初中生化學前科學概念的深度剖析與轉變路徑探究一、引言1.1研究背景化學作為一門基礎自然科學，對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、思維能力和實踐能力具有重要意義。初中階段是學生系統(tǒng)學習化學的起始時期，這一時期的學習成效，對學生后續(xù)化學學習的興趣和信心有著深遠影響。然而，當前初中生的化學學習狀況并不樂觀。從學習興趣方面來看，相關調查研究顯示，部分學生在剛開始接觸化學時，會因化學實驗的趣味性而對化學產生一定的興趣，但隨著課程內容逐漸深入，特別是涉及到抽象的化學概念和理論知識時，不少學生的學習興趣明顯下降。例如，在一項針對初中生化學學習興趣的調查中發(fā)現，剛學時有興趣的學生占比較高，但經過一段時間的學習后，仍保持濃厚興趣的學生比例大幅減少，相當一部分學生對化學學習持無所謂或不感興趣的態(tài)度。在學習成績上，初中化學知識點繁多，涵蓋了化學基本概念、化學反應原理、化學實驗等多個方面。學生需要理解并記憶大量的化學知識，還要學會運用這些知識解決實際問題。部分學生由于學習方法不當，如死記硬背、缺乏對知識的系統(tǒng)性理解，導致在考試中難以取得理想成績。一些學生在化學計算題和實驗探究題上失分嚴重，反映出他們在知識應用和實踐能力方面的不足。學習態(tài)度也不容樂觀，部分學生缺乏主動學習的意識，對化學學習的重要性認識不足，僅僅將化學學習視為完成學業(yè)任務的一種手段。在課堂上，表現為注意力不集中、參與度不高；在課后，很少主動復習和預習，完成作業(yè)也只是敷衍了事。初中生在化學學習中存在的這些問題，嚴重制約了他們化學素養(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，其中學生頭腦中存在的前科學概念是一個重要因素。前科學概念是學生在接受正式的科學教育之前，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，形成的對自然現象和科學知識的一些樸素的、直觀的認識。這些認識往往是不全面、不準確甚至是錯誤的，與科學概念存在較大差異。例如，學生在日常生活中觀察到水的蒸發(fā)、結冰等現象，可能會形成“物質只有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)”的前科學概念，而忽略了物質還可能存在等離子態(tài)等其他狀態(tài)。在學習化學變化的概念時，部分學生可能會根據日常生活中物體形狀、大小的改變，認為只要有明顯的外觀變化就是化學變化，而沒有從本質上理解化學變化是有新物質生成的變化。這些前科學概念一旦形成，就具有一定的頑固性和隱蔽性，會對學生學習化學產生重要影響，阻礙他們對科學概念的正確理解和掌握。若學生在學習化學概念時，頭腦中已有的前科學概念與科學概念不一致，就會產生認知沖突。如果不能及時解決這種沖突，學生就會對科學概念產生誤解，導致學習困難。一些學生在學習分子和原子的概念時，由于受到日常生活中對宏觀物體認知的影響，難以理解分子和原子的微觀特性，如分子和原子的質量和體積都很小、分子和原子在不斷運動等。這種前科學概念的干擾，使得學生在學習化學知識時，需要花費更多的時間和精力去糾正錯誤觀念，增加了學習的難度。前科學概念還會影響學生對化學知識的應用和遷移能力。當學生運用所學化學知識解決實際問題時，若受到前科學概念的束縛，就可能無法正確分析問題和找到解決問題的方法。在解釋一些化學現象時，學生可能會運用自己原有的前科學概念進行錯誤的解釋，而不能運用科學的化學知識進行合理的分析。初中生化學學習現狀不容樂觀，而前科學概念對化學學習有著重要影響。因此，深入研究初中生化學前科學概念的探查及轉變策略具有重要的現實意義，它有助于教師更好地了解學生的學習情況，采取有效的教學方法，幫助學生克服前科學概念的干擾，提高化學學習效果，提升學生的化學素養(yǎng)。1.2研究目的與意義本研究旨在深入探查初中生化學前科學概念，并提出有效的轉變策略，為初中化學教學提供理論支持和實踐指導。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查、訪談、測試等多種方法，全面了解初中生在化學學習前已形成的前科學概念，包括概念的內容、類型、特點以及形成原因等。明確學生在化學基本概念、化學反應原理、化學實驗等方面存在的前科學概念，為后續(xù)的教學研究提供準確的數據支持。例如，在物質構成的相關概念上，詳細了解學生對分子、原子、離子等微觀粒子的認知情況，分析他們可能存在的錯誤觀念和模糊認識。在探查前科學概念的基礎上，結合教育心理學、化學教學論等相關理論，分析前科學概念對初中生化學學習的影響機制，包括積極影響和消極影響。探討如何利用前科學概念的積極因素，克服其消極因素，促進學生對科學概念的理解和掌握。通過對比研究，分析不同教學方法和策略對前科學概念轉變的效果，提出具有針對性和可操作性的前科學概念轉變策略。例如，探究概念轉變教學模式、問題驅動教學法、實驗探究教學法等在促進前科學概念轉變方面的優(yōu)勢和適用條件，為教師的教學實踐提供參考。1.2.2研究意義本研究的成果可以為初中化學教師提供關于學生前科學概念的詳細信息，幫助教師更好地了解學生的學習起點和認知水平。教師可以根據學生的前科學概念情況，制定更加合理的教學目標和教學計劃，選擇合適的教學方法和教學策略，提高教學的針對性和有效性。在講解化學變化的概念時，教師可以針對學生可能存在的將物質狀態(tài)變化、形狀改變等視為化學變化的前科學概念，設計具有針對性的教學活動，引導學生通過實驗觀察、分析討論等方式，深入理解化學變化的本質特征，從而提高教學效果。對于學生來說，了解自己頭腦中的前科學概念，并掌握有效的轉變策略，有助于他們克服學習困難，提高學習效率。通過概念轉變學習，學生能夠更好地理解和掌握化學科學概念，建立起科學的知識體系，培養(yǎng)科學思維能力和創(chuàng)新能力。在學習分子和原子的概念時，學生可以通過對自己原有的關于物質構成的前科學概念的反思和修正，逐步形成對分子和原子微觀特性的正確認識，從而提高對化學知識的理解和應用能力。本研究對初中化學教學理論的發(fā)展具有一定的推動作用。通過對前科學概念的深入研究，可以豐富和完善化學教學中的概念教學理論，為化學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，使教材內容的編排更加符合學生的認知規(guī)律，有助于提高教材的質量和適用性。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前科學概念及其轉變策略，本研究將綜合運用多種研究方法，從不同角度獲取數據和信息，確保研究結果的準確性和可靠性。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，為該領域的研究提供新的思路和方法。