高中化学 化学键概念的形成及相关问题解决的实验研究Word下载.docx

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物质的量、反应类型、离子反应、电解质、氧化还原反应、化学键、化学反应速率、化学平衡等。

由于物质的结构理论是指导学生学习化学的最主要的理论知识，而化学键是整个中学化学结构理论的枢纽，学好化学键能指导学生对今后的化学新知识的学习和探究。

所以本课题选择对化学键概念的形成及相关问题的解决进行实验研究。

3化学键概念干预前测试

3.1测试对象：

笔者所担任的三个教学平行班——高一学生；

3.2测试时间：

化学键概念学习之前，但让学生自己阅读了教材中化学键的概念之后完成；

3.3测试形式：

根据化学键概念的内涵和外延，笔者自己编制了一套测试题。

测试题中的问题有一定的层次性，并且对被测试者而言是陌生的；

3.4测试对象已具备的相关知识：

原子的结构、原子结构示意图、离子结构示意图、原子的电子式、离子的电子式、核外电子排布规律、静电作用力、元素概念、某些物质的构成微粒。

3.5测试目的：

了解学生已有的知识储备对新概念理解的影响程度，了解学生可能产生错误概念或前概念的相关原因。

附：

化学键概念干预前测试题

①在此之前，你听说过“化学键”这个概念吗？

（）A、听说过B、未听说过

②你认为物质能稳定存在与“化学键”有关吗？

（）A、有关B、无关

③请根据自己的理解，叙述什么是“化学键”。

。

④你认为“化学键”会有不同类型吗？

（）A、有B、无

⑤水是由水分子构成的，水分子和水分子之间的作用力是不是“化学键”？

（）

A、是B、否

理由：

⑥水分子内氢原子和氧原子之间存在作用力吗？

（）A、存在B、不存在

这种作用力属于化学键吗？

（）A、是B、否

⑦氯化钠（NaCl）、二氧化碳（CO2）、氨气（NH3）三种物质中的化学键分别存在在

和、和、和之间。

理由是。

⑧下列过程中，化学键被破坏的是（）

A、酒精溶于水B、氯化钠溶于水C、碘升华D、氯化氢气体溶于水

3.6化学键概念干预前测试结果统计：

3.7诊断：

建构主义认为，学生并非空着头脑进入教室，在日常生活中，在以往的学习生活中，他们已经形成了广泛而丰富的经验和背景知识。

而且，有些问题即便他们还没有接触过，没有现成的经验，但当问题一旦呈现在面前时，他们往往也可以基于相关的经验，依靠他们的认知能力（理智），形成对问题的某种解释，这并不都是胡乱猜测，而是从他们的经验背景出发而推出的合乎逻辑的假设。

这从上述统计结果中就可以看出，80%以上的学生在此之前未听说过“化学键”这个概念，但几乎都认为“化学键”与物质能稳定存在有着密切关系。

在老师没有任何干预的情况下，让学生自行阅读教材中“化学键”的概念后完成测试题，发现能正确写出“化学键”概念定义的学生大约在60%左右，但其中大部分学生是直接抄写的书上概念，并不是用自己的语言描述的，这说明学生学习化学概念的习惯是——背，而不是去理解化学键概念的内涵。

背的效果如何？

从测试的第⑤题“分子与分子之间的作用力是不是化学键？

”的统计结果可以看出有70%以上的学生回答正确，但理由回答正确的却只有50%左右，这说明有许多学生对概念的理解是一知半解的，这恰恰反映了目前高中学生学习化学概念时的现状。

测试的第⑥⑦⑧题则是从不同角度测试学生对化学键概念的理解，回答正确率基本上是55%左右，也就是说被测试的学生中只有50～60%的学生能在自己背景知识的基础上基本完成新知识的意义建构，而40%左右的学生则产生了模糊的“错误概念”。

