一 概念形成的策略

概念形成是认知心理学的专用术语,指的是学习者从大量的同类事物的具体例证中,以辨别、抽象、概括等形式得出同类事物关键特征的学习方式及其控制①。在化学教学中,“概念形成”有多种实现途径。

  1. 运用生动的直观形象,使学生获得有关概念的感性知识

通过观察教师的演示实验、图表模型、投影幻灯等,学习者从中立刻可以了解有关某概念的部分信息,为认知结构中接纳和理解这一概念奠定了基础。例如,观察碘晶体的受热实验,学生一旦发现碘不经熔化即成紫色蒸气

① 邵瑞珍等:教育心理学,上海教育出版社 1988 年版,第 79 页。

① 邵瑞珍等:教育心理学,上海教育出版社 1988 年版,第 113 页。

的事实,则极易把握“升华”概念的本质特征。

在获得感性认识的基础上,学生应自觉地将观察到的宏观现象与物质的微观变化联系起来思考,进而从微观角度加深对概念的理解。又如,经演示比较,学生不难发现:同浓度、同体积的盐酸和醋酸的导电能力不同。由此引发思考:灯泡的“亮”和“暗”与两种酸的何种属性有关?影响溶液导电的微观因素是什么?最后从离子浓度的大小关系上揭示“电离度”、“弱电解质”、“电离平衡”等概念的微观涵义。

  1. 分析化学概念的特征信息,将有关的知识抽象化

在教师或教材设定的概念学习情境中,有意提供了一系列与概念相关的信息,要求学习者辨别、提取和概括。例如,在学习“化学平衡状态”这一新概念时,课本提供的信息是:在一定的温度、压强下,2 体积的 SO2 和 1 体积 O2 混合反应或在相同条件下 SO3 分解,虽经两种不同的途径,但最终得到组成完全相同的混合体系;教师也可引入合成氨等例子作进一步旁证,从中使学习者把握“可逆反应”、“正反应和逆反应的速度相等”、“组分含量不变”等特征信息。接着,再从部分实例中已确认的特征信息入手分析各类实例,逐步舍弃干扰的信息,使特征的精确性和清晰度更高。在此基础上, 将有关特征以一定的联系方式组合起来,即构成概念的抽象定义。

又如,抓住与“电解质”概念有关的特征信息“水溶液”、“熔化态”、“能导电”、“化合物”等,即可将“能导电的单质(如银、铜等)”、“溶于水并与水反应生成另一化合物(如 NO2、SO2 等)”之类干扰概念理解的种种因素弃去。一旦学习者能自觉地通过有关特征进行分析,并对特征信息进行抽象,则有助于用语言清晰地表述和有序地记忆这些特征。这是掌握概念的前提。

  1. 用语言准确地表述定义,清晰地界定概念的外延

在概念学习时,教师有意引导学生将与某概念有关的本质特征组合起来,用语言或文字形式加以概括提炼,这一过程在逻辑学上称为“下定义”。定义是对已经掌握的事实材料,在感知和表象的基础上经过分析、综合、比较、抽象及概括等逻辑思维过程所得出的结论,下定义并不要求用背诵概念内涵来认知概念图式所蕴含的信息,而是从完整的定义中揭示与所属的同类事物和其他同位概念的关系,最终达到准确地认识和运用概念的目的。

根据学习者的年龄和抽象概括能力的差异,化学教材中分化出两种概念的定义形式,即具体性表述和定义性表述。初中化学涉及到的一部分概念, 常用直接观察或罗列比较的具体性表述,容易为初学者所接受。到高中阶段, 具体性表述趋于减少,代之以定义性表述,具体性表述的“口语化”特征比较明显,所反映的信息一目了然,无须推敲斟酌即可把握,如“像石蕊、酚酞这类能跟酸或碱溶液起作用而显示不同颜色的物质叫做酸碱指示剂”、“像O2、H2、H2O 这类用元素符号来表示物质分子组成的式子叫做分子式”、“像SO4 这样在许多化学反应里作为一个整体参加的原子集团,叫做原子团”等等均属此列。

定义性表述则更能反映概念的丰富内涵,文字简练,表达精确,逻辑性强。如“相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用,通常叫做化学键”、“使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解”、“所谓合金就是两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成

的具有金属特性的物质”等等。

通过比较可知,具体性表述往往凭借一些直接、鲜明的感性材料(如实验、图表、模型、数据等)进行概括,语言的逻辑性稍逊一些,适于低年级学生口头表述;定义性表述除具备有关概念的必要的感性基础以外,还应经过去伪存真、去粗取精的抽象思维过程,抓住概念的本质特征进行严密、准确的定义。

