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理解化学概念,特别是比较抽象的概念,在化学学习中至关重要。事实证明,如果学生建立了正确、清晰、完整的化学概念,就有助于其掌握基础知识,解决化学问题乃至提高创造能力。那么,教学中怎样能让学生更好地理解概念呢?著名认知心理学家安德森认为:“理解知识如何应用的前提是理解它如何在人脑中表征的 。”也就是说,化学概念教学不能停留在对概念定义进行机械的灌输,而要让学生对概念建立恰当的表征。
一、 恰当的表征对概念学习的重要性
概念的表征是指概念在人脑中呈现的方式。化学概念的理解,重在让学生建立恰当的心理表征。如“化学平衡”概念,含有的特征很多:“反应处于动态”,“正反应和逆反应的速率相等”,“反应物和生成物的量保持不变”,“正反应和逆反应还在继续发生”等。而且这些特征之间从表面看存在一些矛盾,如“不变”与“动态”,“反应物和生成物的量不再变化”与“正反应和逆反应还在继续发生”。这些复杂的特征导致学生很难理解该概念。其实,理解化学平衡的关键是理解“动态平衡”的特征,如果能让学生建立起动态平衡的心理表征,学生就能轻而易举地理解该概念。老师可以先做一个水的动态平衡的演示实验:当水缸中进水管流入水的体积与出水管流出水的体积相等时,水缸中水的体积保持不变。然后再用多媒体展示蔗糖溶解平衡的动画。通过这样让学生建立动态平衡的表象,再结合对化学平衡的定义和特征进行分析讲解,就能让学生较快地理解化学平衡的概念。
二、 对概念进行恰当的表征
中学课本中的化学概念很多,针对不同化学概念的特点和课程标准的要求,可选择不同的表征形式。
1. 言语表征
言语表征是化学知识表征的主要形式,其基本单位为命题。命题具有抽象性,一个命题相当于我们头脑中的一个观点。因此,教学中要使学生理解概念的抽象特征,而不是仅仅理解概念的字面含义。如电解质的概念是:在水溶液或者熔化状态下能够导电的化合物。对这一概念应掌握几点:一是电解质指的是化合物,单质和混合物不属于电解质;二是导电条件是在水溶液或者熔化状态下,固态不导电;三是在水溶液或者熔化状态下能导电,只要满足一种情况即可。进行言语表征时为了缩小记忆的空间,可以让学生找出其中的关键词,根据关键词回忆该概念。如电解质定义中的关键词就是“化合物”、“或”、“导电”。
2. 原理定向表征
原理定向表征就是根据化学原理、定理、规则等对化学概念进行表征。这种表征方式来源于奥苏贝尔提出的“先行组织者”,即在学习新概念之前先给学生呈现与新概念相联系的引导性知识,为新概念的学习提供支架,这样可以大大降低概念理解的难度,使新概念的学习更有效。例如,用元素周期律可指导元素化合物的学习,如卤族元素性质的递变性可根据元素周期律来理解记忆;用化学平衡移动原理可指导化学反应平衡、溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡的学习;用“强”制“弱”原理可指导强氧化剂与强还原剂反应制得弱氧化剂与弱还原剂、强酸制弱酸、高沸点酸制低沸点酸的学习;用氧化还原反应原理、电子守恒规律可指导氧化还原反应、原电池、电解池、电镀池的学习。
3. 表象表征
化学是在分子、原子和离子层面上研究物质的组成、结构、性能、互相变化及其变化中能量关系的科学。宏观的化学现象往往需要从微观的过程来解释, 而由感知到宏观现象过渡到理解微观过程往往是学生学习的难点。教学中怎样解决这一难题呢?其实,我们只要设法让学生形成恰当的表象表征就可以促进其对概念的理解。例如,学习氯化钠电离时,展示在H2O作用下,Na+、Cl-从NaCl晶体中游离出来,被水分子包围的画面;学习原电池原理时,用动画模拟原电池的工作原理;学习钠与水反应的性质时,让学生亲自观察在水面上的钠熔化成小球并发出“嘶嘶”的响声,水逐渐变成红色等现象;学习乙烯的结构时, 给学生展示乙烯的球棍模型;学习原子核和原子的相对大小时,采用比喻:“如果把原子比作一个庞大的体育场,原子核就只相当于一只蚂蚁。”表象表征不仅可以激发学生学习的兴趣,节省记忆的储存空间,还可以促进学生对概念的微观理解。值得一提的是,图表、模型和真实情景还是有差异的,教学中要注意让学生了解真实情景和表象表征的差异。
