楊素紅 陸麗萍

摘要：初中生學習化學的過程像新生兒認識世界一樣，需要經(jīng)歷一個循序漸進的過程。作者以皮亞杰認知發(fā)展階段理論來指導初中化學教學，在物質(zhì)的分類教學中運用了直觀感知——形成圖式、樣例歸納——豐富圖式、圖式標識——運用圖式、整體構建——發(fā)展圖式等四種策略，取得了較好的效果。

關鍵詞：認知發(fā)展階段理論;初中化學;物質(zhì)的分類;圖式

文章編號：1008-0546（2018）12-0037-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.12.012

一、物質(zhì)的分類教學的重要性和存在的困難

對物質(zhì)進行科學的分類，有利于人們把握物質(zhì)的本質(zhì)屬性和內(nèi)在聯(lián)系，分門別類地研究物質(zhì)是科學研究的基本方法。對種類繁多的物質(zhì)進行分類，然后逐一展開研究，特別是選擇代表性物質(zhì)，研究各類物質(zhì)的通性以及重要物質(zhì)的個性相結合，這是化學研究的重要方法之一，是化學應對物質(zhì)種類繁多的有效策略，也是化學研究的一個特點。因此，在中學化學教學中，物質(zhì)的分類占有極其重要的地位，貫穿中學化學的始終，具有重大的意義。

科學分類與日常分類有所不同，是按照一定方法、遵循一定規(guī)則進行的。日常分類多為一般劃分，沒有一定的方法和規(guī)則，還常常隱藏著邏輯錯誤。初中生已有的經(jīng)驗中對物質(zhì)的分類屬于日常分類，有些與科學分類發(fā)生了嚴重的沖突，導致學生的認知陷入混亂狀態(tài)。為了進行恰當?shù)姆诸?，需要選擇合適的分類標準、遵循合理的分類原則。初中生的認知大多比較單一，對于有多種分類標準的情況常常較難理解。對于分類原則，則常常犯一些邏輯性錯誤，如：各子項之和與被劃分的母項不相等，導致分類過寬或過窄;每一次分類沒有按照同一標準，導致子項重疊或缺漏;多級分類沒有按照一定層次逐級進行，出現(xiàn)了越級劃分的現(xiàn)象。

二、用皮亞杰認知發(fā)展階段理論解析教材中物質(zhì)分類教學的編排

瑞士心理學家讓·皮亞杰使用自己創(chuàng)造的臨床法，經(jīng)過了大量的實驗，發(fā)現(xiàn)了關于個體認知發(fā)展的一般規(guī)律，稱之為認知發(fā)展階段理論。該理論認為：個體從出生到成熟的發(fā)展過程中，其認知結構與環(huán)境的相互作用中不斷重構，從而表現(xiàn)出四個不同階段。這四個階段有著不同的特征，分別是：感知運動階段、前運算階段、具體運算階段、形式運算階段。所有個體的認知發(fā)展都要經(jīng)過四個階段，這四個階段具有連續(xù)性，沒有哪個個體不經(jīng)過前面三個階段而直接進入形式運算階段，也不可能逆向經(jīng)歷四個階段。

1975年，美國普渡大學Herron教授在發(fā)表的《皮亞杰對化學家說：解釋“好”學生無法理解的內(nèi)容》文章中說明：為什么一些好學生非常努力地學習卻無法在化學這門學科上獲得成功。化學是在分子、原子層次上研究物質(zhì)的組成、結構、性質(zhì)以及變化規(guī)律的一門基礎自然科學，化學世界里抽象的概念隨處可見。這部分學生不能理解化學中的那些抽象概念，是因為他們的認知水平還沒有達到形式運算階段。

滬教版對單質(zhì)和化合物的編寫方式就是直接給出抽象概念，學生沒有經(jīng)歷感知階段，沒有形成單質(zhì)和化合物的概念圖式，直接達到形式運算階段，在認知上存在較大的困難。辨析具體物質(zhì)屬于“單質(zhì)”還是“化合物”尚且困難，更不用說判斷“只含有一種元素的物質(zhì)是哪種類別的物質(zhì)”這樣復雜的問題了。

初三化學屬于啟蒙教學階段，初中生正處在從直觀思維向抽象邏輯思維過渡的時期，在教學中要充分考慮化學學科知識的邏輯順序、學生的認知順序和心理發(fā)展順序，實現(xiàn)教學內(nèi)容和教學過程的和諧統(tǒng)一。

