中学化学基本观念的内涵及其学习价值

杜明成    山东师大附中
随着学科教育改革的不断深化,中学化学教育越来越关注这样一个问题:一种较为理想的中学化学教育, 最重要的应该教给学生什么？我们的答案是:观念,中学化学的基本观念！那么，什么是中学化学的基本观念？它的学习价值何在？
一、中学化学基本观念的内涵
1.中学化学基本观念的界定
所谓中学化学基本观念就是中学生在化学学习过程中,通过对化学基础知识或化学学习过程进行反思所形成的能够反映化学本质特征的总观性认识。化学基本观念既不是化学知识,也不是化学知识的简单组合,但化学基本观念又不是凭空产生的,它根植于化学知识和化学知识的学习过程之中,是概括性的、上位的。考查中学化学基本观念的形成过程,可以发现基本观念、核心概念和相关知识之间存在如下关系:
从上图可以看出,中学化学基本观念是化学学习反思的产物,但是化学基本观念一旦形成, 过来对化学学习又产生强大的反作用。需要指出的是,学生在学习化学的过程中形成的观念是多种多样的,有的是正确的观念,有的是错误的观念,所谓化学基本观念指的是在学生观念头脑中形成的正确的观念,它和一般想法或认识是不同的,更不是错误的观念。
2.中学化学基本观念的特点
中学化学基本观念属于观念的范畴,它具有观念的一般特点,但就其形成和发展过程来看,又带有中学化学的特色。中学化学基本观念具有概括性、稳定性、层次性和生成性等特点。
（1）概括性
所谓概括性是从中学化学基本观念的形成过程来说的,因为一种化学基本观念的形成,需要对大量的化学基础知识进行概括、整合、总结反思,首先形成较上位的核心概念,然后通过对同类核心概念的进一步概括、整合、反思才形成更上位的基本观念。
比如, 微粒观的形成就是学生在学习了大量的有关物质微粒类的基础知识后,通过比较、归纳、整合等的反思性学习活动,形成相应的核心概念,然后对这些核心概念进行进一步的概括性反思,从而在学习者头脑中形成一种有关微粒间作用的总观性认识: “（1）物质是由肉眼看不见的微粒构成的；（2）微粒总是在不断地运动的；（3）微粒间有一定的间隔；（4）微粒间存在着相互作用。”这种概括性的认识经过应用于解决实际化学问题的完善、修正后,才最终形成微粒观。因此中学化学基本观念作为一种观念具有高度的概括性。
（2）稳定性
观念的形成不是一蹴而就的,它需要经过基础知识→核心概念→ 基本观念→ 应用于解决实际问题→ 基本观念→ … 几个反复过程方能形成一种较为完善的基本观念。但是基本观念一旦形成后就具有极强的稳定性。这种稳定性一方面表现在学习者在学习过程中能自觉地、合法地将其应用于发现问题、解决问题。比如物质观一旦在学生头脑中形成, 他在学习有关化学物质时就能有意识将物质的结构、物质的性质以及物质的制法、用途有机联系起来;另一方面,基本观念的稳定性还表现在基本观念一旦形成就能稳定地存在于学习者头脑中,随着时间的推移,形成基本观念的基础知识可能早已被遗忘了,但是基本观念不但不会被遗忘,反而由于学习者在学习、生活过程中,不断用它来解决一些实际问题, 从而使得它越来越完善,越来越清晰。比如,能量观一旦形成, 学习者高中毕业后, 如果不进一步从事有关化学的学习或工作,那么,常见放热反应、吸热反应、原电池原理、电解池原理等一些基础知识可能随着时间的推移会慢慢地遗忘,但是,学生在头脑中形成的,诸如“化学能是可以转化成其他形式的能量的,而且转化过程中能量是守恒的”等观念是不会被遗忘的。
（3）层次性
观念的层次性是受学习者的认知水平的高低和知识经验的多少影响的。一般说来, 学习者的认知水平越高,知识和经验越丰富,越容易形成内容更完善、层次级别更高的观念。正如约翰·洛克所说的,一个刚出生的婴儿的心中就像一块白板,没有任何的观念可言,即“人没有天赋的观念”,而一个经验丰富的学者头脑中的观念却是丰富的、高级的。对于中学化学基本观念也是一样,化学的初学者几乎没有任何形成规范观念的可能,但是, 随着学习者化学知识经验的不断增多,形成高级的、完善的观念的可能性越来越大。
