淺談國內(nèi)對于化學(xué)概念“物質(zhì)的量”認(rèn)知建構(gòu)探究

1、淺談國內(nèi)對于化學(xué)概念“物質(zhì)的量”認(rèn)知建構(gòu)探究    淺談國內(nèi)對于化學(xué)概念“物質(zhì)的量”認(rèn)知建構(gòu)探究摘要 介紹了認(rèn)知建構(gòu)的理論基     摘要 介紹了認(rèn)知建構(gòu)的理論基礎(chǔ)梅耶的學(xué)習(xí)觀,并查閱國內(nèi)有關(guān)“物質(zhì)的量”認(rèn)知建構(gòu)的文獻(xiàn),歸納得出目前“物質(zhì)的量”的認(rèn)知建構(gòu)主要有3種:(1)利用橋連式建構(gòu);(2)運(yùn)用類比方法建構(gòu);(3)結(jié)合生活,進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)。各自適用于不同水平的學(xué)習(xí)者,但始終以學(xué)習(xí)者原有的知識基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建為基準(zhǔn)。 關(guān)鍵詞 化學(xué)概念 物質(zhì)的量 認(rèn)知建構(gòu) 類比學(xué)習(xí) 有意義學(xué)習(xí) “物質(zhì)的量”在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中占有非常重要的

2、地位,對于學(xué)生進(jìn)一步深入理解微觀粒子與宏觀物質(zhì)之間的聯(lián)系,特別是對于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)計(jì)算技能和實(shí)驗(yàn)技能具有十分重要的意義1。它是比較抽象的科學(xué)概念2,遠(yuǎn)離人們的日常生活經(jīng)驗(yàn),是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。不少學(xué)者重視研究“物質(zhì)的量”系列概念的認(rèn)知建構(gòu)這一問題。 1 認(rèn)知建構(gòu)的理論基礎(chǔ) 化學(xué)概念的教與學(xué),僅僅從認(rèn)識角度探討教學(xué)策略與教學(xué)模式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。真正有效的辦法是從化學(xué)概念的學(xué)習(xí)機(jī)制入手。關(guān)于學(xué)習(xí)的內(nèi)在機(jī)制問題,眾說紛紜。認(rèn)知心理學(xué)的學(xué)習(xí)觀目前占據(jù)上風(fēng),獲得普遍的認(rèn)同。 從布魯納(Jerome S.Bruner)認(rèn)知結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)理論,到加涅(Robert M.Gagne)積累學(xué)習(xí)理論,再到梅耶(Richard

3、E.Mayer)的意義學(xué)習(xí)模式,認(rèn)知建構(gòu)取得了較大的發(fā)展。梅耶1987年在加涅的學(xué)習(xí)信息加工模型基礎(chǔ)上提出一個簡約的學(xué)習(xí)過程模型,如圖1所示。 圖1 梅耶的學(xué)習(xí)過程模型 模型顯示,學(xué)習(xí)活動始于學(xué)習(xí)者的注意(A),通過注意,學(xué)習(xí)者選擇了當(dāng)前學(xué)習(xí)任務(wù)有關(guān)的信息材料,并將有限的心理能量集中在相應(yīng)的活動上,同時與新信息有關(guān)的貯存在長時記憶中的原有知識被激活(B)。新信息進(jìn)入工作記憶系統(tǒng)(WM,又叫短時記憶STM),學(xué)習(xí)者找出新信息各部分的內(nèi)在聯(lián)系(C),與此同時,與新信息有關(guān)的處于激活狀態(tài)的原有知識和新信息產(chǎn)生聯(lián)系(D)。最后,新知識進(jìn)入長時記憶中貯存起來3,4。 “物質(zhì)的量”這一概念屬于陳述性知識,

4、在教學(xué)中往往容易造成學(xué)生的“機(jī)械學(xué)習(xí)”,只是將學(xué)習(xí)看成是知識獲取而不是知識建構(gòu)5。如何有效建構(gòu)“物質(zhì)的量”概念,形成有意義學(xué)習(xí)是廣大化學(xué)教育工作者所需要共同探討的。 2 “物質(zhì)的量”概念的認(rèn)知建構(gòu) “物質(zhì)的量”是中學(xué)化學(xué)中最重要、最基本的概念之一,受到了教材編寫者及教師的廣泛注意,以下主要介紹教材及教師如何引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“物質(zhì)的量”系列概念。 2.1 國內(nèi)3種教材“物質(zhì)的量”的呈現(xiàn)方式 國內(nèi)使用比較廣泛的教材有人教版、蘇教版和魯科版教材,3種版本對于“物質(zhì)的量”的呈現(xiàn)方式各不相同。 郭琦,沈曉強(qiáng),朱俊杰對人教版和蘇教版中“物質(zhì)的量”概念的編寫作了比較6,孫夕禮,馬春生對新課標(biāo)3種高中化學(xué)必修教材