三、利用皮亞杰認知發(fā)展階段理論指導物質(zhì)分類教學的策略

皮亞杰強調(diào)“學生并不是空著腦袋走進教室的”。因此教學中要關注學生已有的知識和經(jīng)驗，并善于將其用作新知識的生長點，引導學生從原有的知識經(jīng)驗中“生長”出新的知識經(jīng)驗。遵循皮亞杰的認知發(fā)展階段理論，結合教材中物質(zhì)分類的學科知識以及學生的生活經(jīng)驗，形成物質(zhì)分類教學的策略。

在皮亞杰認知發(fā)展階段理論中，圖式是指一個有組織、可重復的行為模式或心理結構，是一種認知結構的單元。一個人的全部圖式組成一個人的認知結構。人們通過同化或者順應來豐富自己的圖式，發(fā)展自己的認知結構。在物質(zhì)的分類教學中，學生首先要形成物質(zhì)的類別的穩(wěn)定的圖式，然后在此基礎上進行判斷、比較、歸納、分析，建立物質(zhì)的分類樹狀圖。

1.直觀感知——形成圖式

（1）實驗感知

利用“測定空氣中氧氣的含量”實驗認識混合物和純凈物?？諝庖驗槠涮厥庑?，人們長期以來一直認為它是一種單一的氣體。拉瓦錫通過在密閉容器中加熱汞得出空氣不是單一氣體的結論。借鑒拉瓦錫的實驗，使用紅磷在密閉的容器中燃燒來測定空氣中氧氣的含量。紅磷燃燒熄滅后，密閉容器中仍然有氣體存在，非常直觀地向?qū)W生顯示空氣不是單一的氣體，從而得出混合物的概念。

教師也可以利用生活中的常見物質(zhì)做一些趣味性實驗。用玻璃棒蘸取少量食鹽水在酒精燈火焰上加熱，水分蒸發(fā)后有白色固體留下。學生看到水分蒸發(fā)和白色固體的現(xiàn)象，可以得出食鹽水是食鹽和水組成的混合物。

利用“電解水”實驗認識單質(zhì)和化合物。長久以來，人們一直以為水是一種元素。拉瓦錫通過實驗證明水不是一種元素，是由氫元素和氧元素組成的混合物。演示實驗“電解水”得到氫氣和氧氣，學生認為水是由氫氣和氧氣組成的混合物?？梢匝a充實驗，分別展示氫氣和氧氣，混合后得到的是氣體，證明水不是由氫氣和氧氣組成的，而是氫元素和氧元素組成的。像水這樣由不同種元素組成的純凈物叫做化合物，而像氫氣和氧氣這樣由一種元素組成的純凈物叫做單質(zhì)。增加一個“氫氣和氧氣混合”的實驗，使學生直觀地感受到氫氣和氧氣混合得到的是氣體混合物而不是液態(tài)的水。

（2）實物觀察

觀察生活物品上的標簽認識混合物和純凈物。在教室里，學生往往會帶一些礦泉水、面包、牛奶、飲料等食品。這些食品的外包裝上面常常會標明該物質(zhì)的成分，帶領學生朗讀標簽上的配料或者成分，有助于學生識別混合物和純凈物。

觀察試劑瓶上的標簽認識單質(zhì)和化合物。帶領學生進入實驗室觀察藥品擺放的方式以及試劑瓶標簽上藥品的名稱或者化學式，分析其名稱或化學式的共性，從而認識該物質(zhì)歸屬的類別。

利用手機或數(shù)碼相機拍攝實物供學生觀察分類。用手機或數(shù)碼相機拍攝家庭廚房內(nèi)的物品、藥店中的藥品、超市內(nèi)的物品，展示給學生觀察分析，認識化學物質(zhì)的多樣性，并進行分類。

2.樣例歸納——豐富圖式

（1）物質(zhì)歸屬

抽象的化學概念總是讓學生望而生畏，使學生的學習經(jīng)歷較多的挫敗感。從學生的認知水平和心理發(fā)展水平出發(fā)，采用樣例歸納的方法來豐富學生已形成的物質(zhì)分類的圖式。

在學習了物質(zhì)的類別的概念后，學生又認識了過氧化氫溶液、高錳酸鉀、氯酸鉀、二氧化錳等大量的物質(zhì)，每每接觸到新物質(zhì)，應告訴學生該物質(zhì)的類別，通過物質(zhì)歸屬，豐富學生已經(jīng)形成的圖式。當學生已形成的物質(zhì)的類別的圖式迅速擴容后，可以開展下一層級的物質(zhì)的類別的教學。

