初三学生“溶液”迷思概念的调查与研究

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摘要： 通过问卷调查、半结构访谈等方法对初三学生关于“溶液”相关的迷思概念进行探查，结果发现学生在“溶液的形成”、“溶解度”等方面都不同程度地存在迷思概念，而且这些迷思概念的产生有以下原因：（1）学生对“溶液”概念只有宏观上而没有微观上的认识；（2）生活上的经验也会对学生的概念理解造成影响；（3）学生习惯将自己学习过的知识扩大到对所有关于“溶液”概念的理解。

关键词：溶液；迷思概念；微观表征；概念转变

文章编号：1005–6629（2013）8–0017–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 研究背景及目的

化学一直被认为是较难学习的科目之一，存在一系列的迷思概念[1]。迷思概念是人们在正式学习科学之前，就已具有描述及解释科学现象的系统架构，这些系统架构常与科学家的观点不同，并且在传统的教学环境下不易被改变。需要强调的是，这里所指的“概念”是广义的，它与一般心理学上“概念”的含义有所不同，它是指关于某一对象的观点、看法[2]。

另一方面，有学者认为化学学习包括宏观、微观、符号三种水平，在化学学习中，学习者需要在心理上形成对物质及其变化的三种表征形式：宏观表征、微观表征和符号表征，并在三者之间进行心理转换[3]。一些研究表明，学生对物质的微粒性感到难以理解，同时在对化学符号进行解释时也遇到困难，这就成为化学难的一大原因[4]。

初三学生刚刚接触化学，由于物质的粒子观、化学符号观还没有成熟，一些片面、不完整的生活经验时常造成迷思概念的出现。《溶液》单元中学生的迷思概念尤为明显。因此，本研究希望找出学生关于“溶液”的迷思概念，并试图设计“宏观-微观-符号”三重表征教学法促进学生溶液迷思概念转变。

2 初三学生“溶液”迷思概念研究

为了充分了解初三学生关于“溶液”迷思概念及其成因，笔者采用问卷调查及半结构访谈两种方法进行研究。

2.1 问卷调查

为了较大范围探查初三学生关于“溶液”的前概念，采用问卷调查法。

2.1.1 问卷设计

（1）问卷涉及的主要内容

初三学生在学习《溶液》单元之前，对“溶液”并不是一无所知的，通过生活经验还是习得了不少关于“溶液”的前概念，但这些前概念当中，学生可能有一部分存在迷思。不少研究对学生的“溶液”迷思概念进行探查，其中涉及的迷思概念集中在溶液的基本特征、溶解后溶质是否还存在、物质溶解的限度、溶解度受什么因素影响等方面[5]。

人教版教材中《溶液》单元的课题中主要涉及几个概念：“溶液的基本特征”、“饱和溶液”、“不饱和溶液”、“溶解度及其影响因素”、“溶质质量分数”等几个概念，除了“溶质质量分数”的计算以外，这些概念都与学生所持有的前概念密切相关。

综合先前研究及人教版教材中《溶液》单元的课题内容，本调查确定以《溶液》单元前两个课题“溶液的形成”、“溶解度”两大部分中的内容为核心设计调查问卷。

（2）问卷题目的形式

目前对迷思概念的研究中，问卷调查多采用“二段式（two-tier）诊断工具[6]，第一阶段是判断题或者单一选择题形式，第二阶段为理由选项。这样的问题设计相对来说有利于对学生的迷思概念有个较完整的了解。但也有局限，比如说，对第二阶段的理由选项，问卷设计的考虑要非常周全，否则有可能出现问卷中没有学生脑海中的理由，导致学生乱选而影响研究结果。所以，本次问卷调查主要以判断题形式出现，而对理由的描述，将在半结构访谈中完善。

参考相关文献，调查问卷拟定迷思概念探查问题共15道，以判断题的形式提问，以方便数据处理及量化调查结果。

2.1.2 调查对象

2013年1月，选取广州市一所学校初三年级两个普通班共95名学生作为问卷调查对象。这两个普通班在年级排名中等，较能代表学习成绩中等的学生的水平。

2.2 半结构访谈

通过问卷调查无法获知学生对命题判断的理由，故有一定的局限性。本研究通过半结构访谈进一步了解学生做出判断的原因，从而能比较全面地分析迷思概念产生的来源。

2.2.1 访谈提纲

访谈提纲以问卷调查中出现较多问题的内容为主：

（1）纯水是溶液吗？为什么？

（2）你认为“糖水的下部比上部甜一些”吗？为什么？

（3）你认为“溶液应该是颜色均一的”吗？为什么？

（4）如果一种固体物质未能完全溶解于水，那么它属于溶液的一部分吗？为什么？

（5）你认为物质溶于水以后，形成新物质了吗？为什么？

（6）你认为不同的物质在一定量的水中溶解的量一样吗？为什么？

（7）你认为升高温度能使所有的物质在水中的溶解量增加吗？为什么？

以上问题，主要让学生从宏观和微观的角度来解释自己的想法，同时也会记录交流中一些提纲没有列出但是学生提到的内容。

2.2.2 访谈对象

在问卷调查后，每班选取3名调查问卷中错答率较高（约70%以上）的学生为访谈对象，了解其想法与科学概念不同的原因。

2.3 研究结果与分析

2.3.1 问卷调查结果

本次调查共发放问卷95份，回收有效问卷90份，问卷回收率 94.75%，问卷题目及调查结果见表1。

从以上数据可以看出，总体而言，初三学生在学习“溶液”的科学概念前已经对其有一定的认知，关于溶解度的题目大部分错答率均低于20%。因生活上经常遇到需要增大物质的溶解量、溶解速率的情况，学生已经对相关概念有一定的了解。对于溶解时放热或者吸热的现象，学生比较少接触到，错答率约为33.33%。题目中错答率较高的有三道，分别是第5、6及第7题，均是涉及溶液的基本特征。可见，虽然初三学生在日常生活中遇到不少的“溶液”，但是对其了解只是片面的。

