概念主題理念下的化學(xué)概念教學(xué)的實(shí)踐與思考

薛青峰 孫美華

摘要： “概念主題”是在一定主題統(tǒng)攝之下的學(xué)科相關(guān)概念的集合，它反映了相關(guān)概念之間的邏輯關(guān)系和發(fā)展關(guān)系。通過對概念主題的建構(gòu)和剖析，既可以加強(qiáng)教師對有關(guān)概念的認(rèn)識和理解，又可以幫助學(xué)生全面而準(zhǔn)確地掌握相關(guān)概念。通過對必修教材中“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”概念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)過程和教學(xué)流程的剖析，探討了一定概念主題下的有關(guān)化學(xué)概念教學(xué)的一般策略。

關(guān)鍵詞： 概念主題； 觀念建構(gòu)； 化學(xué)概念教學(xué)； 強(qiáng)弱電解質(zhì)

文章編號： 10056629（2018）8004504 中圖分類號： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

化學(xué)概念是將事實(shí)性化學(xué)知識經(jīng)過類比分析、歸納比較、科學(xué)抽象而形成的一種理性知識，它反映了化學(xué)事實(shí)或化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)屬性，是化學(xué)學(xué)科知識系統(tǒng)的骨架。任何一個(gè)化學(xué)概念都不是孤立的存在，而是與其他有關(guān)概念相互交織、共同作用而形成一個(gè)個(gè)概念群組。隨著教學(xué)內(nèi)容的不斷深入，這些概念群組進(jìn)而形成具有一定主題的概念串或概念集合，即概念主題。教師在進(jìn)行有關(guān)概念教學(xué)時(shí)，不僅要了解該概念在概念主題中的位置，更要理解該概念主題的發(fā)展脈絡(luò)，這樣才能準(zhǔn)確把握相應(yīng)教學(xué)背景下概念教學(xué)的深度和廣度。下面以高中必修教材“強(qiáng)、弱電解質(zhì)”概念教學(xué)為例談?wù)劯拍钪黝}理念下的化學(xué)概念教學(xué)的設(shè)計(jì)思路[1～3]。

關(guān)于強(qiáng)、弱電解質(zhì)的識別與區(qū)分是中學(xué)化學(xué)重要的教學(xué)內(nèi)容[4]，是學(xué)習(xí)有關(guān)溶液中離子反應(yīng)的基礎(chǔ)性概念，是正確書寫離子方程式的前提條件，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生掌握物質(zhì)分類方法的良好契機(jī)。在教學(xué)過程中，不僅要關(guān)注教學(xué)結(jié)果的實(shí)效性，更要關(guān)注教學(xué)過程的價(jià)值功能，即對教學(xué)結(jié)果的理解和對后續(xù)教學(xué)的影響。

1 厘清概念主題內(nèi)核心知識發(fā)展脈絡(luò)與層級水平之間的關(guān)系

強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)是中學(xué)化學(xué)核心概念“電解質(zhì)”的兩個(gè)子概念，都從屬于“溶液中的離子反應(yīng)”這一概念主題，該概念主題中核心知識發(fā)展脈絡(luò)與層級水平關(guān)系如圖1所示。

在該概念主題中，離子反應(yīng)是核心概念，電解質(zhì)是次核心概念，而強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)是為深化理解電解質(zhì)和離子反應(yīng)而建構(gòu)的一個(gè)重要概念群組。在高中化學(xué)必修要求中，針對“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”只要求知其然（即“是什么”的問題），而知其所以然（即“為什么”的問題）則是高中選修的要求，即要求學(xué)生能夠從電解質(zhì)在溶液中以微粒存在的形態(tài)區(qū)分強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。微粒觀是“溶液中離子反應(yīng)”知識體系建構(gòu)的核心觀念。

