化学“观念建构”

化学“观念建构”的论述1 清华大学宋心琦教授的“基本化学观念” 清华大学宋心琦教授认为“学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性的建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标。背诵或记忆某些化学知识，如三酸两碱、铁铜铝的性质，水、甲烷、乙醇的化学式或结构式，当然是有价值的，但是更重要的价值在于它们是化学观念及某些基本观念的载体。（学生）考试结束或中学毕业后，甚至大学毕业后，对这些事实材料的记忆逐渐淡化甚至忘却，都应当认为是合理的、正常的，不应当有不切实际的要求。可是它们（事实性知识）给我们留下的许多观念，观察、分析和处理事件的视角和方法，对我们的生活和工作却一直起着重要的作用，体现出一个人的基本素质和水平，这是已经得到普遍公认的一种看法。它从一个侧面体现了教育的价值和教育工作的重要性。” 2 北京师范大学吴国庆教授的“化学核心概念” 北京师范大学吴国庆教授在谈到如何选择和确定初中化学课程的基本内容来实现初中化学课程的价值时，吴教授认为：“首先应明确初中化学里最核心的、最基本的化学概念是什么。我这里说的核心概念，并不是具体的化学知识，是从哲学高度上认识的具有初中文化程度的普通公民在头脑中应该留存的，在考察他周围发生的事物中的化学问题所应该具有的基本的观念性的东西，也可以认为是他们应该获得的对化学的总观性的东西。它们是：元素论、原子论、化学反应、化学物质的基本类型。3 山东师范大学毕华林教授关于化学基本观念的研究 山东师范大学毕华林教授对化学基本观念的含义、内容、学习价值和形成过程及特点做了系统的理论阐述，并且在基于基本观念构建的化学教科书设计方面作了深入的研究。杜明成在硕士学位论文关于中学化学基本观念的初步研究中对基于中化学基本观念的教学设计和教材的开发与使用作了初步研究。辛本春在硕士学位论文中学生化学基本观念培养的研究中对化学基本观念的发展层次透视和培养策略及评价方式作了详细阐述。黄琼在硕士学位论文中学化学教学中学生物质微粒观的培养中结合中学化学课程内容，提出了中学生物质微粒观培养的教学模式和教学策略，并通过教学实验检验了教学策略的有效性。 毕华林教授和他的研究团队提出了有关化学基本观念的主要概念包括以下几点： （1）化学基本观念。化学基本观念是学生在系统学习中学化学课程的基础上所形成的对化学的总体看法和概括性认识。不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，它是学生通过化学学习在头脑中留存的，在考察他周围的化学问题时所具有的基本的观念性的东西，也可以认为是学生所获得的对化学的总观性的认识。（2）核心概念。核心概念是以化学基本观念为导向，为促进学生形成化学基本观念而选择的一些居于学科中心、具有广泛迁移价值的关键性概念。核心概念在基本观念的形成中起着承上启下的作用，不同的核心概念必然会影响学生对基本观念的理解，而相同核心概念的不同编排方式也会对基本观念的形成有很大影响。（3）基本理解。基本理解是化学基本观念的具体表述，是从事实基础上发展而来的主要原则和概括性原理。它们之所以是基本的，在于它们是学科中深层次的寓意，可以随时间、跨文化进行迁移。基本理解虽然具有一定的概括性，但由于特定的事实所限仍然带有一定的经验性。（4）基本问题。所谓基本问题就是学生在反思已形成的认知结构或用以形成的认知结构解决问题时产生的，或教师为了帮助学生进一步理解己形成的认知结构时提出的，促进学生产生基本理解的问题。一般说来，基本问题具有针对性、成效性、概括性等特点。 毕华林教授认为，基本观念的形成需要经过一次或多次双向认知过程：学习者首先通过对一系列的化学具体知识进行思维的加工形成化学核心概念，学习者理解了这一核心概念就形成了对化学基本观念的一个基本理解。当学习者通过对不同系列的具体事实的思维加工后，就形成反映基本观念不同侧面的不同的核心概念，学习者通过对这些核心概念的进一步概括整合，从而升华为更上位的观念性认识。这种观念性认识是不稳定的，当学习者利用所形成的观念性认识去解释具体的化学事实时，在应用过程中对其确认、修正和完善，最终形成稳定的化学基本观念。4 国内的其他相关研究 北京师范大学化学学院王磊教授提出了观念建构为本教学的理论。其学生范晓琼在硕士学位论文观念建构为本教学的理论研究及其在高中化学新课程中的实施中，分别从理论和实践两方面论述了以培养基本观念为本的化学教学，并提出了以观念建构为本的教学设计模型。 山西师范大学梁永平教授分别在微粒作用观的科学学习价值及其科学建构论化学学习中的能量观建构中分析了微粒作用观的科学学习价值，提出了微粒作用观建构的 3个原则和微粒作用观建构的若干策略；阐述了能量观的基本内涵、能量观建构的价值，提出了能量观建构的 8 条基本策略。 辽宁师范大学的张潇文在其硕士学位论文高中化学新课程中的科学观念及教学研究中对调查并分析了化学教师和高中学生的化学科学观念的现状，并着重从高中化学新课程的课程目标、课程结构、课程内容及化学教材设计等方面，分析了新课程背景下化学科学观念教育的内容、特点与要求；从科学探究活动应如何设计与实施的角度探讨了科学观念教育的策略和方法，并且结合具体的教学案例进行了分析。中学化学基本观念的涵义与内容1 元素观 元素观是人们对物质的基本组成成分所持有的看法，反映了人们从物质的化学组成方面来认识常见物质的性质和变化规律的思维倾向。 （1）核心概念 化学元素，核素，同位素，元素周期表，元素周期律等。 （2）基本理解 自然界的物质都是由最基本的单元化学元素组成的，每种元素都有自己特定的符号和名称，有限的元素之间的相互组合构成了纷繁芜杂的物质世界。 现有的 100 多种元素之间存在相互联系，不同元素之间内在联系的规律性表现为元素周期律，元素周期表是元素周期律的外在表现形式。 从组成成分的角度来看，物质的性质（主要是化学性质）首先取决于其元素组成，其次取决于元素在物质中所处的价态。 物质的元素组成相同，其性质未必相同。结构是影响物质性质的另一重要因素。 2 微粒观 微粒观就是人们对物质微粒性的基本看法，表现为自觉在原子、分子、离子的微水平上认识常见物质的组成、结构、性质、用途和变化现象的思维倾向。 （1）核心概念 原子，分子，离子，电子，质子，中子，原子结构，核素，同素异形体，原子核外电子排布，核外电子的量子化运动，化学键，离子键，金属键，有机化合物的成键特征，分子间作用力，氢键，电离能，电负性，分子晶体，原子晶体，离子晶体，金属晶体，配合物，电解质，非电解质，电离等。 （2）基本理解 物质是由原子、分子、离子等基本粒子构成的。 构成物质的微粒之间存在相互作用，这种作用是一种静电作用（电磁力），大量的微观粒子就是靠这种静电作用聚集为宏观物质的。 不同层次的微粒之间的相互作用有强弱之分，具体表现为化学键（离子键、共价键、金属键）、氢键和分子间作用力，它们对物质性质的影响是不同的。 微粒构成物质时是按一定的空间取向排列的，微粒在空间的排列结构是微粒之间相互作用平衡的结果。 物质化学变化就是微粒间的强相互作用代替弱相互作用的结果。 3 物质的结构与性质 物质结构与性质就是指学生对物质的宏观性质与分子或晶体内原子的空间排列次序以及原子间的相互作用及其方式之间的关系所持有的基本看法。 （1）核心概念 原子结构与元素性质的关系，元素的电离能与元素性质的关系，晶体结构与其性质的关系，晶格能与离子键的强弱关系，共价键的键能、键角、键长与简单分子的某些性质的关系，手性分子及其性质，同分异构现象，有机物官能团与性质的关系等。 （2）基本理解 原子的结构决定原子的性质，物质的分子或晶体的结构决定其典型的化学和物理性能；根据原子、分子的化学性质又可以推测出其化学结构。 物质的化学结构不仅包括原子、离子在空间的排列次序，还包括元素的原子（或离子）之间的相互作用，特别是它们之间的强烈的相互作用即化学键。这两者对物质的性质都有一定的影响，但后者对物质性质的影响是主要的。 原子相互键合的方式强烈影响物质的物理化学性质。同素异形体、同分异构体之间性质的差异不仅在于原子在空间的排列次序的不同，关键在于原子之间相互键合方式的不同。 原子在空间的排布，决定了分子的几何形状及其所具有的宏观性质，这是原子间相互吸引、排斥作用平衡的结果（化学键的作用）。 分子的几何形状可以用键能、键长、键角三个参数来描述。三个参数不仅能反映出分子在空间的几何形状，还能折射出分子中原子间相互作用的强弱以及分子的性质。 4 物质变化观 物质变化观，就是指人们对日常生活中常见物质及其变化现象的基本看法，表现为自觉从原子、分子层次上认识日常生活中包括生命现象在内的各种物质变化现象的思维习惯和意识。 （1）核心概念 物质的稳定状态，原子核外电子的量子化运动，化学键，反应热，焓变等。 （2）基本理解 化学反应遵守质量守恒定律。化学变化是反应物分子中的原子，通过旧化学键断裂和新化学键形成而重新组合的过程。在这个过程中元素的种类、原子的数目都没有改变，所以宏观表现为反应物的总质量等于生成物的总质量。 化学变化都伴随着能量变化。能量的变化是通过化学键的改组而实现的，旧键断裂消耗的能量与新键生成释放出的能量之间的差异，即为化学反应的热效应。人们可以通过控制化学反应进而有效地利用化学变化过程的热效应作为能量的来源，这是化学能转化为热能的过程。 5 物质分类观 物质分类观就是指人们在学习、研究形形色色的化学物质及其变化时，按照一定的规则将对象的多样性和复杂性转化为系统性和规律性的思维倾向。 （1）核心概念 元素周期律和元素周期表，金属元素和非金属元素，晶体的类型及其构成微粒和微粒间作用力的区别，化合物的类型，分子的类型等。（2）基本理解 元素周期表、元素周期律既是分类的结果，同时又是指导人们对化学物质进行科学分类的基本工具。 按物质的连续和不连续形式，首先可以将化学物质分为连续的宏观形态的物质，如各种元素的单质、化合物、酸、碱、盐等，以及不连续的微观形态的物质，如各种化学粒子等两大类物质。 根据化合物分子中原子之间强烈相互作用（化学键）的方式可分为共价化合物和离子化合物。 根据物质在化学反应中得、失电子的难易情况可分为氧化性物质和还原性物质。根据构成晶体的微粒种类以及微粒之间的相互作用和排列方式可将物质分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。 6 化学价值观 化学价值观就是指人们通过对化学的学习和应用所形成的对化学科学的价值与局限性的根本看法。 （1）高中化学课程标准中的价值观 高中化学课程标准认为学生应建立以下化学价值观： 有参与化学科技活动的热情，又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。 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，