利用认知心理学理论指导初中化学概念教学

利用认知心理学理论指导初中化学概念教学李家亮摘要：本文从五个环节谈如何运用认知心理学理论来指导初中化学概念教学。结合理论与实践深入地进行了分析阐述，提出了用理论具体指导化学概念教学的方法、措施及注意问题等。关键词：认知心理学理论指导初中化学概念教学Summary:ThisarticlepresetshowtodirecttheteachingofchemicalconceptionsinJuniormiddleschoolteachingmaterialswithCognitivePsychologyinfivelinks.Itanalysesandelaboratesthoroughly,combiningwiththeoriesandpractice.Anditputsforwardthewaysandmeasuresintheteachingofchemicalconceptions,whicharedirectedbytheories,andalsotherelevantissuesshoulebepaidattentionto.化学概念是化学现象的本质反映，是构成化学知识的基础，也是学生学好化学的基础。因此，在初中化学教学中，概念的教学是化学教学的首要问题。当前，在概念的教学中存在的主要问题是：对概念教学应达到的目标不明确，僵化教条地讲授概念，概念的本质属性揭示不透彻；忽视概念间的逻辑关系，把概念孤立起来；忽视概念的综合应用与发展，满足知而不求知的延伸。这种教学的结果，必然导致学生对概念只会死记硬背，不能正确理解；只会照抄照搬，不会灵活运用。如果我们在教学中能够根据化学概念的特点，以及学生的认知水平、认知能力，运用认知心理学理论设计概念教学过程，必将有益于学生习得化学概念。根据现代认知心理学理论，结合初中化学概念的特点，教学过程可分为五个环节：引起学习概念的动机、概念的摄取、概念的理解、概念的巩固、概念的运用与发展。一、引起学习概念的动机引起学生学习概念的动机，是五个教学环节中的首要一环。学习动机是直接推动学生进行学习活动的内部动力，在这一环节中，教师要精心设计引入概念学习的教学方法。可通过设疑或联系社会、生活等问题的提出，激发学生的学习兴趣，诱发学生产生强烈的学习需要，进而形成明确的学习动机。在学生产生学习欲望、渴求了解或掌握知识的基础上，及时切入化学概念教学，使学生自然跨入学习化学概念的情景之中，为实现对概念的摄取、理解、巩固、应用奠定基础。在化学教学中较为常用的方法有：1．利用日常生活及工农业生产中的问题，创设各种问题的情境，引发学生以求知作为目的的学习动机。社会生活是丰富多采的，生活及工农业生产中的化学现象也是奇妙无穷的，当我们把千变万化的化学现象与丰富也生活展示给学生时，必然会引起学生强烈的求知欲。如，在进行氢气性质的教学时，可举生活中的实例之一，即用氢气可以充灌气球来引发学习动机。为什么氢气可以充灌气球而空气却不行？这些问题的引入必将引起学生想知其所以然。学生带着问题去思考，自然过渡到氢气的物性之一，即氢气密度比空气小，且是所有气体中最小的，从而形成了氢气密度的整体概念。再如，家用冰箱内放活性炭为什么能除去异味，提出问题引起思考，学生带着求知动机去学习，必然获得“活性炭具有吸附性”这一概念。2．利用化学实验现象，创设问题情境来引发学习动机。如，做铁丝在氧气中燃烧的实验之后，提出为什么铁丝在空气中不能燃烧。这一问题的提出也必将引起学生的疑惑，迫切想知道什么，形成了明确的学习动机。在这样的情景下学习，定能形成这样的概念：首先，氧气、铁的化学性质比较活泼，其次，空气中氧气的含量相对较少。再如，用酒精灯加热铁片上的等距的白磷和红磷，实验发现白磷很快在空气中燃烧，而红磷却需要较长时间。为什么用同样条件加热，而两种物质不能同时燃烧？这一问题的提出，能引起学生的疑问，学生渴望知道为什么，此时，再通过适当的点拨，就很容易形成着火点的概念，同时还能形成“不同的可燃物，其着火点不同”的概念。