闡述概念學習障礙的類型和構建概念教學的過程模型

1、闡述概念學習障礙的類型和構建概念教學的過程模型            人們認識事物時，把事物的屬性及其相互關系，經(jīng)分析、比較、綜合等作用，概括地、定型地代表一個物體、動作、性質、狀況等的抽象的共同觀念叫做概念。因此，概念是客觀事物本質屬性在人腦中的反映。化學概念是反映物質在化學運動中的固有屬性的一種思維形式，它是化學知識的基本元素和重要組成部分，是掌握物質變化規(guī)律的基礎，也是深刻理解化學原理的基礎，對培養(yǎng)學生的能力起著重要的作用。在實際教學中，有些化學概念學生容易學習，有些則

2、非常難學，教師使用相同或相似的方法進行不同的化學概念教學時，取得的效果相差甚遠。如“物質的量”及其單位“摩爾”的學習，教師覺得難教、學生覺得非常難學?；瘜W概念的建立應該具有一般的基本過程，我們試圖從化學概念的基本特征和建立概念的心理過程中尋找化學概念有效教學的策略，使得學生能夠有效地學習化學概念，從而促進化學的有效學習。1 概念學習的特征概念的學習過程是“反映事物本質屬性的共同觀念”在人的大腦中從無到有的過程，因此，有必要全面認識概念及其建立的過程，即概念的特征和概念建立的心理過程。1.1 概念的特征1.1.1       內(nèi)涵和外延

3、任何一個概念都有它明確的內(nèi)涵和外延。內(nèi)涵是指概念所反映的事物的本質屬性，通常是通過下定義的方法來表示的，如“物質的量”的定義是“含有一定數(shù)目粒子的集體”，給概念下定義是對事物的本質屬性的認識在一定階段上的總結。概念不僅對所反映的事物的本質屬性有質的規(guī)定性，有些概念還具有量的規(guī)定性。因此，一般來說，概念既可以用文字或語言的形式來表述，有些概念還可以用數(shù)學公式予以定量闡述，如“物質的量”又可定義為“n=N/NA”。外延是指概念所涉及的范圍和條件。如“物質的量”的外延是“含有一定數(shù)目粒子”這一本質屬性的粒子集體的類型，如分子、原子、離子（或原子團）、電子、質子、中子等。1.1.2客觀和可測概念是從客

4、觀事物中概括和抽象出來的，它反映了客觀事物的本質屬性和內(nèi)在聯(lián)系，因此，具有客觀性。如“物質的量”是客觀存在的不同類型的粒子的集體。同時具有質和量兩個規(guī)定性的概念叫物理量。一切物理量都能被測量，用儀器進行直接的測量，用公式進行間接的計算，還可以通過測量其他物理量進行間接的測量。如“物質的量”的測量，可以通過間接測量質量、氣體體積等方法進行。1.1.3抽象和精細一個概念能夠反映出大量形形色色的物質的共同屬性，因而具有高度的概括性和抽象性，它超脫了具體的現(xiàn)象而說明了事物的本質。一個被抽象的概念，還可派生出新的概念，稱為概念的多重抽象性。如“物質的量”可派生出“摩爾質量”、“氣體摩爾體積”和“物質的量

5、濃度”等?？陀^事物的方方面面的屬性，表面上看來有些屬性是相似或相近的，但用不同的概念能夠把這些屬性精確地區(qū)分開。例如，“量”是人們生活中經(jīng)常使用的一個含混概念，人們說“量”的多少，可能是質量、體積、純度、質量分數(shù)等等。然而，概念卻能準確地區(qū)分它們。1.1.4發(fā)展和變化概念是在科學實踐中逐步形成和發(fā)展起來的，一個概念的內(nèi)涵是否正確，外延是否恰當都要用實踐來檢驗，并隨著科學實踐的深入發(fā)展而不斷得到補充、修正和重構。原子的概念從德謨克里特提出，經(jīng)歷了“實心球模型 布丁模型行星模型盧瑟福模型分層模型原子核模型電子云模型”。由此可見，科學發(fā)展的歷史，也是概念產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，同時也應該成為概念學習發(fā)展的