4. 概念网络表征
脑科学研究表明,储存在人脑中的各种信息并非孤立地堆积在那里,而是属于同一主题的各种信息会产生相互联系,形成信息网络。中学化学概念多而分散,使学生感到难学。教学中要注意通过归纳整理把相关的概念网络化、系统化、规律化,使概念与概念之间建立起实质性的联系,将新知识纳入原有知识体系。如烃与烃的衍生物之间可以根据它们的相互转化关系构建如图1的概念网络图。
概念网络表征不仅有利于学生理解、记忆,同时有利于其对知识的提取。
5. 方法学表征
方法学表征是利用学习自然科学,特别是学习化学的方法来表征化学概念,从而促进对概念的理解、记忆。例如,
方法一:
表征实例:钠的原子结构决定了钠具有强还原性,能与水和氧气等反应,钠的这种性质决定了钠的保存要隔离空气和水,所以一般保存在煤油中。
方法二:认识内因和外因的辩证关系,内因是事物发展变化的主要原因。表征实例:决定化学反应速率最主要的原因(即内因)是反应物本身的性质,而浓度、温度、压强、催化剂都是外因。
6.图式表征
图式是人脑中有组织的知识结构,它涉及人对事物的典型特征及关系的抽象,是一种包含了客观环境和事件一般信息的知识结构。在化学知识中,整块的知识是以图式的形式进行表征的。图式表征既可能含有命题、化学符号及表象表征,也可能含有言语信息网络表征,甚至还可以含有小的图式,是一种综合性的表征,如图2的原电池的知识图式。
利用图式表征可以使知识网络化、层次化,从而能促进对知识间联系的理解,节省记忆储存空间,更重要的是有助于形成推论,由已知的知识推测未知的知识,对概念教学意义重大。
值得一提的是,以上各种表征方式并不是孤立的,同一个概念,可以同时采用多种表征方式。
总之,不同的概念在人脑中储存的方式不同,在教学中应注意认识各种概念的特征,运用恰当的概念表征,将教材中的“ 静态”知识动态化、文字知识图像化、抽象知识具体化,从而使学生能更好地理解概念,并能在实际运用中顺利地提取概念。
(责编王学军)
一、 恰当的表征对概念学习的重要性
概念的表征是指概念在人脑中呈现的方式。化学概念的理解,重在让学生建立恰当的心理表征。如“化学平衡”概念,含有的特征很多:“反应处于动态”,“正反应和逆反应的速率相等”,“反应物和生成物的量保持不变”,“正反应和逆反应还在继续发生”等。而且这些特征之间从表面看存在一些矛盾,如“不变”与“动态”,“反应物和生成物的量不再变化”与“正反应和逆反应还在继续发生”。这些复杂的特征导致学生很难理解该概念。其实,理解化学平衡的关键是理解“动态平衡”的特征,如果能让学生建立起动态平衡的心理表征,学生就能轻而易举地理解该概念。老师可以先做一个水的动态平衡的演示实验:当水缸中进水管流入水的体积与出水管流出水的体积相等时,水缸中水的体积保持不变。然后再用多媒体展示蔗糖溶解平衡的动画。通过这样让学生建立动态平衡的表象,再结合对化学平衡的定义和特征进行分析讲解,就能让学生较快地理解化学平衡的概念。
二、 对概念进行恰当的表征
中学课本中的化学概念很多,针对不同化学概念的特点和课程标准的要求,可选择不同的表征形式。
1. 言语表征
言语表征是化学知识表征的主要形式,其基本单位为命题。命题具有抽象性,一个命题相当于我们头脑中的一个观点。因此,教学中要使学生理解概念的抽象特征,而不是仅仅理解概念的字面含义。如电解质的概念是:在水溶液或者熔化状态下能够导电的化合物。对这一概念应掌握几点:一是电解质指的是化合物,单质和混合物不属于电解质;二是导电条件是在水溶液或者熔化状态下,固态不导电;三是在水溶液或者熔化状态下能导电,只要满足一种情况即可。进行言语表征时为了缩小记忆的空间,可以让学生找出其中的关键词,根据关键词回忆该概念。如电解质定义中的关键词就是“化合物”、“或”、“导电”。