2 把握概念主題內(nèi)相關(guān)概念與學(xué)科觀念之間發(fā)展層級的關(guān)系

在建構(gòu)主義理論中，學(xué)科概念的建構(gòu)與學(xué)科觀念尤其是觀念性知識的建構(gòu)是密不可分的。中學(xué)階段關(guān)于電解質(zhì)概念主題（屬于溶液中的離子反應(yīng)概念主題之下的次級概念主題）的發(fā)展過程與微粒觀視角下的學(xué)科觀念或觀念性知識發(fā)展過程的關(guān)系見圖2。

由上述關(guān)系圖可以看出，學(xué)生在學(xué)習(xí)強(qiáng)、弱電解質(zhì)概念之前，已經(jīng)具有對其上位概念“電解質(zhì)”及其溶于水后微觀粒子的行為表現(xiàn)的認(rèn)識，這是強(qiáng)、弱電解質(zhì)概念建立的基礎(chǔ)。分析觀念性知識的建構(gòu)及發(fā)展過程可以看出： 強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的本質(zhì)差別就是其溶于水時(shí)電離程度的不同，而這個(gè)差別是通過測定符合一定條件的電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力來確定溶液中離子濃度的不同，進(jìn)而得到相關(guān)電解質(zhì)的電離程度的不同，因此“在離子所帶電荷數(shù)相同的情況下，溶液中離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng)”這一學(xué)科觀念性知識是建構(gòu)強(qiáng)、弱電解質(zhì)概念的重要前提，但在具體教學(xué)內(nèi)容中沒有支撐這一觀念的事實(shí)，因此在教學(xué)過程中非常有必要補(bǔ)充這一關(guān)鍵性證據(jù)。

3 強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)概念建構(gòu)的教學(xué)思路

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突

宏觀的、具體的事物易被學(xué)生接受，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)處理應(yīng)盡可能地從宏觀入手。強(qiáng)、弱電解質(zhì)是物質(zhì)分類過程中形成的兩個(gè)相對的化學(xué)概念，它們是電解質(zhì)陣營內(nèi)兩個(gè)集團(tuán)的稱謂，相關(guān)概念的建立最重要的是讓學(xué)生找到兩個(gè)集團(tuán)劃分的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，因此設(shè)計(jì)對比性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生預(yù)先獲得感性認(rèn)識并形成認(rèn)知沖突，是引入這組概念的最佳方法。

該實(shí)驗(yàn)旨在幫助學(xué)生建立后續(xù)學(xué)習(xí)（概念建構(gòu)）所必須依托的宏觀表征，在理論分析與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的對比研究中，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)出強(qiáng)烈的求知欲望，為后續(xù)學(xué)習(xí)建立情感依托。學(xué)生通過觀察比較幾種電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)所表現(xiàn)出來的宏觀現(xiàn)象，根據(jù)燈泡的明亮程度分組，知道不同電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力存在差異性的事實(shí)，引導(dǎo)他們思考與探究，進(jìn)而找出差異產(chǎn)生的本質(zhì)，為建立強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念確立依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 建構(gòu)模型，探尋理論假說

設(shè)計(jì)系列問題引導(dǎo)學(xué)生思索與探究現(xiàn)象背后的原因，用化學(xué)的視角建構(gòu)相關(guān)模型，解釋有關(guān)現(xiàn)象，使學(xué)生能夠在微觀層面上認(rèn)識化學(xué)概念所反映的事物本質(zhì)，真正理解化學(xué)概念的內(nèi)涵和外延，這是學(xué)生建立準(zhǔn)確而穩(wěn)定化學(xué)概念的關(guān)鍵。

問題1： 請你解釋實(shí)驗(yàn)中各溶液能導(dǎo)電的原因。

問題2： 向50mL蒸餾水中慢慢滴加10mL 0.2mol·L-1 NaCl溶液，你會觀察到什么現(xiàn)象？請用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想。據(jù)此你能得出怎樣的結(jié)論？

問題3： 根據(jù)醋酸溶液的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于等物質(zhì)的量濃度的鹽酸這一事實(shí)，你能得出怎樣的結(jié)論？請你提出一個(gè)合理的假說并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的假說。

