摘要：化學(xué)是一門(mén)與實(shí)際生活聯(lián)系非常密切的學(xué)科，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的化學(xué)學(xué)科知識(shí)前，已經(jīng)形成了極其豐富的化學(xué)“前概念”，其中屬于“相異構(gòu)想”的居多。在教學(xué)中，教師應(yīng)利用好學(xué)生“前概念”中與科學(xué)概念相一致的部分，使之成為構(gòu)建科學(xué)概念的基礎(chǔ)及“腳手架”;矯正和轉(zhuǎn)變與科學(xué)概念有偏差的“相異構(gòu)想”。教學(xué)《奇妙的二氧化碳》一課，通過(guò)前測(cè)了解學(xué)生的“前概念”及“相異構(gòu)想”，并針對(duì)性地設(shè)計(jì)與實(shí)施教學(xué)，矯正“相異構(gòu)想”，而后通過(guò)后測(cè)了解教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：前概念相異構(gòu)想科學(xué)概念《奇妙的二氧化碳》

人從出生就開(kāi)始踏上探索世界的旅程。隨著對(duì)物質(zhì)世界及各種現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，會(huì)慢慢地在頭腦中形成一些對(duì)相關(guān)問(wèn)題的個(gè)人觀點(diǎn)，這就是日常經(jīng)驗(yàn)，在心理學(xué)上被稱為“前科學(xué)概念”，簡(jiǎn)稱“前概念”。初中生生活經(jīng)歷簡(jiǎn)單、思維能力不成熟，因此，他們形成的“前概念”有可能與科學(xué)觀念不一致，有一定的偏差，甚至是完全相悖的。這就給科學(xué)概念的形成造成了很大的困難。在心理學(xué)上，把這些與科學(xué)概念有偏差的、甚至完全相悖的“前概念”稱為“相異構(gòu)想”或“迷思概念”。

化學(xué)是一門(mén)與實(shí)際生活聯(lián)系非常密切的學(xué)科，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的化學(xué)學(xué)科知識(shí)前，已經(jīng)形成了極其豐富的化學(xué)“前概念”，其中屬于“相異構(gòu)想”的居多。在教學(xué)中，教師應(yīng)利用好學(xué)生“前概念”中與科學(xué)概念相一致的部分，使之成為構(gòu)建科學(xué)概念的基礎(chǔ)及“腳手架”;矯正和轉(zhuǎn)變與科學(xué)概念有偏差的“相異構(gòu)想”。這既是教學(xué)的重點(diǎn)，更是難點(diǎn)。教學(xué)滬教版初中化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)《奇妙的二氧化碳》一課，筆者通過(guò)前測(cè)了解學(xué)生的“前概念”及“相異構(gòu)想”，并針對(duì)性地設(shè)計(jì)與實(shí)施教學(xué)，矯正“相異構(gòu)想”，繼而通過(guò)后測(cè)了解教學(xué)效果。

一、教學(xué)前測(cè)及分析

二氧化碳是學(xué)生生活中較為熟悉的物質(zhì)，在小學(xué)科學(xué)等課程中已有所涉及，這為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)二氧化碳的性質(zhì)、用途及制法等知識(shí)奠定了基礎(chǔ)。然而，學(xué)生的這些“前概念”是否都是構(gòu)建科學(xué)概念的“腳手架”呢？是否存在著較為隱蔽且頑固的“相異構(gòu)想”呢？這是教師教學(xué)本部分內(nèi)容前必須掌握的信息。

筆者設(shè)計(jì)了如下的前測(cè)題來(lái)了解學(xué)生學(xué)習(xí)《奇妙的二氧化碳》前的“前概念”及“相異構(gòu)想”：

請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況選擇;若選擇“知道”，請(qǐng)?jiān)跈M線上寫(xiě)出具體內(nèi)容。

1.打開(kāi)汽水瓶或啤酒瓶時(shí)，常常會(huì)有氣泡冒出，冒出氣體的主要成分是什么？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

2.我們都知道，人類呼吸時(shí)吸入氧氣，呼出二氧化碳。你認(rèn)為，我們呼出的氣體中二氧化碳的含量大概有多少？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

