiàng)作答的關(guān)鍵性表述用紅筆畫(huà)出，根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)打出分?jǐn)?shù)。對(duì)元素的理解和元素性質(zhì)的理解按照作答的錯(cuò)誤性、樸素性和期望性水平進(jìn)行編碼，其中作答水平錯(cuò)誤的定為水平1、樸素水平的定為水平2、理想水平的定為水平3。本研究對(duì)于作答者物質(zhì)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)的分析，是根據(jù)他在項(xiàng)目中的作答情況進(jìn)行的。其中作答為認(rèn)識(shí)水平的定為水平1、知識(shí)的理解不全面定為水平2，知識(shí)的理解定為水平3。本研究對(duì)于作答者金屬性和非金屬性的認(rèn)識(shí)的分析，也是根據(jù)他在項(xiàng)目中的作答情況進(jìn)行的。其中作答為只說(shuō)出知識(shí)是什么的定為水平1、還能用結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋的定為水平2、能形成模型化理解的定為水平3。

3、調(diào)查方法

調(diào)查選取洪洞一中高一兩個(gè)班399，400的學(xué)生。共發(fā)放問(wèn)卷83份，收回有效問(wèn)卷83份。其中，399班43份，400班40份。調(diào)查在2015年2月24日晚自習(xí)進(jìn)行，測(cè)試時(shí)間45分鐘。作答是在研究者的監(jiān)控之下進(jìn)行的，以保證作答的真實(shí)性。

4、結(jié)果分析

分析結(jié)果表明，高一學(xué)生對(duì)對(duì)元素的理解回答錯(cuò)誤的達(dá)到了84.33%，處于樸素水平的有13.25%，處于理解水平的只有兩個(gè)同學(xué)，對(duì)元素性質(zhì)的理解回答不出來(lái)的就有68.67%，處于樸素水平的有24.10%，處于理解水平的只有三個(gè)同學(xué)，對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)處于認(rèn)識(shí)水平的學(xué)生有62.65%，處于理解水平的也只有三個(gè)同學(xué)，有33.73%的同學(xué)雖有了一定的理解，但還存在缺陷，只能在水平2。對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)情況稍好一點(diǎn)，有89.16%的學(xué)生處于認(rèn)識(shí)水平，對(duì)金屬性和非金屬性的調(diào)查顯示，有60.24%的學(xué)生知道具體元素的金屬性和非金屬性是什么，但卻不知道為什么，不能從結(jié)構(gòu)方面去分析，僅有24.10%的學(xué)生能運(yùn)用結(jié)構(gòu)理論去分析為什么的問(wèn)題，但還形不成性質(zhì)研究模型，有3.16%的同學(xué)能運(yùn)用模型去解決問(wèn)題，說(shuō)明他們已經(jīng)具備了一定的化學(xué)觀念。

以上分析可以看出，高一學(xué)生的元素觀大多處于水平1程度，說(shuō)明盡管經(jīng)過(guò)了初中的學(xué)習(xí)和中考，但絕大多數(shù)學(xué)生元素觀的意識(shí)和建構(gòu)都處于較低的狀態(tài)和水平。從調(diào)查結(jié)果看，盡管學(xué)生對(duì)元素的概念有一定的認(rèn)識(shí)，但是，理解層次淺，水平低。

5、本次調(diào)查揭示的問(wèn)題

學(xué)生形成和運(yùn)用元素觀的情況較差。這與目前教學(xué)中較重知識(shí)和技能的傳授，而不重視學(xué)生科學(xué)觀念的形成有關(guān)。

三、元素觀建構(gòu)的教學(xué)策略

根據(jù)化學(xué)元素觀的內(nèi)涵以及上述建構(gòu)原則，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出化學(xué)元素觀建構(gòu)的教學(xué)策略。

（1）在元素概念基礎(chǔ)上形成物質(zhì)的基本分類(lèi)