6、過程。1.1.5聯(lián)系和結構概念和概念之間雖然可以進行精確的區(qū)分，但它們之間并不是孤立的，它們之間存在著直接的或間接的聯(lián)系，其主要形式是從屬和并列。在從屬關系中，下位概念從屬于上位概念，如氧化還原反應與氧化反應的關系，氧化還原反應屬于上位概念，而氧化反應屬于下位概念。氧化還原反應的學習是在氧化反應和還原反應學習之后進行的，稱為上位學習；反之，在具有上位概念的情況下學習下位概念稱為下位學習。并列關系指的是概念與概念間既不產(chǎn)生從屬關系，也不產(chǎn)生總括關系，但相互之間具有潛在的聯(lián)系，如質量與物質的量等。1.2 概念學習的過程關于人的認識的發(fā)展過程，列寧曾做過這樣的概括：“從生動的直觀到抽象的思維，并從抽

7、象的思維到實踐，這就是認識真理、認識客觀存在的辯證的途徑”。認知心理學認為，形成概念是人在認識事物的過程中積極主動地進行概括、推理、提出假設，并將這一假設應用于日后遇到的事例中加以檢驗。由此可知，概念的形成是以感覺、直覺和表象為基礎的，以分析、綜合、抽象、概括、系統(tǒng)化和具體化為主要思維活動，從個別到一般、從具體到抽象、從現(xiàn)象到本質的認識過程。因此，可以將學生概念學習的過程劃分為：1.2.1感知現(xiàn)象感知是由于環(huán)境對感官的刺激引起的事物的整體屬性在人腦中的反映，屬于認知過程中的感性階段，概念學習的感知來自于客觀環(huán)境（對客觀事物的生活經(jīng)驗）和教育環(huán)境（教材、圖片、模型、錄像和實驗等）。但要注意的是：

8、人的知覺系統(tǒng)攝取和加工外部環(huán)境信息的能力是有限的，應該對刺激進行選擇和過濾；同時感知受到人的需要、愿望、興趣、以往經(jīng)驗（前概念）的影響。1.2.2思維加工思維是人腦對客觀事物的間接的和概括的反映，主要包含抽象和概括兩個過程：抽象就是在思想上區(qū)別某種事物的本質屬性和非本質屬性，從而抽取本質屬性；概括則是將某種事物的本質屬性推廣到同類事物中去。這一過程依賴于各種思維方法的綜合運用。不同概念的形成，其思維方法不盡相同，最基本的有：分析概括一類事物的共同屬性和本質特征，如化學反應、糖類、蛋白質；抽取物質的某一屬性，得出表征物質某種性質的量，如相對分子質量、相對原子質量、摩爾質量、氣體摩爾體積；用理想化

9、的方法進行科學抽象，如理想氣體、分子模型、原子模型；概念的組合及發(fā)展，如摩爾質量（質量和物質的量）、氣體摩爾體積（物質的量和氣體體積）、物質的量濃度（物質的量和溶液體積）；此外，還有運用演繹、類比及等效的方法等。1.2.3形成概念形成定義是形成概念的認知活動的最高境界，也是進一步理解概念的基本依據(jù)。概念的定義方法一般有：屬加種差，如酸性氧化物是在其屬概念氧化物的基礎上進行的；操作定義，如摩爾質量是將物質的質量與物質的量的比值這一數(shù)學操作進行定義的；外延定義，對于外延邊界清楚的集合概念，若能舉出他的全部外延，就可以下肯定外延的定義，如不飽和溶液，就是指沒有達到飽和狀態(tài)的溶液。理解概念主要從以下三