5、(人教版、蘇教版和魯科版)的編寫特點(diǎn)作了分析7,歸納見表1。 表1 人教版、蘇教版、魯科版的比較 項(xiàng)目 人教版蘇教版魯科版8 引入比較:提出問題在日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中,人們常常根據(jù)不同需要使用不同的計(jì)量單位,例如,用米、厘米等來計(jì)量長度;用千克、毫克等來計(jì)量質(zhì)量等等。同樣,人們用摩爾作為計(jì)量原子、離子或分子等微觀粒子“物質(zhì)的量”的單位。在研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中,人們除了關(guān)注物質(zhì)轉(zhuǎn)化方法的選擇、轉(zhuǎn)化條件的控制以外,還十分關(guān)注轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)間的定量關(guān)系。用質(zhì)量、體積等物理量來計(jì)量物質(zhì),對你來說已是非常熟悉的事情了。當(dāng)知道了物質(zhì)是由大量的、肉眼無法分辨的分子、原子或離子等微觀粒子構(gòu)成的之后,你是否

6、想過,一定質(zhì)量或一定體積的物質(zhì)究竟含有多少個微粒呢?怎樣才能了解物質(zhì)的宏觀數(shù)量,同時又方便地知道它們所含微觀粒子的數(shù)量呢? 正文比較:解決問題讓學(xué)生自己動手計(jì)算18 g水、27 g鋁所含的粒子數(shù),引導(dǎo)學(xué)生通過自己的計(jì)算得出6.02×1023這個數(shù)值,并告知學(xué)生“大量實(shí)驗(yàn)證明,任何粒子構(gòu)成的物質(zhì)的質(zhì)量以克為單位,在數(shù)值上與該粒子的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量相等時,所含粒子的數(shù)目都約是6.02×1023?！笔钩橄蟮闹R具體化。然后指出6.02×1023 mol-1叫做阿伏加德羅常數(shù)。通過陳述的方式“物質(zhì)的量是國際單位制中7個基本單位之一,符號為n,單位為摩爾。0.01

7、2 kg12C中所含有的原子數(shù)為阿伏加德羅常數(shù),用NA表示,含阿伏加德羅常數(shù)個微粒的集合體為1 mol?！蓖ㄟ^陳述、類比方式“物質(zhì)的量,像長度、質(zhì)量、時間等物理量一樣,也是一種物理量。物質(zhì)的量單位是摩爾。0.012 kg12C中所含有的原子數(shù)為6.02×1023。6.02×1023 mol-1稱為阿伏加德羅常數(shù)。 結(jié)論比較:歸納概括公式未經(jīng)過推導(dǎo),在教材中是以藍(lán)底黑字直接給出。每一個公式都是在經(jīng)過必要的引導(dǎo)后讓學(xué)生自己推導(dǎo)得出的。公式未經(jīng)過推導(dǎo),在教材中是以紫底黑字直接給出。 由表1可以看出,3種教材的呈現(xiàn)形式既有相同點(diǎn),又有不同點(diǎn)。3種教材的引入均不相同,人教版從日常生活

8、入手,通過類比強(qiáng)調(diào)了“物質(zhì)的量”是物理量,而“摩爾”是單位,避免2者之間混淆9。蘇教版從學(xué)科知識和研究的角度入手,把定量與轉(zhuǎn)化條件并列為物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的重要要素,并指出“物質(zhì)的量是表示一定數(shù)目的集合體”,告訴了學(xué)生“物質(zhì)的量”的物理意義。魯科版從問題情境入手,類似于人教版,與宏觀物質(zhì)相比,引出微觀粒子計(jì)量的物理量“物質(zhì)的量”。而在正文及結(jié)論的比較中,人教版要求學(xué)生自行計(jì)算得到阿伏加德羅常數(shù),蘇教版和魯科版都是直接給出定義;至于公式的歸納,人教版和魯科版都是直接給出并強(qiáng)調(diào),蘇教版則讓學(xué)生自己推導(dǎo)得出。 總的來說,這3種教材或強(qiáng)調(diào)貼近生活,或強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主探究,展示了“物質(zhì)的量”概念呈現(xiàn)的不同方式,

