國內化學觀念與促進觀念建構的教學研究述評

韋新平

摘要：采用內容分析法，對《化學教育》《化學教學》和《中學化學教學參考》三本期刊2003～2013年間刊載的有關化學核心觀念與觀念建構教學研究的105篇文獻進行分析，分別從理論探析、課標與教材、教學設計、教學反思與策略、調查研究和試題研究六個維度概述了國內化學觀念教學的研究現狀。最后，從對化學觀念的界定、觀念建構教學的思路和對學生化學觀念的評價三個方面反思了研究中存在的不足，并提出了改進的建議。

關鍵詞：化學核心觀念；觀念建構教學；內容分析法；研究述評

文章編號：1005–6629（2014）9–0020–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

新課程改革背景下，以知識記憶為核心的教學已無法滿足培養學生的深層思維能力、促進學生終身發展的需求[1]?；瘜W教學應該圍繞核心概念、原理或方法幫助學生發展對化學知識的深層理解力，建構化學核心觀念，即從“知識為本”轉向“觀念建構”。學生能否牢固地、準確地、哪怕定性地建立起基本的化學觀念應當是中學化學教學的第一目標[2]。因此，在化學教學中關注化學核心觀念的形成對落實新課標、推進教學改革有著非常積極的意義。

觀念建構教學是在化學觀念的引領下，使學生通過高水平的思維活動，深刻理解和掌握化學知識，并通過不斷地反思、概括、提升，促進化學基本觀念形成的教學過程[3]。它已成為許多化學教育研究者的重要課題。那么，從化學觀念教學提出至今，取得了哪些研究成果？可能存在哪些問題？哪些地方值得關注？希望本文的探討能給大家提供一些參考。

1 研究過程與方法

本文從文獻研究入手，梳理國內化學觀念與促進觀念建構教學研究的進展。以CNKI中國學術期刊全文數據庫為檢索源，以“化學觀念”和“觀念建構”為檢索詞，選擇“全文”進行檢索，時間限定為2003年1月至2013年12月?？紤]到文獻數量龐大，為縮小范圍同時提高文獻的參考價值，只選取了《化學教育》、《化學教學》和《中學化學教學參考》三本化學領域內最有影響力的教育類期刊。對檢索結果鑒別、篩選后共得文獻105篇（見表1），將其作為研究樣本。

由表1數據可知，國內化學觀念與觀念建構教學研究的數量總體呈上升趨勢，近兩年更是急劇增長，說明越來越多的研究者開始關注這一課題，化學觀念教學很可能在接下來較長一段時間都會成為研究的熱點。

通過對文獻研究內容的分析，從研究類型的不同可以將文獻分為兩大類：理論研究和實踐研究。又根據其具體屬性的不同劃分為六個研究領域。其中，理論研究類文獻可細分為“理論探析”和“課標與教材研究”，實踐研究類文獻可細分為“教學設計”、“教學反思與策略”、“調查研究”和“試題研究”（見表2）。部分文獻會同時涉及多個領域，例如教學設計會提及教學策略的實施建議等，則根據文章論述的重心所在標定其屬性。本文將從這六個維度入手，采用定量統計與定性分析相結合的方法，分析國內化學觀念與促進觀念建構教學研究的現狀。

2 研究結果

2.1 理論探析

理論探析類文獻有21篇，主要解決諸如“化學觀念是什么”、“化學觀念包括什么”之類的問題，闡述觀念的內涵、特點、構成體系和教學價值，或者探討具體的核心觀念如微粒觀、元素觀的含義與實質。例如，關于化學觀念的內涵，王磊認為化學核心觀念是居于學科中心，具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的關鍵性概念、原理或方法[4]。畢華林認為化學基本觀念不是具體的化學知識或知識的簡單組合，是學生通過化學學習，在深入理解化學學科特征的基礎上所獲得的對化學的總觀性認識[5]?？梢钥闯?，無論是“核心觀念”還是“基本觀念”，在本質上都體現為對化學問題的概括性認識，它源于具體知識又超越具體知識，對學生的學習和發展有持久、遷移的作用。

