基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的中學(xué)“化學(xué)平衡”主題教學(xué)研究

胡娜+張文華

摘要：化學(xué)平衡是中學(xué)化學(xué)基本概念和基本理論的重要組成部分。對于化學(xué)教育工作者而言，實現(xiàn)緊密高效地銜接相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，降低學(xué)生心理臺階顯得尤為重要。依據(jù)對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情的分析，對學(xué)生圍繞化學(xué)平衡這一核心概念在不同學(xué)段學(xué)習(xí)中所呈現(xiàn)的“概念理解水平”、“前科學(xué)概念與迷思概念”和“進(jìn)階目標(biāo)”的描述來規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)階框架，并提出有關(guān)課堂教學(xué)實踐的建議，為教師進(jìn)行科學(xué)教學(xué)設(shè)計，開展有效教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡；學(xué)習(xí)進(jìn)階；迷思概念；教學(xué)建議

文章編號：1005–6629（2017）12–0014–06 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 問題的提出

學(xué)習(xí)進(jìn)階是對學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列[1]，促進(jìn)學(xué)習(xí)的連貫性和一致性，幫助構(gòu)建對核心概念的深入理解，進(jìn)而形成良好的核心素養(yǎng)。基于已有研究以及課程文件，使用概念陳述呈現(xiàn)出核心概念逐步發(fā)展的進(jìn)程，是一種重要的關(guān)于學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究范式，展示同一主題內(nèi)容在不同學(xué)段的成就水平，以便于有效地進(jìn)行課程及教學(xué)設(shè)計等。

最初，哥倫比亞大學(xué)Aaron Rogat[2]等從物理和生命科學(xué)相關(guān)核心概念的理解出發(fā)，為學(xué)生設(shè)計了一套可供參考的“假設(shè)的學(xué)習(xí)進(jìn)階”，希望能為新的國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)提供參考。國內(nèi)化學(xué)教育研究者們探查了各個具體內(nèi)容領(lǐng)域?qū)W生的個人概念，例如，周玉芝[3]提取化學(xué)電源核心概念及相應(yīng)學(xué)段目標(biāo)，進(jìn)而劃分電化學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)階；莊曉文[4]、苗蘭[5]、童文昭[6]、麥裕華[7]則分別呈現(xiàn)電解質(zhì)溶液、反應(yīng)熱、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、氧化還原反應(yīng)書寫技能等化學(xué)核心概念及技能的學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑。隨著相關(guān)研究的逐漸深入，學(xué)習(xí)進(jìn)階由理論建構(gòu)走向?qū)嵺`研究，北京師范大學(xué)郭玉英帶領(lǐng)研究團隊建構(gòu)了中學(xué)物理學(xué)科中相關(guān)核心概念及關(guān)鍵能力的學(xué)習(xí)進(jìn)階，提出了基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計模型并進(jìn)行了實證檢驗[8]。

化學(xué)平衡是高中化學(xué)教學(xué)的重點和難點之一，包括化學(xué)平衡、溶解平衡、電離平衡、水的電離和鹽類水解平衡等。為突破該重難點內(nèi)容，本文通過分析課程標(biāo)準(zhǔn)、教材、學(xué)生認(rèn)知，構(gòu)建指導(dǎo)教學(xué)的化學(xué)平衡學(xué)習(xí)進(jìn)階框架，并提出有關(guān)課堂教學(xué)實踐的建議。希望為教師進(jìn)行科學(xué)教學(xué)設(shè)計，開展有效教學(xué)提供參考。

2 核心概念“化學(xué)平衡”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

2.1 基于課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)階研究

高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生在不同階段學(xué)習(xí)“化學(xué)平衡”這一核心概念提出了最基本的要求，表1為《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》[9]中與“化學(xué)平衡”主題相關(guān)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。

從表中可以看出，基于學(xué)生的心理發(fā)展特點和化學(xué)學(xué)科知識發(fā)展的脈絡(luò)，高中化學(xué)必修模塊強調(diào)基于學(xué)生的已有經(jīng)驗，初步建立正確的化學(xué)平衡概念，能夠從限度的角度拓展對化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識[10]；在選修階段，進(jìn)一步了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡的建立過程，理解外界條件對化學(xué)平衡的影響，能夠從定性（勒夏特列原理）和定量（化學(xué)平衡常數(shù)）的不同角度描述化學(xué)反應(yīng)的限度及化學(xué)平衡移動方向并進(jìn)行有關(guān)計算，能從速率、限度等方面對化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件進(jìn)行合理選擇和優(yōu)化。而水溶液中的離子平衡主題是在水溶液體系中對化學(xué)平衡理論的應(yīng)用，更著重于從微觀粒子角度認(rèn)識化學(xué)平衡，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的微粒觀、平衡觀和守恒觀。