（2）模型展示

從微粒的角度認識是非常抽象的，對于學生來說，是十分困難的。如何解決這個問題，教師在教學中除運用多媒體之外，還需要大量的模型來輔助。

借助磁石來擺放原子、分子。如用一個小磁石表示氫原子，將兩個小磁石相連表示氫分子，擺放許多這樣的氫分子。請學生判斷該物質(zhì)是混合物還是純凈物，是單質(zhì)還是化合物。對于單質(zhì)的分子是由同種原子構成的，學生還是比較容易理解的。若用磁石擺出水分子的模型，讓學生判斷是混合物還是純凈物時，大多數(shù)學生會說是混合物，這是不能從微觀角度認識化合物的本質(zhì)。大量使用原子和分子的模型，學生的圖式得到極大地豐富，有利于激發(fā)學生學習的積極性。

（3）符號分析

化學學習有三種水平：宏觀水平、微觀水平和符號水平。這三種水平是從低到高逐步發(fā)展的。學生在學習了元素符號和化學式以后，符號水平有了一定的提高。教師可以引導學生通過觀察物質(zhì)的化學式，理解該物質(zhì)的元素組成，從而判斷該物質(zhì)所屬的類別。

3.圖式標識——運用圖式

學生在建立較為豐富的物質(zhì)類別的圖式的基礎之上，教師可以綜合所學的大量物質(zhì)，請學生判斷物質(zhì)所屬的類別。例如：

我們已經(jīng)學習了關于空氣、氧氣、水、碳、二氧化碳、氧化銅、鐵、鋁、硫酸、氫氧化鈉和氯化鈉等一系列物質(zhì)的知識。

為便于記憶和進一步深入學習，可以按組成和性質(zhì)對學過的物質(zhì)進行整理和分類。

（1）根據(jù)物質(zhì)組成是否單一來分，屬于混合物的是__________，屬于純凈物的是__________。

（2）在純凈物中，根據(jù)組成元素的異同來分，屬于單質(zhì)的是__________，屬于化合物的是__________ 。

（3）在單質(zhì)中按性質(zhì)的差異來分，屬于金屬單質(zhì)的是__________，屬于非金屬單質(zhì)的是__________。

（4）在化合物中按組成的差異來分，屬于氧化物的是__________，屬于酸的是__________，屬于堿的是__________，屬于鹽的是?__________?。

借助于具體的物質(zhì)，標識出各類物質(zhì)完整的圖式，不可遺漏或篡改，使學生對物質(zhì)的類別有了深入的理解。

4.整體構建——升華圖式

在給具體物質(zhì)進行分類的基礎上，觀察各子項的答案，組織學生辨析：純凈物和混合物的關系、單質(zhì)和化合物的關系、氧化物、酸、堿、鹽的關系。

此時可以借助歐拉描述邏輯關系的方法，用圓圈來直觀地顯示并列、包含、交叉三種概念之間常見的關系，如下圖：

教師幫助學生理清物質(zhì)的類別之間的邏輯關系后，指導學生采用樹狀分類圖描述各類別物質(zhì)之間的層級關系，促使學生整體建構物質(zhì)的分類圖，優(yōu)化學生的認知結構。

在學生形成的物質(zhì)分類圖式得到升華之后，脫離具體物質(zhì)的幫助，直接利用物質(zhì)的類別概念進行邏輯判斷。例如：

只有一種元素組成的物質(zhì)不可能是

A.純凈物 B.混合物

C.單質(zhì) D.化合物

單質(zhì)是由同種元素組成的，由同種元素組成的物質(zhì)一定是單質(zhì)。

離開具體物質(zhì)的協(xié)助，來對概念進行邏輯判斷，需要學生具備較高的邏輯分析能力，也即到達了皮亞杰所說的形式運算水平。

我們通常所說的教學需要循序漸進地展開，實際上就暗含著皮亞杰的認知發(fā)展階段理論。初中生剛剛接觸到化學知識，恰如小學一年級的學生學習語文，或者像新生兒感知他周圍的事物一樣，教師運用皮亞杰的認知發(fā)展階段理論來指導教學，符合學生的認知水平和心理發(fā)展水平，是科學的，是有利于學生的化學核心素養(yǎng)的養(yǎng)成的。

參考文獻

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