關于化學觀念的構成體系，從科學研究的基本方法和認識物質及其變化的不同視角，會有不同的分類方法。最常見的是從三個維度劃分化學觀念[6]：第一維度體現為對物質的認識，即知識類核心觀念，如元素觀、微粒觀；第二維度體現為技能方法，即方法類核心觀念，如分類觀、實驗觀；第三維度是情意價值類核心觀念，如化學價值觀（見圖1）。通過三個維度促進觀念建構契合了新課程提倡的“三維教學目標”，為實施化學觀念教學明確了方向。

2.2 課標與教材研究

從課標到教材的研究是化學觀念教學研究常見的思路，這一類文獻重點研究化學觀念在新課程標準中的體現，及其在教材中的呈現方式或建構思路。此外，還有作者橫向比較多版本教材圍繞同一核心觀念在內容編排上的特點[7]。也有作者縱向研究同一教學內容，在不同學段教材中的呈現方式和教學價值[8]?？傮w而言，化學核心觀念在教材中的滲透具有階段性、層次性和漸進性的特點[9]。教材注重從情境創設、活動設計、問題設置等角度滲透化學觀念，精選典型“范例”創設真實而有意義的情境，以問題為主線設計多種形式的探究活動[10]。所以，教學中應挖掘教材中內隱的化學觀念，理清概念之間的內在聯系，增強知識的系統性，宏觀把握不同專題的教學以促進學生化學觀念的建構。

2.3 教學設計研究

這部分文獻占據了研究的主體，數量達到了40篇。教學模式的構建與教學案例的開發是其關注的焦點?？茖W、合理的教學模式能夠為廣大教師實施觀念教學提供一個明確的框架，使教學過程有章可循。例如，王磊從課程的靜態分析和教學的動態設計兩方面構建了觀念為本的教學設計模型（見圖2）。首先是針對教學內容和學生特征的靜態分析，明確“教什么”，確立需要建構的化學觀念，并分析與具體知識間的聯系；其次是針對教學情境、問題設計、活動設計和反思策略的動態設計，明確“如何教”，采取什么方式[11]。這種教學設計模型以化學觀念為統領，把知識、學情分析和教學過程設計有機融合了起來。

畢華林提出的“觀念建構”的化學教學設計流程分為五步（見圖3）：（1）明確“基本觀念”，形成思維導向；（2）將基本觀念轉化為以具體事實性知識表述的“基本理解”；（3）把基本理解轉化為“驅動性問題”；（4）針對問題設計具體的“學習情境和探究活動”；（5）引導學生積極“反思評價”促進觀念建構[12]。這種“流程圖式”的觀念教學模式借鑒了Erickson“觀念為本的教學”[13]設計程序和方法，層次清晰、目的明確，具有較強的可操作性，有助于教師更好地引導學生從建構知識到形成觀念。

針對元素化合物專題知識的復習課教學，彭豪提出了基于反應圖的“三階段、三層次”教學模式。首先審視知識結構，識別核心觀念，然后在核心觀念的指導下，引導學生自主繪制以價態和類別為橫縱坐標的物質反應圖（見圖4）[14]。該模式以核心觀念為導向，把知識體系的建立寓于反應圖的動態制作過程，有效解決了元素化合物知識“易學難記”的問題。

對于教學案例中體現的化學觀念，研究發現“微粒觀”、“元素觀”和“轉化觀（變化觀）”出現的頻率較高，體現了這三種核心觀念在化學知識體系中的基礎性和重要性。同時也發現，“元素化合物”和“化學平衡”相關專題得到了較多的關注。這是因為這兩塊知識涉及多種物質的性質及轉化關系，具有系統性和完備性的特點，微粒觀、元素觀和變化觀等核心觀念有助于統領教學，整合知識點，實現知識的結構化和功能化。