問卷調查法是本研究的重要方法之一。通過精心設計的問卷，能夠大規(guī)模地收集數據，了解初中生化學前科學概念的整體情況。問卷內容將涵蓋化學基本概念、化學反應原理、化學實驗等多個方面，采用選擇題、簡答題等多種題型，全面了解學生對化學知識的認知和理解。在設計問卷時，充分考慮學生的認知水平和答題習慣，確保問題表述清晰、簡潔，易于理解。在調查物質構成的相關概念時，設置“你認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概念。訪談法可以深入了解學生的思維過程和認知特點，為問卷調查結果提供補充和解釋。在訪談過程中，與學生進行面對面的交流，詢問他們對化學概念的理解、形成這些概念的原因以及在學習過程中遇到的問題和困惑。針對學生在問卷中回答錯誤較多的問題，進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案例，分析教師在教學過程中對學生前科學概念的處理方式以及教學效果。通過觀察課堂教學、分析教學錄像和教師的教學反思等資料，總結成功的教學經驗和存在的問題，提出針對性的改進建議。在分析某教師講解“化學變化和物理變化”的教學案例時，觀察教師如何引導學生區(qū)分這兩種變化，是否關注到學生可能存在的前科學概念，以及學生在學習后的概念轉變情況。在研究方法的運用上，本研究將采用多種方法相結合的方式，取長補短，提高研究的科學性和有效性。問卷調查可以獲取大量的數據，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。將這三種方法有機結合，能夠更全面、深入地了解初中生化學前科學概念的探查及轉變情況。本研究將從學生的個體差異和學習環(huán)境的多樣性出發(fā)，探究不同學生群體在前科學概念上的特點和差異，以及學習環(huán)境對前科學概念形成和轉變的影響?？紤]到不同性別、學習成績、家庭背景的學生可能存在不同的前科學概念，以及學校、家庭等學習環(huán)境因素對學生的影響，從而為個性化教學和優(yōu)化學習環(huán)境提供依據。在研究過程中，還將關注化學學科與其他學科之間的聯(lián)系，探討跨學科知識對前科學概念的影響。通過對這些方面的研究，為初中化學教學提供更全面、深入的理論支持和實踐指導。二、初中生化學前科學概念的理論基礎2.1前科學概念的定義與內涵前科學概念，是學習者在接受正式的科學教育之前，在現實生活中通過長期的經驗積累與辨別式學習而獲得的一些感性印象、積累的一些缺乏概括性和科學性的經驗，以及形成的一些與科學知識相悖或不盡一致的觀念和規(guī)則。它是個體基于自身的生活經歷、日常觀察以及與周圍環(huán)境的互動而自發(fā)形成的對事物的認知。初中生在日常生活中，通過觀察自然現象、參與生活實踐等方式，積累了大量關于物質及其變化的經驗，這些經驗構成了他們化學前科學概念的基礎。在日常生活中，學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“物質的狀態(tài)變化只是簡單的形態(tài)改變，沒有本質區(qū)別”的前科學概念。這種概念的形成并非通過系統(tǒng)的科學學習，而是基于直觀的生活體驗。前科學概念具有自發(fā)性，它是學生在沒有外界系統(tǒng)科學知識輸入的情況下，自主地對周圍世界進行感知和理解的結果。在學習化學課程之前，學生在日常生活中已經對各種物質和現象有了自己的看法，這些看法不受科學理論的約束，完全是基于自身的感性認識。當看到鐵生銹這一現象時，學生可能會根據自己的觀察，認為鐵生銹只是表面顏色和質地的改變，而沒有認識到這是一個化學反應過程。它還具有片面性，由于學生的認知水平有限，他們對事物的觀察往往不夠全面，只關注到事物的表面現象，而忽略了其本質特征。在理解物質的燃燒現象時，學生可能只注意到燃燒時發(fā)光、發(fā)熱的表面現象，而沒有深入思考燃燒的本質是物質與氧氣發(fā)生的劇烈氧化反應。前科學概念還存在頑固性，一旦形成，便會在學生的認知結構中根深蒂固，難以輕易改變。這是因為這些概念是學生在長期的生活經驗中形成的，已經成為他們認知世界的一種習慣方式。即便在學習了科學概念之后，學生在遇到相關問題時，仍可能不自覺地運用原有的前科學概念進行思考和判斷。在學習了分子和原子的概念后，學生在解釋物質的熱脹冷縮現象時，可能還是會受到“物質是連續(xù)的整體，熱脹冷縮是整體的膨脹和收縮”這一前科學概念的影響，難以從分子間間隔變化的角度去理解。前科學概念也具有隱蔽性，它通常潛藏在學生的思維深處，不易被察覺。學生自己可能并未意識到自己持有某種前科學概念，教師在教學過程中也難以直接發(fā)現學生的這些潛在觀念。只有在特定的教學情境中，通過學生的回答、解釋或實際操作等行為表現，才有可能暴露出他們頭腦中的前科學概念。在化學實驗教學中，當要求學生解釋實驗現象時，學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概念。2.2相關學習理論對前科學概念的解釋建構主義學習理論認為，學習是學生主動建構知識的過程，而非被動地接受知識。學生在學習新知識時，會基于已有的知識經驗和認知結構對新知識進行理解和解釋。前科學概念作為學生已有的知識經驗，在這個過程中起著重要作用。當學生接觸到與前科學概念一致的科學知識時，他們能夠相對容易地將新知識納入已有的認知結構中，實現知識的同化。在學習物理變化的概念時，如果學生已有的前科學概念認為物質的形狀、狀態(tài)改變只是表面的變化，沒有新物質生成，那么當他們學習到物理變化的定義是沒有新物質生成的變化時，就能夠將這一科學概念與自己原有的認知相聯(lián)系，順利地理解和接受新知識。當科學知識與前科學概念不一致時，學生就會產生認知沖突。為了解決這種沖突，學生需要調整自己的認知結構，對前科學概念進行修正或重構，這一過程稱為順應。在學習化學變化的概念時，學生可能會受到之前認為“有明顯現象變化就是化學變化”這一前科學概念的影響，難以理解化學變化的本質是有新物質生成。這時，教師可以通過引導學生觀察化學實驗，如鐵與硫酸銅溶液反應的實驗，讓學生親眼看到有新物質銅生成，從而引發(fā)學生的認知沖突。學生在思考和解決這種沖突的過程中，逐漸認識到化學變化的本質特征，實現對前科學概念的轉變，將化學變化的科學概念納入自己的認知結構中。認知發(fā)展理論由皮亞杰提出，他認為兒童的認知發(fā)展是一個逐步建構的過程，經歷了感知運動階段、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，兒童的認知特點和思維方式各不相同，這也影響著前科學概念的形成和發(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識世界，他們對事物的認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識。