3.某品牌的雪月餅中會(huì)填充一種“冰”，保證其不會(huì)融化。你知道這種“冰”是什么物質(zhì)嗎？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

4.你知道綠色植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，反應(yīng)物和生成物分別是什么嗎？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

5.在機(jī)場(chǎng)、大型商場(chǎng)、隧道等場(chǎng)所，常設(shè)有通風(fēng)設(shè)施，你知道其中的原因嗎？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

6.你知道用什么方法檢驗(yàn)?zāi)硽怏w是不是二氧化碳嗎？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

7.如果圖書(shū)館著火，最好用什么方法滅火？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

8.在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)逃生時(shí)，應(yīng)該蹲下匍匐還是站著前行？（）

A. 知道：

B. 不大清楚

C. 不知道

由于學(xué)生較為熟悉二氧化碳這種物質(zhì)，所以對(duì)于以上問(wèn)題的回答很快，但結(jié)果卻不盡如人意，表現(xiàn)出較多的“相異構(gòu)想”。第1題，學(xué)生大多回答是“二氧化碳”，但也有學(xué)生填了“氧氣”;第2題，很多學(xué)生都選了“知道”，但答案五花八門(mén)，填得最多的是“二氧化碳的含量為100%”;第3題，有學(xué)生回答是“冰”;第4題，學(xué)生大多回答是“氧氣”;第5題，學(xué)生基本回答是“二氧化碳”，但也有學(xué)生填了“一氧化碳”;第6題，大部分學(xué)生回答“石灰水”;第7題答案也較多，其中有接近60%的學(xué)生回答是“水”，超過(guò)30%的學(xué)生回答是“干冰”;第8題，回答“站著前行”的學(xué)生占了一半以上。

這些對(duì)二氧化碳的“相異構(gòu)想”，有的是學(xué)生在生活中觀察并自發(fā)總結(jié)出來(lái)的，如：某品牌雪月餅中填充的“冰”，外表看起來(lái)跟一般的冰差不多，用作制冷劑，所以就被認(rèn)為是冰了;第7題，學(xué)生之所以回答“用水來(lái)滅火”，因?yàn)樗麄冊(cè)谏钪谢螂娨暤让襟w中觀察到的滅火方式幾乎全部是用水。有的是受到生活中一些“常識(shí)”的影響，如：第2題，學(xué)生之所以認(rèn)為呼出的氣體全部是二氧化碳，主要是受“吸進(jìn)去的是氧氣，呼出來(lái)的是二氧化碳”這句話的“誤導(dǎo)”。有的是已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)，且印象較深，如：檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w用澄清石灰水，大部分學(xué)生已經(jīng)掌握。但已學(xué)知識(shí)有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生干擾，如：第8題，學(xué)生之所以回答“站著前行逃生”，一是覺(jué)得站著前行逃生速度快，二是知道二氧化碳的密度比空氣大，所以不考慮場(chǎng)合，就認(rèn)為靠近地面的地方二氧化碳的濃度高。

二、教學(xué)過(guò)程

要想有效地矯正學(xué)生的這些“相異構(gòu)想”，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)就要采取合適的方法與策略。而讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，然后用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作為證據(jù)，是有效的方法之一。

（一）二氧化碳的密度研究

師在相同情況下，二氧化碳的密度比空氣大還是小？舉例說(shuō)明。

生大。比如，往氣球里吹氣，在沒(méi)有風(fēng)的房間里，氣球往下沉，飄不起來(lái)。

師觀察得很仔細(xì)！請(qǐng)同學(xué)們觀看一段視頻，分析原因。

（教師播放視頻《屠狗洞》：某地有個(gè)奇怪的山洞，人走進(jìn)山洞安然無(wú)恙，而狗走進(jìn)洞里往往會(huì)一命嗚呼，因此，當(dāng)?shù)鼐用穹Q之為“屠狗洞”。學(xué)生觀看后討論。）

生二氧化碳的密度比空氣大，貼近地面的地方二氧化碳的濃度更高，狗比較矮小，吸進(jìn)去的氣體中二氧化碳的含量比人吸進(jìn)去的高。由于二氧化碳不能供給呼吸，所以人和狗一起進(jìn)洞，人沒(méi)事，但狗往往容易死亡。