概念的外延常常通过定义中反映特征信息的关键词来限制。如化学键概念定义中的“相邻”、“强烈”,电解概念定义中的“电流”、“电解质”、“氧化还原反应”,溶解度概念定义中的“一定温度”、“100 克溶剂”、“饱和状态”等等,省略其中任何一个,均使对应概念的定义出现“外延扩大”的逻辑错误。

此外,在表述概念的定义时,学习者容易犯的错误还有:定义中引入多余条件(如“某温度下,一定量的溶液里所含溶质的量称为该溶液的浓度”、“凡能跟酸起反应生成盐和水的金属氧化物,叫做碱性氧化物”);循环定义概念(如“同一系列的有机物称为同系物”、“硬度较高的水称为硬水”); 用概念的同义语下定义(如“在元素周期表中占同一位置的元素叫同位素”) 等等。上述错误导致影响概念图式蕴含信息的准确性和完整性。

因此,学习者广泛结合实例,善于从各方面揭示概念的本质特征,由此入手明确概念的外延,这对学好用定义性表述的概念尤为重要。

  1. 逐步深化和发展概念,在应用过程中建立概念系统

在初学化学时,有些概念的定义往往显得粗略,留有发展的余地,随着学习者化学知识的积累,定义的表述也将逐步精确,这就要求学习者认知结构中已有的概念图式作相应的转变。例如,初三学生在刚学完“元素”这一概念时,只知道具有相同核电荷数的同一类原子的总称,对“类”字的理解是肤浅的,进而学了“离子”概念,才知道离子也包含在元素概念之内,具有类属关系,到高中学了“同位素”概念之后,又明白了同一元素中还可能存在不同种的原子等等。

人的思想是由现象到本质,由比较肤浅地认识本质到比较深刻地认识本质,这样不断深化下去,以至无穷。人的认识不断深化,必然促使概念不断发展。又如,“氧化”、“还原”概念在初中阶段是从“得氧”、“失氧” 开始认识的,着重强调这两个概念的对立性,继而又以 CO 还原 CuO 为实例说明了氧化反应、还原反应的统一性,充实了概念的内涵。到高中阶段,特别是学习了物质结构理论之后,要求从电子发生转移的微观角度去认识并揭示反应的本质,从而使氧化还原反应及其相关概念的定义趋于完善。

当学习者初步形成某一化学概念后,不应停留在下定义或做注解的水平上。除了将所学概念进一步具体化,更重要的是学会运用概念,将已学概念推广或引申到同类事物或相关事物中,解决新的问题。例如,学了“电离” 概念后,应将其应用于解释强、弱电解质的导电性,从中引申出“电离平衡”、“电离度”等新的概念。又如,掌握了“共价键”概念的特征,即可说明原子晶体的形成和有关的物理性质等。

概念应用的另一操作是,将已学概念作为新学概念的“参照系”,从而进行比较分析,以搞清相似概念之间的异同和内在联系。如元素与原子、置换与取代、加成与化合、加聚与缩聚、还原反应与还原产物等等,每对概念之间既有联系,又有区别,以旧比新,认同求异,有助于形成清晰的概念图

式。

在应用过程中,有意识地按一定的逻辑顺序进行纵横联系,不难建立概念的网络体系。例如,以“原子”为物质结构网络中的核心成分,通过得失电子引出阴、阳离子,它们互相结合产生离子键和离子化合物,原子之间通过电子云重叠形成共价键和共价化合物,从离子化合物、共价化合物又进一步带出离子晶体、原子晶体和分子晶体等概念,这样,不仅使有关物质结构的一系列概念具体化,更重要的是体现了基本概念和导出概念之间的各种关系,如递进、衍生、分解、扩展、综合等等,有助于整理分散的知识,把握概念之间的相互关联,强化记忆和灵活运用概念的能力。

学习心理学认为,一个重要的概念,是在概念的系统中形成和发展的。一个概念只有纳入相应的系统中,才能被学生全面、深刻地理解和掌握。在个别分散的概念所组成的相互关联的概念系统中,每个概念有自身的上位概念或下位概念或同位概念,一旦理清这些关系,新概念在原来认知结构中的位置即可确定,便构成新的化学概念图式。可见,引导学生从核心概念展开构筑化学概念系统的思路和程序,是十分必要的。