前運算階段（2-7歲），兒童開始使用語言和符號來表達自己的思想，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象，容易受到主觀因素的影響，從而形成一些不準確的前科學概念。在學習物體的沉浮現象時，兒童可能會認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，能夠進行一些具體的邏輯推理。在這個階段，兒童開始逐漸認識到事物的本質特征，但他們的思維仍然需要具體事物的支持。在學習數學運算時，兒童可能需要通過具體的實物操作來理解運算的原理。在化學學習方面，兒童可能會對一些簡單的化學現象產生興趣，但他們的理解還比較膚淺，容易受到前科學概念的影響。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)熱的現象，但對于蠟燭燃燒過程中發(fā)生的化學變化，如蠟燭與氧氣的反應等，他們可能還難以理解。形式運算階段（11歲-成人），兒童的思維已經能夠擺脫具體事物的束縛，進行抽象的邏輯推理和假設演繹。在這個階段，學生開始能夠理解一些抽象的科學概念和理論，但他們在學習過程中仍然可能受到前科學概念的干擾。在學習原子結構的概念時，學生雖然能夠運用抽象思維來理解原子的構成，但他們可能會受到日常生活中對宏觀物體認知的影響，難以想象原子的微觀結構。三、初中生化學前科學概念的探查設計與實施3.1探查對象選取本研究選取[具體學校名稱]的初三年級學生作為探查對象。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，涵蓋了不同學習水平、家庭背景和生活環(huán)境的學生，能夠較好地反映出初中生的整體情況。其二，學校的化學教學師資力量較為穩(wěn)定且教學水平處于中等水平，這有助于排除因教師教學差異對學生前科學概念形成的干擾，使研究結果更具普遍性和可靠性。其三，學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，每個層次隨機抽取[X]個班級，共抽取[X]個班級的學生作為研究對象，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，使研究結果更全面地反映不同學習水平學生的前科學概念情況。除了問卷調查，還從每個抽樣班級中選取5-8名具有不同學習特點和成績水平的學生進行訪談，包括學習成績優(yōu)秀、中等和較差的學生，以及在課堂上表現積極和較為內向的學生等。這樣可以深入了解不同類型學生的前科學概念形成原因、思維過程和認知特點，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生化學前科學概念信息的主要工具之一，其編制過程嚴謹且科學，旨在確保能夠全面、準確地獲取學生的相關認知情況。問卷的編制依據主要來源于對初中化學課程標準的深入研究以及對化學學科核心概念的系統(tǒng)梳理。課程標準明確了初中化學教學的目標、內容和要求，為問卷內容的選取提供了重要的方向指引。通過對課程標準的研讀，確定了問卷應涵蓋化學基本概念、化學反應原理、化學實驗等關鍵領域，以保證問卷內容的全面性和代表性。在化學基本概念方面，參考課程標準中關于物質的組成、結構、性質等方面的要求，設置了諸如“你認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，以了解學生對這些基礎概念的理解。對于化學反應原理，依據課程標準中對化學反應類型、質量守恒定律等內容的規(guī)定，設計了“你認為燃燒反應的本質是什么？”“在化學反應中，為什么反應前后物質的總質量不變？”等問題，考查學生對化學反應本質和規(guī)律的認識。在化學實驗領域，根據課程標準中對實驗操作、實驗現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，你認為收集氧氣的方法依據是什么？”“當你觀察到鎂條燃燒時發(fā)出耀眼的白光，你能解釋這一現象背后的化學原理嗎？”等問題，了解學生對化學實驗的認知和理解。問卷編制過程遵循嚴格的步驟。首先進行了廣泛的文獻調研，查閱了國內外關于學生化學前科學概念探查的相關研究，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。對相關研究中關于學生對物質溶解性前科學概念的調查題目進行分析和篩選，選取具有代表性和針對性的問題，作為問卷編制的素材。在此基礎上，結合初中化學教學實際和學生的認知水平，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生對基本概念的識別和判斷，如“下列變化中，屬于化學變化的是（）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”。填空題用于考查學生對關鍵知識點的記憶和掌握，如“在化學反應中，能改變其他物質的化學反應速率，而本身的______和______在反應前后都沒有發(fā)生變化的物質叫做催化劑”。論述題則著重考查學生的綜合分析和表達能力，如“請結合實例，論述你對化學平衡概念的理解”。邀請了多位具有豐富教學經驗的初中化學教師和教育專家對初步擬定的問卷題目進行審核和評估。他們從題目的科學性、準確性、合理性以及與課程標準的契合度等方面提出了寶貴的意見和建議。根據專家意見，對問卷題目進行了反復修改和完善，確保題目的質量。專家指出某道關于化學反應速率影響因素的選擇題選項設置不夠合理，存在歧義，根據這一建議對選項進行了重新設計和調整。為了進一步檢驗問卷的有效性和可靠性，進行了預調查。選取了與正式調查對象具有相似特征的部分學生進行預調查，對回收的問卷進行數據分析，了解學生對題目的理解和回答情況，發(fā)現并解決問卷中存在的問題。在預調查中發(fā)現部分學生對某道簡答題的題意理解存在困難，根據這一反饋，對該題目的表述進行了優(yōu)化，使其更加清晰易懂。經過多次修改和完善，最終確定了問卷內容。訪談提綱的編制旨在深入挖掘學生化學前科學概念的形成原因、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是建構主義學習理論和認知發(fā)展理論，這些理論為理解學生的認知過程和概念形成機制提供了理論基礎。根據建構主義學習理論，學生的學習是在已有知識經驗的基礎上進行主動建構的過程，因此訪談提綱中設置了關于學生已有知識經驗和學習經歷的問題，以了解這些因素對他們化學前科學概念形成的影響。“在學習化學之前，你在生活中有沒有觀察到一些與化學相關的現象？你是如何理解這些現象的？”訪談提綱的編制過程同樣經過了精心設計。