2.4 教學反思與策略研究

化學觀念以具體知識為依托，教師在實施觀念建構教學的過程中需要借助各種教學手段和教學策略將客觀存在的知識形態轉化為學生腦海中的化學觀念[14]。由于文獻中的教學策略大多建立在對實踐反思的基礎上，故本文將兩者歸為一類。該類文獻共有23篇，通過對文獻的分析可以發現，促進化學觀念建構既有總括性的教學策略，也有針對性的教學策略。

總體而言，實施觀念建構教學可采取以下五點策略：（1）以化學基本觀念為教學目標，統領具體知識教學；（2）合理利用教材和各種資源創設教學情境；（3）設置“問題組”驅動學生思維；（4）以實驗、調查等活動形式引導學生探究，體驗知識的價值；（5）運用交流、評價促進觀念內化[15]。

另外，針對具體化學核心觀念的培養，文獻中也提到了一些獨具特色的教學策略。例如培養學生的微粒觀，可以采用“類比法”[16]，聯系實際類比生活中的素材，如在講述原子核外電子層排布時類比洋蔥解釋電子層由近及遠一層一層地排布；培養學生的元素觀可采用“概念圖”策略[17]，以元素為中心梳理知識間的邏輯關系，形成對元素認識的概念圖。還可以利用“角色扮演法”[18]促進學生對化學變化觀的認識，例如讓幾個分別代表氧原子和氫原子的學生配合音樂和動作表演水的電解過程，讓學生在有趣的氛圍中增進對化學變化的條件、過程和結果深層次的理解。近年來，錢揚義課題組研制的“520化學開胃菜”撲克牌[19]，開創了一種以化學物質和元素類別為主題的化學游戲玩法，這對于學生分類識記化學物質，形成分類觀與元素觀都有著積極的作用。

綜上所述，教學情境創設、驅動性問題設置、實驗探究、交流評價活動的設計，能夠啟發學生對知識的深層次思考。運用多樣化的教學策略有助于學生把握知識的內在聯系，發展抽象思維能力，掌握化學學科的學習方法，形成解決問題的基本思路，感悟知識中蘊含的化學觀念，促進化學核心觀念的建構。

2.5 教學調查研究

調查研究類的文獻主要為采用問卷法、訪談法、觀察法和實驗法等技術性研究手段，對學生化學觀念的發展水平或觀念建構教學的效果進行的實證研究。針對學生化學觀念的評價，黃瓊等采用問卷測試和個別訪談法調查了不同年級、學校學生的微粒觀認識水平[20]，發現當前中學生的微觀認識水平較低，微粒相關知識的積累與微粒觀認識水平的提高并不呈相關關系。黃都等采用“繪制猜想圖”的手段讓學生繪制棉花糖和鋼鐵的內部結構圖，以診斷其微粒觀模型構建的水平[21]，研究發現學生腦海中對物質的微觀認識存在大量前概念，顯微鏡的使用、分子模型制作、生活化的對比處理能夠幫助學生提高微觀認識水平。針對觀念教學的實施效果，王晶等通過問卷調查、活動觀察和訪談等研究方法調查了學生在參加化學手持技術校本課程學習后變化觀、實驗觀等化學觀念的轉變情況[22]，發現基于手持技術的化學實驗教學能夠有效促進學生化學觀念的建構。王鵬等對分類觀促進學生元素化合物知識學習的有效性進行了實驗班與控制班的對比實驗研究[23]。結果表明，基于分類觀的教學顯著提高了學生的成績，有助于學生準確理解、識記物質的性質。

調查研究既可以幫助教師科學地評價學生化學觀念發展的程度，也能夠探究觀念建構教學相對傳統教學的優勢所在。從學生反饋得到的信息對教師改進觀念教學有非常大的幫助?？上н@方面的文獻只有7篇，研究相當匱乏，應該給予更多的關注。

