葉靜怡

摘要： 通過問卷調(diào)查、半結(jié)構(gòu)訪談等方法對初三學(xué)生關(guān)于“溶液”相關(guān)的迷思概念進行探查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生在“溶液的形成”、“溶解度”等方面都不同程度地存在迷思概念，而且這些迷思概念的產(chǎn)生有以下原因：（1）學(xué)生對“溶液”概念只有宏觀上而沒有微觀上的認識；（2）生活上的經(jīng)驗也會對學(xué)生的概念理解造成影響；（3）學(xué)生習(xí)慣將自己學(xué)習(xí)過的知識擴大到對所有關(guān)于“溶液”概念的理解。

關(guān)鍵詞：溶液；迷思概念；微觀表征；概念轉(zhuǎn)變

文章編號：1005–6629（2013）8–0017–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 研究背景及目的

化學(xué)一直被認為是較難學(xué)習(xí)的科目之一，存在一系列的迷思概念[1]。迷思概念是人們在正式學(xué)習(xí)科學(xué)之前，就已具有描述及解釋科學(xué)現(xiàn)象的系統(tǒng)架構(gòu)，這些系統(tǒng)架構(gòu)常與科學(xué)家的觀點不同，并且在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境下不易被改變。需要強調(diào)的是，這里所指的“概念”是廣義的，它與一般心理學(xué)上“概念”的含義有所不同，它是指關(guān)于某一對象的觀點、看法[2]。

另一方面，有學(xué)者認為化學(xué)學(xué)習(xí)包括宏觀、微觀、符號三種水平，在化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者需要在心理上形成對物質(zhì)及其變化的三種表征形式：宏觀表征、微觀表征和符號表征，并在三者之間進行心理轉(zhuǎn)換[3]。一些研究表明，學(xué)生對物質(zhì)的微粒性感到難以理解，同時在對化學(xué)符號進行解釋時也遇到困難，這就成為化學(xué)難的一大原因[4]。

初三學(xué)生剛剛接觸化學(xué)，由于物質(zhì)的粒子觀、化學(xué)符號觀還沒有成熟，一些片面、不完整的生活經(jīng)驗時常造成迷思概念的出現(xiàn)。《溶液》單元中學(xué)生的迷思概念尤為明顯。因此，本研究希望找出學(xué)生關(guān)于“溶液”的迷思概念，并試圖設(shè)計“宏觀-微觀-符號”三重表征教學(xué)法促進學(xué)生溶液迷思概念轉(zhuǎn)變。

2 初三學(xué)生“溶液”迷思概念研究

為了充分了解初三學(xué)生關(guān)于“溶液”迷思概念及其成因，筆者采用問卷調(diào)查及半結(jié)構(gòu)訪談兩種方法進行研究。

2.1 問卷調(diào)查

為了較大范圍探查初三學(xué)生關(guān)于“溶液”的前概念，采用問卷調(diào)查法。

2.1.1 問卷設(shè)計

（1）問卷涉及的主要內(nèi)容

初三學(xué)生在學(xué)習(xí)《溶液》單元之前，對“溶液”并不是一無所知的，通過生活經(jīng)驗還是習(xí)得了不少關(guān)于“溶液”的前概念，但這些前概念當中，學(xué)生可能有一部分存在迷思。不少研究對學(xué)生的“溶液”迷思概念進行探查，其中涉及的迷思概念集中在溶液的基本特征、溶解后溶質(zhì)是否還存在、物質(zhì)溶解的限度、溶解度受什么因素影響等方面[5]。

人教版教材中《溶液》單元的課題中主要涉及幾個概念：“溶液的基本特征”、“飽和溶液”、“不飽和溶液”、“溶解度及其影響因素”、“溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)”等幾個概念，除了“溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)”的計算以外，這些概念都與學(xué)生所持有的前概念密切相關(guān)。

綜合先前研究及人教版教材中《溶液》單元的課題內(nèi)容，本調(diào)查確定以《溶液》單元前兩個課題“溶液的形成”、“溶解度”兩大部分中的內(nèi)容為核心設(shè)計調(diào)查問卷。

（2）問卷題目的形式

目前對迷思概念的研究中，問卷調(diào)查多采用“二段式（two-tier）診斷工具[6]，第一階段是判斷題或者單一選擇題形式，第二階段為理由選項。這樣的問題設(shè)計相對來說有利于對學(xué)生的迷思概念有個較完整的了解。但也有局限，比如說，對第二階段的理由選項，問卷設(shè)計的考慮要非常周全，否則有可能出現(xiàn)問卷中沒有學(xué)生腦海中的理由，導(dǎo)致學(xué)生亂選而影響研究結(jié)果。所以，本次問卷調(diào)查主要以判斷題形式出現(xiàn)，而對理由的描述，將在半結(jié)構(gòu)訪談中完善。