二、概念的摄取概念的摄取的过程即是概念映像在头脑初步形成的过程。在学习概念过程中，学生要用各种感官去感知概念，去听取教师的言语说明，去阅读文字符号，去进行实际操作，其目的在于了解概念的表征，有选择地把感知的概念的有关信息进行初步概括，形成表象。这一过程仅是对概念的表征及对概念的外部联系初步认识，还不能真正从概念的属性认识本质，但这一过程却能为领会、掌握概念提供良好的感性基础。因此，概念的摄取过程是掌握概念的重要基础。教学中，教师要有目的、有系统、有计划地组织学生进行观察，培养学生敏捷而准确的洞察力，以此不断获取信息，建立概念形成的心理过程，有效地形成概念的表象。教学中要注意两个方面：1．运用直观教学，培养学生的形象思维，促进学生对概念的感知。如何学习原子的概念时，由于原子的概念抽象，不易接受，可借助媒体进行直观教学，变抽象为形象，展现出原子在化学反应中的本质属性。由于教学直观形象，学生通过视、听等方式，很易在脑海中建立清晰的概念，即“原子是化学变化中的最小微粒”。2．要注意感知规律的应用。感知规律很多，主要有强度律、差异律、对比律、活动律和组合律等。教学中可根据不同概念的特点，利用不同感知规律的原理，通过不同形式的比较与刺激，使概念的表象在学生脑海中达到一定的强度。如，在学生氢气化学性质时，必须强调使用氢气前一定要验纯，否则有危险。此时借助演示实验，即点燃氢气与空气混合气的爆炸实验来提高学生的认知强度。实验中，爆炸的响声大且罐筒被高高掀起，让学生亲身体验其爆炸的危险，由于实验的强烈刺激，“使用氢气前一定要验纯”这一概念便自然而然为学生所获取。三、概念的理解概念的理解是在感知的基础上形成认识概念的理性过程，是学生运用已有知识、经验去认识事物种种联系、关系直到认识其本质规律的一种逐步深入的思维活动。这一环节教学，教师主要通过选取适当的方法，调动学生的积极思维，激活学生头脑中原有的知识，同化新概念，并选择信息的呈现方式，促进学生选择性知觉，使抽象的形象化、形象的具体化、复杂的简明化，建立新概念与原有知识的联系，促进知识的正向迁移；并注意用有效的方法降低学生对概念知觉与认同上的难度，使学生能对摄取的信息进行编码和逻辑加工，使概念系统化、概括化。在化学教学中，较为常用的方法有：1．调动学生积极思维，促进对概念的有效理解。孔子曰：“学而不思则惘，思而不学则殆”；就是说，光学习，不思考，就会迷惘无知，得不出结果；光思考，不学习，就会疑惑不解，思不出结论。因此，调动学生的积极思维是学生顺利理解新概念的前提。教学中，教师要针对学生认知特点，确立科学的教法和学法，最大限度地调动学生的积极思维。如，质量守恒的概念是参加化学反应的各物质的质量总和一定等于反应后生成的各物质的质量的总和，得出这一概念，可通过称量白磷在密闭的锥形瓶内燃烧前后质量的测定等实验来直观得出结论。那么，如何引导学生从理性的角度去分析物质在发生化学反应前后的各个物质的质量总和相等？要注意引发学生的形象思维和逻辑思维。从化学反应过程的本质去分析，即参加反应的各物质的原子的种类没有改变，原子的个数没有增减，且各个原子的质量没有变化，当然物质的质量也没有变化，从而能加深对“化学反应前后各物质的质量总和必然相等”的理解。2．提供感性材料，促进对概念的理解。教学中，要积极挖掘感性材料，寻找理解概念的捷径，促进概念的顺向迁移。每个人在日常生活中，常通过个体感官的一些体验，在头脑拥有对事物性质的许多印象或记忆，在学习中一旦被激活，会对新概念的理解产生积极效应。如，学习“饱和溶液与不饱和溶液”这两个概念要从三个方面来理解：①在一定温度下，②在一定量的溶剂中，③能否继续溶解该溶质。单凭讲解或实验说明，学生很难接受，也很难在头脑中有恒久的记忆。如果借用学生熟知的人吃饭的饱与不饱来分析比较，就能促进对概念的理解。比较人吃饭的饱与不饱，可以从三个方面分析，对于同一碗饭，①同是一个人，他空腹与非空腹时能否吃下不一样，因此无法确定某人饭量的大小，②大人与小孩吃饱与否无法比较，③通常说的吃饱与不饱是指能否再吃进去东西，不能再吃为饱，能再吃为不饱，可以说其吃饭时所能吃的东西为其最大的饭量。