元素概念是化學(xué)科學(xué)的一個(gè)基本概念，是中學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中的一個(gè)核心概念。通過(guò)元素概念的學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成物質(zhì)的元素性認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)到幾千萬(wàn)種物質(zhì)只是百十余種元素的基本組合。從元素組成的角度學(xué)習(xí)物質(zhì)的分類(lèi)，對(duì)物質(zhì)世界形成有序的認(rèn)識(shí)，純凈物可以分為單質(zhì)和化合物，化合物可以分為氧化物，酸、堿、鹽等。通過(guò)酸、堿、鹽通性的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物質(zhì)的性質(zhì)與物質(zhì)的組成有關(guān)，物質(zhì)的組成的相似性可能導(dǎo)致物質(zhì)的性質(zhì)的相似性。通過(guò)單質(zhì)、氧化物、酸、堿、鹽之間關(guān)系的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解各類(lèi)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步體會(huì)按照元素組成對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)的意義。

（2）在原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上理解元素是如何形成物質(zhì)的

在元素概念的基礎(chǔ)上，形成了對(duì)元素與物質(zhì)關(guān)系的基本了解，但要真正理解元素與物質(zhì)的基本關(guān)系，必須理解元素是怎樣組成物質(zhì)的以及一種元素為什么能組成不同的物質(zhì)。而要達(dá)到這樣的理解，必須從原子結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行認(rèn)識(shí)。元素的原子由原子核和核外電子構(gòu)成，電子在原子核外很小的空間內(nèi)作高速運(yùn)動(dòng)。在化學(xué)反應(yīng)中，原子核沒(méi)有變化，只是核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，從而造成物質(zhì)組成和性質(zhì)的變化。

（3）在元素周期律學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上形成元素性質(zhì)研究的基本模型

元素周期律歸納了看似雜亂無(wú)章的化學(xué)元素之間的相互聯(lián)系和內(nèi)在變化規(guī)律，提示了元素周期律的實(shí)質(zhì)是元素原子的結(jié)構(gòu)呈周期性變化。元素在周期表中的位置反映了元素原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及由此決定的元素的性質(zhì)，因此，可以根據(jù)某元素在元素周期表中的位置，推測(cè)它的原子結(jié)構(gòu)和有關(guān)性質(zhì)。元素的金屬性和非金屬性與元素的相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)存在著基本的關(guān)系。從元素的原子的結(jié)構(gòu)或在周期表中的位置可以預(yù)測(cè)其金屬性和非金屬性，進(jìn)一步預(yù)測(cè)相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)。

（4）在專(zhuān)題性學(xué)習(xí)中建構(gòu)化學(xué)元素觀

化學(xué)元素觀的內(nèi)涵極其豐富，其中涉及許多化學(xué)概念的學(xué)習(xí)和化學(xué)事實(shí)的學(xué)習(xí)，但是由概念和事實(shí)轉(zhuǎn)化為觀念并不是一個(gè)自動(dòng)的過(guò)程，需要通過(guò)“觀念為本”的專(zhuān)題性學(xué)習(xí)幫助核心觀念的形成和建構(gòu)。美國(guó)學(xué)者艾里克森提出了“觀念為本的教學(xué)”設(shè)計(jì)方法：（1）把核心觀念轉(zhuǎn)化成一些基本理解；（2）把基本理解以“基本問(wèn)題”的形式表達(dá)，以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)和學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生的基本理解；（3）根據(jù)基本問(wèn)題設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)、學(xué)習(xí)活動(dòng)和評(píng)價(jià)活動(dòng)，讓學(xué)生在參與基本問(wèn)題的討論和學(xué)習(xí)中達(dá)到基本理解，形成核心觀念。

（5）在元素觀指導(dǎo)下的應(yīng)用性學(xué)習(xí)中豐富元素觀

化學(xué)元素觀建構(gòu)的價(jià)值就在于形成化學(xué)的思維方法指導(dǎo)化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。因此，在學(xué)生的化學(xué)元素觀達(dá)到一定水平的時(shí)候，就要充分利用已經(jīng)形成的元素觀指導(dǎo)新的相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，通過(guò)應(yīng)用性學(xué)習(xí)進(jìn)一步豐富化學(xué)元素觀。

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