初中生化学前科学概念的探查及启示

山东师范大学化学系  曲慧娴  毕华林

研究表明，学生在学习科学概念之前，已经通过日常生活中的观察或实践，获得了一些经验性的知识，这些经验性的知识被称为前科学概念或前概念。学生的前科学概念有一些与科学概念相一致，而有一些则与科学概念不一致，甚至是错误的。这些错误的前科学概念会对学生理解科学概念起到阻碍、消极的作用。

初中生在开始学习化学课程时已具有哪些化学前科学概念呢？在参考国内外有关资料的基础上，我们编制了“化学知识调查问卷”，以了解初中生对日常生活中一些化学现象的认识。本文主要根据问卷调查的结果介绍初中生具有的化学前科学概念，并从教材编写和教学过程两个方面分析如何促进学生前科学概念的转变。

一、初中生具有的化学前科学概念

1．关于气体的认识

90%的学生知道空气是由多种成分组成的，且每种气体的含量不是固定不变的。

学生普遍对氧气支持燃烧这一概念有较好的认识，知道如果缺少氧气的话正在燃烧的物质会熄灭。

学生知道氧气能溶于水，并且63.7%的学生知道凉开水中氧气的含量大大降低，所以不能用凉开水给金鱼换水；学生对二氧化碳也有一定的了解，58%的学生知道喝过饮料后我们会感觉凉快一些是因为饮料中溶有大量二氧化碳的缘故。

通过访谈我们了解到学生对与日常生活密切相关的氧气、二氧化碳有较多的认识，而对于空气中的其他气体成分的认识就要少得多。例如他们认为氮气是绝对不溶于水的，这一前科学概念在下面的题目中表现得比较突出。

烧水是我们生活中极为普通的事情，烧水时最初水壶的内壁、底部会产生一些小气泡，当水沸腾后，水的表面会冒出大量的大气泡。问卷中的问题是让学生回答小气泡和大气泡中各含有什么气体。只有9.3%的学生认为小气泡中的气体是空气，19.0%的学生认为大气泡中的气体是水蒸气。而大部分学生都认为气泡中的气体是“氧气”或者“二氧化碳”。

2．关于溶解和溶液的认识

虽然学生并没有学习“溶解度”的概念，但是79.4%的学生都知道食盐不能无限量地溶解在水中。

有5克食盐与0.5升水、10克食盐与1升水形成的两种溶液，63.3%的学生知道两种食盐水“一样咸”，说明学生对浓度这一概念有一定的认识。

59.7%的学生认为长期放置的食盐水食盐会沉降出来，聚集在烧杯底部，只有35.1%的学生认为食盐不会分离出来，少数学生认为食盐会浮在水面上，说明学生对溶液的稳定性缺乏了解。

67.3%的学生认为杯子下层的糖水比上层的糖水甜，少数学生认为杯子上层的糖水比下层的糖水甜，只有28.6%的学生认为杯子中的糖水一样甜，说明学生对溶液的均一性缺乏认识。

问卷中的绘图题要求学生用符号·和о分别代表食盐和水的粒子，用画图的方法表示烧杯中食盐水的组成。48.0%的学生能正确画出食盐水的组成，而9.7%的学生认为食盐水中上层是水下层是食盐，8.5%的学生认为烧杯底部的食盐相对要多一些。这与上一问题学生的回答情况基本是一致的，可以解释为什么有些学生认为下层的糖水比上层的糖水甜。另外，还有10.9%的学生用符号⊙表示食盐水中的组成，这部分学生认为 “盐和水的粒子互相结合了”、“水的粒子包住了盐的粒子”，他们认为食盐溶于水后，组成食盐的粒子本身会发生变化。

在解释汽油能较容易洗掉衣服上的油污时，12.9%的学生知道是汽油能够溶解油污，而48.4%的学生认为是汽油中含有能够分解油污的物质。另外，还有一些学生认为是“汽油的碱性大”、“汽油中含有较多的磷”等。

3．关于燃烧的认识

34.3%的学生认为物质燃烧的过程是一个质量减少的过程，燃烧后剩余物质的质量一定比燃烧前可燃物的质量小。

30.2%的学生认为灯泡通电后发光放热现象与蜡烛的发光放热现象一样，都是燃烧，说明他们对燃烧现象只是一种简单的表面认识，并不理解燃烧的本质。

88.3%的学生知道如果把燃烧的蜡烛与空气隔绝，蜡烛会慢慢熄灭是因为缺少氧气的缘故。我们在问卷中围绕“氧气是燃烧的必要条件之一”这一概念还设计了一道情境题：将一根燃烧的蜡烛竖直放在盛有一定量水的烧杯中（水不淹没蜡烛），然后加热烧杯。结果只有39.1%的学生认为当水沸腾后，原来燃烧的蜡烛会熄灭。27.4%的学生认为蜡烛将继续燃烧，37.5%的学生认为蜡烛将熔化，这说明学生由于其思维发展水平的限制，难以对具体现象做出全面的分析，从而形成一些错误的认识。

4．关于金属的认识

94.0%的学生知道铁生锈并不只是颜色的改变，而是铁与空气中的氧气反应，同时生成新物质。

14.9%的学生认为铁易生锈而铝不易生锈。学生普遍认为日常生活中铝制品比铁制品要多，所以应该是铁比铝更容易生锈。访谈中学生还特别解释说：“如果铝容易生锈的话，那为什么易拉罐用铝做，而不用铁做呢？”事实上，小学自然教科书中对此已有介绍，但是学生大都已经忘记了，保留在学生头脑中的依然是最初的一些错误想法。

5．关于物质粒子性的认识

由于物质的粒子性等微观世界的知识看不见、摸不着，学生往往从宏观的角度来认识和理解微观世界的问题，在他们眼里，微观世界仿佛只是缩小了的宏观世界，难以理解微观粒子的一些特殊性质。在问卷中我们采用选择、简答、绘图等多种题型从不同角度了解学生对物质粒子性的认识，调查结果显示学生头脑中有关物质粒子性方面的前科学概念主要有：

·空气中的粒子之间是没有空隙的，是连续的、紧密排列的。

    ·空气中粒子的分布是不均匀、分层的，例如所有的氧气粒子在一个层面上，所有的氮气粒子在一个层面上。

·组成物质的粒子其大小是可以变化的，受热后粒子会变大。

·组成物质的粒子其数量是可以变化的，受热后粒子数目会增加。

·把气体从1升的容器转移到2升的容器内，气体占据的体积仍是1升。

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