1““电解质溶液电解质溶液””概念学习中概念学习中““相异构想相异构想””的调查研究的调查研究钱华钱华1 1 ，， 李广洲李广洲2 2（（1 1．南京市中华中学，江苏南京．南京市中华中学，江苏南京 210006210006 ；；2.2.南京师范大学，江苏南京南京师范大学，江苏南京 210012210012）） 2摘摘 要要化学概念是从大量化学事实（实验结果）及逻辑思维结果概括抽 象出来的，是反映化学本质属性和共同特征的一种科学抽象，是认知 结构的节点 本文作者通过调查研究发现学生头脑中“相异构想”产生的原因 主要来自：（1）学生主体的思维品质欠缺；（2）相关概念的干扰；（3）学生 的认知、情感、动机等因素的影响；（4）教师的教学和教材的呈现在此基础 上提出了进行概念转变教学的两条策略：加强实践体验，丰富感性认 识；通过学生自主探究，建构完整的认知结构同时提出了两点思考， 转变“相异构想”应贯彻因材施教的原则，转变“相异构想”应与培 养学生良好的学习方式一致起来关键词关键词： 电解质溶液 相异构想 概念转变策略 3化学概念是从大量化学事实（实验结果）及逻辑思维结果概括抽 象出来的，是反映化学本质属性和共同特征的一种科学抽象,是认知结 构的节点。
它是化学理论的基本要素，是化学的科学语言1】在我们的化学教学实际中，一直存在着很强调化学概念的教学，但同时却存 在着学生对化学概念又很不清楚的现状最近对应届高三学生的调查 结果显示：92.5%的学生认为化学概念在中学化学中所占的地位较重要， 30.2%的学生觉得学习化学基本概念、基本理论最困难学生在学习抽 象的化学概念时经常受到“相异构想”的困扰1 相异构想相异构想 研究者们把我们对科学现象和科学概念的一些由自己的感性认识 得出的理解和想法称为相异构想（alternative frameworks） “相异” 是指个人由自己的感性认识得出的理解和想法，与科学概念不一致 相异构想使我们难以运用科学的眼光看问题，不能用科学的思维研究 问题我们的相异构想大部分是在学习之前形成的，因此国际社会有 时又把它称为“前概念” （preconceptions） ，当然， “前概念”中有错 误的，也有正确的，这儿研究的是错误的“前概念”或“前概念”中 的错误成份建构主义理论认为，学生总是以已有的知识经验为基础 来建构对新知识的理解，在学习化学时，学生是以这种原始的认知结 构来建构新知识的当新知识与原有构想相符时，他会很容易理解并 接受，纳入认知结构，顺利完成认知结构的同化过程。
当新知识与原 有构想矛盾时，则必须经过认知结构的顺应才能接纳新知识，而实现 顺应是有条件，也是相当困难的所以，学生的“相异构想”有以下 几个特性：（1）特异性；（2）肤浅性；（3）顽固性；（4）隐蔽性 【2】2 对对““电解质溶液电解质溶液””概念学习中学生概念学习中学生“相异构想相异构想”的探查的探查 2.1 探探查查目的目的 （1）了解高中各年级学生对“电解质溶液”概念掌握的现状； （2）了解高中生关于“电解质溶液”概念中存在的各种相异构想； （3）分析产生以上相异构想的主要原因 2.2 探探查查方式方式 本次研究采用了问卷调查和个别访谈的方式问卷调查：共发放 调查问卷 159 份，收回问卷 150 份，其中无效问卷 5 份（主要指未按 要求作答，如大多数题只做出选择，未按要求给出解释） ，有效问卷 145 份，其中高一年级 53 人占 36.6%,高二年级 48 人占 33.1%，高三年4级 46 人占 30.3% 个别访谈的对象为问卷答案有典型意义的学生，同时兼顾化学学 习中各种层次的学生 2.3 问问卷卷设计设计 由于个人认识来源于学生的日常生活经验，是学习者通过个人对 自然界的创造和尝试自发形成的，所以是学习者心中的固有概念，是 建构知识框架的基础。