問題4： 如果據(jù)此讓你將電解質(zhì)分類，你的分類依據(jù)和分類標(biāo)準(zhǔn)分別是什么？

問題1是引導(dǎo)學(xué)生回憶電解質(zhì)溶解過程的行為表現(xiàn)以及電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的原因，為解決后面相關(guān)問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)匿亯|。問題2是為了補(bǔ)充概念主題中“缺失的證據(jù)”，讓學(xué)生認(rèn)識到電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力與溶液中離子濃度有關(guān)，濃度越大溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，該結(jié)論是溝通本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的橋梁。問題3是本實(shí)驗(yàn)的核心問題，通過上述有關(guān)問題的解決，學(xué)生不難得出醋酸溶液中離子的濃度遠(yuǎn)小于等物質(zhì)的量濃度的鹽酸，其原因是CH3COOH的電離程度遠(yuǎn)小于HCl，即醋酸只發(fā)生了部分電離。但得不出鹽酸完全電離的結(jié)論，在必修教學(xué)中，這個(gè)結(jié)論可以告知學(xué)生，思維的嚴(yán)密性是化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分。物質(zhì)分類不僅要確定分類依據(jù)，更重要的是確定分類標(biāo)準(zhǔn)，通過問題4，一方面培養(yǎng)學(xué)生概括、總結(jié)、分類的能力，另一方面加深學(xué)生對強(qiáng)、弱電解質(zhì)本質(zhì)差異的理解。

3.3 研討表征①，完善概念建構(gòu)

化學(xué)符號作為學(xué)科語言，它是對宏觀和微觀信息的一種抽象和概括，它將豐富的宏觀和微觀信息濃縮成一種最簡練的形式，簡明地表達(dá)了宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)以及數(shù)量的關(guān)系，成為溝通宏觀和微觀的中介和橋梁，是化學(xué)概念學(xué)科化的表現(xiàn)形式。

問題5： 強(qiáng)、弱電解質(zhì)在溶液中電離程度有所不同，如何用化學(xué)學(xué)科符號來描述這一行為差異？

電離方程式和化學(xué)方程式都是用化學(xué)符號來描述物質(zhì)在一定條件下的變化行為、變化過程和變化結(jié)果的符號表征系統(tǒng)。學(xué)生通過聯(lián)想與對比、交流與研討，“創(chuàng)造性”地將“可逆符號”引入弱電解質(zhì)的電離方程式中，真正明白了“強(qiáng)”和“弱”的涵義。通過這一過程，學(xué)生對強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)電離特點(diǎn)理解得更加清晰，為準(zhǔn)確理解復(fù)分解型離子反應(yīng)發(fā)生的條件和離子方程式書寫規(guī)則打下基礎(chǔ)，也為后續(xù)弱電解質(zhì)的電離平衡特點(diǎn)的教學(xué)埋下伏筆。

提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)是上述教學(xué)設(shè)計(jì)的重要理念，具體教學(xué)過程緊緊圍繞“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”兩大學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，同時(shí)滲透了對“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“變化觀念與平衡思想”的培養(yǎng)。

基于“概念主題”理念的化學(xué)概念建構(gòu)教學(xué)常常需要與化學(xué)觀念（或觀念性化學(xué)知識）的建構(gòu)同步推進(jìn)。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要變“知識立意”為“素養(yǎng)立意”。在教學(xué)過程的推進(jìn)上，要以“宏觀表征”為起點(diǎn)、“問題驅(qū)動(dòng)”為方法、“模型建構(gòu)”為途徑、“意義理解”為目標(biāo)，讓學(xué)生在經(jīng)歷觀察、建模、研討、探究等活動(dòng)中，水到渠成地生成相關(guān)化學(xué)概念，而不是為概念而教概念。努力使課堂教學(xué)過程由“教授過程”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)悟過程”，從而提高化學(xué)概念學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和有效性。

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