因此,中学化学基本观念的层次性包括三方面含义: 一个方面是指不同阶段的学生所要形成的基本观念应该是不同的。依据课程标准,元素观、微粒观、化学反应与能量、物质分类、化学的社会观、化学的价值观等是在初中阶段化学课程中要形成的基本观念。到了高中阶段, 在初中阶段化学课程中所形成的基本观念的基础上,要进一步形成物质结构与物质性质的关系、反应的快慢与限度等基本观念;另一个方面就是指对于同一基本观念在不同的阶段,由于学生所拥有的知识经验不同, 的内涵的丰富程度也是不同的。例如,“微粒观”的主要内容包括“物质都是由原子、分子、离子等基本微粒构成的,微粒很小,微粒是运动的,微粒间有间隙,微粒间存在着相互作用”。在初中阶段一般重点培养学生的前四点,而进入高中阶段后,第五点( 即物质的微粒作用观) 成为学生重要的化学基本观念之一;第三个方面则是指更高层次的观念是以低层次观念为基础发展起来的,初中阶段的化学基本观念是建立在学生原有的生活化学观念基础上的,而高中阶段的化学基本观念则是建立在初中化学基本观念基础上的,没有低一级的基本观念作基础,高一级的基本观念就无法形成。例如,学生要从本质上理解化学反应的快慢,必须首先理解物质的微粒作用观等等。因此,我们说高中课程内容选择中所注重的基本观念是指在义务教育阶段中所形成的化学基本观念的深化、提升和拓展。
（4）生成性
生成性是针对观念是否能有效地实现学习迁移而言的,我们知道“知识的概括化程度越高, 越容易发生迁移”。既然中学化学基本观念作为一种观念具有高度的概括性,所以它就能够具有很强的生成性。中学化学基本观念的生成性不仅仅表现在它能实现化学学科内的迁移生成, 在条件满足的情况下,不同学科、不同领域间同样可以实现迁移生成。比如,分类观这种化学学习方法类的基本观念一旦形成后,在化学学科的学习中,学生学习了氧气、氯气等非金属单质的性质后,如果再学习硫单质,那么分类观就能指导学习者自觉地利用分类观进行学习:既然硫是非金属单质,那么,硫就与氧气、氯气具有相似性,可能与非金属单质、金属单质、碱等发生反应。如果学习者再遇到一种陌生的物质,他也能在分类观的指导下,对所研究的物质进行熟练地分类,然后根据所属的类型进行生成性学习。在学习其学科时, 同样会利用分类法去处理,就是在解决日常生活中错综复杂的实际问题时,在这种分类观的指导下,他也会从容地分类处理,使得问题解决有条不紊,不忙不乱。
3.中学化学基本观念的构成
如上所述, 化学基本观念是学习者对学习过程进行反思的成果,反思的对象不同, 形成的基本观念的种类就不同。通过考查学习者反思的对象,我们认为中学化学基本观念应该来自三个方面:一方面来自学生对化学学科知识的学习与反思,主要形成有关化学学科知识类的基本观念;另一方面来自学习化学的过程中,学生对化学学科本身的认识与反思,涉及到化学在社会生产、生活中的价值方面的问题,主要形成有关化学的价值方面的基本观念;再一方面来自学生对化学学习过程的反思,涉及到一些学习方法方面的问题,主要形成有关化学学习方法类的基本观念。
这三个方面的基本观念相互影响、共同作用构成中学化学基本观念这一有机整体。其中,有关化学知识的观念是化学基本观念中的显性观念,是化学学习的最直接的目标,也是最易引起师生关注的观念,而有关化学学习方法类的观念和有关化学价值类的观念则是化学基本观念中的隐性观念,容易被忽视和淡化。我们认为化学学习方法类的观念是化学学习的工具性观念,有关化学价值类的观念是化学学习的驱动性观念,它们的形成对于学生的化学学习具有重要的意义。
二、中学化学基本观念的学习价值
通过上述分析不难发现,中学化学基本观念是在学习过程中不断形成和发展起来的。同时,中学化学基本观念一旦形成,对中学化学的学习也会产生积极的促进作用。概括说来有以下几个方面:
1.有助于提高学生发现问题和解决问题的能力