除了以上五個方面，命題研究也形成了一個獨特的研究視角，為促進學生化學觀念的建構提供了一種新的思路。在試題中滲透化學觀念性知識，有助于學生理解化學學科的思考方式，深入挖掘知識的內涵，提升化學思維能力[24]。那么，高考試題中是否滲透了化學核心觀念？如何編制基于化學核心觀念的試題？這都是非常有價值的、值得努力的研究方向。

3 研究啟示

總體而言，國內化學觀念的教學研究經歷了一個從提出化學觀念到豐富觀念體系，再到觀念建構教學的發展過程。理論研究的深化為觀念建構教學實踐的探索奠定了基礎，教學實踐的經驗反過來又促進了觀念理論體系的完善。針對國內化學觀念教學的研究現狀，筆者提出幾點思考，希望能給大家帶來一些啟示。

3.1 對化學觀念本體的界定要清晰

教學設計是一個從理論到實踐的研究過程，化學觀念教學的前提是要對所培養核心觀念的內涵有清晰的界定。而通過對教學設計類文獻的分析發現，部分研究對化學觀念的界定很模糊，淺嘗輒止、流于形式。例如，作者會提到教學中滲透了某種化學觀，那么該觀念的實質是什么？與具體化學知識間存在怎樣的邏輯關系？學生需要構建怎樣的認識架構？掌握什么思想方法？這些都沒有在文章中體現出來。個別研究中對化學觀念的界定實質上還是知識的簡單組合，殊不知化學概念與化學觀念是不同的，例如微粒相關知識與微粒觀，學生掌握了微粒的知識并不能代表就形成了微粒觀。

體現化學觀念的教學絕不等同于基于觀念建構的教學，對化學觀念本體即內涵與外延清晰的界定是實施觀念建構教學的第一步。筆者認為，化學核心觀念的內涵是一致的，但外延卻因教學階段的不同而有所差異。例如，微粒觀的內涵無論在哪一學段都是“從微粒的角度對物質及其變化等化學基本問題的概括性認識”。在初中階段，微粒觀外延是對“微粒本身”、“微粒與物質構成”、“微粒與化學變化”三個方面的認識；而在高中有機化學專題，微粒觀的外延是對“微粒組成與結構”、“微粒間的相互作用與變化”、“微粒結構與性質的關系”三個層次的認識。對觀念的界定要符合知識的階段性特點，也要符合學生的認知發展水平。

3.2 觀念建構教學的思路要明確

化學事實、概念和原理不會自動生成化學觀念，需要通過觀念教學來引導、促進學生化學觀念的建構。通過對化學觀念教學設計案例的分析，發現許多教學案例并沒有明確的、體現觀念建構教學特點的思路，設計比較隨意，與傳統教學模式并沒有太大的區別。上文綜述的幾種觀念建構教學模式，在實際教學中并沒有多少人合理地運用。因此，建議應以上文提到的教學設計模式為指導來完善觀念建構的教學思路：以化學核心觀念為統領確立教學目標，將化學觀念細化為清晰、具體的認識層次，梳理知識的內在聯系與層級關系，提煉學習的思維方法。對于教學過程的設計，應設置層次遞進的驅動性問題，開展實驗探究、交流和反思等多樣化的教學活動促進學生化學觀念的建構。