參考相關(guān)文獻，調(diào)查問卷擬定迷思概念探查問題共15道，以判斷題的形式提問，以方便數(shù)據(jù)處理及量化調(diào)查結(jié)果。

2.1.2 調(diào)查對象

2013年1月，選取廣州市一所學(xué)校初三年級兩個普通班共95名學(xué)生作為問卷調(diào)查對象。這兩個普通班在年級排名中等，較能代表學(xué)習(xí)成績中等的學(xué)生的水平。

2.2 半結(jié)構(gòu)訪談

通過問卷調(diào)查無法獲知學(xué)生對命題判斷的理由，故有一定的局限性。本研究通過半結(jié)構(gòu)訪談進一步了解學(xué)生做出判斷的原因，從而能比較全面地分析迷思概念產(chǎn)生的來源。

2.2.1 訪談提綱

訪談提綱以問卷調(diào)查中出現(xiàn)較多問題的內(nèi)容為主：

（1）純水是溶液嗎？為什么？

（2）你認為“糖水的下部比上部甜一些”嗎？為什么？

（3）你認為“溶液應(yīng)該是顏色均一的”嗎？為什么？

（4）如果一種固體物質(zhì)未能完全溶解于水，那么它屬于溶液的一部分嗎？為什么？

（5）你認為物質(zhì)溶于水以后，形成新物質(zhì)了嗎？為什么？

（6）你認為不同的物質(zhì)在一定量的水中溶解的量一樣嗎？為什么？

（7）你認為升高溫度能使所有的物質(zhì)在水中的溶解量增加嗎？為什么？

以上問題，主要讓學(xué)生從宏觀和微觀的角度來解釋自己的想法，同時也會記錄交流中一些提綱沒有列出但是學(xué)生提到的內(nèi)容。

2.2.2 訪談對象

在問卷調(diào)查后，每班選取3名調(diào)查問卷中錯答率較高（約70%以上）的學(xué)生為訪談對象，了解其想法與科學(xué)概念不同的原因。

2.3 研究結(jié)果與分析

2.3.1 問卷調(diào)查結(jié)果

本次調(diào)查共發(fā)放問卷95份，回收有效問卷90份，問卷回收率 94.75%，問卷題目及調(diào)查結(jié)果見表1。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，總體而言，初三學(xué)生在學(xué)習(xí)“溶液”的科學(xué)概念前已經(jīng)對其有一定的認知，關(guān)于溶解度的題目大部分錯答率均低于20%。因生活上經(jīng)常遇到需要增大物質(zhì)的溶解量、溶解速率的情況，學(xué)生已經(jīng)對相關(guān)概念有一定的了解。對于溶解時放熱或者吸熱的現(xiàn)象，學(xué)生比較少接觸到，錯答率約為33.33%。題目中錯答率較高的有三道，分別是第5、6及第7題，均是涉及溶液的基本特征?？梢?，雖然初三學(xué)生在日常生活中遇到不少的“溶液”，但是對其了解只是片面的。

2.3.2 訪談結(jié)果

訪談以調(diào)查問卷中的問題為綱要進行，由此獲得了不少有價值的信息。通過訪談得出學(xué)生對自己所持有的迷思概念的解釋，歸納如下：

認為“純水是溶液”的學(xué)生認為液體就是“溶液”，因為它是“100%的水溶液”。這明顯是并未了解“溶液是包括溶劑和溶質(zhì)的混合物”的科學(xué)概念所致。

認為“糖水的下部比上部甜一些”、“溶液應(yīng)該不是顏色均一的”，“因為未溶于水的食鹽也屬于食鹽水的組成部分，而且由于鹽或者糖等物質(zhì)比水重，所以它們會下沉，導(dǎo)致下部的溶液濃度更大，所以下部的糖水比上部甜，如果是有顏色的溶液，其顏色就不均一”。

認為“物質(zhì)溶于水后生成了新物質(zhì)”，“因為CO2溶于水會與水反應(yīng)生成H₂CO₃，故糖溶解于水，應(yīng)該也會發(fā)生同樣的情況。

認為“不同的物質(zhì)在一定量的水中溶解的量是一樣的”，“其實也不知道是否一樣，只是猜的”。

認為“升高溫度能使所有物質(zhì)的溶解量增大”，因為煮糖水的時候往往加熱后本來還沒有溶解的糖也溶解了，對于其他物質(zhì)也該是這樣的。

有趣的是，一位被訪學(xué)生認為“物質(zhì)溶解后就消失了”，但是當被問及溶液的質(zhì)量的時候，一受訪學(xué)生則認為應(yīng)該是等于被溶解的物質(zhì)加上水的質(zhì)量，顯然，這與他的“物質(zhì)消失論”是矛盾的，但迷思概念依然存在。