首先，明確訪談的目的和重點，圍繞學生化學前科學概念的相關問題展開。根據學生在問卷中回答錯誤較多或存在爭議的問題，確定訪談的核心內容，以便深入了解學生的思維誤區(qū)和錯誤根源。在問卷中發(fā)現學生對化學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置了“你認為判斷化學變化和物理變化的關鍵依據是什么？請舉例說明”等問題。然后，根據訪談目的和重點，設計具體的訪談問題。問題的設計遵循循序漸進的原則，從一般性問題逐步深入到具體問題，引導學生充分表達自己的觀點和想法。先詢問學生對化學學科的整體印象和感受，再逐步深入到具體的化學概念和知識，如“你覺得化學是一門怎樣的學科？”“你對物質的燃燒現象有什么認識？”為了確保訪談的順利進行和獲取有效的信息，對訪談問題進行了預演和優(yōu)化。邀請了部分學生進行模擬訪談，觀察他們對問題的反應和回答情況，根據反饋對問題的表述、順序和追問方式進行調整。在模擬訪談中發(fā)現學生對某些專業(yè)術語理解困難，因此對問題中的術語進行了簡化和解釋，使其更貼近學生的語言習慣。3.3數據收集與整理在問卷發(fā)放環(huán)節(jié)，與學校溝通協(xié)調，利用化學課的課堂時間進行問卷發(fā)放。在發(fā)放前，向學生詳細說明調查的目的、意義和要求，強調問卷答案無對錯之分，鼓勵學生根據自己的真實想法作答，以消除學生的顧慮，確保問卷數據的真實性和可靠性。在每個抽樣班級中，由化學教師協(xié)助發(fā)放問卷，確保問卷發(fā)放的順利進行。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]%。訪談在學校的會議室或空閑教室進行，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行和信息的有效收集。訪談時間選擇在課間休息或自習課時間，每次訪談時長控制在20-30分鐘左右，以避免影響學生的正常學習。在訪談開始前，與學生進行簡單的交流，營造輕松的氛圍，讓學生放松心情，能夠暢所欲言。訪談過程中，訪談者按照訪談提綱的問題順序進行提問，同時根據學生的回答情況進行適當的追問和引導，深入挖掘學生的想法和觀點。采用錄音設備對訪談過程進行全程錄音，以便后續(xù)對訪談內容進行準確的整理和分析。對回收的有效問卷，首先進行編號，然后將問卷中的數據錄入到Excel電子表格中。在錄入過程中，仔細核對每一個數據，確保數據錄入的準確性。對于選擇題，直接按照選項進行編碼錄入；對于簡答題和論述題，將學生的回答內容完整地錄入到電子表格中，以便后續(xù)進行文本分析。在錄入關于“請舉例說明你對化學變化的理解”這一簡答題的答案時，認真記錄學生給出的每一個例子和解釋，為后續(xù)分析學生對化學變化概念的理解情況提供原始數據。完成數據錄入后，運用SPSS統(tǒng)計軟件對問卷數據進行初步分析。計算各題的正確率、錯誤率，分析學生在不同知識點上的掌握情況。通過計算某道關于“分子和原子區(qū)別”選擇題的正確率，了解學生對這一知識點的整體掌握程度。對不同性別、學習成績、家庭背景等因素進行分組分析，比較不同組學生在化學前科學概念上的差異。分析男生和女生在對化學實驗相關概念的理解上是否存在差異，以及學習成績優(yōu)秀、中等和較差的學生在對化學反應原理的認知上有何不同。訪談結束后，及時將錄音文件轉化為文字稿。在轉化過程中，盡可能準確地記錄學生的原話，包括語氣詞、停頓等細節(jié)，以保留訪談的原始信息。對文字稿進行逐字逐句的分析，提取與學生化學前科學概念相關的關鍵信息，如學生對化學概念的理解、形成這些概念的原因、存在的錯誤觀念等。在分析關于“你認為燃燒需要哪些條件”這一問題的訪談記錄時，提取學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概念。將提取的關鍵信息進行分類整理，歸納出不同類型的前科學概念及其特點和形成原因。將學生對燃燒條件的錯誤理解，如認為燃燒只需要氧氣，不需要可燃物或溫度達到著火點等，歸為一類，分析這類前科學概念形成的原因可能是學生對燃燒現象的觀察不夠全面，只關注到氧氣在燃燒中的作用，而忽略了其他條件。四、初中生化學前科學概念的類型與特點4.1常見的化學前科學概念類型在物質變化方面，學生常存在一些典型的前科學概念。許多學生認為有明顯現象變化的就是化學變化，而忽略了化學變化的本質是有新物質生成。將水的沸騰、物質的溶解等僅涉及狀態(tài)或形狀改變的過程視為化學變化，這是由于他們對物質變化的觀察僅停留在表面現象，未深入理解物質的本質變化。一些學生看到水加熱變成水蒸氣，就認為這是一種化學變化，因為他們只關注到了水的狀態(tài)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)這一明顯的現象變化，而沒有認識到水在這個過程中并沒有生成新的物質，仍然是水分子，所以這實際上是一個物理變化。還有學生認為物質的燃燒必須有氧氣參與，這是受到日常生活中常見燃燒現象的影響，如木材、紙張等在空氣中燃燒都需要氧氣。他們沒有認識到在一些特殊的化學反應中，其他物質也可以支持燃燒，如氫氣在氯氣中燃燒，這表明學生對燃燒概念的理解較為狹隘，沒有把握其本質特征。在物質構成領域，學生也存在不少前科學概念。部分學生認為分子和原子是實心的小球，這是因為他們缺乏對微觀粒子的直觀認識，只能憑借日常生活中對宏觀物體的認知來想象分子和原子的結構，將宏觀物體的實體屬性錯誤地賦予了微觀粒子。他們在學習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成的復雜結構。還有學生認為物質只能由分子構成，忽略了原子、離子等也可以直接構成物質。這是由于在日常生活中，學生接觸到的大多數物質是以分子形式存在的，如氧氣、水等，導致他們形成了這種片面的認知。他們沒有認識到金屬是由原子直接構成的，而氯化鈉等鹽類是由離子構成的?；瘜W反應方面，學生的前科學概念同樣較為普遍。一些學生認為催化劑在化學反應中一定會加快反應速率，這是對催化劑概念的片面理解。他們只關注到了催化劑在某些反應中加快反應速率的情況，而沒有認識到催化劑的作用是改變化學反應速率，既可以加快，也可以減慢。在學習過氧化氫分解制取氧氣的實驗時，學生看到加入二氧化錳后反應速率明顯加快，就認為催化劑一定是加快反應速率的，而沒有思考到在其他化學反應中，可能存在減慢反應速率的催化劑。許多學生對質量守恒定律的理解存在偏差，認為反應前后物質的質量不變是因為物質沒有發(fā)生變化，或者只是簡單地認為質量守恒就是物質的數量不變。他們沒有理解質量守恒定律的本質是化學反應前后原子的種類、數目和質量都不變。在學習碳酸鈣高溫分解的反應時，學生看到反應后固體質量減少，就對質量守恒定律產生懷疑，這是因為他們沒有從原子層面去理解反應前后物質質量的變化，沒有認識到反應中生成的二氧化碳氣體逸散到空氣中，導致了固體質量的減少，但從整體的化學反應來看，原子的種類和數目并沒有改變，質量仍然是守恒的。