学生具备的前提知识（旧知识）对于学生将要学习的新概念有着怎样的影响？

对于学生具有的模糊的错误概念、前概念，如何帮助他们矫正？

用什么方法可以促使他们形成科学概念？

怎样建立不同概念间的关系？

如何才能培养学生成为有效问题解决者？

等等。

这些问题都是涉及学生建构化学知识成功与否非常关键的要素。

4教学干预

心理学上，一般把“概念”定义为“符号所代表的具有共同关键特征的一类事物或性质”。

心理学研究又表明，概念的学习过程是学生通过积极的思维活动，对各种各样的具体事例进行分析、概括，从而把握同类事物的共同关键特征的过程。

因此笔者赞同有些专家把概念的学习过程分为概念的形成、概念的同化、概念网的建立等几个方面。

4.1化学键概念的形成

建构主义认为，学习活动不是由教师向学生传递知识，而是学生根据外在信息，通过自己的背景知识，建构自己知识的过程。

在这个过程中，学生不是被动的信息吸收者和刺激接受者，他要对外部的信息进行选择和加工。

建构主义还认为，学习活动中包含4个因素：

学生的背景知识，学生的情感，新知识本身蕴含的潜在意义，新知识的组织与呈现方式。

学习活动要发生则必须满足两个条件：

学生的背景知识与新知识有一定的相关度；

新知识的潜在意义能引起学习情感的变化。

学习活动发生后，学生通过与其他学生和教师的不断交流和沟通，在自己原有背景知识的基础上完成新知识的意义建构。

“最近发展区”理论也告诉我们，教学的起点应当是学生群体的“最近发展区”，也就是所提出的问题必须是学生不能够独立解决，但在课堂的环境中、教师启发或“合作”的氛围里能够解决，“教学干预”的实质就是“最近发展区”向“现有发展水平”转变、提升的过程。

因此，不论教师采用何种教学方式（讲授或讨论），都应当让学生经历一个由集体解决问题到个体独立解决问题的过程。

比如在教学中我采用了如下做法：

4.1.1设置阶梯性问题，收集足够多的与要形成的化学键概念有关的具体例证。

如：

①构成物质的微粒有哪些？

②原子的结构是怎样的？

③原子具有什么样的结构是稳定结构？

④原子趋向稳定的可能途径有哪些？

⑤物质为什么会稳定存在？

⑥当钠原子和氯原子在逐渐靠近的时候可能会产生哪些作用力？

……从而帮学生梳理并解决影响化学键科学概念形成的相关问题，使学生的“最近发展区”（背景知识）尽可能处在同一水平。

4.1.2分析概念，让学生讨论比较找出化学键前概念与课本中科学概念的差别。

化学键定义：

分子或晶体中直接相邻的原子间强烈的相互作用。

学生通过比较、分析前概念和科学概念可以发现：

化学键存在在原子之间，是一种很强的作用力，这样就要求原子之间的距离必须要近——即必须是直接相邻的原子，分子与分子之间的作用力不属于化学键。

从而有效地形成了化学键的科学概念，纠正了错误概念，并且在此过程中学会了学习化学概念的方法，提高了分析问题的能力。

4.1.3讨论例证，深化概念，进一步理解化学键概念的内涵和外延。

前测中的第⑥题：

水分子内氢原子和氧原子之间存在作用力吗？

这主要考察学生对化学键概念内涵的理解。

第⑦题：

氯化钠（NaCl）、二氧化碳（CO2）、氨气（NH3）三种物质中的化学键分别存在在和、和、和之间。

主要是让学生学会排除干扰，从而进一步完成对化学键科学概念的建构。

第⑧题：

下列过程中，化学键被破坏的是（）A、酒精溶于水B、氯化钠溶于水C、碘升华D、氯化氢气体溶于水。

目的是深化概念的内涵，旨在让学生初步了解并理解化学键概念的外延。

通过对这些具体例题的分析，使学生对化学键概念由抽象到具体，有了一个直接的认识，从而深化了概念的同时，也进一步理解了化学键概念的内涵和外延。

4.1.4化学键概念干预后测试

①测试对象：

还是笔者所担任的三个教学平行班——高一学生；

②测试时间：

化学键概念学习之后完成；

③测试形式：

测试题中的问题有与化学键概念形成有关的重要基础问题，有的是前测中的原题，还有只有理解了化学键概念的内涵和外延才能解决的题目；

④测试目的：

诊断干预后，学生的前概念、错误概念的矫正情况，以及科学概念的建构情况，以便在后续的教学中能进一步矫正错误概念、建构科学概念，并在课堂教学实践中运用和发展科学概念，从而达成概念的同化、概念网的建立等最终目标。