3.3 應強化診斷與評價學生的化學觀念水平

雖然當前化學觀念教學在實踐層面取得了一定研究成果，但研究仍然不夠深入?？傮w而言，經驗性、思辨性研究較多，如闡述觀念理論，設計教學案例和提出教學策略；調查、實證研究較少，且研究手段單一，研究方法科學性值得考究。學生是否建立了化學核心觀念不能單純地憑經驗來斷定，需要科學地衡量其觀念發展的水平。調查數據的匱乏也難以有力地佐證觀念建構教學相對于傳統教學的優勢所在。此外，調查研究中所用的問卷、測試卷內容效度如何？研究工具和數據統計是否科學、可靠、有效？如何編制專門的量表，有針對性地診斷學生某種核心觀念發展的水平、化學思維中存在的障礙？這些問題目前還沒有相關的研究跟進。因此，注重研究手段的多樣化與研究方法的科學性是化學觀念教學實證研究中尤須關注的地方。建議采用“二段式測驗”、“口語報告法”、“活動表現評價法”等多樣化的研究手段強化診斷與評價學生的化學觀念水平，使研究更科學、更全面、更深入。

參考文獻：

[1][13] H. Lynn Erickon著.概念為本的課程與教學[M].北京：中國輕工業出版社，2001.

[2]宋心琦，胡美玲.對中學化學的主要任務和教材改革的看法[J].化學教育，2001，（9）：13.

[3]畢華林，盧巍.化學基本觀念的內涵及其教學價值[J].中學化學教學參考，2011，（6）：3～6.

[4]王磊，范曉瓊，宋萬琚等.在新課程中如何進行基于核心觀念建構的教學設計——“新世紀”課程標準實驗教科書《化學1（必修）》第2章第1節”元素與物質的分類”教學設計與實施研究[J].化學教育，2005，（1）：17～20.

[5]畢華林，杜明成.基于化學基本觀念構建的教科書設計[J].化學教育，2007，（10）：11.

[6]莘贊梅.應用系統思考整體把握“微粒觀”的建構和發展[J].中學化學教學參考，2012，（7）：21～24.

[7]魏樟慶.從教材到教學的研究——以“原電池”為例[J].化學教育，2012，（4）：23～25.

[8]秦蕾.淺析“電解水實驗”在不同教學階段的應用[J].化學教育，2010，（9）：33～34.

[9]畢華林，亓英麗.高中化學新課程教學論[M].北京：高等教育出版社，2005.

[10]胡巢生.教材微粒觀建構方式的分析與啟示——以新課標魯教版九年級《化學》第二單元為例[J].化學教學，2013，（8）：26～29.

[11]王磊，張毅強，喬敏.觀念建構為本的化學教學設計研究[J].化學教育，2008，（6）：7～12.

[12]畢華林，崔素芳.促進“觀念建構”的化學教學設計[J].中學化學教學參考，2011，（8）：3～6.

[14]彭豪.運用“反應圖”促進學生化學知識與核心觀念建構的探索研究[J].中學化學教學參考，2012，（5）：17～20.

[15]畢華林，辛本春.促進“觀念建構”的化學教學策略[J].中學化學教學參考，2011，（7）：3～5.

[16]李翠華.例談幫助初中生形成微粒觀的策略[J].化學教學，2012，（12）：38～40.

[17]梁永平.論中學生化學元素觀的建構[J].化學教育，2007，（11）：10～15.

[18]陳友樓，張旭東.促進初中學生構建物質化學變化觀的策略[J].化學教育，2013，（12）：50～52.

[19]任競昕，林建芬，錢揚義等. 520“化學開胃菜”撲克教育游戲[J].中學化學教學參考，2013，（12）：41～43.

[20]黃瓊，畢華林.中學生物質變化微觀認識水平的調查研究[J].化學教育，2009，（10）：46～49.

[21]黃都，佛麗.猜想圖在診斷學生微觀模型構建水平方面的應用[J].化學教育，2013，（5）：36～40.

[22]王晶，鄭長龍，徐潔等.手持技術促進學生化學變化和化學實驗觀念轉變的實證研究[J].化學教育，2011，（3）：16～18.

[23]王鵬，楊承印，譚小春.基于分類觀的物質知識教學實證研究[J].化學教育，2013，（1）：32～34.

[24]江合佩.以提升學生學習能力為本的觀念性試題研制策略[J].中學化學教學參考，2013，（7）：56～59.