2.3.2 访谈结果

访谈以调查问卷中的问题为纲要进行，由此获得了不少有价值的信息。通过访谈得出学生对自己所持有的迷思概念的解释，归纳如下：

认为“纯水是溶液”的学生认为液体就是“溶液”，因为它是“100%的水溶液”。这明显是并未了解“溶液是包括溶剂和溶质的混合物”的科学概念所致。

认为“糖水的下部比上部甜一些”、“溶液应该不是颜色均一的”，“因为未溶于水的食盐也属于食盐水的组成部分，而且由于盐或者糖等物质比水重，所以它们会下沉，导致下部的溶液浓度更大，所以下部的糖水比上部甜，如果是有颜色的溶液，其颜色就不均一”。

认为“物质溶于水后生成了新物质”，“因为CO2溶于水会与水反应生成H2CO3，故糖溶解于水，应该也会发生同样的情况。

认为“不同的物质在一定量的水中溶解的量是一样的”，“其实也不知道是否一样，只是猜的”。

认为“升高温度能使所有物质的溶解量增大”，因为煮糖水的时候往往加热后本来还没有溶解的糖也溶解了，对于其他物质也该是这样的。

有趣的是，一位被访学生认为“物质溶解后就消失了”，但是当被问及溶液的质量的时候，一受访学生则认为应该是等于被溶解的物质加上水的质量，显然，这与他的“物质消失论”是矛盾的，但迷思概念依然存在。

2.3.3 结果分析

从问卷调查中可知，初三学生由于具有一定的生活经验，对《溶液》单元的部分知识具有较好的认知，但是也对某些问题存在迷思概念，从访谈中可以了解学生产生这些迷思概念的原因。结合访谈中可以看出：

（1）学生在接受溶液的科学教育之前，基本上对这个概念只有宏观上而没有微观上的认识，基本上没有人能从微观的角度来解释或者描述他们自己的“溶液”概念。类似“物质溶于水是以离子或是分子的形式存在”，“溶液在形成的过程中物质的粒子会在溶剂中扩散”，“溶液中的离子或者分子是均匀分布在水分子的间隙中”等这些微观概念还没有形成，从而才会存在“溶液应该不是均一的”等迷思概念。

（2）生活经验也会影响学生对概念的理解，例如他们会认为“糖水的下部比上部甜”，也会认为“溶液应该是没有沉淀的”是错误的，学生是将还没有混合均匀的糖水视作溶液、将没有溶解于水的沉淀也当作是溶液的一部分。学生这些迷思概念源于不完整的经验，同时也是没有对宏观现象进行合理的微观表征所致。

（3）对于“溶液的形成”概念及访谈者对自己所持的概念的原因解释，可发现一个明显的特点，就是他们习惯将自己学习过的知识扩大到对所有关于“溶液”概念的理解。例如，“对物质溶于水是否形成新物质”的问题，学生趋向以CO2溶于水的这个例子作解释，认为形成了新物质，实际就是根据之前所学知识对新命题进行推论判断，这是学生常见的思维模式，以偏概全。

3 研究结论与启示

《广州市义务教育阶段学科学业质量评价标准》第九单元《溶液》的学业水平达标要求中的“过程与方法”提到“通过常见物质的溶解性、饱和溶液的形成等实验，体会宏观现象与微观本质之间的联系。”[7]可见，质量评价标准对学生关于溶液概念的理解已经不能仅限于宏观现象，而应该深入到微观本质上。初三学生学习物理及化学以后，逐步形成微观的物质概念，也开始可以用微观概念来理解宏观现象。因此，可尝试引导学生通过科学的微观表征形成科学的溶液概念，让学生发现科学的微观表征与自己之前错误的宏观表征之间的矛盾，进而原有的错误概念。

结合研究的结论，教学中可以从以下几方面努力：

第一，通过多呈现各种微观图示，指导学生从微观的角度看待溶液的构成；

第二，通过微观图示的绘制，让学生体会并描述溶液形成的过程；

第三，通过对溶解度曲线图线的分析，学生可了解物质溶解度是有限的，不同物质在相同溶剂中的溶解度是不同的，且会随着温度变化而变化；同时，学生能发现，并不是所有物质的溶解度都随着温度升高而增大，这样能够引发认知矛盾，从而促进原本迷思概念的转变。

《溶液》单元在整个初中化学的知识结构当中，起到过渡性的作用，它能解释酸碱盐溶液的形成和构成，因此它对以后的学习起到十分重要的铺垫作用，因而在教学中转变学生的迷思概念能在一定程度上促进后面章节的教学。

参考文献：

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

[2]蔡铁权，姜旭英，胡玫.概念转变的科学教学[M].北京：教育科学出版社，2009：53.

[3]黄婕.“宏观-微观-符号”三重表征的化学学习研究[D].济南：山东师范大学硕士学位论文，2005.

[5][6]陈淮璋，黄万居，赖文荣.国小学童对水溶液概念的认知与迷思概念之初探[J].科学教育研究与发展季刊，2002：1～16.

[7]广州市教育局教学研究室.广州市义务教育阶段学科学业质量评价标准[S].广州：广东教育出版社，2009：171.