但学生在学校环境中受教育时，潜意识中将学 校（教科书）中见到的知识作为“正规知识”与个人知识分割开来当 “正规知识”与个人知识相一致时，正规知识被纳入概念框架，个人知 识体系得到发展；当“正规知识”与个人知识发生冲突时，他们可能 用“正规知识”应付考试，而用个人认识解决真正的问题为了避免中 学生套用“正规知识”解答问题，隐藏个人认识，问卷全部采用开放式 题目，且题目内容尽可能具体 问卷是自编的“电解质溶液”相关概念掌握情况调查问卷共有十 道题，其中判断正误并说明理由题主要是围绕“电解质与非电解质、 电离、导电、pH、酸碱性“等概念设计的作图题分别考察学生对电 离的微观认识和化学反应对溶液 pH 值的影响 2.4 探探查结查结果果 2.4.1 判断解释题测查结果判断解释题测查结果 若把“双一致”和“判断错解释对”归为与标准一致， “完全不一致”与 “判断对解释错”归为与标准不一致调查结果显示：各年级学生对化 学学习中涉及到的电解质溶液中的一些核心概念，均存在不同程度的 相异构想，高一学生一致率在 50%以上的只有两道题；高二学生一致 率在 50%以上的有三道题；经过系统化学概念学习的高三学生一致率 表现虽然比前两个年级稍好一些，但不可否认，即使是高三学生，他 们头脑中隐藏的各种相异构想仍有不少，一致率在 50%以上的只有 5 道题，甚至对有些概念的理解，高三学生头脑中的相异构想比高一、 高二的学生还多。
可见，学生头脑中的相异构想存在着极大的普遍性2.4.2 作图题结果分析作图题结果分析 关于 “模仿盐酸溶液电离过程示意图，画出水的电离过程示意图” 高中各年级学生解答情况如下：完全正确的高一占 5.6%，高二、高三 相当，约占 15%，其中 67.4%的高三学生图中未表达出可逆符号，比 高一学生高出 40%化学语言的不规范隐藏着对化学概念的不熟悉； 约 40%的高一学生认为水电离产生了氢离子和氧离子或者电离产生了 氢气和氧气，把水的电离概念和电解水实验混淆了，这说明高一学生 在对待宏观实验现象下的微观本质不甚了解，因此在概念的表述中出 现了模糊 5关于 “在饱和氢硫酸溶液中缓慢通入过量二氧化硫气体后，溶液 的 pH 值随二氧化硫体积变化的曲线图”高中各年级学生解答情况如 下：完全正确的高中各年级都超过了 35%，作图时图像变化趋势正确 但出现 pH 起点低落点高的错误达到了 20%以上，显示学生对氢硫酸和 亚硫酸酸性强弱或者 pH 大小的模糊认识；还有 12%以上的学生将 pH 描述为直线变化趋势，这是对 pH 概念的数学表达式不能很好理解造成 的；至于高二有 18.8%的学生作图时将 pH 的变化趋势完全画反了，原 因可能有两点，一种情况是对这两种物质的化学反应完全不熟悉，另 一种情况仍然可能对 pH 概念与溶液酸碱性强弱的关系存在模糊判断。
3 调查结果分析调查结果分析3.1 学生在学生在“电解质溶液电解质溶液”概念学习中存在的主要相异构想概念学习中存在的主要相异构想 3.1.1 对电离的本质过程缺乏想象对电离的本质过程缺乏想象 虽然对“食盐溶液能导电是因为在电流的作用下它能电离出钠离 子和氯离子”这题的一致率很高，绝大多数同学都会回答氯化钠溶液 导电并不是在电流的作用下电离出钠离子和氯离子的，而是在水的作 用下电离的但是在“模仿盐酸溶液电离过程示意图，画出水的电离过 程示意图”题中，当要求学生模仿盐酸中溶质电离的过程画出水的电离 过程时，只有极少数的同学能完全画对，大多数同学模仿画对电离方 程式的左、右两边的微粒，但缺乏变通而忽略中间可逆符号的运用； 部分学生把水的电离与初中学过的水的电解概念混淆起来了，所以写 了条件“电解” ，产物自然就成了氢气和氧气；另外部分学生竟然从水 的元素组成上简单把其一分为二，使电离产物变为氢离子和氧离子了 这些问题让学生直接写电离方程式时错误不会如此之多，但在用图形 表示的过程中却暴露出了很多隐藏在学生头脑中的错误观念这说明 我们平时的概念教学只是让学生在反复的模式题训练中让他加强对概 念的记忆，而并不是在本质上挖掘，加深学生对概念的理解。