9、為教師設(shè)計(jì)課堂教學(xué)提供了啟示。 2.2 課堂教學(xué)中“物質(zhì)的量”的認(rèn)知建構(gòu)的方式 國內(nèi)課堂教學(xué)對于“物質(zhì)的量”概念的認(rèn)知建構(gòu)主要分為3種:(1)利用橋連式建構(gòu);(2)運(yùn)用類比方法建構(gòu);(3)結(jié)合生活,進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)。 淺談國內(nèi)對于化學(xué)概念“物質(zhì)的量”認(rèn)知建構(gòu)探究(2)< 方婷、王祖浩(2007)提出從生活出發(fā),進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)15?！拔镔|(zhì)的量”是源于對微觀粒子的計(jì)量,在初中教學(xué)中,教師在解釋化學(xué)方程式的系數(shù)時,往往只能用“幾份”、“微粒數(shù)之比”等來表述,雖然沒有出現(xiàn)“物質(zhì)的量”4個字,但其本質(zhì)已經(jīng)是“物質(zhì)的量”的思想。因此,應(yīng)教學(xué)本身的需要,上海市率先提出了將“物質(zhì)的量”概念引入初中課本。而

10、從生活出發(fā),進(jìn)行有意義學(xué)習(xí),這種建構(gòu)方式就是專門為初中生所設(shè)計(jì)的,它不是從闡明“物質(zhì)的量”開始,而是先讓學(xué)生明白“摩爾”是一個集團(tuán)概念,以“一打啤酒”、“一袋米”、“一盒回行針”引入,從生活中體現(xiàn)越小的東西用集團(tuán)來表示它們的數(shù)量越方便,展開有意義學(xué)習(xí),定義物質(zhì)的量。通過確定“摩爾”這個集團(tuán)的大小,引出阿伏加德羅常數(shù),以此建立“物質(zhì)的量”一系列概念。 這種方法結(jié)合學(xué)生熟悉的生活實(shí)例16,采用有意義的接受學(xué)習(xí),符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律17。學(xué)生樂于接受,教學(xué)效果也比較好,而后者特別適合認(rèn)知水平較低的初中生,研究表明,初中生都能較好地掌握“物質(zhì)的量”的知識,并在進(jìn)入高中學(xué)習(xí)相關(guān)知識時具有一定優(yōu)勢18,19

11、。 2.3 學(xué)生的認(rèn)知建構(gòu)圖示 學(xué)習(xí)心理學(xué)認(rèn)為,一個重要的概念,是在概念的系統(tǒng)中形成和發(fā)展的20,21。學(xué)生對于“物質(zhì)的量”的理解可以通過概念圖示來反映。齊紅濤、趙河林(2003)通過讓學(xué)生小結(jié),對學(xué)生對于“物質(zhì)的量”系列概念的認(rèn)知建構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對“物質(zhì)的量”一系列概念的認(rèn)知建構(gòu)并不相同,但大致可以分成3種:其一,將整章內(nèi)容分別羅列,列出相應(yīng)的概念內(nèi)容和計(jì)算公式,屬于重現(xiàn)型小結(jié);其二,列出了十字形知識結(jié)構(gòu)圖,體現(xiàn)了知識之間的聯(lián)系,屬于框架型小結(jié),見圖2;其三,列出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖,將知識的層次性和深刻內(nèi)涵進(jìn)行適當(dāng)闡述,屬于網(wǎng)絡(luò)型小結(jié),見圖322。 圖2 框架型小結(jié) 圖3 網(wǎng)絡(luò)型小結(jié) 重現(xiàn)型

12、小結(jié)只是單純將知識點(diǎn)復(fù)制,認(rèn)知水平較低;框架型小結(jié)以物質(zhì)的量為中心,向外輻射,將其與其他物理量連接起來,認(rèn)知水平較高;網(wǎng)絡(luò)型小結(jié)不僅將物質(zhì)的量與其他物理量連接起來,還將其他物理量之間的關(guān)系總結(jié)出來,體現(xiàn)出對“物質(zhì)的量”系列概念有很好的掌握,認(rèn)知水平最高。 各版本的教材及不同的課堂教學(xué)模式均影響學(xué)生對“物質(zhì)的量”的認(rèn)知建構(gòu),根據(jù)不同學(xué)生群體的知識水平,應(yīng)當(dāng)采用不同的教學(xué)方法,將教材的知識結(jié)構(gòu)有效地轉(zhuǎn)化為學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。 參考文獻(xiàn) 1 吳中英.化學(xué)教育,2004,25(8):3637 2 馬艷秋.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2004,(10):910 3 龔正元,壯亞峰.化學(xué)教育,1999,(12):2628 4 余勝泉.中國電化教育,2007,(6):720 5 盛群力.開放教育研究,2004,(4):4345 6 郭琦,沈曉強(qiáng),朱俊杰.化學(xué)教學(xué),20