化学键概念干预后测试

（1）你知道物质为什么会稳定存在吗？

（2）原子是由哪些微粒构成的？

（3）画出钠原子、氢原子和氯原子的结构示意图：

钠原子：

氢原子：

氯原子：

（4）原子具有什么样的结构是稳定结构？

（5）画出钠离子和氯离子的结构示意图和电子式。

钠离子：

结构示意图电子式

氯离子：

（6）原子趋向稳定的可能途径有哪些？

（7）静电作用力有哪些？

（8）当钠原子和氯原子在逐渐靠近的时候可能会产生哪些作用力？

当钠离子和氯离子在逐渐靠近的时候可能会产生哪些作用力？

（9）化学键是指_____________________________________________。

（10）水是由水分子构成的，水分子和水分子之间的作用力是不是“化学键”？

A、是B、否理由：

（11）水分子内氢原子和氧原子之间存在作用力吗？

（12）“强烈的相互作用”是指。

。

（13）氯化钠（NaCl）、二氧化碳（CO2）、氨气（NH3）三种物质中的化学键分别存在在：

理由是：

（14）下列过程中，化学键被破坏的是（）

（15）已知在一个标准大气压下，液态水要加热到100℃才能变为气态，这说明水分子之间存在有，我们将水加热过程中吸收的热量恰好是克服了它。

进一步的研究表明，如果单纯使用加热的方法，需要将气态水加热至2000℃以上才能将其分解为氢气和氧气，这说明在水分子内，氢原子与氧原子之间存在有。

显然后一个实验中付出的能量更多，这说明。

这两者是否都属于化学键？

原因：

4.1.5化学键概念干预后测试结果统计

4.1.6分析：

《前测》的第（3）题与《后测》的第（9）题相同，都是让学生写出化学键概念的内容，从上述表格的统计对比中可以看出干预后，90%以上的学生掌握了化学键的概念；

《前测》的第（5）（6）（7）（8）题分别与《后测》对应的第（10）（11）（13）（14）题相同，同样发现干预后，学生对相关内容掌握的情况都有很大程度的好转，由此可见，前面所述干预是有效的。

但笔者仍然有疑惑，按照道理说内容是新授的，上课时学生的听课、活动状态都不错，但为什么不是100%的正确率呢？

经过笔者仔细分析后发现：

《后测》中第

（1）～（8）题都属于与化学键概念形成有关的重要基础问题（即学生的旧知识），但其中第

（1）

（2）（5）（7）（8）题的正确率很低，这说明学生的已有知识水平并不真正相同，尽管在化学键概念建构之前进行了复习回顾梳理，但这些学生并不知道这样做的目的是什么，未能主动以自己原有的经验系统为基础对新的信息进行编码，建构自己的理解，也就是说新知识未能激活学生认知结构中与新概念学习相关的已有概念，新知识的潜在意义也未能引起学生学习情感的变化。

我们都知道学习是一个积极主动的建构过程，学习者不是被动地接受外在信息，而是根据先前认知结构主动地和有选择性地知觉外在信息，建构当前事物的意义，这个过程是别人无法替代的。

从对《后测》的统计中也可看到，有许多错误的原因是未填写任何答案造成的，并非真正不懂而填错。

由此可见，“学生已有知识结构”和“态度”是影响化学键科学概念乃至其它化学概念建构的重要因素。

如何更有效地帮助学生矫正错误概念和前概念？

笔者认为帮助学生寻找并激活认知结构中与新概念学习相关的已有概念，并将新概念与已有概念建立起联系，即概念同化是关键。

4.2概念的同化

所谓概念的同化就是指学习者利用原有认知结构中适当的概念来学习新概念的一种方法。

认知心理学家奥苏贝尔（AusubelDP）认为，概念和原理学习的实质是新概念与学生认知结构中原有的概念通过相互作用，建立其内在的逻辑联系。

新旧概念的相互作用，就是新旧意义的同化，其结果是新概念纳入原有的认知结构中，原有的认知结构得以丰富和扩大。

在概念同化学习中，学习者认知结构中原有的概念起着决定作用，这从《后测》统计结果中已可以看出：

与化学键科学概念形成有关的第（5）～（8）题，应属于学生的旧知识，但正确率很低，说明学生对这些旧概念的清晰性和稳定性都较差，这必然影响学生在新旧概念之间建立起联系，影响学生对新概念的正确理解。

因此，在教学中我选编了一些习题来激活学生已有的相关旧概念，同时设计一些综合性习题将新旧概念之间联系起来，让学生在比较判断中矫正错误概念和前概念，加深对化学键科学概念的理解，从而正确建构化学键的科学概念。