10、個方面考察：明確引入概念的原因；明確概念的內(nèi)涵和外延；了解概念與相關概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。1.2.4重構認知新概念形成后，如果不能與原有認知結構建立起意義聯(lián)系，在一定程度上意味著概念沒有真正建立。認知結構的重構，主要是使頭腦中散亂的現(xiàn)象和事實、概念、理論形成秩序，使頭腦中的化學知識得以擴展、更新或重構，這一過程是由同化和順應使認知結構達到新的平衡的過程。2 概念學習的障礙中學生的邏輯思維正處在由經(jīng)驗型向理論型發(fā)展的階段，思維的品質不夠健全，使得他們在學習概念時存在著一定的困難，可能形成各種學習障礙。我們認為，中學生概念學習的障礙主要表現(xiàn)為與概念學習四個心理過程相對應的四個方面：2.1 感性認識

11、不足感性材料是形成和掌握概念的前提和必要條件，感性認識不足是概念學習的主要障礙之一。例如，如果沒有觀察過化學反應，就不能掌握化學變化。用以表征物質特殊性質的概念，如“物質的量”是對含有6.02×1023個粒子的集合體的抽象，遠離人們的日常生活經(jīng)驗，不能找到直接的感性材料，從而導致了學習障礙。2.2 思維方法不當概念的學習是在獲得足夠多的感性材料后，利用各種思維方法形成科學的概念。沒有掌握建立科學概念的正確思維方法和思維過程，是概念學習的又一障礙。如果在建立概念過程中不能運用分析、綜合、比較、分類、類比、抽象、概括、推理判斷以及理想化等思維方法和思維過程，就很難使感性認識上升到理性認識

12、，即形成的概念只能處于淺表的感性層次。2.3 定勢思維影響長期的思維實踐中，每個人都形成了自己慣用的、格式化的思考模式，當面臨現(xiàn)實問題時，我們能不假思索地把它納入特定的思維框架，并沿著特定的思路對它們進行思考和處理，即思維定勢。思維定勢的益處是用來處理日常事務和一般性問題，能駕輕就熟，得心應手。然而，思維定勢的弊端在面臨新情況、新問題而需要開拓創(chuàng)新時，就會變成“思維枷鎖”，阻礙新觀念、新點子的構想，同時也阻礙了對新知識的吸收。正如法國生物學家貝爾納所說的：“妨礙人們學習的最大障礙，并不是未知的東西，而是已知的東西?！?學習“物質的量”時，按照漢語習慣，“物質的量”相對于“物質的質”而言，通常理

13、解為“物質（宏觀或微觀）的多少”，這與科學的含義有很大的差別。2.4 相關概念干擾概念之間既有聯(lián)系、又有區(qū)別，學生常常不能區(qū)分相鄰、相近的概念，這是相關概念干擾的表現(xiàn)之一。如物質的量與質量、物質的量與它的單位摩爾、摩爾質量與相對分子質量、物質的量濃度與溶質的質量分數(shù)等概念間的關系是學生概念學習中常見的混淆點。相關概念干擾的表現(xiàn)之二是前概念的干擾。學習科學概念前，學生已經(jīng)從日常生活或以前的學習中積累了不少與概念有關的感性經(jīng)驗，對客觀事物有了一定的認識，形成了一定的概念，其中有些是片面的、錯誤的，從而干擾了科學概念的形成。3 教學模型的構建根據(jù)奧蘇貝爾的同化說，知識的獲得過程是以文字或其它符號表征

14、的意義同學習者認知結構中原有相關的觀念（包括表象、概念或命題）相聯(lián)系并發(fā)生相互作用后，轉化為個體的意義的過程，即知識掌握過程是材料的邏輯意義與學生的原有認知結構中的原有觀念相互作用，從而產(chǎn)生個體心理意義的過程。1 2 下一頁         結合概念學習的心理過程，從更普遍的意義上構建化學概念教學的過程模型： 過程感性體驗思考探索導出概念應用反饋內(nèi)容呈現(xiàn)感性材料 創(chuàng)設教學情境步步設疑，討論交流提出問題，合作探究總結交流結果 抽取概念本質應用概念，內(nèi)化鞏固激勵評價，轉