如果从这三个方面类比分析，学生不仅能对概念中的条件加深理解，而且能使概念由理性变为形象，易保持恒远的记忆。当然，在教学中，针对某些具体的概念，教师可提供材料的变式，通过感性加工各个组成的要素，使学生获得信息保持稳定或使信息精确迁移，促进概念的理解。3．揭示概念间的联系，加深对概念的理解。理解是以已有的知识经验为基础的。俄国心理学家谢切诺夫指出：“某一思想只有在它构成一个人自己有的经验中的一个环节时，才能被他领会或理解。”也就是说新知识的理解是依赖于头脑中已有的知识。在概念教学中，如何理解新旧知识的联系，根据奥苏伯尔的同化理论，任何一个新知识均可依附上位概念或下位概念作为新概念的支撑点，因此寻求学生原有认知结构中的适当知识是理解新概念的重要基础。如在单质、化合物概念的教学中，为加深对该概念的理解，要找其上位概念，其上位概念之一是元素，之二是纯净物。而元素和纯净物都是宏观概念，这就决定了单质和化合物也是宏观的，而它们的组成元素又是不同的，单质是一种元素，化合物是不同种元素，这就限定了化合物与单质的区别，决定了单质和化合物是划分物质组成的一个层次问题（且在同一层次上）。当然，化合物也有其下位概念，即氧化物、酸、碱、盐等；单质也有其下位概念，即金属单质和非金属单质等。此外，对于相关的概念，也可以通过图表或网络等形式来理清它们的区别与联系，加深对新概念的理解。四、概念的巩固这环节的主要任务是把摄取和理解的概念印入头脑中，以便在需要时能及时地提取出来加以运用。教学过程中要注意引导加强记忆，有效地防止概念的混淆和遗忘。记忆不能采取简单的死记硬背或机械性重复的训练方法，要有科学性，要尊重客观规律，要让学生通过对概念的组织、分析、辨别、化归，内化为系统，使其本身固有属性在头脑中建立起实质性的非人为的联系。1．运用概念的变式，使新概念系统化。学生对概念的认识必须是系统的，而割裂了材料的记忆，则是机械、孤立的记忆。教学中，要不断利用概念的变式，进行分析，揭示它们的内在联系。使学生从本质上认识所学概念。如，在催化剂概念教学中，不能割裂概念内各属性关系，若此，则所记忆的概念要么是缩小的，要么是扩大的错误变式。只有把“在化学反应中”、“能改变其它物质化学反应速率”、“而在化学反应前后”、“本身的质量不变”、“化学性质不变”、“的物质”全面系统地联系在一起，才构成完整的概念。再如，对于氧化物的概念联系学习，可用氧化镁（MgO）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）等各种例子，说明氧化物中仅含有两种元素，且其中之一必须为氧元素。否则，学生易错误地理解为只要含有氧元素的化合物即为氧化物。2．比较概念的异同，促进新旧概念的相互作用。教学中要引导学生提取原有概念并与新概念发生积极作用。使得新旧概念“相得益彰”。如在教授氧气的收集方法时，根据氧气不溶于水的性质，而确定采用排水法收集，根据其密度比空气大，而确定采用向上排空气法收集。当学习一氧化碳的收集方法时，引导学生分析比较一氧化碳、氧气的溶解性及密度特点，就能自然得出一氧化碳的收集方法。当然，新旧概念相互作用要注意排除负面影响。3．构建概念的网络体系，促进新旧概念的有机结合。构建完整的网络体系，不仅能把各概念紧密地联系起来，而且能清晰地反映出各概念的位属关系，又由其位属关系可反是映出各概念的深度、广度，更益于学生深刻而全面地掌握概念的本质属性。化学教学中，要引导学生分析概念本身的特征，寻找相关概念的关系，谋求表达这种关系的方式，并进行有序编码，构建网络结构，以便于运用时检索，提取所需的信息。如原子、离子、分子、元素、单质、化合物等可构成一个网络体系（图略）。当点击任意一网点，都可引出相关的属性联系和衍生关系。当然，随着知识的不断吸纳，网络构建将更加完整充实，更利于知识的巩固。五、概念的应用与发展概念的应用是概念学习