4.2前科學概念的特點分析初中生化學前科學概念具有普遍性，幾乎所有學生在學習化學之前，都會通過日常生活中的觀察、體驗等形成各種前科學概念。這是因為化學現象廣泛存在于日常生活中，學生在生活中不可避免地會接觸到各種物質及其變化，從而形成對化學的初步認識。從問卷調查結果來看，在關于物質變化的問題上，超過[X]%的學生存在不同程度的前科學概念，如將物質的溶解、狀態(tài)改變等視為化學變化。在訪談中，大部分學生都能提到一些自己在生活中觀察到的與化學相關的現象，并表達出自己對這些現象的理解，這些理解往往包含著前科學概念。它還具有頑固性，前科學概念一旦形成，便會在學生的認知結構中根深蒂固，難以輕易改變。這是因為這些概念是學生在長期的生活經驗中形成的，已經成為他們認知世界的一種習慣方式。即便在學習了科學概念之后，學生在遇到相關問題時，仍可能不自覺地運用原有的前科學概念進行思考和判斷。在學習了質量守恒定律之后，仍有部分學生在解釋化學反應前后物質質量變化時，會受到“物質反應后質量會減少”這一前科學概念的影響，難以從原子守恒的角度去理解質量守恒定律。在后續(xù)的學習中，這些學生在遇到涉及質量守恒定律的問題時，依然容易出現錯誤，這表明前科學概念的頑固性對學生的學習產生了持續(xù)的影響。前科學概念具有隱蔽性，它通常潛藏在學生的思維深處，不易被察覺。學生自己可能并未意識到自己持有某種前科學概念，教師在教學過程中也難以直接發(fā)現學生的這些潛在觀念。只有在特定的教學情境中，通過學生的回答、解釋或實際操作等行為表現，才有可能暴露出他們頭腦中的前科學概念。在課堂提問中，當問到“為什么鐵在空氣中會生銹”時，學生可能會回答“因為鐵被空氣腐蝕了”，這種簡單的回答背后可能隱藏著學生對鐵生銹原理的錯誤理解，即他們認為鐵生銹只是鐵與空氣的簡單作用，而沒有認識到鐵生銹是一個復雜的化學反應，涉及鐵與氧氣、水等物質的相互作用。在實驗教學中，學生在操作實驗或解釋實驗現象時，也可能會暴露出一些隱蔽的前科學概念。在進行金屬與酸反應的實驗時，學生可能會認為金屬越活潑，產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于化學反應速率影響因素的片面認識。五、初中生化學前科學概念的形成原因5.1日常生活經驗的影響日常生活是學生接觸和認識世界的重要途徑，學生在日常生活中通過觀察、體驗等方式，對各種物質和現象形成了自己的認知，這些認知構成了化學前科學概念的重要來源。然而，由于學生缺乏科學的思維方法和系統(tǒng)的知識體系，他們對日常生活中的化學現象往往只能從表面去理解，從而形成一些不準確甚至錯誤的前科學概念。在日常生活中，學生經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，許多學生形成了“冰和水是兩種不同的物質”的前科學概念。他們沒有認識到冰和水都是由水分子構成的，只是分子間的排列方式和間隔不同，導致了它們在形態(tài)上的差異。在學習化學變化和物理變化的概念時，這些學生就容易將冰融化成水的過程錯誤地判斷為化學變化，因為他們認為這是一種物質變成了另一種物質。這是由于學生在日常生活中對水的形態(tài)變化觀察不夠深入，只關注到了物質的表面形態(tài)改變，而沒有從分子層面去理解物質的本質，從而形成了錯誤的前科學概念。學生在生活中觀察到鐵生銹的現象，看到鐵的表面逐漸出現鐵銹，顏色和質地發(fā)生了變化。基于這種觀察，一些學生形成了“鐵生銹只是鐵表面的變化，沒有新物質生成”的前科學概念。他們沒有認識到鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣、水等發(fā)生化學反應，生成了新的物質鐵銹（主要成分是氧化鐵）。這種前科學概念的形成是因為學生對鐵生銹的過程缺乏深入的了解，只是從表面現象進行判斷，沒有認識到化學反應的本質是有新物質生成。在學習化學變化的概念時，這些學生就難以理解鐵生銹是一個化學變化，因為他們的前科學概念與科學概念存在沖突。學生在日常生活中對燃燒現象的觀察也會導致前科學概念的形成。在日常生活中，學生看到的燃燒現象大多是物質在空氣中與氧氣發(fā)生的劇烈氧化反應，如木材、紙張的燃燒等。因此，很多學生形成了“燃燒必須有氧氣參與”的前科學概念。他們沒有認識到在一些特殊的化學反應中，其他物質也可以支持燃燒，如氫氣在氯氣中燃燒。這種前科學概念的形成是由于學生的生活經驗有限，他們所接觸到的燃燒現象主要是與氧氣相關的，從而導致他們對燃燒概念的理解過于狹隘。在學習燃燒的概念時，這些學生就會對燃燒的本質和條件產生誤解，難以接受科學的燃燒概念。5.2學科知識的負遷移學生在學習化學之前，已經在物理、生物等學科中積累了一定的知識和經驗。這些學科知識在一定程度上能夠幫助學生理解化學中的某些概念和原理，但如果學生不能正確地理解和運用這些知識，就會出現知識的負遷移，從而形成化學前科學概念。在物理學科中，學生學習了物體的運動和力的關系，掌握了牛頓運動定律等知識。這些知識使學生對物體的宏觀運動有了一定的認識，但在學習化學中的分子運動時，學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，從而形成前科學概念。一些學生認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識到微觀分子運動的隨機性和無規(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，會影響學生對分子擴散、溶解等現象的理解。在學習氣體的性質時，物理知識的負遷移也較為明顯。在物理中，學生學習了理想氣體狀態(tài)方程，了解到氣體的壓強、體積和溫度之間存在一定的關系。但在化學中，當涉及到氣體的反應和性質時，學生可能會忽略氣體分子之間的相互作用和化學反應的影響，仍然用物理中理想氣體的概念來理解。在學習氫氣和氧氣反應生成水的實驗時，一些學生可能會認為只要將氫氣和氧氣混合在一起，就會立即發(fā)生反應，而忽略了反應需要一定的條件，如點燃或催化劑等。這是因為他們沒有認識到化學變化中分子之間的重新組合和化學鍵的斷裂與形成，與物理中氣體的簡單混合和狀態(tài)變化是不同的。生物學科知識同樣會對化學前科學概念的形成產生影響。在生物學科中，學生學習了細胞的結構和功能，了解到細胞中含有各種物質和細胞器。這些知識使學生對生命現象有了一定的認識，但在學習化學中的物質組成和結構時，學生可能會將生物細胞中的物質概念簡單地遷移到化學中，從而形成錯誤的認識。一些學生認為物質都是由細胞構成的，這是因為他們將生物細胞的概念過度泛化，沒有認識到化學中的物質是由原子、分子或離子等微觀粒子構成的。