3.1.2 把溶液的酸碱性和把溶液的酸碱性和 pH 等同起来等同起来 在初中化学学习过程中，很多学生把 pH 理解为定量表示溶液酸碱 性的一个数值，即 pH=7 的溶液为中性，pH7 的溶液为碱性这通常是老师把它作为一条规律来教给学生的所以 调查发现高一：26.4%、高二：20.8%、高三：13.0%的学生都很肯定地 写道：pH6 的溶液即为碱性所以溶液的酸碱性实质是由溶 液中氢离子和氢氧根离子浓度的相对大小来决定的pH=7 只是溶液酸6碱性的一种特殊情况以上情况说明教师教授的概念并没有真正被学 生接受，变为自己的知识，链接到自己的认知结构中，头脑中的“潜在 概念”与教师教授的科学概念相分离，存在着“两张皮”的现象，这样的 学习是低效的另外，对于溶液酸碱性变化与 pH 变化关系仍有同学不 能很好表达，所以在“在饱和氢硫酸溶液中缓慢通入过量二氧化硫气体 后，溶液的 pH 值随二氧化硫体积变化的曲线图”题中，高二的 18.8% 学生和高三的 2.2%学生在作图时溶液的 pH 变化关系全部画反了，即 使变化趋势正确，仍有 22.9%的高二学生和 26.1%的高三学生把 pH 的 变化趋势画成了直线，但实际上通入的二氧化硫气体体积与 pH 之间是 不可能成一次函数关系的，应该画成曲线变化图才能真实反映出 pH 随 二氧化硫气体体积变化的关系。
3.1.3 电解质、非电解质与导电的关系不够明确电解质、非电解质与导电的关系不够明确 无论是电解质还是非电解质，首先必须是化合物不少同学认为 氯水能够导电，所以是电解质，液氯不能导电，所以是非电解质，但 却忽略了氯水是混合物，液氯是单质，无论其导电性如何，都既不是 电解质，也不是非电解质另有部分学生对物质的“三态”并不十分了 解，对液态氯化钠和液氯中所含的微粒存在模糊认识，所以在分析其 导电性和是否属于电解质时出现错误概念而在电解质溶液导电性的 问题上，71.7%的高一学生、66.7%的高二学生、60.9%的高三学生都认 为盐酸溶液的导电性强于醋酸溶液，因为盐酸是强电解质，醋酸是弱 电解质其实电解质溶液导电能力的强弱，决定于溶液中自由移动的 离子浓度大小，离子浓度越大，溶液的导电能力就越大，反之，就越 弱如果没有说明电解质溶液的浓度，那么强电解质溶液中的离子浓 度不一定比弱电解质溶液中的离子浓度大，也就不能简单地认为强电 解质溶液的导电性一定比弱电解质溶液强 3.1.4 溶液浓度和离子浓度大小究竟如何影响反应速率和产物的量出现溶液浓度和离子浓度大小究竟如何影响反应速率和产物的量出现 模糊判断模糊判断 对于“等体积、同浓度的盐酸与醋酸溶液分别与足量的锌反应放出 氢气的速率和质量情况”的回答中，可以看出高二的学生比高一、高三 学生的一致率要高很多。
从学生的解释中进一步挖掘，发现对速率快 慢的一致程度较高，而对放出氢气的量则分歧较大高三的学生把此 问题与“等体积、pH 相同的盐酸和醋酸溶液分别与足量的锌反应放出 氢气的速率和质量情况”混淆起来了，认为醋酸能不断电离，产生的氢 离子较多，所以绝大多数的错误是“醋酸溶液放出的氢气多”，而高一 的学生则恰恰相反，由于对化学平衡概念缺乏认识，所以认为醋酸是 弱电解质，氢离子不能完全电离出来，因此放出的氢气较少3.2 学生头脑中相异构想产生的原因学生头脑中相异构想产生的原因73.2.1 学生主体的思维品质欠缺学生主体的思维品质欠缺 高中生处于抽象逻辑思维发展阶段，无论是概念的建立还是学习 都离不开思维在概念学习过程中，必须利用各种思维方法，形成正 确的科学概念，理解其内涵和外延，掌握其实质和应用例如， “盐类 的水解”这一概念在建立过程中用到了抽象与概括（如进行实验、微观 分析来定义新的科学概念） 、归纳推理等多种思维方法这些思维对象、 思维方法和思维过程比较抽象。