2.2 基于化學(xué)教材的進(jìn)階研究

教科書是課程內(nèi)容的載體，我們選擇人民教育出版社出版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《化學(xué)2》（必修）[11]與《化學(xué)反應(yīng)原理》（選修4）[12]為分析對象。必修部分側(cè)重于化學(xué)平衡概念的初步建立，著重使學(xué)生意識到很多化學(xué)反應(yīng)有一定的限度，強調(diào)其對于化工生產(chǎn)的意義。在選修部分，在原有基礎(chǔ)上加深學(xué)生定性角度的認(rèn)識，進(jìn)而由定性認(rèn)識上升到定量認(rèn)識，介紹化學(xué)平衡常數(shù)，利用化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)內(nèi)容解釋在定性學(xué)習(xí)中的問題，總體呈現(xiàn)螺旋式上升與發(fā)展的關(guān)系。

2.3 基于學(xué)生認(rèn)知的進(jìn)階研究

化學(xué)平衡知識在中學(xué)階段具有跨度廣、難度大等特點，學(xué)生在認(rèn)知結(jié)構(gòu)方面存在著較多問題。一方面，學(xué)生對概念的理解并不是一蹴而就的，中間可能存在“迷思概念”，課程標(biāo)準(zhǔn)或教材編排中體現(xiàn)了一段時間內(nèi)學(xué)習(xí)知識的發(fā)展過程，但更強調(diào)的是知識的邏輯結(jié)構(gòu)，描述的是科學(xué)概念的發(fā)展過程。而學(xué)生受知識基礎(chǔ)及認(rèn)知體驗的影響，幫助學(xué)生建立在特定層級的思考方式顯得至關(guān)重要。

另一方面，腦科學(xué)證明，零散、孤立的知識點是很難被人記住的，更不要說長久地儲存在大腦中，即使學(xué)生記住了知識點，對學(xué)生而言，知識就是知識，并不能對以后的生活帶來較大影響。而如果學(xué)生圍繞核心概念學(xué)習(xí)，掌握了大概念，即使之后的時間里忘記了其中的一些知識點，腦中的核心概念也會對人的生活產(chǎn)生潛移默化的作用。因此，應(yīng)對同一核心概念在不同學(xué)習(xí)階段的連貫性進(jìn)行整合。

2.4 化學(xué)平衡學(xué)習(xí)進(jìn)階框架建構(gòu)

王磊教授從學(xué)習(xí)領(lǐng)域的發(fā)展看學(xué)習(xí)進(jìn)階，認(rèn)為學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究者們正是從迷思概念的轉(zhuǎn)變研究轉(zhuǎn)向了學(xué)習(xí)進(jìn)階研究，即當(dāng)人們將概念轉(zhuǎn)變研究的時間單位拉長，并對概念轉(zhuǎn)變的模式進(jìn)行整合，這就是學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究[13]。所以，本文通過文獻(xiàn)及文本研究[14]，考慮到學(xué)生認(rèn)知特點，對學(xué)生圍繞化學(xué)平衡這一核心概念在不同學(xué)段學(xué)習(xí)中所呈現(xiàn)的“概念理解水平”、“前科學(xué)概念與迷思概念”及“進(jìn)階目標(biāo)”的描述來規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)階，以期指導(dǎo)教學(xué)。

分析表2，我們不難發(fā)現(xiàn)化學(xué)平衡知識在整個高中呈螺旋上升趨勢，符合學(xué)生的認(rèn)知和思維發(fā)展。初三從生活實際入手，介紹了易溶固體物質(zhì)的溶解平衡，溶解過程是學(xué)生可以肉眼觀察的，幫助學(xué)生初步建立“限度”（平衡）的概念。從課程標(biāo)準(zhǔn)和人教版教材上看，選修4和必修2的相關(guān)內(nèi)容有相似之處，但仔細(xì)斟酌，會發(fā)現(xiàn)同中有變。首先從知識廣度來看，選修4增加了以下與化學(xué)平衡有關(guān)的知識點：能描述化學(xué)平衡建立的過程；能從多角度、多層次判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；并將化學(xué)平衡理論應(yīng)用于水溶液中的離子平衡，加深和拓展對“化學(xué)平衡”的理解。從知識深度來看，必修2更多的是學(xué)生在頭腦中建立相關(guān)認(rèn)知，知道“是這么一回事，而不是為什么有這一回事”，選修4更多的是深入挖掘問題背后的本質(zhì)或結(jié)論，它要通過一些實驗說明和問題的計算，得出結(jié)論性的內(nèi)容，觸及到問題或知識的本質(zhì)。知識的螺旋發(fā)展過程，不是知識點的簡單堆積，而是對同一知識點或概念的重新審視，這也恰好符合科學(xué)概念的建立過程。endprint