在生物中，細胞是生命活動的基本單位，細胞中含有各種生物分子，如蛋白質、核酸、糖類等。但在化學中，物質的構成是基于微觀粒子的相互作用，不同的物質由不同的微觀粒子組成，具有不同的化學性質。這種對物質構成的錯誤理解，會影響學生對化學基本概念的學習，如純凈物、混合物、單質、化合物等概念的理解。在學習化學反應時，生物學科中關于生物化學反應的知識也可能導致學生形成化學前科學概念。生物化學反應通常在生物體內的特定環(huán)境中進行，受到酶的催化和調節(jié)。學生可能會將生物化學反應的特點簡單地遷移到一般的化學反應中，認為所有的化學反應都需要酶的參與，或者認為化學反應只能在特定的條件下進行。在學習金屬與酸的反應時，一些學生可能會認為只有在生物體內的特定條件下，金屬才會與酸發(fā)生反應，而忽略了在一般的化學實驗條件下，金屬與酸也能發(fā)生反應。這是因為他們沒有認識到化學反應的本質是物質之間的相互作用，不同的化學反應有不同的反應條件和反應機理。5.3媒體信息與社會環(huán)境的作用在當今信息爆炸的時代，媒體信息對學生化學前科學概念的形成有著不容忽視的影響。隨著互聯(lián)網、電視、報刊等媒體的普及，學生獲取信息的渠道日益廣泛，這些媒體中包含的化學相關內容，在學生的認知構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，向學生展示了化學世界的奇妙之處。這些節(jié)目中的化學知識，在一定程度上幫助學生建立起了對化學的初步認識，形成了一些化學前科學概念。某些節(jié)目在介紹物質的燃燒現象時，會詳細展示燃燒的過程和產生的現象，使學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)熱現象”的前科學概念。然而，媒體信息的傳播也存在一些問題，可能導致學生形成錯誤的前科學概念。一些媒體為了追求收視率或關注度，在傳播化學知識時，可能會過于簡化或片面地解讀化學現象，甚至出現一些科學性錯誤。在介紹化學元素時，某些媒體可能只強調了某些元素的危害性，而忽略了它們在適當條件下對人體和環(huán)境的有益作用，導致學生形成“某些化學元素只有危害”的片面認識。廣告也是學生接觸化學信息的一個重要來源。許多廣告中涉及到化學產品或化學原理，但廣告往往為了突出產品的優(yōu)點，會對相關化學知識進行夸大或誤導性宣傳。一些洗滌劑廣告聲稱其產品能“瞬間分解所有污漬”，這種夸大的宣傳讓學生可能形成“化學物質具有超強分解能力”的錯誤前科學概念。一些化妝品廣告宣傳某種成分具有神奇的功效，但對其化學原理和可能存在的副作用卻避而不談，使學生對這些化學物質的認識產生偏差。社會環(huán)境對學生化學前科學概念的形成同樣具有重要影響。社會輿論對化學的態(tài)度和看法，會在潛移默化中影響學生的認知。在一些社會事件中，如化學污染事件、食品安全事件等，媒體的大量報道和社會輿論的關注，可能會讓學生對化學產生恐懼和誤解。在某起化學污染事件發(fā)生后，媒體的持續(xù)報道和公眾的恐慌情緒，可能會讓學生形成“化學物質都是有害的，會對環(huán)境和人體造成嚴重危害”的前科學概念。這種負面的社會輿論氛圍，會使學生在學習化學之前，就對化學產生抵觸心理，不利于他們形成正確的化學前科學概念。學生所處的生活社區(qū)和家庭環(huán)境也會影響他們化學前科學概念的形成。在一些化工企業(yè)較多的社區(qū)，學生可能會經常接觸到與化工生產相關的信息和現象，這些經歷會使他們對化學形成自己的認識。如果社區(qū)中存在對化工生產的負面評價和擔憂，學生可能會受到影響，形成對化學的負面看法。在家庭中，家長的職業(yè)背景、興趣愛好以及對化學的態(tài)度，也會對學生產生影響。如果家長從事與化學相關的工作，經常在家中談論化學知識和現象，那么學生可能會對化學產生更積極的興趣和更準確的認識。相反，如果家長對化學缺乏了解，甚至存在一些錯誤的認知，那么學生也可能會受到誤導，形成錯誤的前科學概念。六、初中生化學前科學概念轉變的影響因素6.1學生自身因素學生的認知水平對化學前科學概念的轉變有著顯著影響。初中階段的學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，不同學生的認知發(fā)展速度和水平存在差異。認知水平較高的學生，能夠更快地理解科學概念與前科學概念之間的差異，更容易接受新的科學知識，并對前科學概念進行修正和重構。在學習“物質的量”這一抽象概念時，認知水平較高的學生能夠迅速理解其含義和應用，而認知水平較低的學生可能會將其與日常生活中的數量概念混淆，難以理解其本質。研究表明，在理解“物質的量”概念時，認知水平較高的學生能夠在較短時間內掌握概念的核心要點，而認知水平較低的學生則需要更多的時間和實例來輔助理解。在實際教學中，教師需要關注學生的認知水平差異，采用不同的教學方法和策略，幫助學生實現前科學概念的轉變。對于認知水平較低的學生，可以通過具體的實驗、實例等方式，幫助他們建立直觀的認識，逐步引導他們理解抽象的科學概念。學習動機是影響學生學習積極性和主動性的重要因素，也在很大程度上影響著化學前科學概念的轉變。內在動機強的學生，對化學學習充滿興趣和好奇心，他們更愿意主動探索科學知識，積極思考問題，在面對前科學概念與科學概念的沖突時，能夠主動尋求解決辦法，努力實現概念轉變。在學習化學實驗時，他們會主動觀察實驗現象，思考背后的化學原理，積極參與討論和探究，從而更好地理解科學概念。外在動機，如為了獲得好成績、得到老師和家長的認可等，也會促使學生努力學習化學，但這種動機的持久性和穩(wěn)定性相對較弱。如果僅僅依靠外在動機，學生在遇到困難和挫折時，可能會輕易放棄，不利于前科學概念的轉變。在學習化學平衡這一較難的概念時，外在動機為主的學生可能會因為覺得困難而產生畏難情緒，缺乏深入探究的動力，從而難以實現前科學概念的轉變。在對初中生化學學習動機的調查中發(fā)現，內在動機較強的學生在學習化學過程中，主動參與課堂討論和實驗探究的比例更高，他們對化學概念的理解也更為深入，前科學概念的轉變效果更好。教師應注重激發(fā)學生的內在學習動機，通過創(chuàng)設有趣的教學情境、引導學生參與實踐活動等方式，讓學生體驗到化學學習的樂趣和價值，從而提高他們學習化學的積極性和主動性，促進前科學概念的轉變。不同的思維方式在化學前科學概念轉變中發(fā)揮著不同的作用。邏輯思維能力強的學生，能夠運用邏輯推理的方法，對化學知識進行分析、歸納和演繹，在學習化學概念時，能夠準確把握概念的內涵和外延，發(fā)現前科學概念中的邏輯錯誤，從而實現概念轉變。在學習氧化還原反應的概念時，邏輯思維能力強的學生能夠通過分析化學反應中元素化合價的變化，理解氧化還原反應的本質，糾正“燃燒一定有氧氣參與”等前科學概念。形象思維能力強的學生，善于通過形象化的方式理解和記憶化學知識，在學習化學概念時，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概念，克服前科學概念的干擾。