1、原子达到稳定结构的是（）

（A）最外层上没有电子（B）最外层上一定是8个电子

（C）最外层上是8个电子或为2个电子（D）每个电子层上都为8个电子

2、原子趋向稳定结构的途径是（）

（A）只有失去电子（B）只有形成共用电子对

（C）只有得到电子或形成共用电子对（D）有得、失电子或形成共用电子对

3、下列关于离子键的叙述正确的是（）

（A）原子间的强烈的静电作用（B）阴、阳离子间的强烈的吸引作用

（C）阴、阳离子间的强烈的静电作用（D）阴、阳离子间的强烈的排斥作用

4、氢气和氧气反应生成水的过程为：

氢原子和氧原子之间通过而结合，这种原子间通过而形成的化学键称为。

5、已知在一个标准大气压下，液态水要加热到100℃才能变为气态，这说明水分子之间存在有，我们将水加热过程中吸收的热量恰好是克服了它。

原因：

……

4.3概念网的建立

建构主义理论认为学生不是空着脑袋走进教室的，他们在日常生活中，在以往的学习中，已经形成了比较丰富的经验，而且，有些问题他们即使还没有接触过，没有现成的经验，但当一旦接触到这些问题，他们往往也会从有关的经验出发，形成对这些问题的某种合乎逻辑的解释。

也就是说在学习化学键概念的过程中，学生已经自发地将先前的旧概念，如原子的结构、原子结构示意图、离子结构示意图、原子的电子式、离子的电子式、核外电子排布规律、静电作用力、元素等，与新概念化学键联系了起来，初步建立起了一个随机、凌乱的概念网，因为凌乱，所以在建构过程中容易使学生形成错误概念或产生前概念，若教师在进行教学干预时未能及时有效地帮助学生整理这个概念网，那么学生对化学键概念的建构必然是有缺陷的。

这就是为什么许多老师在新课开始之前要进行复习回顾的原因。

如何建立化学键概念网，我的做法是：

4.3.1设计问题，激活学生已有的相关旧概念。

构成物质的微粒有哪些？

原子的结构是怎样的？

画出钠原子、氢原子、氯原子、钠离子和氯离子的结构示意图和电子式。

原子具有什么样的结构是稳定结构？

原子趋向稳定的可能途径有哪些？

当钠原子和氯原子在逐渐靠近的时候可能会产生哪些作用力？

这时在学生头脑中必然相继出现这些概念：

原子的结构——结构示意图——电子式——稳定结构——原子趋向稳定的可能途径——作用力……

而且这些概念在学生的头脑中一定是以某种方式交织在一起形成了一个概念网。

4.3.2讨论：

自然界中物质为什么能稳定存在呢？

引导学生将上述概念有机地联系起来，梳理并逐渐形成一个能解释该问题的概念网：

4.3.3阅读课本中化学键概念的定义，找出关键之处。

引导学生抓住化学键概念定义的核心以及与其相关的其他概念的联系，从而矫正学生的错误概念或前概念，将概念网补充完善。

4.4.4列举实例，深化概念，加深对化学键概念内涵及其外延的理解，完成化学键概念的建构。

5化学键概念教学引发的反思：

化学概念的教学重要而枯燥，学生的学习状态也很容易进入低谷，如何才能提高化学概念的教学有效性，我认为须注意以下几点：

5.1教学的起点应当是学生群体的“最近发展区”。

5.2采用恰当的方法，收集足够多的与待建构的化学概念有关的具体例证，以激活学生已有的旧知识，从而尽可能的使学生的认知结构处在同一水平。

5.3教学干预时，要使学生的背景知识与新知识有一定的相关度，并能有机地将新旧知识联系起来，梳理并逐渐形成一个能有效解决问题的概念网。

5.4列举实例，深化概念，加深对化学概念内涵及其外延的理解，完成化学键概念的建构。

5.5以实际问题为载体，经常复习回顾，以克服遗忘，使化学概念清晰地留存在头脑中，从而进一步为其他化学概念的建构提供相关背景知识。

5.6化学概念很多，难易程度也不一样，对于涉及面广的概念，我们还须根据学生的知识基础和接受能力，分阶段建构。

如物质的量，在上海二期课改新教材中初三开始出现，高一有，高二有，高三还有，这必然要求我们教师在教学时要把握好物质的量这个化学核心概念的层次性。

总之，我们教师在教学设计时若能时刻以学生为主体，将“以学生的发展为本”放在教学的首位，那么，我们一定能逐步提高化学概念的课堂教学有效性。

主要参考文献：

1．《上海市中学化学课程标准》（试行版）2004年10月第二版

2．《化学教学论》（第三版）刘知新主编高等教育出版社，2004、6

3．《现代教育理论学习资料》松江区教育局主编，2003、2

4．丁伟，李秀滋，王祖浩，《氧化还原反应误概念研究》，化学教学，2006年第10期

5．罗秀玲，钱扬义，《“化学概念”研究角度的反思》，化学教学，2006年第8期

2008、8