2.3.3 結(jié)果分析

從問卷調(diào)查中可知，初三學(xué)生由于具有一定的生活經(jīng)驗，對《溶液》單元的部分知識具有較好的認知，但是也對某些問題存在迷思概念，從訪談中可以了解學(xué)生產(chǎn)生這些迷思概念的原因。結(jié)合訪談中可以看出：

（1）學(xué)生在接受溶液的科學(xué)教育之前，基本上對這個概念只有宏觀上而沒有微觀上的認識，基本上沒有人能從微觀的角度來解釋或者描述他們自己的“溶液”概念。類似“物質(zhì)溶于水是以離子或是分子的形式存在”，“溶液在形成的過程中物質(zhì)的粒子會在溶劑中擴散”，“溶液中的離子或者分子是均勻分布在水分子的間隙中”等這些微觀概念還沒有形成，從而才會存在“溶液應(yīng)該不是均一的”等迷思概念。

（2）生活經(jīng)驗也會影響學(xué)生對概念的理解，例如他們會認為“糖水的下部比上部甜”，也會認為“溶液應(yīng)該是沒有沉淀的”是錯誤的，學(xué)生是將還沒有混合均勻的糖水視作溶液、將沒有溶解于水的沉淀也當作是溶液的一部分。學(xué)生這些迷思概念源于不完整的經(jīng)驗，同時也是沒有對宏觀現(xiàn)象進行合理的微觀表征所致。

（3）對于“溶液的形成”概念及訪談?wù)邔ψ约核值母拍畹脑蚪忉?，可發(fā)現(xiàn)一個明顯的特點，就是他們習(xí)慣將自己學(xué)習(xí)過的知識擴大到對所有關(guān)于“溶液”概念的理解。例如，“對物質(zhì)溶于水是否形成新物質(zhì)”的問題，學(xué)生趨向以CO2溶于水的這個例子作解釋，認為形成了新物質(zhì)，實際就是根據(jù)之前所學(xué)知識對新命題進行推論判斷，這是學(xué)生常見的思維模式，以偏概全。

3 研究結(jié)論與啟示

《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評價標準》第九單元《溶液》的學(xué)業(yè)水平達標要求中的“過程與方法”提到“通過常見物質(zhì)的溶解性、飽和溶液的形成等實驗，體會宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)之間的聯(lián)系?！盵7]可見，質(zhì)量評價標準對學(xué)生關(guān)于溶液概念的理解已經(jīng)不能僅限于宏觀現(xiàn)象，而應(yīng)該深入到微觀本質(zhì)上。初三學(xué)生學(xué)習(xí)物理及化學(xué)以后，逐步形成微觀的物質(zhì)概念，也開始可以用微觀概念來理解宏觀現(xiàn)象。因此，可嘗試引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)的微觀表征形成科學(xué)的溶液概念，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)的微觀表征與自己之前錯誤的宏觀表征之間的矛盾，進而推翻原有的錯誤概念。

結(jié)合研究的結(jié)論，教學(xué)中可以從以下幾方面努力：

第一，通過多呈現(xiàn)各種微觀圖示，指導(dǎo)學(xué)生從微觀的角度看待溶液的構(gòu)成；

第二，通過微觀圖示的繪制，讓學(xué)生體會并描述溶液形成的過程；

第三，通過對溶解度曲線圖線的分析，學(xué)生可了解物質(zhì)溶解度是有限的，不同物質(zhì)在相同溶劑中的溶解度是不同的，且會隨著溫度變化而變化；同時，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)，并不是所有物質(zhì)的溶解度都隨著溫度升高而增大，這樣能夠引發(fā)認知矛盾，從而促進原本迷思概念的轉(zhuǎn)變。

《溶液》單元在整個初中化學(xué)的知識結(jié)構(gòu)當中，起到過渡性的作用，它能解釋酸堿鹽溶液的形成和構(gòu)成，因此它對以后的學(xué)習(xí)起到十分重要的鋪墊作用，因而在教學(xué)中轉(zhuǎn)變學(xué)生的迷思概念能在一定程度上促進后面章節(jié)的教學(xué)。

參考文獻：

[1][4] Keith Taber （2002）. Chemical misconceptions - Prevention， diagnosis and cure. London： Royal Society of Chemistry，7.

[2]蔡鐵權(quán)，姜旭英，胡玫.概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2009：53.

[3]黃婕.“宏觀-微觀-符號”三重表征的化學(xué)學(xué)習(xí)研究[D].濟南：山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.

[5][6]陳淮璋，黃萬居，賴文榮.國小學(xué)童對水溶液概念的認知與迷思概念之初探[J].科學(xué)教育研究與發(fā)展季刊，2002：1～16.

[7]廣州市教育局教學(xué)研究室.廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評價標準[S].廣州：廣東教育出版社，2009：171.