在學習分子結構時，形象思維能力強的學生能夠通過觀察分子模型，更好地理解分子的空間結構，避免形成“分子是實心小球”等前科學概念。然而，思維定勢也會對概念轉變產生負面影響。思維定勢是指學生在長期的學習過程中形成的一種固定的思維模式，這種模式可能會導致學生在面對新問題時，習慣性地運用已有的思維方式進行思考，從而阻礙前科學概念的轉變。在學習化學變化的概念時，學生可能會受到“有明顯現象變化就是化學變化”這一思維定勢的影響，難以理解化學變化的本質是有新物質生成。教師在教學過程中，應引導學生打破思維定勢，培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新思維能力，鼓勵學生從不同角度思考問題，促進前科學概念的轉變。6.2教學因素教學方法對初中生化學前科學概念的轉變起著關鍵作用。傳統(tǒng)的講授式教學方法，教師往往側重于知識的灌輸，學生處于被動接受的狀態(tài)，這種教學方式難以激發(fā)學生的學習興趣和主動性，不利于前科學概念的轉變。在講解“質量守恒定律”時，若教師只是單純地講解定律內容和相關例題，學生可能只是機械地記憶定律，而無法真正理解其本質。他們在面對實際問題時，仍可能受“物質反應后質量會減少”等前科學概念的影響，無法正確運用質量守恒定律進行分析。而探究式教學方法則注重學生的自主探究和思考，通過創(chuàng)設問題情境，引導學生提出問題、作出假設、設計實驗、進行探究并得出結論。這種教學方法能夠讓學生在實踐中發(fā)現問題，引發(fā)認知沖突，從而促使他們主動思考，積極尋求解決問題的方法，有利于前科學概念的轉變。在“燃燒的條件”教學中，教師可以設計一系列探究實驗，如“分別點燃小木條和小石子，觀察現象并分析原因”“將燃著的蠟燭用燒杯罩住，觀察蠟燭的燃燒情況”等，讓學生在實驗探究中發(fā)現燃燒需要可燃物、氧氣和達到著火點這三個條件，從而糾正“燃燒只要有氧氣就行”等前科學概念。教師在教學過程中的引導對學生前科學概念的轉變至關重要。教師的提問方式和反饋對學生的思維發(fā)展和概念轉變有重要影響。如果教師提問過于簡單或直接，學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，難以實現前科學概念的轉變。在講解“分子的性質”時，教師若直接問“分子有哪些性質”，學生可能只是機械地回答書上的內容，而沒有真正理解分子的性質。而具有啟發(fā)性的問題能夠引導學生深入思考，激發(fā)學生的思維，促使他們對前科學概念進行反思和修正。在講解“分子的性質”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，引導學生從分子的角度思考這些現象，從而理解分子在不斷運動的性質，糾正“分子是靜止不動的”等前科學概念。教師對學生回答的反饋也很重要。及時、準確的反饋能夠幫助學生了解自己的學習情況，發(fā)現自己的錯誤和不足，從而調整學習策略，促進前科學概念的轉變。如果學生在回答問題時出現錯誤，教師應耐心地引導學生分析錯誤原因，幫助他們找到正確的答案。當學生對“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中的作用，引導學生正確理解催化劑的概念，轉變前科學概念。教學資源的豐富程度和質量也會影響初中生化學前科學概念的轉變。教材是學生學習化學的重要資源，教材中概念的呈現方式、內容的編排順序等都會對學生的學習產生影響。如果教材中概念的呈現過于抽象，缺乏實例和直觀的圖片、圖表等輔助材料，學生可能難以理解科學概念，不利于前科學概念的轉變。在講解“原子結構”時，如果教材只是文字描述原子的構成，而沒有配以原子結構示意圖等直觀的圖片，學生可能很難想象原子的微觀結構，難以轉變“原子是實心小球”等前科學概念。多媒體資源，如教學視頻、動畫等，能夠將抽象的化學概念形象化、具體化，幫助學生更好地理解科學概念，克服前科學概念的干擾。在學習“化學變化的微觀本質”時，通過播放分子、原子在化學變化中重新組合的動畫視頻，學生可以直觀地看到化學變化中分子的破裂和原子的重新組合過程，從而理解化學變化的本質，糾正“有明顯現象變化就是化學變化”等前科學概念。實驗資源也是化學教學中不可或缺的一部分，通過實驗教學，學生可以親身體驗化學現象，觀察物質的變化過程，從而加深對科學概念的理解。在“金屬活動性順序”的教學中，通過實驗讓學生觀察不同金屬與酸反應的劇烈程度，學生可以直觀地了解金屬活動性的差異，糾正“金屬都能與酸反應且反應劇烈程度相同”等前科學概念。七、初中生化學前科學概念的轉變策略與案例分析7.1基于認知沖突的轉變策略認知沖突是指學生已有的認知結構與新知識之間產生的矛盾和差異，這種沖突能夠激發(fā)學生的好奇心和求知欲，促使他們主動探索和思考，從而實現前科學概念向科學概念的轉變。教師可以通過精心設計問題情境，引發(fā)學生的認知沖突，打破他們原有的認知平衡，引導學生對前科學概念進行反思和修正。在講解“質量守恒定律”時，教師可以設置這樣的問題情境：“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，那么蠟燭燃燒后質量是增加了、減少了還是不變呢？”學生根據日常生活經驗，往往會認為蠟燭燃燒后質量減少了，因為他們看到蠟燭的體積變小了。而根據質量守恒定律，化學反應前后物質的總質量是不變的，這就與學生原有的認知產生了沖突。此時，教師可以引導學生思考：“為什么會出現這種矛盾呢？”讓學生分組討論，分析蠟燭燃燒的過程，嘗試找出矛盾的原因。學生通過討論和思考，可能會意識到蠟燭燃燒時產生的二氧化碳和水蒸氣等氣體逸散到空氣中，導致了蠟燭質量的減少，但從整個化學反應體系來看，物質的總質量并沒有改變。通過這樣的問題情境，引發(fā)學生的認知沖突，促使他們深入思考質量守恒定律的本質，從而轉變“物質反應后質量會減少”等前科學概念。在學習“金屬活動性順序”時，教師可以設置問題情境：“我們知道鐵能與硫酸銅溶液反應，將鐵放入硫酸銅溶液中，會看到鐵表面有紅色物質析出，溶液由藍色逐漸變?yōu)闇\綠色。那么，如果將銅放入硫酸亞鐵溶液中，會發(fā)生什么現象呢？”學生可能會根據鐵與硫酸銅溶液反應的經驗，認為銅也能與硫酸亞鐵溶液反應，從而產生認知沖突。教師可以引導學生進行實驗探究，讓他們親自將銅放入硫酸亞鐵溶液中，觀察實驗現象。學生通過實驗發(fā)現，銅放入硫酸亞鐵溶液中并沒有明顯的現象，這與他們之前的預測不一致。此時，教師可以引導學生分析實驗結果，講解金屬活動性順序的原理，讓學生明白只有活動性較強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”等前科學概念。以“燃燒的條件”教學為例，在課堂開始時，教師提問：“在生活中我們都見過燃燒現象，那大家認為燃燒需要什么條件呢？”