观念的作用在于指导实践。中学化学基本观念的形成为学习者提供观察周围事物的一种心理范式和思维习惯,能使学习者自觉地利用化学的视角审视所见所学。中学化学教育一个非常重要的任务就是培养学生发现问题和解决问题的能力。能发现问题首先得有问题意识,问题意识从何而来? 来自观念,可以想象一个没有任何化学观念的人,他怎会用化学的观点去观察事物。不能用化学的观点去观察事物,又怎能发现化学问题。所以,要培养学生发现问题、解决问题的能力,首先应该从培养学生的问题意识入手,培养学生基本的化学观念。化学基本观念形成后,它反过来能指导学生用化学的观念观察和分析有关的化学问题。
2.有利于提高学生化学学习的兴趣和效率
学习需要兴趣和动力, 化学学习也不例外。化学价值观能够有效引导学生正确认识化学知识的价值, 以及中学化学学习的价值。我们知道,现在很多学生,包括一部分教师对化学知识以及化学学习都是存在偏见的,他们认为中学学习化学的唯一目的就是升学,也正是由于这种化学价值观的作用,才出现了当今这种急功近利的题海战术式的教学和学习方式。化学新课程标准也明确提出:中学化学教育要发展学习化学的兴趣, 让学生乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。要有参与化学科技活动的热情,有将化学知识应用于生产生活实践的意识,能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。教会学生学会赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献,关注与化学有关的社会热点问题,逐步形成可持续发展的思想。树立辩证唯物主义的世界观,养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度,崇尚科学,反对迷信。要有热爱家乡,热爱祖国,树立为中华民族复兴,为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。制定这些目标的目的是引导教师和学生树立正确的化学价值观,因为学生只有树立了正确的化学价值观,才能产生学习化学的持久兴趣和不竭动力。
中学化学学习方法类的观念能够指导学生选择有效的学习方法,提高学习效率。比如分类观,就能引导学生高效地学习化学物质的知识。
3.有助于增进学生对化学知识的学习和理解
中学化学基本观念对化学知识学习和理解的意义表现在化学学科知识类的化学基本观念能促进学生对化学知识本身的理解。当代心理学认为,学习是一个连续的过程,任何学习都是在学习者已经具有的知识经验和认知结构、已经获得的动作技能, 得的态度等基础上进行的,而新的学习过程及其结果又会对学习者的原有知识经验、技能和态度甚至学习策略等产生影响。我们认为化学基本观念是学习者最稳定的知识经验和认知结构,化学基本观念对后续的化学学习具有极强的迁移能力,能帮助学生理解化学知识,而不是机械记忆化学知识。比如,学生的物质观和微粒观形成后,学生学习元素化合物知识就不会感觉那么凌乱,因为物质观和微粒观能够引导学生发现其中的规律并能引导学生整理看似杂乱的知识点,发现其中的内在联系,也能从微观实质上把握物质的性质、反应的现象以及物质间的相互转化,真正做到透过现象看本质。
再比如,学生头脑中形成基本的物质观、微粒观、变化观和能量观后,就能从分子水平上认识物质的变化。他能认识到物质是由微观粒子构成的,构成物质的微粒不同, 物质的性质就不同, 这种性质的差别是由于物质内部的结构决定的;他还意识到物质内部微粒间存在相互作用,由于作用力的强弱不同造成了物质具有的能量不同,活泼性不同, 物质发生变化时,需要破坏这种作用;物质之间的相互转化实际上是一种作用代替另一种作用,由于作用力的差别,造成物质在转化时会有能量变化,有的需要吸热,有的则放热;学生还能理解,在物质转化时的能量变化就是生成物中的能量和反应物中能量的差别,外界条件的作用只是为了破坏原有的作用,它与反应是吸热还是放热没有什么关系;他还能从物质的组成来理解物质间的变化,实际上是构成物质的微观粒子的重新排列和组合,但是,不管如何组合,原有的元素种类以及原子的总数目是不可能改变的, 不仅如此,学生也很容易理解诸如“水无论如何也是不可能变成油的”之类的问题,因为它是化学物质观和反应观所不容的。