2. 原理定向表征
原理定向表征就是根据化学原理、定理、规则等对化学概念进行表征。这种表征方式来源于奥苏贝尔提出的“先行组织者”,即在学习新概念之前先给学生呈现与新概念相联系的引导性知识,为新概念的学习提供支架,这样可以大大降低概念理解的难度,使新概念的学习更有效。例如,用元素周期律可指导元素化合物的学习,如卤族元素性质的递变性可根据元素周期律来理解记忆;用化学平衡移动原理可指导化学反应平衡、溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡的学习;用“强”制“弱”原理可指导强氧化剂与强还原剂反应制得弱氧化剂与弱还原剂、强酸制弱酸、高沸点酸制低沸点酸的学习;用氧化还原反应原理、电子守恒规律可指导氧化还原反应、原电池、电解池、电镀池的学习。
3. 表象表征
化学是在分子、原子和离子层面上研究物质的组成、结构、性能、互相变化及其变化中能量关系的科学。宏观的化学现象往往需要从微观的过程来解释, 而由感知到宏观现象过渡到理解微观过程往往是学生学习的难点。教学中怎样解决这一难题呢?其实,我们只要设法让学生形成恰当的表象表征就可以促进其对概念的理解。例如,学习氯化钠电离时,展示在H2O作用下,Na+、Cl-从NaCl晶体中游离出来,被水分子包围的画面;学习原电池原理时,用动画模拟原电池的工作原理;学习钠与水反应的性质时,让学生亲自观察在水面上的钠熔化成小球并发出“嘶嘶”的响声,水逐渐变成红色等现象;学习乙烯的结构时, 给学生展示乙烯的球棍模型;学习原子核和原子的相对大小时,采用比喻:“如果把原子比作一个庞大的体育场,原子核就只相当于一只蚂蚁。”表象表征不仅可以激发学生学习的兴趣,节省记忆的储存空间,还可以促进学生对概念的微观理解。值得一提的是,图表、模型和真实情景还是有差异的,教学中要注意让学生了解真实情景和表象表征的差异。
4. 概念网络表征
脑科学研究表明,储存在人脑中的各种信息并非孤立地堆积在那里,而是属于同一主题的各种信息会产生相互联系,形成信息网络。中学化学概念多而分散,使学生感到难学。教学中要注意通过归纳整理把相关的概念网络化、系统化、规律化,使概念与概念之间建立起实质性的联系,将新知识纳入原有知识体系。如烃与烃的衍生物之间可以根据它们的相互转化关系构建如图1的概念网络图。
概念网络表征不仅有利于学生理解、记忆,同时有利于其对知识的提取。
5. 方法学表征
方法学表征是利用学习自然科学,特别是学习化学的方法来表征化学概念,从而促进对概念的理解、记忆。例如,
方法一:
表征实例:钠的原子结构决定了钠具有强还原性,能与水和氧气等反应,钠的这种性质决定了钠的保存要隔离空气和水,所以一般保存在煤油中。
方法二:认识内因和外因的辩证关系,内因是事物发展变化的主要原因。表征实例:决定化学反应速率最主要的原因(即内因)是反应物本身的性质,而浓度、温度、压强、催化剂都是外因。
6.图式表征
图式是人脑中有组织的知识结构,它涉及人对事物的典型特征及关系的抽象,是一种包含了客观环境和事件一般信息的知识结构。在化学知识中,整块的知识是以图式的形式进行表征的。图式表征既可能含有命题、化学符号及表象表征,也可能含有言语信息网络表征,甚至还可以含有小的图式,是一种综合性的表征,如图2的原电池的知识图式。
利用图式表征可以使知识网络化、层次化,从而能促进对知识间联系的理解,节省记忆储存空间,更重要的是有助于形成推论,由已知的知识推测未知的知识,对概念教学意义重大。
值得一提的是,以上各种表征方式并不是孤立的,同一个概念,可以同时采用多种表征方式。
总之,不同的概念在人脑中储存的方式不同,在教学中应注意认识各种概念的特征,运用恰当的概念表征,将教材中的“ 静态”知识动态化、文字知识图像化、抽象知识具体化,从而使学生能更好地理解概念,并能在实际运用中顺利地提取概念。
(责编王学军)