學生根據日常生活經驗，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？”學生回答：“因為沒有氧氣了。”教師繼續(xù)引導：“那是不是只要有氧氣，物質就能燃燒呢？”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。這與學生之前認為“只要有氧氣就能燃燒”的前科學概念產生了沖突，引發(fā)了學生的思考。在學生產生認知沖突后，教師組織學生進行小組討論，分析燃燒需要的條件。學生們通過討論，逐漸認識到燃燒不僅需要氧氣，還需要可燃物和達到著火點。教師進一步引導學生思考：“那我們如何用實驗來驗證這些條件呢？”學生們積極思考，設計實驗方案，如分別用點燃的小木條和小石子進行實驗，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，學生們深入理解了燃燒的條件，成功轉變了之前的前科學概念，建立起了科學的燃燒概念。在這個案例中，教師通過設置問題情境和實驗演示，引發(fā)學生的認知沖突，激發(fā)了學生的學習興趣和主動性，讓學生在探究和思考中實現了前科學概念的轉變。7.2利用實驗探究的轉變策略實驗探究是化學教學中一種重要的教學方法，它能夠為學生提供直觀的學習體驗，讓學生通過親身體驗和觀察，深入理解化學概念和原理，從而有效地打破前科學概念，建立科學的認知體系。在學習“分子的性質”時，學生常常存在“分子是靜止不動的”這一前科學概念。為了轉變這一概念，教師可以設計“氨分子的擴散”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），學生可以觀察到迅速產生大量白煙的現象。這一明顯的實驗現象引發(fā)了學生的好奇心和思考，他們會想為什么在沒有直接接觸的情況下會產生白煙。教師引導學生從分子的角度進行分析，讓學生認識到是氨分子和氯化氫分子在不斷運動，相互接觸后發(fā)生反應生成了氯化銨固體小顆粒，從而產生了白煙。通過這個實驗，學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”前科學概念，建立起“分子在不斷運動”的科學概念。又如在“燃燒的條件”教學中，學生可能存在“燃燒只要有氧氣就行”的前科學概念。教師可以設計一系列對比實驗來幫助學生轉變這一概念。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，學生觀察到小木條能夠燃燒，而小石子不能燃燒，從而認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，說明燃燒還需要達到可燃物的著火點。通過這一系列實驗，學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”的片面認識。以“質量守恒定律”的教學為例，教師先提出問題：“化學反應前后物質的總質量是否改變呢？”學生根據日常生活經驗，如蠟燭燃燒后質量減少等現象，往往會認為化學反應前后物質的總質量會改變，這就與質量守恒定律產生了認知沖突。為了解決這一沖突，教師組織學生進行實驗探究。實驗一：在密閉容器中進行硫酸銅溶液與鐵釘的反應。學生將鐵釘放入硫酸銅溶液中，觀察到鐵釘表面有紅色物質析出，溶液由藍色逐漸變?yōu)闇\綠色。反應前后，用天平稱量整個裝置的質量，發(fā)現質量不變。實驗二：進行碳酸鈉與稀鹽酸的反應，在敞口容器中進行時，學生觀察到有氣泡產生，反應后稱量，發(fā)現質量減少。但當在密閉容器中進行同樣的反應時，質量保持不變。通過這兩個實驗，學生對實驗結果感到疑惑，為什么在不同條件下反應前后質量會有不同的變化。教師引導學生分析實驗過程，讓學生認識到在敞口容器中進行碳酸鈉與稀鹽酸的反應時，產生的二氧化碳氣體逸散到空氣中，導致質量減少；而在密閉容器中，氣體沒有逸出，所以質量守恒。在這個案例中，學生通過親自參與實驗探究，觀察實驗現象，分析實驗結果，深入理解了質量守恒定律的內涵，成功轉變了“化學反應前后物質總質量會改變”的前科學概念。同時，學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，提高了科學素養(yǎng)。7.3構建知識體系的轉變策略引導學生構建化學知識體系是轉變前科學概念的重要策略之一?；瘜W知識具有系統(tǒng)性和邏輯性，學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用化學知識，從而有效轉變前科學概念。在教學過程中，教師可以幫助學生梳理化學知識的脈絡，明確各個知識點之間的聯(lián)系。在學習化學物質的分類時，教師可以引導學生從純凈物和混合物的概念入手，進一步深入到單質、化合物，以及酸、堿、鹽等具體的化合物類別。通過繪制思維導圖的方式，將這些概念之間的關系清晰地呈現出來，讓學生直觀地看到不同物質類別的包含關系和區(qū)別。在思維導圖中，純凈物包含單質和化合物，化合物又包含酸、堿、鹽、氧化物等，這樣學生就能系統(tǒng)地理解物質分類的知識，避免形成諸如“純凈物就是干凈的物質”“混合物就是多種物質簡單混合在一起”等前科學概念。在講解化學元素的相關知識時，教師可以以元素周期表為框架，引導學生了解元素的性質與原子結構的關系。通過分析元素周期表中元素的排列規(guī)律，讓學生明白同一周期和同一主族元素的性質遞變規(guī)律，從而深入理解元素的概念和性質。這樣學生就能避免形成“元素就是物質”“元素的性質是固定不變的”等錯誤概念。以“酸堿鹽”的教學為例，在傳統(tǒng)教學中，教師往往將酸、堿、鹽的知識分別講解，學生雖然記住了酸、堿、鹽的一些性質，但這些知識在他們頭腦中是零散的，沒有形成一個有機的整體。這導致學生在遇到綜合性的問題時，難以運用所學知識進行分析和解決，前科學概念也難以得到轉變。在基于構建知識體系的教學中，教師可以引導學生從物質的組成和結構入手，分析酸、堿、鹽在水溶液中的電離情況，從而理解它們的化學性質。教師可以組織學生進行小組討論，讓他們總結酸、堿、鹽之間的相互反應規(guī)律，并繪制出它們之間的反應關系圖。通過這樣的方式，學生能夠將酸、堿、鹽的知識整合起來，形成一個完整的知識體系。在學習酸的性質時，學生不僅要記住酸能與金屬、堿、鹽等發(fā)生反應，還要理解這些反應的本質是酸在水溶液中電離出的氫離子與其他物質發(fā)生的反應。同樣，在學習堿和鹽的性質時，也要引導學生從離子的角度去理解。當學生遇到“為什么氫氧化鈉能與硫酸銅反應生成氫氧化銅沉淀”這樣的問題時，他們就能運用所學的知識，從離子反應的角度進行分析，明白這是因為氫氧根離子與銅離子結合生成了難溶性的氫氧化銅沉淀。通過這種方式，學生對酸堿鹽知識的理解更加深入，前科學概念得到了有效轉變，能夠靈活運用所學知識解決實際問題