15、換創(chuàng)新方式描述、實驗、提問 閱讀、音響、課件質疑、討論、交流 實驗、探究、自學匯報、總結、整合 重組、提煉、講述模仿、練習、討論 反饋、評價、反思作用概念學習的前提概念學習的關鍵概念學習的中心概念學習的深化 根據(jù)上表，在具體實施概念教學的過程中，可以演變成更多、更具體的教學程序。 3.1“摩爾”教學過程設計 教學過程學習過程活動內(nèi)容感性體驗感知現(xiàn)象以曹沖稱象為背景，引出巨大、微小物體的稱量思想。思考探索思維加工以數(shù)學運算為內(nèi)容，體驗阿伏加德羅常數(shù)，探索阿伏加德羅常數(shù)與質量和相對分子質量的關系。導出概念形成概念引出摩爾概念。應

16、用反饋重構認知通過練習，感受概念內(nèi)涵和外延，總結概念間的關系。 3.2“摩爾質量”教學過程設計 教學過程學習過程活動內(nèi)容感性體驗感知現(xiàn)象以實物照片為背景，感受1 mol物質。思考探索思維加工以數(shù)學運算為內(nèi)容，探索1 mol物質和物質質量間的關系。導出概念形成概念闡述概念內(nèi)涵，構建公式、推導單位，分析概念外延。應用反饋重構認知總結概念間的相互關系。由上述的全新概念“摩爾”和導出概念“摩爾質量”的教學實例中可以反映出，在具體概念的教學中均可以采用概念教學的基本過程模型進行教學。4 概念教學的策略根據(jù)上述關于概念建立的心理過程和概念教學的過程模型的討論，我們可以得出與概念教學過程

17、相適應的解決策略。4.1 形象直觀演示，獲得感性知識通過運用生動的直觀形象，如觀察實驗(演示實驗或學生實驗)、圖表和模型、計算機模擬動畫等，讓學生從中了解有關某概念的部分信息，獲得有關概念的感性認識，為認知結構中接納和理解這一概念奠定基礎。在獲得感性認識的基礎上，指導學生自覺地將觀察到的宏觀現(xiàn)象與物質的微觀變化聯(lián)系起來思考，進而從微觀角度加深對概念的理解。然而，由于人的感知系統(tǒng)的容量有限，教學中應精選直觀教學的內(nèi)容，盡可能采用最常見、最易得、最經(jīng)濟和最形象的直觀內(nèi)容，從而確保學生對感性知識的有效獲取。4.2 分析特征信息，抽象相關信息在教學情境中，有意提供一系列與概念相關的信息，進行辨別、提取

18、和概括。然后從部分事例中已確認的特征信息入手分析各類事例，逐步舍棄干擾信息，使特征信息的精度和準度提高，在此基礎上，將有關特征以一定的方式聯(lián)系組合起來，構成概念的抽象定義。在這一過程中，關鍵要指導學生的思維方法和思維過程。對特征信息進行抽象，有助于用語言清晰準確地表述和有序地記憶這些特征，這就成為學生掌握概念的前提和關鍵。4.3 準確表述內(nèi)涵，清晰界定外延引導學生將與某概念有關的本質特征組合起來，用語言或文字形式加以概括和提煉，即表述，可分為具體性表述和定義性表述，具體性的表述“口語化”特征明顯，所反映的信息一目了然，把握比較容易；而定義性表述則更能反映概念的豐富內(nèi)涵，文字簡練、表達精確、邏輯性強。如化學鍵是相鄰原子間強烈的相互作用。概念的外延常常通過定義中反映特征信息的關鍵詞來限制。如化學鍵概念定義中的“相鄰”、“強烈”。4.4 深化發(fā)展概念，形成概念系統(tǒng)人的思想是由現(xiàn)象到本質、由膚淺到深刻不斷深化、以至無窮的過程。人的認識不斷深化，必然促使概念不斷發(fā)展。如氧化還原反應概念學習經(jīng)歷“氧的得失 化合價升降電子轉移”的過程，從而使概念及其相關概念的定義趨于完善。這說明概念是發(fā)展和變化的，因此，在具體教學中，應尊重學生的認知水平，恰如其分