（教師演示實(shí)驗(yàn)：如圖1所示，點(diǎn)燃兩支高度不一的蠟燭，將一個(gè)大燒杯罩在上面;一段時(shí)間后，高的蠟燭先熄滅。）

師通常情況下，二氧化碳的密度大于空氣。但這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度高，剛產(chǎn)生的二氧化碳與其他有害氣體受熱膨脹，密度反而小，漂浮在上方。所以，在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)逃生時(shí)，人應(yīng)該蹲下匍匐前行，同時(shí)，最好用濕的毛巾堵住口鼻。

（二）二氧化碳滅火研究

（教師演示實(shí)驗(yàn)：如圖2所示，點(diǎn)燃兩支高度不一的蠟燭，放在一個(gè)大燒杯里，然后將集氣瓶中已經(jīng)收集的二氧化碳?xì)怏w沿?zé)诼齼A倒;可觀察到，下面的蠟燭先熄滅。）

師實(shí)驗(yàn)的這一現(xiàn)象能說(shuō)明二氧化碳的哪些性質(zhì)？

生二氧化碳的密度大于空氣，所以能像倒水一樣倒入燒杯中;同時(shí)，二氧化碳不能燃燒，也不能支持燃燒，所以，常常用于滅火。

師所有燃燒的物質(zhì)都可以用二氧化碳來(lái)熄滅嗎？

（學(xué)生交流、討論。教師演示實(shí)驗(yàn)：如下頁(yè)圖3所示，將點(diǎn)燃的鎂條伸入集滿二氧化碳的集氣瓶中。學(xué)生觀察現(xiàn)象。）

生鎂條在二氧化碳中劇烈燃燒，發(fā)出白光，瓶壁上有小黑點(diǎn)出現(xiàn)。

師鎂條可以在二氧化碳中燃燒。所以，二氧化碳是常用的滅火劑，但并不是所有物質(zhì)燃燒時(shí)都可以用二氧化碳來(lái)滅火。

（三）二氧化碳與水的反應(yīng)研究

師二氧化碳能與水反應(yīng)嗎？

生二氧化碳與水能發(fā)生光合作用，產(chǎn)生氧氣。

師非常好！二氧化碳和水在有葉綠素和太陽(yáng)光照的條件下發(fā)生光合作用，生成氧氣，這是自然界中氧循環(huán)重要的一部分。接下來(lái)，請(qǐng)大家注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（教師演示實(shí)驗(yàn)：如圖4所示，在集滿二氧化碳?xì)怏w的塑料瓶中，加入約13塑料瓶容積的水，立即旋緊瓶蓋，振蕩。）

生塑料瓶變癟，說(shuō)明二氧化碳?xì)怏w能溶解于水，使瓶?jī)?nèi)壓力減小。

師很好！二氧化碳?xì)怏w能溶于水，1體積的水約能溶解1體積的二氧化碳?xì)怏w;增大壓強(qiáng)，還能溶解得更多。生產(chǎn)汽水等飲料就是利用了這一性質(zhì)。

師石蕊是一種從植物中提取出來(lái)的色素，遇酸性溶液變成紅色。（演示實(shí)驗(yàn)：將塑料瓶中的溶液倒入試管中，滴入紫色石蕊試液。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溶液顏色從紫色變成紅色）這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

生說(shuō)明溶液中有酸性物質(zhì)。

師對(duì)。二氧化碳與水反應(yīng)能生成一種叫作碳酸的酸，（同步板書(shū)：H2O+CO2→H2CO3）碳酸使紫色石蕊試液變成了紅色。

師在不同的條件下，相同的物質(zhì)間發(fā)生的反應(yīng)可能有所不同。同樣是二氧化碳與水，如果在葉綠素和光照的條件下，會(huì)發(fā)生光合作用;如果在常態(tài)環(huán)境下，就會(huì)生成碳酸。所以，反應(yīng)的條件是同學(xué)們認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)時(shí)必須關(guān)注的重要內(nèi)容。

（四）二氧化碳與澄清石灰水的反應(yīng)研究

師同學(xué)們知道如何檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w嗎？

生二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁。所以要檢驗(yàn)一種氣體是不是二氧化碳，可將其通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水變渾濁了，則氣體為二氧化碳。

師掌握得非常好！這一知識(shí)我們?cè)谛W(xué)科學(xué)課上學(xué)過(guò)。

（指名一名學(xué)生上臺(tái)通過(guò)一支吸管向澄清石灰水中吹氣。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：澄清溶液中有白色渾濁出現(xiàn)。）

師看到這位同學(xué)吹得很累。其實(shí)，人類呼出的氣體中二氧化碳的含量?jī)H占4%左右，[同步板書(shū)：CO2 + Ca（OH）2→ CaCO3 ↓+ H2O]可見(jiàn)，用澄清石灰水來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳這一反應(yīng)是很靈敏的。

（教師演示實(shí)驗(yàn)：按下頁(yè)圖5所示連接好剛打開(kāi)的汽水瓶和橡皮塞，將導(dǎo)管通入剛才變渾濁的石灰水中，輕輕搖晃。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：渾濁的石灰水重新變澄清。）

師過(guò)量的二氧化碳?xì)怏w通入渾濁的石灰水中，[同步板書(shū)：CO2+CaCO3+H2O→Ca（HCO3）2]會(huì)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成的物質(zhì)叫作碳酸氫鈣，是一種易溶于水的物質(zhì)，所以溶液又變澄清了。這說(shuō)明物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，不僅跟反應(yīng)的條件有關(guān)，跟物質(zhì)的濃度、數(shù)量也都有關(guān)系。比如，碳在氧氣充足的情況下燃燒，生成的是二氧化碳?xì)怏w，而在氧氣不足的情況下燃燒，則會(huì)生成一氧化碳?xì)怏w。在剛才的實(shí)驗(yàn)中，如果是適量的二氧化碳?xì)怏w通入澄清石灰水中，則石灰水變渾濁，因?yàn)樯闪穗y溶于水的碳酸鈣;而在二氧化碳?xì)怏w過(guò)量的情況下，則會(huì)繼續(xù)反應(yīng)，生成可溶于水的碳酸氫鈣，所以溶液又變澄清了。

三、教學(xué)后測(cè)及分析

教學(xué)結(jié)束后，我們還應(yīng)設(shè)計(jì)后測(cè)題，通過(guò)學(xué)生的反饋了解這堂課的教學(xué)效果，即學(xué)生“相異構(gòu)想”的矯正情況。

《奇妙的二氧化碳》一課，筆者設(shè)計(jì)了如下的后測(cè)題：

1.二氧化碳與水發(fā)生的反應(yīng)，你目前已經(jīng)知道了幾種？

2.二氧化碳能夠滅火，是否適用于所有的火災(zāi)場(chǎng)合？常用的滅火器分為幾類，分別適合在哪些場(chǎng)合滅火？

3.收集二氧化碳?xì)怏w常用什么方法？主要是利用二氧化碳的什么性質(zhì)？

4.二氧化碳?xì)怏w一定能使澄清的石灰水變渾濁嗎？用久了的熱水瓶?jī)?nèi)膽壁上是怎么形成水垢的？

大部分學(xué)生對(duì)于以上后測(cè)題均能順利解答，說(shuō)明本節(jié)課的設(shè)計(jì)與實(shí)施符合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)知水平，較好地達(dá)成了預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)，有效矯正了學(xué)生的“相異構(gòu)想”。

學(xué)生的“前概念”是教師在教學(xué)過(guò)程中必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，矯正其中的“相異構(gòu)想”是一項(xiàng)重要的教學(xué)任務(wù)。根據(jù)學(xué)生的“前概念”，有效利用學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)中與科學(xué)概念相一致的部分，順勢(shì)同化;設(shè)計(jì)合理的教學(xué)內(nèi)容，使用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，有針對(duì)性地矯正與科學(xué)概念有偏差的“相異構(gòu)想”，建立結(jié)構(gòu)良好的科學(xué)概念。

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